1、专题 3 牛顿运动定律1 （2013 高考上海物理第 6 题）秋千的吊绳有些磨损.在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千(A)在下摆过程中 (B)在上摆过程中(C)摆到最高点时 (D)摆到最低点时答案：D解析：当秋千摆到最低点时吊绳中拉力最大，吊绳最容易断裂，选项 D 正确.2. （2013 全国新课标理综 II 第 14 题）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 之间关系的图象是答案：C解析：设物体所受滑动摩擦力为 f，在水平拉
2、力 F 作用下，物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，F-f=ma，F= ma+f，所以能正确描述 F 与 a 之间关系的图象是 C，选项 C 正确 ABD 错误.3 （2013 高考浙江理综第 19 题）如图所示，总质量为 460kg 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 4830NB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
3、D以 5m/s 匀速上升时所受空气阻力大小为 230N答案：AD解析：热气球离开地面后地面后做加速度逐渐减小的加速运动，对热气球从地面刚开始竖直上升时，由牛顿第二定律，F-mg=ma，解得所受浮力大小为 4830N，选项 A 正确.加速上升过程中所受空气阻力逐渐增大，选项 B 错误.由于做加速度逐渐减小的加速运动，热气球从地面开始上升 10s 后的速度小于 5m/s，选项 C 错误.由平衡条件可得，F-mg-f=0，以 5m/s 匀速上升时所受空气阻力大小为 f=F-mg=4830N -4600N =230N，选项 D 正确.4 （2013 高考安徽理综第 14 题）如图所示，细线的一端系一质
4、量为 m 的小球，另一端固定在倾角为 的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行.在斜面体以加速度 a 水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力 T 和斜面的支持力为 FN分别为（重力加速度为 g）A T=m (gsin + acos)， FN= m(gcos- asin)B T=m(gsin+ acos) ， FN= m(gsin- acos)C T=m(acos- gsin) ， FN= m(gcos+ asin)D T=m(asin- gcos ) ， FN= m(gsin+ acos)答案：A 解析：将绳子的拉力 T 和斜面弹力 FN分解为 水平方向和 竖直方向
5、Tcos- FN sin=ma Tsin- FN cos=mg 联立两式解方程组，得 T=m(gsin + acos) ， FN= m(gcos- asin)，选项 A 正确；5.（15 分） （2013 高考山东理综第 22 题）如图所示，一质量 m=0.4kg 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 =30 o，物块与斜面之间的动摩擦因数 .重力加速度 g 取310 m/s2.（1）求物块加速度的大小及到达 B 点时速度的大小.（2）
6、拉力 F 与斜面的夹角多大时，拉力 F 最小？拉力 F 的最小值是多少？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+ at2， v= v0+at， 联立式，代入数据解得：a=3m/s 2，v=8m/s.（2）设物块所受支持力为 FN，所受摩擦力为 Ff，拉力与斜面之间的夹角为 .受力分析如图所示.由牛顿第二定律得：Fcos-mgsin- Ff=ma， Fsin+ FN-mgcos=0， 又 Ff= FN. 联立解得：F= .sincosimgma由数学知识得：cos+ sin= sin(60+)， 32由式可知对应的 F 最小值的夹角 =
7、30 联立式，代入数据得 F 的最小值为：Fmin= N.1356. （2013 全国新课标理综 II 第 25 题） （18 分）一长木板在水平面上运动，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.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
8、，使木板减速，次过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止.由图可知，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分别为 a1和 a2，则a1= v1/ t1，a2=(v0- v1)/ t1，式中 v0=5m/s， v1=1m/s 分别为木板在 t=0、t=t 1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 1、 2，由牛顿第二定律得： 1mg=ma1，( 1+2 2)mg=ma2，联立式解得： 1=0.20， 2=0.30.，（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
9、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=m a1，2 2mg-f=ma2. 假设 f 1mg，与假设矛盾，故 f= 1mg 由式知，物块加速度大小 a1=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 ，12avs2= t1+ ，02物块相对于木板位移的大小为 s= s2- s1.联立解得：s=1.125m.20 时时块与7 （2013 高考上海物理第 31 题）(12 分)如图，质量为 M、长为 L、高为 h 的矩形滑块置于水平地面上，滑块与地面间动摩
10、擦因数为 ；滑块上表面光滑，其右端放置一个质量为 m 的小球.用水平外力击打滑块左端，使其在极短时间内获得向右的速度 v0，经过一段时间后小球落地.求小球落地时距滑块左端的水平距离.解析：滑块上表面光滑，小球水平方向不受力的作用，故当滑块的左端到达小球正上方这段时间内，小球速度始终为零，则对于滑块：a= ,Mgv1= = .aL20MgLmv20当滑块的左端到达小球正上方后，小球做自由落体运动，落地时间 t= gh2滑块的加速度 a=g若此时滑块的速度没有减小到零，在 t 时间内滑块向右运动的距离为：s=v1t- at2= - g ( )2= -h.MgLmv0h21ghMgLmv0h2若在
11、t 时间内滑块已经停下来，则： s= = - L.21av08.(2013 高考江苏物理第 14 题)（16 分）如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验. 若砝码和纸板的质量分别为 和 ，各接触面间的动摩擦因数均为1m2 . 重力加速度为 g. （1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；（3）本实验中， =0.5kg， =0.1kg， =0.2，砝码与纸板左端的距离 d=0.1m，取 g=10m/s2. 若1m2砝码移动的距离超过 =0.002m，
12、人眼就能感知. 为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？l解: (1)砝码对纸板的摩擦力 桌面对纸板的摩擦力 1fg212()fmg解得 12ff2()(2)设砝码的加速度为 ,纸板的加速度为 ,则1aa发生相对运动 1fma2Ffm21a解得 1()g(3)纸板抽出前,砝码运动的距离 纸板运动的距离12xat211dxat纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离 223t2l由题意知 解得 13132,at1()Fmgl代入数据得 F=22.4N.9. （2013 高考天津理综物理第 10 题）(16 分）质量为 m=4kg 的小物块静止于水平地面上的 A 点，现用F=10N 的水平恒力拉动物块一
13、段时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在 B 点，A、B 两点相距 x=20m，物块与地面间的动摩擦因数 =0.2,g 取 10m/s2,，求：(l）物块在力 F 作用过程发生位移 xl的大小：(2）撤去力 F 后物块继续滑动的时间 t.解析：（1）设物块受到的滑动摩擦力为 F1，则 F1=mg根据动能定理，对物块由 A 到 B 的整个过程，有：Fx 1-F1x=0.代入数据解得：x 1=16m.（2）设刚撤去力 F 时物块的速度为 v，此后物块的加速度为 a，滑动的位移为 x2，则x2=x- x1.由牛顿第二定律得：F 1=ma，由匀变速直线运动规律得，v 2=2ax2，以物块运动方向为正方向，由动量定理，得-F 1t=0-mv，代入数据解得：t=2s.
