2011年高考物理 考点3 牛顿定律的应用复习考点精练精析

考点考点 3 3 牛顿定律的应用牛顿定律的应用 1 2010 浙江慈溪模拟 物体静止在斜面上 以下的几种分析中正确的是 A 物体所受到静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力 B 物体所受重力垂直斜面的分力就是 物体对斜面的压力 C 物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力 D 物体所受支持力的反作用力就是物体对斜面的压力 解析 选 D 2 2010 浙江慈溪模拟 如图所示 两个质量分别为 m1 2kg m2 3kg 的物体置于光滑的水平面上 中 间用轻质弹簧秤连接 两个大小分别为 F1 30N F2 20N 的水平拉力分别作用在 m1 m2上 则 A 弹簧秤的示数是 25N B 弹簧秤的示数是 50N C 在突然撤去 F2的瞬间 m1的加速度大小为 15m s2 D 在突然撤去 F1的瞬间 m1的加速度大小为 13m s2 解析 选 D 对整体由牛顿第二定律求出整体的加速度 a F m m 2m s2 再单独对 m1分析 F1 T m1a 可求出弹簧秤的示数为 T 26N 当突然撤去 F1的瞬间 m1的加速度为 T m 13m s2 所以答案 正确 3 2010 浙江金华模拟 质量为 m 的物体放在质量为 M 倾角为 的斜面体上 斜面体置于粗糙的水平 地面上 用平行于斜面的力 F 拉物体 m 使其沿斜面向下匀速运动 M 始终静止 则下列说法正确的是 A M 相对地面有向右运动的趋势 B 地面对 M 的摩擦力大小为 Fcos C 地面对 M 的支持力为 M m g D 物体 m 对 M 的作用力的大小为 mg 解析 选 B 从整体分析 m 匀速运动与 m 静止在斜面上的情况是相同的 所以 M 相对地面有向右运动 的趋势 地面的支持力大于 M m g 物体 m 对 M 的作用力大于 mg 正确答案为 B 4 2010 浙江东阳模拟 如图所示 一轻质弹簧一端系在墙上的 O 点 自由伸长到 B 点 今用一小物 体 m 把弹簧压缩到 A 点 然后释放 小物体能运动到 C 点静止 物体与水平地面间的动摩擦因数恒定 试判断下列说法正确的是 A 物体从 A 到 B 速度越来越大 从 B 到 C 速度越来越小 B 物体从 A 到 B 速度越来越小 从 B 到 C 加速度不变 C 物体从 A 到 B 先加速后减速 从 B 到 C 一直减速运动 D 物体在 B 点受合外力为零 解析 选 C 在 A 点和 B 点之间有弹力和摩擦力相等的位置 故从 A 到 B 先加速后减速 从 B 到 C 一 直减速 5 2010 浙江瑞安模拟 如图所示 小车沿水平面做直线运动 小车内光滑底面上有一物块被压缩的弹 簧压向左壁 小车向右加速运动 若小车向右加速度增大 则车左壁受物块的压力 F1和车右壁受弹簧的 压力 F2的大小变化是 A F1不变 F2变大 B F1变大 F2不变 C F1 F2都变大 D F1变大 F2减小 a v F1 F2 解析 选 B 6 2010 安徽合肥模拟 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 顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方 再竖直向下 解析 选 在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力方向水平向右 电 梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上方 由牛顿第三定律 它 的反作用力即人对电梯的作用力的方向指向左下方 在匀速运动的过程 中 顾客与电梯间的摩擦力等于零 顾客对扶梯的作用力仅剩下压力 方向竖直向下 7 2010 浙江永嘉模拟 放在粗糙水平面上的物块 A B 用轻质弹簧秤相连 如图所示 物块与水平面间 的动摩擦因数均为 今对物块 A 施加一水平向左的恒力 F 使 A B 一起向左做匀加速运动 设 A B 的质量分别为 m M 则弹簧秤的示数为 A mM MF B m MF C M m gMmF D M Mm gMmF 解析 选 8 2010 浙江温州模拟 直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子 设投放初速度为零 箱子 所受的空气阻力大小与箱子下落速度的平方成正比 且运动过程中箱子始终保持如图 8 所示的姿态 则 在箱子下落过程中 下列说法正确的是 A 箱内物体对箱子底部始终没有压力 B 箱子刚从飞机上投下时 箱内物体受到的支持力最大 C 箱子接近地面时 箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D 若下落距离较长时 箱内物体所受支持力的大小有可能等于它的重力 解析 选 9 2010 江苏无锡模拟 下列关于力和运动关系的说法中 正确的是 A 没有外力作用时 物体不会运动 这是牛顿第一定律的体现 B 物体受力越大 运动的越快 这是符合牛顿第二定律的 C 物体所受合外力为零 则速度一定为零 物体所受合外力不为零 则其速度也一定不为零 D 物体所受的合外力最大时 而速度却可以为零 物体所受的合外力最小时 而速度却可以最大 解析 选 D 10 2010 江苏镇江模拟 如图所示 光滑水平地面上的小车质量为 M 站在小车水平底板上的人质量 为 m 人用一根跨过定滑轮的绳子拉小车 定滑轮上下两侧的绳子都保持水平 不计绳与滑轮之间的摩 擦 在人和车一起向左加速运动的过程中 下列说法正确的是 A 人一定受到向右的摩擦力 B 人可能受到向右的摩擦力 C 人拉绳的力越大 人和车的加速度越大 D 人拉绳的力越大 人对车的摩擦力越小 解析 选 BC 11 2010 福建福州模拟 有关超重和失重 以下说法中正确的是 A 物体处于超重状态时 所受重力增大 处于失重状态时 所受重力减小 B 斜向上抛出的木箱中的物体 不计空气阻力 处于完全失重状态 C 在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时 升降机必定处于下降过程 D 在月球表面行走的人处于失重状态 解析 选 B 12 2010 江苏盐城模拟 在春天 河水边上的湿地是松软的 人在这些湿地上行走时很容易下陷 此 时 A 人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力 B 人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力 C 人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力 D 无法确定 解析 选 B 13 2010 贵州贵阳模拟 轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上 弹簧下端悬挂一个小球 电梯中有质 量为 50kg 的乘客如图所示 在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时的一半 取 g 10m s2这一现象表明 A 电梯此时可能正以 1m s2的加速度大小加速上升 也可能是以 1m s2的加速度大小减速上升 来 B 电梯此时不可能是以 1 m s2的加速度大小减速上升 只能是以 5 m s2的加速度大小加速下降 C 电梯此时可能正以 5m s2的加速度大小加速上升 也可能是以 5m s2的加速度大小减速下降 D 不论电梯此时是上升还是下降 加速还是减速 乘客对电梯地板的压力大小一定是 250N 解析 选 D 14 2010 福建古田模拟 跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目 如图当运动员 从直升飞机上由静止跳下后 在下落过程中不免会受到水平风力的影响 下列说法中正 确的是 A 风力越大 运动员下落时间越长 运动员可完成更多的动作 B 风力越大 运动员着地速度越大 有可能对运动员造成伤害 C 运动员下落时间与风力无关 D 运动员着地速度与风力无关 解析 选 BC 15 2010 河南桐柏模拟 如图所示 重 4N 的物体 A 被平行于斜面的细线栓在斜面的上端 整个装置 保持静止状态 倾角为 300的斜面被固定在测力计上 物块与斜面间无摩擦 装置稳定后 当细线被烧断 图 6 A F mg A 图 1图 2 m 物块正在下滑时与静止时比较 取 g 10m s2 测力计的示数 A 增加 4N B 减少 3N C 减少 1N D 不变 解析 选 物体对斜面的压力为 mgcos300垂直于斜面向下 对斜面增加的竖直向下的力为 mgcos300 cos300 3N 16 2010 上海模拟 质量为M的物体A放在光滑水平桌 面上 用一根细绳系住物体 若在绳的另一端挂一质量为 m的物体时 A的加速度为a1 如图 1 所示 若在绳的另一 端用大小为mg的力F拉物体A时 A的加速度为a2 如图 2 所示 则 A a1a2 C m M 的比值等于 1 时 a1与a2近似相等 D m M 的比值远小于 1 时 a1与a2近似相等 解析 选 17 2010 曲师大附中模拟 家用吊扇对悬挂点有拉力作用 在正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不 转动时相比 A 变大 B 变小 C 不变 D 无法判断 解析 选 吊扇对空气有一个向下的作用力 空气对吊扇有一个向上的反作用力 所以在正常转动时 吊扇对悬挂点的拉力比它不转动时小一些 18 2010 山东聊城模拟 如图所示 倾角为 300的粗糙斜面固定在地面上 物块在沿斜面方向的推力 F 的作用下向上运动已知推力 F 在开始一段时间内大小为 8 5N 后来突然减为 8N 整个过程中物块速度 随时间变化的规律如图所示 重力加速度 g 10m s2 求 1 物块的质量 m 2 物块与斜面间的动摩擦因数 解析 物块受力情况如图所示 1 当 F 8 5N 时物块做匀加速运动 由 v t 图象得 2 5 0sm t v a 由牛顿第二定律得 mamgFF f sin 由以上各式解得 m 1kg 2 由第 1 问可得NNmgFFf3 2 1 1018 sin 又 30cosmgFf 5 3 2 3 101 3 30cos mg Ff 或 0 346 或 0 35 19 2010 浙江慈溪模拟 如图所示 质量 M 2 0kg 的小车放在光滑水平面上 在小车右端放一质量为 m 1 0kg 的物块 物块与小车之间的动摩擦因数 0 5 物块与小车同 时分别受到水平向左 F1 6 0N 的拉力和水平向右 F2 9 0N 的拉力 经时 间 t 0 4s 同时撤去两力 为使物块不从小车上滑下 求小车最少要多长 g 取 10m s2 解析 物块的加速度 a1 F1 f m F1 mg m 6 0 5 1 0 10 1m s2 1m s2 小车的加速度 a2 F2 f M F2 mg M 9 0 5 1 0 10 2m s2 2m s2 经过 0 4s 后 物块的位移 S1 a1t2 2 1 0 4 0 4 2 0 08m 物块的速度 v1 a1t 1 0 4 0 4m s 方向水平向左 小车的位移 S2 a2t2 2 2 0 4 0 4 2 0 16m 小车的速度 v2 a2t 2 0 4 0 8m s 方向水平向右 撤去力后物块与小车均做减速运动 设经时间 t 物块滑到小车最左端 此时物块与小车具有共同速度 v 设向右为正方向 gt v v1 mgt M v v2 得 v 0 4m s 方向水平向右 此过程中物块与小车的相对位移为 S3 mgS3 mv12 2 Mv22 2 M m v2 2 F 1 F2 图 1 75 得 S3 0 096m 所以小车的长度 L 至少为 L S1 S2 S3 0 336m 20 2010 安徽合肥模拟 在 2008 年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 终 于点燃了主火炬 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 g 10m s2 当运动 员与吊椅一起正以加速度 a 1m s2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 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 F 440N 2 设吊椅对运动员的支持力大小为 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 21 2010 浙江鄞州模拟 如图所示 木块质量 m 0 78kg 在与水平方向成 37 角 斜向右上方的恒定 拉力 F 作用下 以 a 2 0m s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动 在 3s 末时撤去拉力 F 已知木块 与地面间的动摩擦因数 0 4 sin37 0 60 cos37 0 80 求 拉力 F 的大小以及物体在 5s 内滑行 的总位移 某同学是这样分析的 由牛顿第二定律可得 Fcos mg ma 可求出拉力 F 的大小 物体加速阶段滑行 的时间 t1 3s 位移 s1 at12 末速度 v1 at1 减速阶段滑行的时间 t2 2s 加速度 a g 可求出位移 1 2 s2 则滑行的总位移 s s1 s2 你认为这位同学的分析是否正确 若正确 请列式并完成计算 若不正确 请说明理由 并用你自己的方法算出正确的结果 解析 不正确 木块在外力 F 斜向上作用时摩擦力大小不等于 mg 而且物体在拉力撤去后继续滑行的 时间不是 2s 1 N Fsin mg Fcos N ma 联立方程组 解得拉力 5 4 6 04 08 0 1078 04 0278 0 sincos mgma F N 2 匀加速阶段 932 2 1 2 1 22 11 ats m v1 at1 2 3 6m s 匀减速阶段 a g 0 4 10 4m s2 t2 v1 a 6 4 1 5s s2 v1t 2 6 1 5 2 4 5m 物体在 5s 内滑行的总位移 s s1 s2 9 4 5 13 5m 22 2010 安徽池州模拟 完整的撑杆跳高过程可以简化成如图所示的三个阶段 持杆助跑 撑杆起跳 上升 越杆下落 在第二十九届北京奥运会比赛中 俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃以 5 05m 的成绩打破世 界纪录 设伊辛巴耶娃从静止开始以加速度 a 1 25m s2匀加速助跑 速度达到 v 9 0m s 时撑杆起跳 到 达最高点时过杆的速度不计 过杆后做自由落体运动 重心下降 h2 4 05m 时身体接触软垫 从接触软垫 到速度减为零的时间 t 0 90s 已知伊辛巴耶娃的质量 m 65kg 重力加速度 g 取 10 m s2 不计空气的阻 力 求 1 伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离 2 假设伊辛巴耶娃从接触软垫到速度减为零的过程中做匀减速运动 求软垫对她的作用力大小 解析 1 设助跑距离为 x 由运动学公式 v2 2ax 解得 x a v 2 2 32 4m 2 运动员过杆后做自由落体运动 设接触软垫时的速度为 v 由运动学公式有 v 2 2gh2 设软垫对运动员的作用力为 F 由牛顿第二定律得 F mg ma 由运动学公式 a v t 解得 F 1300 N 23 2010 湖南长沙模拟 已知水平面上 A B 两点间的距离 10ms 质量 1 0m kg 的物块 可视为 质点 在水平恒力 F 作用下 从 A 点由静止开始运动 运动一段距离撤去该力 物块继续滑行 4 0st 停在 B 点 物块与水平面间的动摩擦因数 0 1 求恒力 F 为多大 重力加速度 g 取 10m s2 解析 设撤去力 F 前物块的位移为 1 s 加速度为 1 a 撤去力 F 时物块速度为v 物块受到的滑动摩擦力 为 mg 撤去力 F 后物块的加速度大小为 2 a 运动时间为t 则 g m mg a 2 tav 2 2 22 2 1 tas 21 sss 1 2 1 2s v a 由牛顿第二定律 1 mamgF 由以上各式得 2 2 2 gts mgs F 代入数据解得 F 5N 24 2010 江苏南京模拟 某校课外活动小组 自制一枚土火箭 火箭离开地面时的质量 kgm3 设 火箭发射实验时 始终在垂直于地面的方向上运动 火箭点火后可认为作匀加速运动 经过 st4 到达 离地面 mh40 高处燃料恰好用完 g 取 2 10m s 求 1 燃料恰好用完时火箭的速度 v 为多大 2 火箭上升离地面的最大高度 H 是多大 3 火箭上升时受到的最大推力 F 是多大 解析 1 t v h 2 4 4022 t h v m s 20m s 2 火箭能够继续上升的时间 ss g v t2 10 20 1 火箭能够继续上升的高度 102 20 2 22 1 g v h m 20m 火箭离地的最大高度 1 hhH 40 20 60m 3 火箭在飞行中质量不断减小 所以在点火起飞的最初 其推力最大 4 20 t v a 5m s2 mamgF NagmF45 510 3 25 2010 江苏金陵模拟 如图所示 质量 M 8kg 的长木板放在光滑水平面上 在长木板的右端施加 一水平恒力 F 8N 当长木板向右的运动速率达到 v1 10m s 时 在其右端有一质量 m 2kg 的小物块 可 视为质点 以水平向左的速率 v2 2m s 滑上木板 物块与长木板间的动摩擦因数 0 2 小物块始终没 离开长木板 g 取 10m s2 求 1 经过多长时间小物块与长木板相对静止 2 长木板至少要多长才能保证小物块不滑离长木板 解析 1 小物块的加速度为 ga 2 2m s2 水平向右1 分 长木板的加速度为 5 0 1 M mgF a m s2 水平向右1 分 令刚相对静止时他们的共同速度为 v 以木板运动的方向为正方向 对小物块有 tavv 22 1 分 对木板有 tavv 11 1 分 解得 st8 14 v m s2 分 2 此过程中小物块的位移为 mt vv x48 2 2 2 2 分 长木板的位移为 mt vv x96 2 1 1 2 分 所以长木板的长度至少为 48 21 xxL m1 分 26 2010 江苏无锡模拟 如图 a 所示 质量为 M 10kg 的滑块放在水平地面上 滑块上固定一个轻 细杆 ABC 45ABC 在 A 端固定一个质量为 m 2kg 的小球 滑块与地面间的动摩擦因数为 5 0 现对滑块施加一个水平向右的推力 F1 84N 使滑块做匀速运动 求此时轻杆对小球的作用力 F2的大小和方向 取 g 10m s2 有位同学是这样解的 小球受到重力及杆的作用力 F2 因为是轻杆 所以 F2方向沿杆向上 受力情 况如图 b 所示 根据所画的平行四边形 可以求得 mgF2 2 2201022NN 你认为上述解法是否正确 如果不正确 请说明理由 并给出正确的解答 解析 结果不正确 杆 AB 对球的作用力方向不一定沿着杆的方向 由牛顿第二定律 对整体有a mM g mM F1 解得 22 1 s m2s m 210 102105 084 mM g mM F a NNNmamgF 4 20264 22 102 2222 2 轻杆对小球的作用力 F2与水平方向夹角 5arctanarctan ma mg 斜向右上 27 2010 山东青州模拟 一物块在粗糙水平面上 受到的水平拉力 F 随时间 t 变化如图 a 所示 速 度 v 随时间 t 变化如图 b 所示 g 10m s2 求 1 1 秒末物块所受摩擦力 f 的大小 2 物块质量 m 3 物块与水平面间的动摩擦因数 解析 1 从图 a 中可以读出 当 t 1s 时 11 4FfN 2 从图 b 中可以看出 当 t 2s 至 t 4s 过程中 物块做匀加速运动 加速度大小为 22