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推荐全国各地高考物理试题汇编专题3
专题三 牛顿运动定律
1.[2019·课标Ⅱ,14]一物块静止在粗糙的水平桌面上.从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间关系的图象是( )
2.[2019·课标Ⅰ,14]如下图右图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片,照片左上角的三列数据如下表.表中第二列是时间,第三列是物体沿斜面运动的距离,第一列是伽利略在分析实验数据时添加的.根据表中的数据,伽利略可以得出的结论是( )
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49
7
1600
64
8
2104
A.物体具有惯性
B.斜面倾角一定时,加速度与质量无关
C.物体运动的距离与时间的平方成正比
D.物体运动的加速度与重力加速度成正比
3.[2019·山东理综,14](多选)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法,利用这种方法伽利略发现的规律有( )
A.力不是维持物体运动的原因
B.物体之间普遍存在相互吸引力
C.忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快
D.物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反
4.[2019·重庆理综,4]如图1为伽利略研究自由落体运动实验的示意图,让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下,然后在不同的θ角条件下进行多次实验,最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动.分析该实验可知,小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图象分别对应图2中的( )
A.①、②和③ B.③、②和①
C.②、③和①D.③、①和②
5.[2019·福建理综,17]在国际单位制(简称SI)中,力学和电学的基本单位有:
m(米)、g(千克)、s(秒)、A(安培).导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为( )
A.m2·g·s-4·A-1B.m2·g·s-3·A-1
C.m2·g·s-2·A-1D.m2·g·s-1·A-1
6.[2019·浙江理综,19](多选)如图所示,总质量为460g的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2,当热气球上升到180m时,以5m/s的速度向上匀速运动.若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g=10m/s2.关于热气球,下列说法正确的是( )
A.所受浮力大小为4830N
B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s
D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N
7.[2019·广东理综,19](多选)如图,游乐场中,从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道.甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处,下列说法正确的有( )
A.甲的切向加速度始终比乙的大
B.甲、乙在同一高度的速度大小相等
C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度
D.甲比乙先到达B处
8.[2019·山东理综,15]如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为( )
A.
∶4B.4∶
C.1∶2D.2∶1
9.[2019·山东理综,22]如图所示,一质量m=0.4g的小物块,以v0=2m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=10m.已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=
.重力加速度g取10m/s2.
(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小.
(2)拉力F与斜面夹角多大时,拉力F最小?
拉力F的最小值是多少?
10.[2019·课标Ⅱ,25]一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图象如图所示.已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上.取重力加速度的大小g=10m/s2,求:
(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;
(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小.
参考答案
专题三 牛顿运动定律
1.C物块的受力如图所示,
当F不大于最大静摩擦力时,物块仍处于静止状态,故其加速度为0;当F大于最大静摩擦力后,由牛顿第二定律得F-μFN=ma,即F=μFN+ma,F与a成线性关系.选项C正确.
2.C由图表可知,图表中的物理量未涉及物体的惯性、质量以及加速度与重力加速度的关系,所以A、B、D错误,由表中数据可以看出,在前1秒、前2秒、前3秒……内位移与时间的平方成正比,所以C正确.
3.AC伽利略的斜面实验表明物体的运动不需要外力维持,A正确;伽利略假想将轻重不同的物体绑在一起时,重的物体会因轻的物体阻碍而下落变慢,轻的物体会因重的物体拖动而下落变快,即二者一起下落快慢应介于单独下落时两者之间.而从绑在一起后更重的角度考虑二者一起下落时应该更快,从而由逻辑上否定了重物比轻的物体下落快的结论,并用实验证明了轻重物体下落快慢相同的规律,C正确;物体间普遍存在相互吸引力,物体间相互作用力的规律是牛顿总结的,对应于万有引力定律与牛顿第三定律,故BD皆错误.
4.B重力加速度g与θ无关,其值在θ值增大时保持不变,故其图象应为①,则A、D两项均错.当θ=0时小球的加速度a=0,故其图象必定为②,所以B项正确,C项错误.
5.B物理公式与方程的意义是:
等式两边单位统一,数值相等.由电势差定义式U=
=
可知电压的单位:
V=
=
=g·m2·s-3·A-1,所以B正确.
6.AD刚开始上升时,空气阻力为零,F浮-mg=ma,解得F浮=m(g+a)=460×(10+0.5)N=4830N,A项正确.加速上升过程,随着速度增大,空气阻力增大,B项错误.浮力和重力不变,而随着空气阻力的增大,加速度会逐渐减小,直至为零,故上升10s后的速度v 7.BD由轨道倾斜度知甲的切向加速度先是大于乙的,后是小于乙的,A项错误.由机械能守恒定律可知,甲、乙在同一高度时速度大小相等,B项正确.开始时甲的加速度大于乙的加速度,故甲开始时下滑较快,C项错误.因开始时甲的平均加速度较大,其在整个过程中的平均速度大于乙的平均速度,所以甲比乙先到达B处,D项正确. 8.D 将两小球及弹簧B视为整体进行受力分析有 FC=FAsin30° FC=C FA=A = =2∶1 =2∶1 故D正确,A、B、C错误. 9.答案: (1)3m/s28m/s (2)30° N 解析: (1)设物块加速度的大小为a,到达B点时速度的大小为v, 由运动学公式得 L=v0t+ at2① v=v0+at② 联立①②式,代入数据得 a=3m/s2③ v=8m/s④ (2)设物块所受支持力为FN,所受摩擦力为Ff,拉力与斜面间的夹角为α,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得 Fcosα-mgsinθ-Ff=ma⑤ Fsinα+FN-mgcosθ=0⑥ 又Ff=μFN⑦ 联立⑤⑥⑦式得 F= ⑧ 由数学知识得 cosα+ sinα= sin(60°+α)⑨ 由⑧⑨式可知对应F最小时与斜面间的夹角 α=30°⑩ 联立③⑧⑩式,代入数据得F的最小值为 Fmin= N.⑪ 10.答案: (1)0.20 0.30 (2)1.125m 解析: (1)从t=0时开始,木板与物块之间的摩擦力使物块加速,使木板减速,此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止. 由题图可知,在t1=0.5s时,物块和木板的速度相同.设t=0到t=t1时间间隔内,物块和木板的加速度大小分别为a1和a2,则a1= ① a2= ② 式中v0=5m/s、v1=1m/s分别为木板在t=0、t=t1时速度的大小. 设物块和木板的质量为m,物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,由牛顿第二定律得 μ1mg=ma1③ (μ1+2μ2)mg=ma2④ 联立①②③④式得 μ1=0.20⑤ μ2=0.30⑥ (2)在t1时刻后,地面对木板的摩擦力阻碍木板运动,物块与木板之间的摩擦力改变方向.设物块与木板之间的摩擦力大小为f,物块和木板的加速度大小分别为a1′和a2′,则由牛顿第二定律得 f=ma1′⑦ 2μ2mg-f=ma2′⑧ 假设f<μ1mg,则a1′=a2′;由⑤⑥⑦⑧式得f=μ2mg>μ1mg,与假设矛盾. 故f=μ1mg⑨ 由⑦⑨式知,物块加速度的大小a1′等于a1;物块的v-t图象如图中点划线所示. 由运动学公式可推知,物块和木板相对于地面的运动距离分别为 s1=2× ⑩ s2= t1+ ⑪ 物块相对于木板的位移的大小为 s=s2-s1⑫ 联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑪⑫式得 s=1.125m.⑬
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