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xx届全国最畅销精品书五年高考三年模拟高考物理分册原书修订稿03章牛顿定律 第三章牛顿定律【三年高考】 一、选择题1原书P15第3题2原书P18第17题3原书P15第1题4原书P15第2题5原书P15第4题6原书P15第5题7原书P18第18题8原书P18第19题9原书P16第6题10原书P18第20题11原书P19第28题12原书P18第21题13原书P16第7题二非选择题14原书P17第13题15原书P18第22题16原书P17第12题17原书P19第23题18原书P19第25题19原书P19第24题【规律点睛】考点突破1牛顿运动定律是力学乃至整个经典物理学的基本规律，是动力学的基础，是物理学的重要内容之一，也是历年高考物理试题的热点，是每年必考、反复考核的内容因此，必须深刻理解牛顿运动定律，熟练地应用牛顿运动定律解决物理问题，高考对牛顿定律要求掌握的程度，几乎达到了最高层次，牛顿运动定律的应用本章的难点，仍然是高考的热点，这是由于它在经典力学中的地位，以及考查学生分析问题、解决问题的能力的目的所决定的，它多与运动学、电磁学联系在一起综合考查2知识点要求物体的平衡物体的平衡是指共点力作用下物体的平衡，它是物体受力的特殊情况合外力为零，是动力学问题的特例，同时也是牛顿运动定律应用的延续，所以处理共点力平衡问题的思路与运用牛顿运动处理问题的思路是基本相同的这块知识与生产、生活实际联系紧密，在生产实际中有很多具体应用牛顿第二定律这一定律是整个牛顿规律的核心，也是整个力学规律解题的重点，高考中虽然单独求解问题不多，但是它与其它知识相结合起来应用在力学中与物理的运动，即动力学的解题重点，在电磁学中也是与电场力、安培力、洛仑兹力、等等内容相结合的关键，是每年高考必考的内容。 万有引力定律的应用万有引力定律是力学中一个独立的基本规律，而人造地球卫星是靠万有引力提供向心力做圆周运动万有引力、人造卫星是近些年来高考的热点内容，由于航空航天技术、卫星技术属于现代科技发展的重要领域，所以近些年的高考对万有引力、人造卫星考查每年都有，复习时要给予高度重视3考题形式考查这块知识的试题每年都有，且题型灵活，有时是选择题，有时是填空题，计算题，与其它知识结合的题型，大多成为压轴题，也有时在其他计算题中占据解决问题的关键考查这块知识主要会从以下几方面进行 （1）要求灵活运用隔离法和整体法求解加速度相等的连接体，注重考查两个物体受力上的连接，即牛顿第三定律； （2）用正交分解法解决受力较为复杂的问题，在正交的两个方向上应用牛顿运动定律； （3）综合运用牛顿运动定律和运动学规律分析、解决问题，注重考查运动上的连接 （4）高考强调理论联系实际，其中与现代科技的联系是一个重要方面，同时体现高考试卷的现代性人造地球卫星的问题是命题的热点，在历届高考试题中经常出现随着我国宇宙事业的迅速发展，今后仍将是高考的热点之一题型多为选择与填空题，近些年还出现了涉及多人造卫星的多学科综合问题方法攻略1对研究对象的受力分析是解题的关键首先是选取研究对象有时将物体隔离，进行受力分析较方便，有时把互相作用的几个物体看成一个整体来进行研究更简捷到底选哪个物体作为研究对象，得凭一定的经验和技巧，这就要求做一定数量的习题，从解题的过程中去体验和总结，变成自己的知识和技能，仅听老师的经验之谈和总结的条文，能受到一定的启迪，但要变成自己的本领，还须自己去做题、去体验、去总结2选取适当的坐标系会对建立方程和求解带来方便由于加速度与合外力的方向一致，考虑到列牛顿第二定律方程的方便，通常选取与加速度一致的方向建立一坐标轴，沿与加速度垂直的方向建立另一坐标轴求解摩擦力时，通常沿接触面的切向建立一坐标轴，此时坐标轴的方向不见得与合加速度的方向一致可见，根据题目的具体条件和所求，灵活地建立坐标轴，会使解题简便3要注意合外力与加速度的瞬时对应关系有些物体所受的合外力既不是恒力又不规律的情况，就要分析加速度与合外力的瞬时对应关系，按时间的先后顺序，逐次分析物体的受力情况和合外力所产生的加速度，以及引起物体运动性质、运动状态的改变4要注意与守恒定律结合应用在有些问题中，研究对象是互相作用的几个物体组成的系统，它们之间有相对位移，运动情况比较复杂，这时就想法把某一个物体隔离开来，用牛顿定律来研究这个物体的运动，这就是常用的隔离体法但是，有时候并不需要了解系统中每一个质点的运动情况，而只要知道某些整体的运动特性，这时应用动量定理、动能定理、动量守恒等知识来处理问题，就显得方便快捷按照物理学史的发展，动量定理、动能定理和守恒定律是从牛顿运动定律导出来的，处在从属的地位然而物理学的发展表明，即使在牛顿运动定律不再适用的许多场合，守恒定律仍然有效这样，原来仅仅作为牛顿定律辅助工具的动量定理、动能定理和守恒定律，就成为比牛顿运动定律更为基本的规律了而且在处理具体问题时，由于守恒定律与作用力的具体情况，与物体运动的瞬时状态无关，只与物体运动的初、末状态相联系，因此一些看似复杂的运动，借助能量、动量的守恒定律反而容易解决从现代物理学的理论高度来认识，动量守恒定律和能量守恒定律都是物理学中普遍适用的原理之一，迄今为止，人们尚未发现动量守恒定律、能量守恒定律有任何例外换句话说，现代物理学更注重寻找守恒量，重视守恒定律的研究5运用隔离法求解简单的连接体问题连接体问题历来是牛顿定律中的难点，一般的处理思想是用整体法求出整体的加速度，然后再隔离出其中的一个物体来，局部和整体的加速度相同，再对其中一个物体求解题意中要求的问题，例如受力分析求解某一个力，或者解决某一个物体的运动动力学问题等等。 6结合实际出应用型的试题，是今后高考命题所追求的一个趋向运用万有引力定律解决人造卫星的运动问题，虽然仍然是简化成了匀速圆周运动，但终究反映了一些现代科技的气息，可以说是很好的应用型试题的出题点万有引力定律应用的试题几乎年年高考都有，一般是与卫星的运动相结合，有应用型试题的味道卫星的运动涉及的知识比较多，万有引力定律、匀速率圆周运动的规律、牛顿运动定律等解决这类问题，一是强调抓基本方法既然是匀速率圆周运动，卫星必然受到向心力，向心力是万有引力提供的，因此牢牢地抓住基本公式是解决这类问题的关键另一方面要从道理上明白卫星的运动过程特别提示牛顿运动定律的应用作为高中物理一个难点，是高考的热点，这对于考查学生分析问题、解决问题的能力都是非常好的一个出题点，本专题多与运动学、电磁学联系在一起综合起来对学生进行考查，所以说历来是高考中的重中之重。 【两年模拟】 一、选择题1（xx年天津一模）如图，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长。 如果m B=m A，则物体A的加速度大小等于（）A3g A Bg3Cg41D2g B2（xx年武汉一模）如图所示，A，B两木块间连一轻质弹簧，A，B质量相等，一起静止地放在一块木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬刻，A，B两木块的加速度分别是（）Aa A0，a B2g Ba Ag，a Bg Ca A0，a B0Da Ag，a B2g3（xx年黄冈一模）雨滴在空气中下落，当速率在不太大的范围内时，雨滴所受到的阻力与其速率成正比。 该速率随时间做怎样的变化？从下图中选取一个最适当的答案（）ABC D4（xx年南通一模）在高速公路转弯处，路面造的外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧的路面要高一些，路面与水平面之间的夹角为，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时的车轮与路面之间的横向摩擦力等于零，角等于（）v2v2Aarcsin（）Barctg（）Rg Rgv2v21Carcsin（）Darot（）Rg Rg25（xx年长沙一模）如图所示，两个质量均为M的星体，相距为d，其连线的垂直平分线为AB。 O为两星体连线的中点。 设想两星体静止不动，一个质量为m的物体从O沿OA方向运动，则下列说法正确的是（）A A它受到两星体的万有引力合力大小一直减小M mM B它受到两星体的万有引力合力大小先增大，后减小O C它受到两星体的万有引力合力大小一直增大B8GMmD当物体m与两星体间距离均为d时，物体受到万有引力合力大小为3d26（xx年南京一模）如图甲，某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示由图可以判断（）A图线与纵轴的交点M的值B图线与横轴的交点N的值C图线的斜率等于物体的质量m D图线的斜率等于物体质量的倒数1m7（xx年北京一模）在欢庆节日的时候，人们会在夜晚燃放美丽的焰火。 按照设计，某种型号的装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4s末到达离地面100m的最高点时炸开，构成各种美丽的图案，假设礼花弹从炮筒中竖直向上射出时的初速度是v0，上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，g=10m/s2，那么v0和k分别等于（）A.25m/s，1.25B.40m/s，0.25C.50m/s，0.25D.80m/s，1.258（xx年上海一模）一斜劈被两个小桩A和B固定在光滑的水平地面上，然后在斜面上放一物体，如图所示，以下判断正确的是（）A若物体静止在斜面上，则B受到挤压B若物体匀速下滑，则B受到挤压C若物体加速下滑，则A受到挤压D若物体减速下滑，则A受到挤压9（xx年郑州一模）两个人造地球卫星分别以v1和v2绕地球做半径分别为r1和r2的匀速圆周运动，运动周期分别为T1和T2，运动中所受向心力的大小分别为F1和F2，其加速度大小分别为a1和a2，若r1r2，则必有（）Av1v2BT1T2Ca1a2DF1F210（xx年上海一模）同学们在由静止开始向上运动的电梯里，把一测量加速度的小探头固定在一个质量为1kg的手提包上，到达某一楼层停止，采集数据并分析处理后列出下表建立物理模型时间段（s）平均加速度（m/s2）匀加速直线2.50.40匀速直线90匀减速直线2.50.40为此同学们在计算机上画出了很多图象，请你根据上表数据和所学知识判断下列图象（设F为手提拉力，g9.8m/s2）中正确的是（）ABCD二非选择题11（xx年启东一模）如图所示，有一重力为G的圆柱体放置在水平桌面上，用一夹角为60、两夹边完全相同的人字夹水平将其夹住（夹角仍不变），圆柱体始终静止。 试问 （1）若人字夹内侧光滑，其任一侧与圆柱体间的弹力大小也等于G，则圆柱体与桌面间的摩擦力的大小为多少？ （2）若人字夹内侧粗糙，其任一侧与圆柱体间的弹力大小仍等于G，欲使圆柱体对桌面的压力为零，则整个人字夹对圆柱体摩擦力的大小为多少？方向如何？12（xx年上海二模）物体A、B都静止在同一水平面上，它们的质量分别是m A和m B，与水平面之间的动摩擦因数分别为A和B。 用平行于水平面的力F分别拉物体A、B，得到加速度a和拉力F的关系图象分别如图中A、B所示。 （1）利用图象求出两个物体的质量m A和m B。 甲同学分析的过程是从图象中得到F=12N时，A物体的加速度a A=4m/s2，B物体的加速度a B=2m/s2，根据牛顿定律导出m?F,?mA?3kg,m B?6kg a乙同学的分析过程是从图象中得出直线A、B的斜率为k Atan45=1,k B=tan2634=0.5,而k?1,?m A?1kg,m B?2kg m请判断甲、乙两个同学结论的对和错，并分析错误的原因。 如果两个同学都错，分析各自的错误原因后再计算正确的结果。 （2）根据图象计算A、B两物体与水平面之间动摩擦因数A和B的数值。 13（xx年苏州一模）火箭发射卫星在开始阶段是竖直升高的，设火箭以5m/s2的加速度匀加速上升，卫星中一弹簧挂一质量为m=9kg的物体，当卫星升到某处时，弹簧秤示数为85N，那么此时卫星距地面多高？若卫星就在这一高度处绕地球运行，它的速度是多大？2（已知地球半径R=6400km，地面处重力加速度g=10m/s）14（xx年启东二模）如图所示，一皮带输送机的皮带以v=13.6m/s的速率做匀速运转，其有效输送距离AB29.8m，倾角=37将一物体（可视为质点）轻放在A点，物体与皮带间的动摩擦因数=0.1，求物体由A到B所需的时间(g取10m/s2)15（xx年福建一模）放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系和物块速度与时间t的关系如图所示。 取重力加速度g=10m/s2。 试利用两图线求出物块的质量及物块与地面间的动摩擦因数。 /ms-1F/N66432O369t/s O369t/s16（xx年上海一模）举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目。 就“抓举”而言，其技术动作可分为预备、提杠铃、发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等六个步骤，如图所示照片表示了其中的几个状态。 现测得轮子在照片中的直径为1.0cm，在照片上用尺量出从发力到支撑，杠铃上升的距离为1.3cm。 已知运动员所举杠铃的直径是45cm，质量为150kg，运动员从发力到支撑历时0.8s，试估算这个过程中杠铃向上运动的最大速度；若将运动员发力时的作用力简化成恒力，则该恒力有多大？图41117（xx年深圳一模）xx年10月15日9时整，我国“神州”五号载人飞船发射成功，飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全返回.若把“神州”五号载人飞船的绕地运行看作是在同一轨道上的匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g （1）试估算“神州”五号载人飞船绕地球运行的周期T为多少秒？（保留两位有效数字） （2）设“神州”五号载人飞船绕地球运行的周期为T、地球表面的重力加速度为g、地球半径为R，用T、g、R能求出哪些与“神州”五号载人飞船有关的物理量？分别写出计算这些物理量的表达式（不必代入数据计算）18（创新题）一地球探测飞船在地球赤道上空绕地球作圆周运动，用摄像机拍摄地球表面图片已知地球的密度为，飞船的运行周期为T(小于24h)试求摄像机所能拍摄的总面积与地球表面积之比(万有引力恒量为G，球体积公式V?4?r2,r为球半径；球冠面3积公式为S=2rh，r为球半径，h为球冠高)【32看吧】孤独而羞怯的亨利卡文迪什Cavendish，17311810）是18世纪英国杰出的物理学家和化学家，他的一生为科学的发展做出了重要的贡献。 由于早年丧母，他形成一种过于孤独而羞怯的习性。 卡文迪什在40岁时，先后继承了父亲和姑妈的两大笔遗产，于是他成为了一名百万富翁。 正如法国科学家比奥所说的“卡文迪什在一切学者中最富有，在一切富翁中最有学问。 但巨额的财富并没有使卡文迪什的生活方式发生丝毫的变化，他仍然过着俭朴的生活，不讲吃穿，每天都穿一件褪了色的上衣。 他的钱大部分都花在了购置科学仪器和图书上，他利用自己继承来的财富购买了一大批很有用的图书，除自己用外，还慷慨地供其他学者使用。 而且他对金钱毫无兴趣，甚至不知道1万英磅究竟是多大一笔财富。 一次他的一个仆人病了，要花钱治病，他随手开了一张1万英磅的支票给他，使仆人惊讶得不知所措。 另外，卡文迪什最厌恶和害怕两件事物，一是奉承，他听到奉承的话常常十分窘迫、不知所措；一是女人，他最怕和女人接触，所以终生未婚，而且他每天和女管家之间都用纸条来联系。 【答案与解析】1答案D解析由题意分析得物体B下滑的加速度和物体A前进的加速度大小相等，设为a，其中绳子的拉力设为T，对物体B受力分析得到重力和拉力的合力使其产生加速度，根据牛顿第二定律得mgT=ma，再对物体B受力分析得拉力作为合外力，根据牛顿第二1定律得T=ma，将以上两式联立，可以解得加速度为2g，所以本题的正确选项应该为D。 2答案A解析由题意得当刚抽去木板时，弹簧还没有来得及恢复形变，所以弹力的大小不变，仍等于物体A或者物体B的重力大小，所以对于物体B受到的力为竖直向下的重力和弹簧竖直向下的弹力的作用，所以根据牛顿第二定律得到物体B的加速度大小为2g，而对物体A，进行受力分析得受到竖直向下的重力和弹簧竖直向上的弹力作用，两力不变，所以合力为零，根据牛顿第二定律得加速度为零，所以综上所述，本题的正确选项应该为A。 3答案B解析分析题意得设雨滴受到的阻力为f=Kv，对雨滴进行受力分析竖直向下的重力mg，竖直向上的阻力f，根据牛顿第二定律得合力F=mgf=mgkv=ma，所以得到雨滴作的是加速度变小的加速运动，最终作匀速运动，而在vt图象中，图象有斜率代表是加速度的大小，所以是B中的图象正确，综上所述，本题的正确选项应该为B。 4答案B解析如图所示，对车进行受力分析，由题意得如果要求摩擦力N为零，则车只受到竖直向下的重力mg和也路面垂直向上的支持力N两个力的作用，此两个力的合力提供车拐弯作圆周运动的向心力，v2正交分解N得Ncos=mg，Nsin=m，联立以上两个方程解得Rmg v2v2tan?，所以角度=arctg（），所以选项ACD错误，综上所述本题的正确选项Rg Rg为B。 5答案B解析如图所示，设两个星体之间的距离为2L，小物体在移动过程某一位置如示夹角为，则星体和物体间的距离为图示中的L/sin，所以根据万有引力定律得到L/sinMm Mmsin2?G物体受到其中一个星体的引力为F引=G，所以2L2L()sin?L Mmsin2?cos?受到两个星体的引力合力为F?2F引cos?=2G，由数学知识得到该表达2L式是先增大后减小的，所以得到该物体受到两个星体的引力的合力先增大后减小，所以选项AC是错误的，选项B是正确的；当物体m与两星体间距离均为d时，即夹角=300，代入上面表达式，可以得到万有引力的合力大小为G3Mm，所以选项D错误，综上所2d述，本题的正确选项为B。 6答案ABD解析根据题意对物体进行受力分析得受到竖直向下的重力mg和竖直向上的细线拉力T作用，根据牛顿第二定律得F=Tmg=ma，所以得到a?交点即T=0时，得T?g，所以图线与纵轴的m，所以选项A正确；图线也横轴的交点即a=0，得所以选项B正确；很容易得到图线的斜率是1，所以选项C错误；选项D正确，综上所m述，本题的正确选项应该为ABD。 7答案C解析根据礼花向上是作匀减速运动，初速度为v0，末速度为零，所以由匀变速运动的平均速度公式v?v0?v t，由题中礼花在4s内运动了100m，所以平均速度为25m/s，所以2得到礼花的初速度为50m/s，再根据匀变速运动的速度公式v=at，得到加速度的大小为12.5m/s2，对礼花进行受力分析得受到竖直向下的重力mg和竖直向下的阻力f=kv，由牛顿第二定律得F=mg+kv=ma，解得k=0.25，则选项ABD错误，选项C正确。 8答案D解析对物体进行受力分析受到竖直向下的重力mg、垂直斜面向上的支持力N、可能会有沿斜面向上的摩擦力f，共三个力的作用。 如果物体静止在斜面上，则一定有摩擦力作用，支持力N和摩擦力f的合力竖直向上与重力mg平衡，即斜面对物体的作用力合力竖直向上，则物体对斜面的反作用力是竖直向下的，所以斜面不会有左右运动的趋势，所以对A和B都不会有挤压的，所以选项A错误；如果物体匀速下滑，因为匀速运动的受力情况和静止受力情况是一样的，因而也不会对AB产生挤压，所以选项B错误；若物体加速下滑，则斜面对物体两个力的合力有了水平向左的分力，因而物体对斜面的反作用也会有水平向右的分力作用于，所以斜面会有向右的运动趋势，所以会对B产生挤压，所以选项C错误；若物体减速下滑，则情况正好也加速滑的情况相反，所以会对A产生挤压，所以选项D正确。 9答案AC解析根据地球卫星绕地球作匀速圆周运动的向心力是由万有引力提供的，设地球质量为GM Mmv2M，卫星质量为m，可以得到F?G2?m，解得运动的速度大小为v?，r rr所以半径越大，线速度越小，所以选项A正确；半径越大，周长越长，速率越小，运动的周期越长，所以选项B错误；因为不知道两个卫星的质量关系，所以不能确定出向心力的v2大小关系，所以选项D错误；再根据向心加速度公式得到a?，所以半径越大，向r心加速度越小，所以选项C正确，综上所述，本题的正确选项应该为AC。 10答案D解析根据题中给出的信息可以得到该电梯在前2.5s内是匀加速运动，加速度恒定；接着的9s是匀速运动，加速度为零；最后2.5s是作匀减速运动，加速度恒定；所以速度图象正确，加速度图象错误；再对该物体受力分析得受到竖直向下的重力mg，和竖直向上的支持力N两个力的作用，根据牛顿第二定律得Nmg=ma，代入数据可以算得加速段的支持力是10.2N，匀速段的支持力是9.8N，减速段的支持力是9.4N，所以图象正确；图象错误；综上所述，本题的正确选项应该为D11答案 （1）G； （2）2G，方向与竖直向上方向成45角且偏向夹角一侧。 解析 （1）因为两夹边对圆柱体的作用力与人字夹边的两边垂直，所以两个作用力的夹角是1200，则两夹边对圆柱体弹力的合力大小为G，方向沿夹的夹角的平分线，圆柱体处于静止状态，水平面内受的合力为零，所以桌面对圆柱体的摩擦力与夹对圆柱体的力平衡，即摩擦力的大小为G。 （2）对人字夹进行受力分析共受三个力重力、两个夹力的合力、摩擦力。 由题意圆柱体对桌面的压力为零，又处于静止状态，所以圆柱体所受的摩擦力与夹对圆柱体的弹力和圆柱体的重力的合力平衡，即摩擦力的大小为2G，方向与竖直向上方向成45角且偏向夹角一侧。 12答案 （1）甲、乙两同学的分析都错； （2）A=0.2，B=0.1。 解析 （1）甲、乙两同学的分析都错。 甲错在把水平力F当作合外力，而A、B两物块均受摩擦力f=4N；乙错在由于a轴和F轴的标度不同，斜率k不等于tan。 正确的求解是由牛顿第二定律m Aa A=F Af，变形代入数据得m A?F A?f12?4?kg?2kg；同理a A4可以求得物体B的质量为m B?F B?f12?4?kg?4kg。 a B2 （2）由题意得摩擦力f A?f B?4N,正压力N A?m Ag?20N,所以得到?A?f A，N A代入数据计算得到A=0.2，同理可以得到N B?m Bg?40N,?B?f B4?0.1。 N B4013答案h=3200km，v=3.87km/s解析设火箭在h高度处的重力加速度为g?，则由牛顿第二定律得Fmg?=ma，物体mg?=GMm Mm，当物体在地面上mg=，联立三个方程代入数G22(R?h)R据可以解得h=3200km。 v2Mm （2）根据卫星的向心力是由万有引力提供得mg?=m=G，所以解得R?h(R?h)2v?(R?h)g，代入数据可以解得v=3.87km/s14答案3s解析物体从A点开始运动，由牛顿第二定律得mgsin+mgcosma1，解得加速度为a1=gsin+gcos，代入数据可以得到a1=6.8m/s2，设物体加速到与传送带速度相同时的位v2移为s1，历时t1，根据匀变速运动位移公式则有s1=代入数据可以得到s1=13.6m。 运2a1动时间由匀变速运动公式得t1?v代入数据可以得t1=2s，此后物体相对传送带向下a1运动，由牛顿第二定律有mgsinmgcosma2，解得加速度a2=gsingcos，代入1数据可以得到加速度a2=5.2m/s2，位移s2=ABs1，再由匀变速运动公式得s2=vt2+2a2t22，代入数据t2=1s（把负根要