2010年高考物理习题之牛顿运动定律

2010 年高考物理习题分类汇编之牛顿运动定律（全国卷 1）15如右图，轻弹簧上端与一质量为 m 的木块 1 相连，下端与另一质量为M 的木块 2 相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块 1、2 的加速度大小分别为 、 。重力加速度大小为 g。则1a2有A ， B ，1ag2102aC ， D ，0mMggmMg【答案】C【解析】在抽出木板的瞬时，弹簧对 1 的支持力和对 2 的压力并未改变。对 1 物体受重力和支持力，mg=F,a 1=0. 对 2 物体受重力和压力，根据牛顿第二定律gMmFa【命题意图与考点定位】本题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题，关键是区分瞬时力与延时力。（上海物理）11. 将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体（A）刚抛出时的速度最大 （B）在最高点的加速度为零（C）上升时间大于下落时间 （D）上升时的加速度等于下落时的加速度解析： mfga上 ， fga下 ，所以上升时的加速度大于下落时的加速度，D 错误；根据 21ht，上升时间小于下落时间，C 错误，B 也错误，本题选 A。本题考查牛顿运动定律和运动学公式。难度：中。（上海物理）32.（14 分）如图，宽度 L=0.5m 的光滑金属框架 MNPQ 固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小 B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量 m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒 ab 放置在框架上，并且框架接触良好，以 P 为坐标原点，PQ 方向为 x 轴正方向建立坐标，金属棒从 处以 的初速度，沿 x 轴负方向01xm02/vs做 的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求：2/ams（1）金属棒 ab 运动 0.5m，框架产生的焦耳热 Q；（2）框架中 aNPb 部分的电阻 R 随金属棒 ab 的位置 x 变化的函数关系；（3）为求金属棒 ab 沿 x 轴负方向运动 0.4s 过程中通过 ab 的电量 q，某同学解法为：先算出金属棒的运动距离 s，以及 0.4s 时回路内的电阻 R，然后代入q= 求解。指出该同学解法BLRA202214318.5*/MScmpalmlRqENE 的错误之处，并用正确的方法解出结果。解析：（1） ，Fam0.2a因为运动中金属棒仅受安培力作用，所以 F=BIL又 ，所以EBLvIR0.4LvBatRI且 ，得21Sat12Ssa所以 20.4.QIttJ（2） ，得 ，所以 。21x1x0.41Rx（3）错误之处：因框架的电阻非均匀分布，所求 是 0.4s 时回路内的电阻 R，不是平均值。正确解法：因电流不变，所以 cItq4.0.1。本题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。难度：难。（江苏卷）15 （16 分）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为 d 的两平行极板，如图甲所示，加在极板 A、B 间的电压 作周期性变化，其正向电压为 ，反向ABU0U电压为 ，电压变化的周期为 2r，如图乙所示。在 t=0 时，极板 B 附近的一个电-k(1)0U子，质量为 m、电荷量为 e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板 A，且不考虑重力作用。（1 ）若 ，电子在 02r 时间内不能到达极板 A，求 d 应满足的条件；54k（2 ）若电子在 02r 时间未碰到极板 B，求此运动过程中电子速度 随时间 t 变化的关系；v（3 ）若电子在第 N 个周期内的位移为零，求 k 的值。解析：（1 ）电子在 0T 时间内做匀加速运动加速度的大小 01eUamd位移 2xT在 T-2T 时间内先做匀减速运动，后反向作匀加速运动加速度的大小 0254eUamd初速度的大小 1vT匀减速运动阶段的位移 21vxa依据题意 解得 d12d2091eUTm（2 ）在 2nT(2n+1)T,(n=0,1,2, ,99)时间内 加速度的大小 a2= 0ekd速度增量 v 2=-a 2T (a)当 0t-2ntT 时电子的运动速度 v=nv 1+nv 2+a1(t-2nT) 解得 v=t-(k+1)nT ,(n=0,1,2, ,99) 0ekUmd(b)当 0t-(2n+1)TT 时电子的运动速度 v=(n+1) v 1+nv 2-a 2t-(2n+1)T 11解得 v=(n+1)(k+1)T-kl ,(n=0,1,2, ,99)0ed 12（3）电子在 2(N-1)T(2N-1)T 时间内的位移 x2N-1=v2N-2T+ a1T2电子在(2N-1)T2N T 时间内的位移 x2N=v2N-1T- a 2T21由 式可知 v2N-2=(N-1)(1-k)T10 0eUdm由 式可知 v2N-1=(N-Nk+k)T12依据题意 x2N-1+ x2N=0解得 43Nk本题考查牛顿运动定律、运动学公式应用和归纳法解题。难度：难。（福建卷）17、如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0 时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图像如图（乙）所示，则A. 时刻小球动能最大1tB. 时刻小球动能最大2C. 这段时间内，小球的动能先增加后减少t3D. 这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能2【答案】C【解析】小球在接触弹簧之前做自由落体。碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为 0，即重力等于弹簧弹力时速度达到最大值，而后往下做加速度不断增大的减速运动，与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能。上升过程恰好与下降过程互逆。由乙图可知 t1 时刻开始接触弹簧； t2 时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小；t 3 时刻小球往上运动恰好要离开弹簧； t2-t3 这段时间内，小球的先加速后减速，动能先增加后减小，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能。【命题特点】本题考查牛顿第二定律和传感器的应用，重点在于考查考生对图像的理解。【启示】图像具有形象快捷的特点，考生应深入理解图像的含义并具备应用能力。（福建卷）22.（20 分）如图所示，物体 A 放在足够长的木板 B 上，木板 B 静止于水平面。t=0 时，电动机通过水平细绳以恒力 F 拉木板 B，使它做初速度为零，加速度 aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知 A 的质量 mA 和 B 的质量 mg 均为 2.0kg,A、B 之间的动摩擦因数=0.05，B 与水平面之间的动摩擦因数 =0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，12重力加速度 g 取 10m/s2。求（1 ）物体 A 刚运动时的加速度 aA（2 ） t=1.0s 时，电动机的输出功率 P；（3 ）若 t=1.0s 时，将电动机的输出功率立即调整为 P=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t=3.8s 时物体 A 的速度为 1.2m/s。则在 t=1.0s 到 t=3.8s 这段时间内木板 B 的位移为多少？解析：（1 ）物体 A 在水平方向上受到向右的摩擦力，由牛顿第二定律得mga代入数据解得 20.5/Ams（2 ） t=1.0s，木板 B 的速度大小为1/Bvats木板 B 所受拉力 F，由牛顿第二定律有12()AABBmggma解得：F=7N电动机输出功率P= Fv=7W（3）电动机的输出功率调整为 5W 时，设细绳对木板 B 的拉力为 ，则FPFv解得 =5N木板 B 受力满足 12()0AABmgg所以木板 B 将做匀速直线运动，而物体 A 则继续在 B 上做匀加速直线运动直到 A、B 速度相等。设这一过程时间为 ，有t1()vat这段时间内的位移 1SvtA、B 速度相同后，由于 F 且电动机输出功率恒定，A 、B 将一起做加速2()Bmg度逐渐减小的变加速运动，由动能定理有： 222122 11()()()()ABABABPt Svmv由以上各式代入数学解得：木板 B 在 t=1.0s 到 3.8s 这段时间内的位移为： 123.0sm（四川卷）23(16 分)质量为 M 的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间 t 内前进的距离为 s。耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为 F，受到地面的阻力为自重的 k 倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角 保持不变。求：(1)拖拉机的加速度大小。(2)拖拉机对连接杆的拉力大小。(3)时间 t 内拖拉机对耙做的功。【答案】 2sa )(12tskgMFCOST stWT)(2【解析】拖拉机在时间 t 内匀加速前进 s，根据位移公式21ats 变形得 2t 对拖拉机受到牵引力、支持力、重力、地面阻力和连杆拉力 T，根据牛顿第二定律cosTkMgFa 连立变形得)2(1tCOST 根据牛顿第三定律连杆对耙的反作用力为2 ()cossFMkgt（3）闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏，流过的电流为 Im。根据并联电路电压相等有：拖拉机对耙做功为2cos()T sWFkgt（安徽卷）22.（14 分）质量为 的物体在水平推力 的作用下沿水平面作直线运动，一F段时间后撤去 ，其运动的 图像如图所示。 取 ，求：Fvtg210ms(1)物体与水平面间的运动摩擦因数 ； (2)水平推力 的大小；F（3） 内物体运动位移的大小。01s解析：（1）设物体做匀减速直线运动的时间为t 2、初速度为 v20、末速度为 v2t、加速度为 a2，则220/tva