2012高考物理 月刊专版 专题3 牛顿定律及其应用高考在线2009

用心 爱心 专心1 牛顿定律及其应用牛顿定律及其应用 8 09 全国卷 15 两物体甲和乙在同一直线上运动 它们在 0 0 4s 时间内的 v t 图象如图所示 若仅在两物体之间存在相互作用 则物体甲与乙的质量之比和图中时 间 t1分别为 A 1 3 和 0 30s B 3 和 0 30s C 1 3 和 0 28s D 3 和0 28s 答案 B 解析 本题考查图象问题 根据速度图象的特点可知甲做匀加速 乙做 匀减 9 09 广东物理 8 某人在地面上用弹簧秤称得体重为 490N 他将弹簧秤移至电 梯内称其体重 0 t至 3 t时间段内 弹簧秤的示数如图所示 电梯运行的 v t 图可能是 取 电梯向上运动的方向为正 答案 A 解析 由图可知 在t0 t1时间内 弹簧秤的示数小于实际重量 则处于失重状态 此时具有向下的加速度 在t1 t2阶段弹簧秤示数等于实际重量 则既不超 重也不失重 在t2 t3阶段 弹簧秤示数大于实际重量 则处于超重状态 具有向上的加速度 若电梯 向下运动 则t0 t1时间内向下加速 t1 t2阶段匀速运动 t2 t3阶段减速下降 A 正确 BD 不能实现人进入电梯由静止开始运动 C 项t0 t1内超重 不符合题意 10 09 江苏物理 9 如图所示 两质量相等的物块 A B 通过一轻质弹簧连接 B 足够长 放置在水平面上 所有接触面均光滑 弹簧开始时处于原长 运动过程中始终处 在弹性限度内 在物块 A 上施加一个水平恒力 A B 从静止开始运动到第一次速度相等的 过程中 下列说法中正确的有 用心 爱心 专心2 A 当 A B 加速度相等时 系统的机械能最大 B 当 A B 加速度相等时 A B 的速度差最大 C 当 A B 的速度相等时 A 的速度达到最大 D 当 A B 的速度相等时 弹簧的弹性势能最大 答案 BCD 解析 处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析 使用图象处理则可以 使问题大大简化 对A B在水平方向受力分析如图 F1为弹簧的拉力 当加速度大小相 同为a时 对 有maFF 1 对 有maF 1 得 2 1 F F 在整个过程中 的合力 加速度 一直减小而 的合力 加速度 一直增大 在达到共同加速度之前 A 的合力 加速度 一直大于 的合力 加速度 之后 A 的合力 加速度 一直小于 的合力 加速度 两物体运动的v t图象如图 tl时刻 两物体加速度相等 斜率相同 速度 差最大 t2时刻两物体的速度相等 速度达到最大值 两实线之间围成的面积有最大值 即两物体的相对位移最大 弹簧被拉到最长 除重力和弹簧弹力外其它力对系统正功 系 统机械能增加 tl时刻之后拉力依然做正功 即加速度相等时 系统机械能并非最大值 11 09 广东理科基础 4 建筑工人用图所示的定滑轮装置 用心 爱心 专心3 运送建筑材料 质量为 70 0kg 的工 人站在地面上 通过定滑轮将 20 0kg 的建筑材料以 0 500m s2的加速度拉升 忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦 则工人对地面的压 力大小为 g 取 lOm s2 A 510 N B 490 N C 890 N D 910 N 答案 B 解析 对建筑材料进行受力分析 根据牛顿第二定律有mamgF 得绳子的拉力 大小等于 F 210N 然后再对人受力 分析由平衡的知识得 N FFMg 得 FN 490N 根据牛 顿第三定律可知人对地面间的压力为 490N B 对 12 09 广东理科基础 15 搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车 当力沿斜面 向上 大小为 F 时 物体的加速度为 a1 若保持力的方向不变 大小变为 2F 时 物体的 加速度为 a2 则 A al a2 B a1 a22al 答案 D 解析 当为 F 时有 m fF a 1 当为 2F 时有 m f a m ffF m fF a 12 2 222 可知 12 2aa D 对 13 09 山东 17 某物体做直线运动的 v t 图象如图甲所示 据此判断图乙 F 表 示物体所受合力 x 表示物体的位移 四个选项中正确的是 答案 B 用心 爱心 专心4 解析 由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动 所以前两秒受力恒定 2s 4s 做正方向匀加速直线运动 所以受力为负 且恒定 4s 6s 做负方向匀加速直线运动 所以受力为负 恒定 6s 8s 做负方向匀减速直线运动 所以受力为正 恒定 综上分析 B 正确 14 09 山东 18 2008 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了 神舟 七号载入航 天飞行并实现了航天员首次出舱 飞船先沿椭圆轨道飞行 后在远地点 343 千米处点火加 速 由椭圆轨道变成高度为 343 千米的圆轨道 在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分 钟 下列判断正确的是 A 飞船变轨前后的机械能相等 B 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态 C 飞船在此圆轨道上运动 的角度速度大于同步卫星运动的角速度 D 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 答案 BC 解析 飞船点火变轨 前后的机械能不守恒 所以 A 不正确 飞船在圆轨道上时万有 引力来提供向心力 航天员出舱前后都处于失重状态 B 正确 飞船在此圆轨道上运动的 周期 90 分钟小于同步卫星运动的周期 24 小时 根据 2 T 可知 飞船在此圆轨道上运 动的角度速度大于同步卫星运动的角速度 C 正确 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只 有万有引力来提供加速度 变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力来提供加速度 所以相 等 D 不正确 15 09 山东 22 图示为某探究活动小组设计的节能运动系统 斜面轨道倾角为 30 质量为 M 的木箱与轨道的动摩擦因数为 3 6 木箱在轨道端时 自动装货装置将质 量为 m 的货物装入木箱 然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下 与轻弹簧被压缩至最短时 自动卸货装置立刻将货物卸下 然后木箱恰好被弹回到轨道顶端 再重复上述过 程 下列选项正确的是 A m M B m 2M C 木箱不与弹簧接触时 上滑的加速度大于下滑的加速度 D 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中 减少的重力势能全部转化为弹簧的弹 性势能 答案 BC 解析 受力分析可知 下滑时加速度为cosgg 上滑时加速度为cosgg 所以 C 正确 设下滑的距离为 l 根据能量守恒有 P A 地球 Q 轨道 1 轨道 2 用心 爱心 专心5 coscossinmM glMglmgl 得 m 2M 也可以根据除了重力 弹性力 做功以外 还有其他力 非重力 弹性力 做的功之和等于系统机械能的变化量 B 正确 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中 减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能 所以 D 不正确 16 09 安徽 17 为了节省能量 某商场安装了智能化的电动扶梯 无人乘行时 扶梯运转得很慢 有人站上扶梯时 它会先慢慢加速 再匀速运转 一顾客乘扶梯上楼 恰好经历了这 两个过程 如图所示 那么下列说法中正确的是 A 顾客始终受到三个力的作用 B 顾客始终处于超重状态 C 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方 再竖直向下 D 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方 再竖直向下 答案 C 解析 在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左 电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上 由牛顿第三 定律 它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下 在匀速运动的过程中 顾客与电 梯间的摩擦力等于零 顾客对扶梯的作用仅剩下压力 方向沿竖直向下 17 09 安徽 18 在光滑的绝缘水平面上 有一个正方形的abcd 顶点a c处分 别固定一个正点电荷 电荷量相等 如图所示 若将一个带负电的粒子置于b点 自由释 放 粒子将沿着对角线bd往复运动 粒子从b点运动到d点的过程中 A 先作匀加速运动 后作匀减速运动 B 先从高电势到低电势 后从低电势到高电势 C 电势能与机械能之和先增大 后减小 D 电势能先减小 后增大 答案 C 解析 由于负电荷受到的电场力是变力 加速度是变化的 所以 A 错 由等 量正电荷的电场分布知道 在两电荷连线的中垂线O点的电势最高 所以从b到 a 电势是先增大后减小 故 B 错 由于只有电场力做功 所以只有电势能与动能 的相互转化 故电势能与机械能的和守恒 C 错 由b到O电场力做正功 电势能 减小 由O到d电场力做负功 电势能增加 D 对 18 09 山东 24 15 分 如图所示 某货场而将质量为 m1 100 kg 的货 物 可视为质点 从高处运送至地面 为避免货物与地面发生撞击 现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道 使货物中轨道顶端无初速 a b c c d O 用心 爱心 专心6 滑下 轨道半径 R 1 8 m 地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板 A B 长度均为 l 2m 质量均为 m2 100 kg 木板上表面与轨道末端相切 货物与木板间的动摩擦因数为 1 木板与地面间的动摩擦因数 0 2 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 取 g 10 m s2 1 求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力 2 若货物滑上木板 4 时 木板不动 而滑上木板 B 时 木板 B 开始滑动 求 1应 满足的条件 3 若 1 0 5 求货物滑到木板 A 末端时的速度和在木板 A 上运动的时间 解析 1 设货物滑到圆轨道末端是的速度为 0 v 对货物的下滑过程中根据机械能 守恒定律得 2 1 0 1 2 mgRmv 设货物在轨道末端所受支持力的大小为 N F 根据牛顿第二定 律得 2 0 11N v Fm gm R 联立以上两式代入数据得3000 N FN 根据牛顿第三定律 货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为 3000N 方向竖直向 下 2 若滑上木板 A 时 木板不动 由受力分析得 11212 2 m gmm g 若滑上木板 B 时 木板 B 开始滑动 由受力分析得 11212 m gmm g 联立 式代入数据得 1 0 6 3 1 0 5 由 式可知 货物在木板 A 上滑动时 木板不动 设货物在木板 A 上 做减速运动时的加速度大小为 1 a 由牛顿第二定律得 111 1 m gm a 设货物滑到木板 A 末端是的速度为 1 v 由运动学公式得 22 101 2vval 联立 式代入数据得 1 4 vm s 设在木板 A 上运动的时间为 t 由运动学公式得 101 vvat 联立 式代入数据得0 4ts 19 09 安徽 22 14 分 在 2008 年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上 攀登 最终点燃 了主火炬 体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神 为了 探究上升过程中运动员与绳索 和吊椅间的作用 可将过程简化 一根不可伸缩的轻绳跨过 轻质的定滑轮 一端挂一吊椅 另一端被坐在吊椅上的运动员拉住 如图所示 设运动员 的质量为 65kg 吊椅的质量为 15kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度取 用心 爱心 专心7 2 10m sg 当运动员与吊椅一起正以加速度 2 1m sa 上升时 试求 1 运动员竖直向下拉绳的力 2 运动员对吊椅的压力 答案 440N 275N 解析 解法一 1 设运动员受到绳向上的拉力为F 由于跨过定滑轮的两段绳子拉 力相等 吊椅受到绳的拉力也是F 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示 则 有 ammgmm 2F 人人人人 NF440 由牛顿第三定律 运动员竖直向下拉绳的力 NF440 2 设吊椅对运动员的支持力为FN 对运动员进行受力分析如图所示 则有 amgm FF N人人 275NFN 由牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力也为 275N 解法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 运动员竖直向下的拉力为F 对 吊椅的压力大小为FN 根据牛顿第三定律 绳对运动员的拉力大小为F 吊椅对运动员的支持力为FN 分别 以运动员和吊椅为研究对象 根据牛顿第二定律 MagM FF N mamgFF N 由 得 NF440 NFN275 20 09 江苏 13 15 分 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器 其质量 m 2 动力系统提供的恒定升力 F 28 N 试飞时 飞行器从地面由静止开始竖直上升 设飞行 器飞行时所受的阻力大小不变 g 取 10m s2 1 第一次试飞 飞行器飞行 t1 8 s 时到达高度 H 64 m 求飞行器所阻力 f 的大小 2 第二次试飞 飞行器飞行 t2 6 s 时遥控器出现故障 飞行器立即失去升力 求飞行器能达到的最大高度 h 3 为了使飞行器不致坠落到地面 求飞行器从开始下落 到恢复升力的最长时间 t3 解析 F F m人 m椅 g a F F m人 m椅 g a 用心 爱心 专心8 1 第一次飞行中 设加速度为 1 a 匀加速运动 2 11 2 1 taH 由牛顿第二定律 1 mafmgF 解得 4 Nf 2 第二次飞行中 设失去升力时的速度为 1 v 上升的高度为 1 s 匀加速运动 2 211 2 1 tas 设失去升力后的速度为 2 a 上升的高度为 2 s 由牛顿第二定律 2 mafmg 211 tav 2 2 1 2 2a v s 21 09 海南物理 15 9 分 一卡车拖挂一相同质量的车 厢 在水平直道上以 0 12 vm s 的速度匀速行驶 其所受阻力可视为与车重成正比 与速度无关 某时刻 车 厢脱落 并以大小为 2 2 am s 的加速度减速滑行 在车厢脱落3ts 后 司机才发觉并 紧急刹车 刹车时阻力为正常行驶时的 3 倍 假设刹车前牵引力不变 求卡车和车厢都停 下后两者之间的距离 解析 设卡车的质量为 M 车所受阻力与车重之比为 刹车前卡车牵引力的大小为 F 卡车刹车前后加速度的大小分别为 1 a和 2 a 重力加速度大小为 g 由牛顿第二定律有 用心 爱心 专心9 1 2 20 3 fMg FMgMa MgMa MgMa 设车厢脱落后 3ts 内卡车行驶的路程为 1 s 末速度为 1 v 根据运动学公式有 2 101 1 2 sv tat 101 vvat 2 12 2 2va s 式中 2 s是卡车在刹车后减速行驶的路程 设车厢脱落后滑行的路程为 s 有 2 0 2vas 卡车和车厢都停下来后相距 12 ssss 由 至 式得 2 0 02 42 333 v sv tat a 10 带入题给数据得 36sm 11 评分参考 本题 9 分 至 式各 1 分 式 1 分 11 22 09 上海物理 22 12 分 如图 A 质量m 1kg 的物体沿倾角 37 的固 定粗糙斜面由静止开始向下运动 风对物体的作用力沿水平方向向右 其大小与风速v成 正比 比例系数用k表示 物体加速度a与风速v的关系如图 B 所示 求 1 物体与斜面间的动摩擦因数 2 比例系数k sin370 0 6 cos370 0 8 g 10m s2 解析 1 对初始时刻 mgsin mgcos ma0 1 由图读出 a0 4m s2代入式 1 用心 爱心 专心10 解得 0 25 gsin ma0 gcos 2 对末时刻加速度为零 mgsin N kvcos 0 2 又N mgcos kvsin 由图得出此时 v 5 m s 代入式解得 k 0 84kg s 2 mg sin cos v sin cos 23 09 广东物理 20 17 分 如图 20 所示 绝缘长方体 B 置于水平面上 两端 固定一对平行带电极板 极板间形成匀强电场 E 长方体 B 的上表面光滑 下表面与水平 面的动摩擦因数 0 05 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同 B 与极板的总质量 B m 1 0kg 带正电的小滑块 A 质量 A m 0 60kg 其受到的电场力大小 F 1 2N 假设 A 所带 的电量不影响极板间的电场分布 t 0 时刻 小滑块 A 从 B 表面上的 a 点以相对地面的速 度 A v 1 6m s 向左运动 同时 B 连同极板 以相对地面的速度 B v 0 40m s 向右运动 问 g 取 10m s2 1 A 和 B 刚开始运动时的加速度大小分别为多少 2 若 A 最远能到达 b 点 a b 的距离 L 应为多少 从 t 0 时刻至 A 运动到 b 点时 摩擦力对 B 做的功为多少 解析 由牛顿第二定律Fma 有 A 刚开始运动时的加速度大小 2 2 0 A A F am