1、专题三 牛顿运动定律,高考物理 (课标专用),考点一对牛顿运动定律的理解1.(2016课标,18,6分)(多选)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则()A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,答案BC由题意知此恒力即为质点所受合外力,若原速度与该恒力在一条直线上,则质点做匀变速直线运动,质点单位时间内速率的变化量总是不变的;原速度与该恒力不在一条直线上,则质点做匀变速曲线运动,速度与恒力间夹角
2、逐渐减小,质点单位时间内速度的变化量是不变的,但速率的变化量是变化的,A、D项错误,B项正确;由牛顿第二定律知,质点加速度的方向总与该恒力方向相同,C项正确。,考点二牛顿运动定律的综合应用2.(2015课标,20,6分,0.677)(多选)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出()A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度,答案ACD设物块的质量为m、斜面的倾角为,物块与斜面间的动摩擦因数为,物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2,根据牛顿
3、第二定律有:mg sin +mg cos =ma1,mg sin -mg cos =ma2。再结合v-t图线斜率的物理意义有:a1=,a2=。由上述四式可见,无法求出m,可以求出、,故B错,A、C均正确。0t1时间内的v-t图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离,已求出,故可以求出物块上滑的最大高度,故D正确。,3.(2014课标,17,6分,0.645)如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为()A.Mg-5mgB.Mg+mgC
4、.Mg+5mgD.Mg+10mg,4.(2013课标,14,6分,0.733)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之间关系的图像是(),答案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-FN=ma,即F=FN+ma,F与a成线性关系。选项C正确。,5.(2015课标,25,20分,0.204)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为=37(s
5、in 37=)的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示。假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数1减小为,B、C间的动摩擦因数2减小为0.5,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第2 s末,B的上表面突然变为光滑,2保持不变。已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27 m,C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10 m/s2。求:(1)在02 s时间内A和B加速度的大小;(2)A在B上总的运动时间。,解析(1)在02 s时间内,A
6、和B的受力如图所示,其中f1、N1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小,f2、N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小,方向如图所示。由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f1=1N1N1=mg cos f2=2N2N2=N1+mg cos 规定沿斜面向下为正方向。设A和B的加速度分别为a1和a2,由牛顿第二定律得,答案(1)3 m/s21 m/s2(2)4 s,mg sin -f1=ma1mg sin -f2+f1=ma2联立式,并代入题给条件得a1=3 m/s2a2=1 m/s2(2)在t1=2 s时,设A和B的速度分别为v1和v2,则v1=a1t1=6 m/sv2=a2t1=2 m/stt1时,设
7、A和B的加速度分别为a1和a2。此时A与B之间的摩擦力为零,同理可得a1=6 m/s2a2=-2 m/s2即B做减速运动。设经过时间t2,B的速度减为零,则有v2+a2t2=0联立式得t2=1 s,在t1+t2时间内,A相对于B运动的距离为s=-=12 mmg)向上匀速(F=mg)向上减速(失重:Fmg),对照F-t图像可知,B正确。,8.(2015浙江理综,18,6分)(多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为3.0104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0105 N;弹射器有效作用长度为100 m,推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s
8、。弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则()A.弹射器的推力大小为1.1106 NB.弹射器对舰载机所做的功为1.1108 JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8107 WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2,答案ABD舰载机弹射过程中的加速度a= m/s2=32 m/s2,选项D正确;对舰载机在水平方向受力分析,根据牛顿第二定律得:F弹+F发-20%(F弹+F发)=ma,解得:F弹=1.1106 N,选项A正确;由功的定义得:W弹=F弹x=1.1108 J,选项B正确;由速度公式得弹射器对舰载机的作用时间t= s=2.5 s,由
9、功率的定义得:P弹=4.4107 W,选项C错。,9.(2013浙江理综,19,6分)(多选)如图所示,总质量为460 kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2,当热气球上升到180 m 时,以5 m/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=10 m/s2。关于热气球,下列说法正确的是()A.所受浮力大小为4 830 NB.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10 s后的速度大小为5 m/sD.以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N,答案AD刚开始上升时,空气阻力为零,F浮-mg=ma
10、,解得F浮=m(g+a)=460(10+0.5)N=4 830 N,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10 s后的速度va1,选项D错误。,3.(2017湖北“六校”联合体,6)(多选)某物体在光滑的水平面上受到两个恒定的水平共点力F1、F2的作用,以10 m/s2的加速度做匀加速直线运动,其中F1与加速度的方向的夹角为37,某时刻撤去F1,此后该物体()A.加速度可能为5 m/s2B.速度的变化率可能为6 m/s2C.1秒内速度变化大小可能为20 m/sD.加速度大小一定不为10 m/s2,答
11、案BC根据牛顿第二定律F合=ma=10 m/s2m,F1与加速度方向的夹角为37,根据几何知识可知,F2有最小值,最小值为F2m=F合 sin 37=6 m/s2m。所以当F1撤去后,合力的最小值为F合min=6 m/s2m,此时合力的取值范围为F合6 m/s2m,所以最小的加速度为amin=6 m/s2,故B、C正确。,4.(2017重庆万州第二次质量检测,19)(多选)某游乐园中一游客站在斜向上匀加速运行的电动扶梯上(扶栏未画出),人和扶梯保持相对静止,其加速度a方向如图所示。在该游客上升过程中,下列判断正确的是()A.游客所受电梯作用力的方向与图中a的方向相同B.游客在竖直方向受到的电梯
12、支持力大于游客所受重力C.游客机械能的增加量大于支持力所做的功D.游客在竖直方向受到的合力为零,在a方向上受到的合力不为零,答案BC对人进行受力分析可知人受竖直向下的重力、扶梯对人水平向右的摩擦力以及竖直向上的支持力,三力合力沿a的方向,故扶梯作用力即支持力与摩擦力的合力与a方向不同,A错;分解a有ma sin =FN-G,即FNG,竖直方向合力不为零,故B对、D错; 机械能增量应等于除G外的其他力做的功,故C对。,5.2016吉林长春质量监测(二),17如图所示,一劲度系数为k的轻质弹簧,上端固定,下端连一质量为m的物块A,A放在质量也为m的托盘B上,以N表示B对A的作用力,x表示弹簧的伸长
13、量。初始时,在竖直向上的力F作用下系统静止,且弹簧处于自然状态(x=0)。现改变力F的大小,使B以的加速度匀加速向下运动(g为重力加速度,空气阻力不计),此过程中N或F随x变化的图像正确的是(),答案D隔离A,对A进行受力分析,有:mg-N-FT=m,FT=kx,则N=m-kx,由式子可知N由开始运动时的mg/2线性减小到零,当x=时,N=0,此时FT=mg/2,A、B选项均错误;再对整体进行受力分析,有:2mg-F-FT=2m,则F=mg-kx,由此可知力F由开始时的mg线性减小到mg/2,此后托盘与物块分离,力F保持mg/2不变,故选项C错误、D正确。,6.(2016黑龙江哈尔滨三中一模,
14、19)(多选)如图所示,光滑水平面上放置着四个相同的木块,其中木块B与C之间用一轻弹簧相连,轻弹簧始终在弹性限度内。现用水平拉力F拉B木块,使四个木块以相同的加速度一起加速运动,则以下说法正确的是()A.一起加速过程中,C木块受到四个力的作用B.一起加速过程中,D木块所受到的静摩擦力大小为C.一起加速过程中,A、D木块所受摩擦力大小和方向相同D.当F撤去瞬间,A、D木块所受静摩擦力的大小和方向都不变,答案BC在水平拉力F的作用下,四个木块以相同的加速度一起加速运动,则由牛顿第二定律可知,由整体法,对整体有F=4ma;再由隔离法,对A、D木块有fA=fD=ma,解得A、D木块所受摩擦力大小fA=
15、fD=,方向均水平向右,故B、C正确;一起加速过程中,C木块受到重力、D木块对其的压力和静摩擦力、地面对其的支持力及弹簧对其的弹力,共五个力的作用,故A错误;当F撤去瞬间,弹簧弹力不变,A、B整体加速度方向改变,A木块所受静摩擦力方向改变,故D错误。,7.2015云南昆明质检(二),19(多选)如图甲所示,质量mA=1 kg,mB=2 kg的A、B两物块叠放在一起静止于粗糙水平地面上,t=0时刻,一水平恒力F作用在物块B上,t=1 s时刻,撤去F,B物块运动的速度-时间图像如图乙所示,若整个过程中A、B始终保持相对静止,g取10 m/s2,则()A.物块B与地面间的动摩擦因数为0.2B.13
16、s内物块A不受摩擦力作用C.01 s内物块B对A的摩擦力大小为4 N,D.水平恒力的大小为12 N,答案AC01 s内B的加速度大小为a1=4 m/s2,13 s内B的加速度大小为a2=2 m/s2,因为整个过程中A、B始终保持相对静止,因此A也一直具有与B相同的加速度,A受到摩擦力作用,故B错误;01 s内,由牛顿第二定律,有F-(mAg+mBg)=(mA+mB)a1,13 s内,有(mAg+mBg)=(mA+mB)a2,解得=0.2,F=18 N,故A正确,D错误;01 s内物块B对A的摩擦力大小f=mAa1=4 N,故C正确。,评析本题是牛顿第二定律与摩擦力结合的问题,需要学生能够对两个
17、物体进行正确的受力分析,同时也要学会根据相对运动情况,判断摩擦力的有无与性质,难度中等。,8.(2015吉林省吉林市摸底,15)(8分)在建筑装修中,工人用质量为5.0 kg的磨石A对地面和斜壁进行打磨。已知A与地面、A与斜壁之间的动摩擦因数相同。(g取10 m/s2)(1)当A受到水平方向的推力F1=25 N打磨地面时,A恰好在水平地面上做匀速直线运动,求A与地面间的动摩擦因数;(2)若用A对倾角=37的斜壁进行打磨,当对A施加竖直向上的推力F2=60 N时,磨石A从静止开始沿斜壁向上运动2 m(斜壁长大于2 m)所需时间为多少?(sin 37=0.6,cos 37=0.8),二、非选择题(
18、共8分),解析(1)由于A恰好在水平地面上做匀速直线运动,由平衡条件得:F1-mg=0(2分)解得:=0.5(1分)(2)由牛顿第二定律得:(F2-mg) cos 37-(F2-mg) sin 37=ma(2分)解得:a=1 m/s2(1分)s=at2(1分)解得t=2 s(1分),答案(1)0.5(2)2 s,评析本题涉及物体的平衡、牛顿第二定律及匀变速直线运动规律,需要学生能够进行正确的受力分析,同时也需要学生的数学知识去进行力的分解与合成的运算,难度适中。,1.(2017江西五市八校第二次联考,2)如图,物块A和B的质量分别为4m和m,开始A、B均静止,细绳拉直,在竖直向上的大小为6mg
19、的拉力F作用下,动滑轮竖直向上加速运动。已知动滑轮质量忽略不计,动滑轮半径很小,不考虑绳与滑轮之间的摩擦。细绳足够长,在滑轮向上运动过程中,物块A和B的加速度分别为()A.aA=g,aB=5gB.aA=aB=gC.aA=0,aB=2gD.aA=g,aB=3g,一、选择题（每题6分，共12分）,B组 20152017年高考模拟综合题组(时间：50分钟 分值：60分),答案C由于动滑轮质量忽略不计,因此2T=F,即T=3mg。取A为研究对象,因T=3mgGB=mg,根据牛顿第二定律可得:3mg-mg=maB,解得aB=2g,方向竖直向上,故C正确。,2.(2017陕西西安中学单元考,8)将一轻质弹
20、簧竖直立在水平面上,当在其上端放上托盘Q时,平衡时弹簧缩短了3 cm;当将一个物块P轻轻放在托盘上,待系统平衡后,弹簧又缩短了2 cm;如果此时在P上施加一个竖直向下的力F,待系统再次平衡后,弹簧又缩短了2 cm,如图所示,若在此时突然撤去力F,则(弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为g)()A.刚撤去力F瞬间,物块P的加速度大小为0.4gB.刚撤去力F瞬间,物块P的加速度大小为0.8gC.撤去力F后,物块P、Q共同向上运动5 cm后分离D.撤去力F后,物块P、Q共同向上运动7 cm后分离,答案A设托盘Q、物块P质量分别为m1、m2,放上托盘、物块和施加力F后,弹簧分别缩短了x1、x2、x3。当在其上端放上托盘Q时,平衡时弹簧缩短了3 cm,则m1g=kx1,当将一个物块P轻轻放在托盘中,待系统平衡后,弹簧又缩短了2 cm,此时:m1g+m2g=k(x1+x2),撤去F后,k(x1+x2+x3)-(m1g+m2g)=(m1+m2)a,联立,代入数据得:a=0.4g,故A正确,B错误;由于在物块P上施加力F之前,弹簧已经压缩了5 cm,撤去力后,P与Q和弹簧组成的系统是一个弹簧振子系统,其振幅大小等于再次的压缩量,即2 cm,所以P、Q向上运动的最大位移是4 cm,P、Q不可能会分离,故C、D错误。故选A。,
