2012年高考物理试题分类汇编（5）---牛顿运动定律

用心 爱心 专心1 FN FN FN FN B A Ff Ff Ff Ff G G G G A B C D 20122012 年高考物理试题分类汇编 牛顿运动定律年高考物理试题分类汇编 牛顿运动定律 1 20122012 上海卷 上海卷 如图 光滑斜 面固定于水平面 滑块 A B 叠放后一 起冲上斜面 且始终保持相对静止 A 上表面水平 则在斜面上运动时 B 受 力的示意图为 答案 答案 A 2 2012 2012 全国理综全国理综 11 分 图图 1 1 为验证牛顿第二定律的实验装置示意图 图中打点计时器的电源为 50Hz 的交流电 源 打点的时间间隔用 t 表示 在小车质量未知的情况下 某同学设计了一种方法用来 研究 在外力一定的条件下 物体的加速度与其质量间的关系 1 完成下列实验步骤中的填空 平衡小车所受的阻力 小吊盘中不放物块 调整木板右端的高度 用手轻拨小车 直到打点计时器打出一系列 的点 按住小车 在小吊盘中放入适当质量的物块 在小车中放入砝码 打开打点计时器电源 释放小车 获得带有点列的纸袋 在纸袋上标出小车中砝码的质 量 m 按住小车 改变小车中砝码的质量 重复步骤 在每条纸带上清晰的部分 没 5 个间隔标注一个计数点 测量相邻计数点的间距 s1 s2 求出与不同 m 相对应的加速度 a 以砝码的质量 m 为横坐标 1 a 为纵坐标 在坐标纸上做出 1 m a 关系图线 若加速度与小 车和砝码的总质量成反比 则 1 a 与 m 处应成 关系 填 线性 或 非线性 2 完成下列填空 本实验中 为了保证在改变小车中砝码的质量时 小车所受的拉力近似不变 小吊 盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是 设纸带上三个相邻计数点的间距为 s1 s2 s3 a 可用 s1 s3和 t 表示为 a 图 2 为用米尺测量某一纸带上的 s1 s3的情况 由图可读出 s1 mm s3 由此求得加速度的大小 a m s2 用心 爱心 专心2 图 3 为所得实验图线的示意图 设图中直线的斜率为 k 在纵轴上的截距为 b 若牛 顿定律成立 则小车受到的拉力为 小车的质量为 解析与答案 1 间距相等的点 2 线性 2 i 远小于 m ii 2 13 2 13 50 5 2t ss t ss a cms43 2 25 1 68 3 1 cms72 6 28 7 00 12 3 sm t ss a 15 2 02 0 5 2 10 43 2 72 6 5 2 2 2 2 13 iii 设小车的质量为 则有 变形得 所以图象 mammF F m m Fa 11 m a 1 的斜率为 所以作用力 图象的截距为 所以 k F 1 k F 1 m a 1 b F m k b m 3 20122012 广东卷 广东卷 图 4 是滑道压力测试的示意图 光滑圆弧轨道与光滑斜面相切 滑 道底部B处安装一个压力传感器 其示数N表示该处所受压力的大小 某滑块从斜面上不 同高度h处由静止下滑 通过B是 下列表述正确的有 A N小于滑块重力 B N大于滑块重力 C N越大表明h越大 D N越大表明h越小 答案 答案 BCBC 4 20122012 北京高考卷 北京高考卷 18 分 摩天大楼中一部直通高层的客运电梯 行程超过百米 电梯的简化模型如图 1 所 示 考虑安全 舒适 省时等因素 电梯的加速度a是随时间t变化的 已知电梯在t 0 时 由静止开始上升 a t图像如图 2 所示 电梯总质量m 2 0 103kg 忽略一切阻力 重力加速度g取 10m s2 1 求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2 2 类比是一种常用的研究方法 对于直线运动 教科书中讲解了由 t图像求位移的 方法 请你借鉴此方法 对比加速度和速度的定义 根据图 2 所示a t图像 求电 梯在第 1s 内的速度改变量 1和第 2s 末的速率 2 3 求电梯以最大速率上升时 拉力做功的功率P 再求在 0 11s 时间内 拉力和重力 图 1 电梯 拉力 a m s 1 1 0 0 1 0 1 2 10 11 30 31 30 41 图 2 t s 32 用心 爱心 专心3 对电梯所做的总功W 18 分 1 由牛顿第二定律 有 F mg ma 由a t图像可知 F1和F2对应的加速度分别是a1 1 0m s2 a2 1 0m s2 F1 m g a1 2 0 103 10 1 0 N 2 2 104N F2 m g a2 2 0 103 10 1 0 N 1 8 104N 2 类比可得 所求速度变化量等于第 1s 内a t图线下的面积 1 0 50m s 同理可得 2 2 0 1 5m s 0 0 第 2s 末的速率 2 1 5m s 3 由a t图像可知 11s 30s 内速率最大 其值等于 0 11s 内a t图线下的面积 有 m 10m s 此时电梯做匀速运动 拉力F等于重力mg 所求功率 P F m mg m 2 0 103 10 10W 2 0 105W 由动能定理 总功 W Ek2 Ek1 m m2 0 2 0 103 102J 1 0 105J 1 2 1 2 5 20122012 山东卷 山东卷 将地面上静止的货物竖直向上吊起 货物由地面运动至最高点的过 程中 图像如图所示 以下判断正确的是vt A 前 3s 内货物处于超重状态 B 最后 2s 内货物只受重力作用 C 前 3s 内与最后 2s 内货物的平均速度相同 D 第 3s 末至第 5s 末的过程中 货物的机械能守恒 答案 答案 ACAC 6 20122012 四川卷 四川卷 如图所示 劲度系数为 k 的轻弹簧的一端固定在墙上 另一端与置 于水平面上质量为 m 的物体接触 未连接 弹簧水平且无形变 用水平力 缓慢推动物 体 在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0 此时物体静止 撤去F后 物体开始向左运动 运动的最大距离为 4x0 物体与水平面间的动摩擦因数为 重力加速度为g 则 A 撤去F后 物体先做匀加速运动 再做匀减速运动 B 撤去F后 物体刚运动时的加速度大小为g m kx 0 用心 爱心 专心4 C 物体做匀减速运动的时间为 2 g x 0 D 物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为 0 k mg xmg 答案 答案 BDBD 7 2012 2012 全国新课标全国新课标 伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验 提出了惯性的概 念 从而奠定了牛顿力学的基础 早期物理学家关于惯性有下列说法 其中正确的是 A 物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B 没有力作用 物体只能处于静止状态 C 行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D 运动物体如果没有受到力的作用 将继续以同一速度沿同一直线运动 答案 AD 解析 惯性是物体本身的一种属性 是抵抗运动状态变化的性质 A 正确 C 错误 没有力 作用物体可能静止也可能匀速直线运动 B 错 D 正确 8 20122012 安徽卷 安徽卷 如图所示 放在固定斜面上的物块 以加速度a沿斜面匀加速下滑 若在物块上再施加一竖 直向下的恒力F 则 A 物块可能匀速下滑 B 物块仍以加速度a匀加速下滑 C 物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D 物块将以小于a的加速度匀加速下滑 17C 解析 未加恒力 F 时 由牛顿第二定律知 而加上 F 后 cossinmgamg 即 C 正确 cossin mgmg m F ga aa 9 2012 2012 全国新课标全国新课标 14 分 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具 如图 设拖把头的质量为m 拖杆质量可 以忽略 拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数 重力加速度为g 某同学用该拖把在 水平地板上拖地时 沿拖杆方向推拖把 拖杆与竖直方向的夹角为 1 若拖把头在地板上匀速移动 求推拖把的力的大小 2 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力 的比值为 已知存在一临界角 0 若 0 则不管沿拖杆方向的推力多大 都不可能使拖把从静止开始运动 求这一临界角的正切 tan 0 答案 1 了 2 mgF cossin 0 tan 解析 1 设该同学沿拖杆方向用大小为 F 的力推拖把 将推拖把的力沿竖直和水平分解 按平衡条件有 NmgF cosfF sin F a 用心 爱心 专心5 式中N与f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力 按摩擦定律有 Nf 联立 式得 mgF cossin 2 若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动 应用 sinfN 这时 式仍满足 联立 式得 cossin F mg 现考察使上式成立的 角的取值范围 注意到上式右边总是大于零 且当F无限大时 极限为零 有 0 cossin 使上式成立的角满足 0 这里是题中所定义的临界角 即当 0时 不管沿 拖杆方向用多大的力都推不动拖把 临界角的正切值为 0 tan 10 20122012 上海卷 上海卷 10 分 如图 将质量m 0 1kg 的圆环套在固定的水平直杆上 环的直径略大于杆的截面直径 环与杆间动摩擦因数 0 8 对环施加一位于竖直平面 内斜向上 与杆夹角 53 的拉力F 使圆环以a 4 4m s2的加速度沿杆运动 求F的大 小 取 sin53 0 8 cos53 0 6 g 10m s2 解析 解析 令Fsin53 mg F 1 25N 当F 1 25N 时 杆对 环的弹力向上 由牛顿定律 Fcos FN ma FN Fsin mg 解得F 1N 当F 1 25N 时 杆对环的弹力向下 由 牛顿定律Fcos FN ma Fsin mg FN 解得F 9N 1111 20122012 安徽卷 安徽卷 18 分 10 分 图 1 为 验证牛顿第二定律 的实验装置示 意图 砂和砂桶的总质量为m 小车和砝码 的总质量为M 实验中用砂和砂桶总重力的 大小作为细线对小车拉力的大小 1 试验中 为了使细线对小车的拉力等 于小车所受的合外力 先调节长木板一滑轮的 高度 使细线与长木板平行 接下来还需要进 行的一项操作是 A 将长木板水平放置 让小车连着已经 穿过打点计时器的纸带 给打点计时器通电 调节m的大小 使小车在砂和砂桶的牵引下 运动 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B 将长木板的一端垫起适当的高度 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 撤去砂 和砂桶 给打点计时器通电 轻推小车 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C 将长木板的一端垫起适当的高度 撤去纸带以及砂和砂桶 轻推小车 观察判断小 车是否做匀速运动 2 实验中要进行质量m和M的选取 以下最合理的一组是 A M 200g m 10g 15g 20g 25g 30g 40g F 砂 砂 桶 图 1 小车 砝码 打点计 时器 接交流 电源 用心 爱心 专心6 B M 200g m 20g 40g 60g 80g 100g 120g C M 400g m 10g 15g 20g 25g 30g 40g D M 400g m 20g 40g 60g 80g 100g 120g 3 图 2 是试验中得到的一条纸带 A B C D E F G为 7 个相邻的计 数点 相邻的两个计数点之间还有四个点未画出 量出相邻的计数点之间的距离分别为 AB s 4 22 cm BC s 4 65 cm CD s 5 08 cm DE s 5 49 cm EF s 5 91 cm FG s 6 34 cm 已知打点计时器的工作效率为 50 Hz 则小车的加速度a m s2 结果保 留 2 位有效数字 答 案 1 B 2 C 3 0 42 要使砂和砂桶的重力 mg 近似等于小车所受合外力 首先要平衡摩擦力 然后还要满足 m M 而平衡摩擦 不需挂砂桶 但要带纸带 故 1 选 B 2 选 C 3 用逐差 法 求得 2 CDBCABFGEFDE T9 s s s sss a 2 m42 0 as 1212 20122012 安徽卷 安徽卷 14 分 质量为 0 1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落 该下落过程对应的tv 图象如图所示 球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞 前的 3 4 该球受到的空气阻力大小恒为f 取 g 10 m s2 求 1 弹性球受到的空气阻力f的大小 2 弹性球第一次碰撞后反弹的高度h 22 1 0 2N 2 0 375m 解析 1 由 v t 图像可知 小球下落作匀加速运动 2 8 t v asm 由牛顿第二定律得 mafmg 解得 Nagmf2 0 2 由图知 球落地时速度 则反弹时速度sm 4v smvv 3 4 3 设反弹的加速度大小为 a 由动能定理得 A 图 2 BC DEFG O o v m s 0 5 4 t s 用心 爱心 专心7 2 2 1 0f h mg v m 解得mh375 0 13 20122012 江苏卷 江苏卷 将一只皮球竖直向上抛出 皮球运动时受到空气阻力的大小与速度 的大小成正比 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系图象 可能正确的 是 解析 加速度 随着的减小 减小 但最后不等于 0 加速度越小 速度 m kv ga va 减小得越慢 所以选 C 答案 C 14 20122012 江苏卷 江苏卷 如图所示 一夹子夹住木块 在力 F 作用下向上提升 夹子和木块 的质量分别为 m M 夹子与木块两侧间的最大静摩擦有均为 f 若木块不滑动 力 F 的最 大值是 A B 2 f mM M 2 f mM m C D 2 f mM mM g M 2 f mM mM g M 解析 整体法 隔离法 对木块 mm magmMF 解得 m MaMgf 2 M Mmf Fm 2 答案 A 15 20122012 重庆卷 重庆卷 19 分 某校举行托乒乓球跑步比赛 赛道为水平直道 比赛距离为 S 比赛时 某同学将球置于球拍中心 以大小 a 的加 速度从静止开始做匀加速运动 当速度达 到v0时 再以v0做匀速直线运动跑至终点 整个过程中球一直保持在球中心不动 比赛 中 该同学在匀速直线运动阶级保持球拍的 倾角为 0 如题 25 图所示 设球在运动过 程中受到的空气阻力与其速度大小成正比 方向与运动方向相反 不计球与球拍之间 的摩擦 球的质量为 m 重力加速度为 g 空气阻力大小与球速大小的比例系数 k 求在加速跑阶段球拍倾角 随球速v变化的关系式 整个匀速跑阶段 若该同学速率仍为v0 而球拍的倾角比 0大了 并保持不变 不 用心 爱心 专心8 计球在球拍上的移动引起的空气阻力