2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题3 牛顿运动定律

2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题3 牛顿运动定律

专题3 牛顿运动定律 ‎1.（15江苏卷）一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力 A．t=2s时最大 B．t=2s时最小C．t=8.5s时最大 D．t=8.5s时最小 ‎ 答案:AD ‎ 解析:0~4s，加速度向上，人超重，设地板对人支持力为FN，则，当时，加速度最大，支持力就最大，根据牛顿第三定律，人对地板压力也最大；7~10s，加速度向下，人失重，设地板对人支持力为FN，则，当时，加速度最大，支持力就最小，根据牛顿第三定律，人对地板压力也最小 .‎ ‎2.（15福建卷）如图，在竖直平面内，滑到ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上 .若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则( )‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．无法比较、的大小 ‎ 答案:A ‎ 解析:在AB段，根据牛顿第二定律，速度越大，滑块受支持力越小，摩 擦力就越小，在BC段，根据牛顿第二定律，速度越大，滑块受支持力越大，摩擦力就越大，由题意知从A运动到C相比从C到A，在AB段速度较大，在BC段速度较小，所以从A到C运动过程受摩擦力较小，用时短，所以A正确 .‎ ‎3.（15海南卷）假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率 .如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（ ）‎ A.4倍 B. 2倍 C.倍 D. 倍 ‎ 答案:D ‎ 解析:设，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有，变化后有，联立解得，D正确；‎ ‎4.（15海南卷）如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物体，开始时升降机做匀速运动，物块相对斜面匀速下滑，当升降机加速上升时 A.物块与斜面间的摩擦力减小 B.物块与斜面间的正压力增大 C.物块相对于斜面减速下滑 D.物块相对于斜面匀速下滑 ‎ 答案:BD ‎ 解析:当升降机加速上升时，物体有竖直向上的加速度，则物块与斜面间的正压力增大，根据滑动摩擦力公式可知接触面间的正压力增大，物体与斜面间的摩擦力增大，故A错误B正确；设斜面的倾角为，物体的质量为m，当匀速运动时有，即，假设物体以加速度a向上运动时，有，，因为，所以，故物体仍做匀速下滑运动，C错误D正确；‎ ‎5.（15四川卷）如图所示，粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上，B端与桌面边缘对齐，A是轨道上一点，过A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E＝1.5×106N/C，方向水平 向右的匀强电场 .带负电的小物体P电荷量是2.0×10－6C，质量m＝0.25kg，与轨道间动摩擦因数μ＝0.4，P从O点由静止开始向右运动，经过0.55s到达A点，到达B点时速度是5m/s，到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为α，且tanα＝1.2 .P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用，F大小与P的速率v的关系如表所示 .P视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，取g＝10 m/s2，求：‎ ‎ ‎ ‎（1）小物体P从开始运动至速率为2m/s所用的时间；‎ ‎（2）小物体P从A运动至D的过程，电场力做的功 .‎ ‎ 解析:（1）物体P在水平桌面上运动时，竖直方向上只受重力mg和支持力N作用，因此其滑动摩擦力大小为：f＝μmg＝1N 根据表格数据可知，物体P在速率v＝0～2m/s时，所受水平外力F1＝2N＞f，因此，在进入电场区域之前，物体P做匀加速直线运动，设加速度为a1，不妨设经时间t1速度为v1＝2m/s，还未进入电场区域 .‎ 根据匀变速直线运动规律有：v1＝a1t1 ①‎ 根据牛顿第二定律有：F1－f＝ma1 ②‎ 由①②式联立解得：t1＝＝0.5s＜0.55s，所以假设成立 即小物体P从开始运动至速率为2m/s所用的时间为t1＝0.5s （2） 当物体P在速率v＝2～5m/s时，所受水平外力F2＝6N，设先以加速度a2再加速t2＝0.05s至A点，速度为v2，根据牛顿第二定律有：F2－f＝ma2 ③‎ 根据匀变速直线运动规律有：v2＝v1＋a2t2 ④‎ 由③④式联立解得：v2＝3m/s ⑤‎ 物体P从A点运动至B点的过程中，由题意可知，所受水平外力仍然为F2＝6N不变，设位移为x1，加速度为a3，根据牛顿第二定律有：F2－f－qE＝ma3 ⑥‎ 根据匀变速直线运动规律有：2a3x1＝－ ⑦‎ 由⑤⑥⑦式联立解得：x1＝1m ⑧‎ 根据表格数据可知，当物体P到达B点时，水平外力为F3＝qE ‎＝3N，因此，离开桌面在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做自由落体运动，设运动至D点时，其水平向右运动位移为x2，时间为t3，则在水平方向上有：x2＝vBt3 ⑨‎ 根据几何关系有：cotα＝ ⑩‎ 由⑨⑩式联立解得：x2＝m ⑪‎ 所以电场力做的功为：W＝－qE（x1＋x2） ⑫‎ 由⑧⑪⑫式联立解得：W＝－9.25J ‎6.（15安徽卷）图示是α粒子（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动 .图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是 A．M B．N C．P D．Q ‎ 答案:C ‎ 解析:同种电荷相排斥，库仑力沿两者连线指向受力物体，由牛顿第二定律知，加速度也沿两者连线指向受力物体 .‎ ‎7.（15重庆卷）若货物随升降机运动的图像如题5图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力与时间关系的图像可能是 ‎ ‎ 答案:B 解析：由图知：过程①为向下匀加速直线运动（加速度向下，失重，）；过程②为向下匀速直线（平衡，）；过程③为向下匀减速直线运动（加速度向上，超重，）；过程④为向上匀加速直线运动（加速度向上，超重，）；过程⑤为向上匀速直线运动（平衡，）；过程⑥为向上匀减速直线运动（加速度向下，失重，）；综合各个过程可知B选项正确 .‎ ‎8.（15新课标2卷）在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢 ‎ .当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F .不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为 A. 8 B.10 C.15 D.18‎ ‎ 答案:BC ‎ 解析:由设这列车厢的节数为n，P、Q挂钩东边有m节车厢，每节车厢的质量为m，由牛顿第二定律可知：，解得：，k是正整数，n只能是5的倍数，故B、C正确，A、D错误 ‎9.（15新课标2卷）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θ=37°（sin37°=）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μ1减小为，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变 .已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l=27m，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=10m/s2 .求：‎ ‎（1）在0~2s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0-2s内，A和B受力如图所示 由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得:‎ ‎……………⑴‎ ‎………...⑵‎ ‎……………⑶‎ ‎……⑷‎ 以沿着斜面向下为正方向，设A和B的加速度分别为，由牛顿第二定律可得：‎ ‎……⑸‎ ‎………⑹‎ 联立以上各式可得a1=3m/s2…………⑺‎ a2 =1m/s2………………..⑻‎ ‎（2）在t1=2s，设A和B的加速度分别为，则 v1=a1t1=6m/s………………⑼‎ v2=a2t1=2m/s………………⑽‎ t>t1时，设A和B的加速度分别为，此时AB之间摩擦力为零，同理可得：‎ ‎………⑾‎ ‎ ………⑿‎ 即B做匀减速，设经时间，B的速度减为零，则：‎ ‎……………………⒀‎ 联立⑽⑿⒀可得t2=1s…………..⒁‎ 在t1+t2时间内，A相对于B运动的距离为 ‎…⒂‎ 此后B静止不动，A继续在B上滑动，设再经时间后t3，A离开B，则有 可得,t3=1s（另一解不合题意，舍去，）‎ 则A在B上的运动时间为t总.‎ t总=t1+t2+t3=4s ‎(利用下面的速度图象求解，正确的，参照上述答案信参考给分)‎