2012届高考物理二轮《相互作用与牛顿运动定律》专题训练

用心 爱心 专心 1 20122012 届高考物理二轮届高考物理二轮 相互作用与牛顿运动定律相互作用与牛顿运动定律 专题训练专题训练 1 2011 浙江高考 如图 2 15 所示 甲 乙两人在冰面 上 拔河 两人中间位置处有一分界线 约定先使对方过分界 线者为赢 若绳子质量不计 冰面可看成光滑 则下列说法正确 的是 A 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 图 2 15 B 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C 若甲的质量比乙大 则甲能赢得 拔河 比赛的胜利 D 若乙收绳的速度比甲快 则乙能赢得 拔河 比赛的胜利 解析 根据牛顿第三定律可知甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力 选项 A 错 因为甲和乙的力作用在同一个物体上 故选项 B 错 根据动量守恒定律有 m1s1 m2s2 若甲的质量比较大 甲的位移较小 乙先过界 选项 C 正确 拔河 比赛的输 赢只与甲 乙的质量有关 与收绳速度无关 选项 D 错误 答案 C 2 2011 海南高考 如图 2 16 粗糙的水平地面上有一斜劈 斜劈上 一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑 斜劈保持静止 则地面对斜劈的摩擦 力 A 等于零 图 2 16 B 不为零 方向向右 C 不为零 方向向左 D 不为零 v0较大时方向向左 v0较小时方向向右 解析 以斜劈和物块整体为研究对象 整个系统处于平衡状态 合外力为零 所以地面 对斜劈没有水平方向的摩擦力的作用 故 A 正确 答案 A 3 如图 2 17 所示 足够长的传送带与水平面夹角为 以速度v0逆时针匀速 转动 在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块 小木块与传送带间 的动摩擦因数 tan 则下列选项中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是 用心 爱心 专心 2 图 2 17 图 2 18 解析 小物块放上之后 受沿传送带向下的重力分力和滑动摩擦力作用 可能一直做匀 加速运动到达底端 选项 B 正确 也可能到达底端之前 速度等于v0 此后滑动摩擦力的方 向变为沿传送带向上 由于 mgcos 所以物块还将继续做加速运 动 只是加速度变小 选项 D 正确 答案 BD 4 2011 山东高考 如图 2 19 所示 将两相同的木块a b置于粗 糙的水平地面上 中间用一轻弹簧连接 两侧用细绳系于墙壁 开始时 a b均静止 弹簧处于伸长状态 两细绳均有拉力 a所受摩擦力Ffa 0 b所受 图 2 19 摩擦力Ffb 0 现将右侧细绳剪断 则剪断瞬间 A Ffa 大小不变 B Ffa方向改变 C Ffb仍然为零 D Ffb方向向右 解析 右侧细绳剪断的瞬间 弹簧弹力来不及发生变化 故a的受力情况不变 a左侧 绳的拉力 静摩擦力大小方向均不变 A 正确 B 错 而b在剪断绳的瞬间右侧绳的拉力立 即消失 静摩擦力向右 C 错 D 正确 答案 AD 5 杂技演员在进行 顶杆 表演时 用的是一根质量不计的长 直竹杆 设竹杆始终保持竖直 质量为 30 kg 的演员 可视为质点 自杆顶由静止开始下滑 滑到杆底端时速度正好是零 已知竹杆底部与下面顶杆人肩部有一传感器 传感器显示顶杆 人肩部所受压力的情况如图 2 20 所示 g取 10 m s2 求 图 2 20 1 杆上的人在下滑过程中的最大速度 2 竹杆的长度 解析 1 0 1 s 以杆上的人为研究对象 根据题图所示 演员处于失重状态 其受 到竖直向上的摩擦力F1的大小为 180 N 则 a1 4 m s2 方向竖直向下 mg F1 m 用心 爱心 专心 3 1 s 末速度最大 vm a1t1 4 m s 2 1 s 3 s 演员处于超重状态 此时杆上的人受竖直向上的摩擦力F2的大小为 360 N a2 2 m s2 加速度方向竖直向上 mg F2 m 3 s 内人的位移 即竹杆的长度 应为 s t1 t2 6 m 0 vm 2 vm 0 2 答案 1 4 m s 2 6 m 一 选择题 本题共 9 个小题 每小题 7 分 共 63 分 每小题至少有一个选项正确 请将正确选项前的字母填在题后的括号内 1 如图 1 轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上 B端 用水平绳结在墙C处并吊一重物P 在水平向右的力F缓缓拉起 重物P的过程中 杆AB所受压力的变化情况是 A 变大 B 变小 C 先变小再变大 D 不变 图 1 解析 在水平向右的力F缓缓拉起重物P的过程中 绳的张力可用F与P的重力等效代 替 对B点研究 杆AB对B点的支持力在竖直方向的分力始终等于P的重力 因此杆AB对 B点的支持力不变 即杆AB所受压力的变化不变 答案 D 2 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 F的大小与时间t的 关系和物块速度v与时间t的关系如图 2 所示 取重力加速度g 10 m s2 由此两图线可以 求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数 分别为 图 2 A m 1 5 kg B m 0 5 kg 0 4 2 15 C m 0 5 kg 0 2 D m 1 kg 0 2 解析 0 2 s 内物体不动 拉力F 2 N 时匀速运动 说明滑动摩擦力为 2 N 拉力 F 3 N 时物体做加速度为 2 m s2的匀加速运动 则求得质量为 0 5 kg 由匀速运动时的拉 用心 爱心 专心 4 力F 2 N 可以求得 0 4 答案 B 3 2011 北京高考 蹦极 就是跳跃者把一端固定的 长弹性绳绑在踝关节等处 从几十米高处跳下的一种极限运 动 某人做蹦极运动 所受绳子拉力F的大小随时间t变化 的情况如图 3 所示 将蹦极过程近似为在竖直方向的运动 重力加 图 3 速度为g 据图可知 此人在蹦极过程中最大加速度约为 A g B 2g C 3g D 4g 解析 从图像可知 当人最后不动时 绳上的拉力为F0 即mg F0 最大拉力为 3 5 3 5 F0 因此最大加速度为F0 mg ma 3mg mg ma a 2g B项正确 9 5 9 5 答案 B 4 2011 福建高考 如图 4 甲所示 绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行 初速 度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带 若从小物块滑上 传送带开始计时 小物块在传送带上运动的v t图像 以地面为参考系 如图乙所示 已知 v2 v1 则 图 4 A t2时刻 小物块离A处的距离达到最大 B t2时刻 小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D 0 t3时间内 小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 解析 小物块对地速度为零时 即t1时刻 向左离开A处最远 t2时刻 小物块相对传 送带静止 此时不再相对传送带滑动 所以从开始到此刻 它相对传送带滑动的距离最大 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力为滑动摩擦力 方向始终向右 大小不变 t2时刻以后 相对传送带静止 故不再受摩擦力作用 B 正确 答案 B 5 2011 新课标全国卷 如图 5 在光滑水平面上有一质量 为m1的足够长的木板 其上叠放一质量为m2的木块 假定木块和 木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间t 图 5 增大的水平力F kt k是常数 木板和木块加速度的大小分别为a1和a2 下列反映a1 用心 爱心 专心 5 的a2变化的图线中正确的是 图 6 解析 本题中开始阶段两物体一起做加速运动 有 F m1 m2 a 即a 两物 F m1 m2 体加速度相同且与时间成正比 当两物体间的摩擦力达到 m2g后两者发生相对滑动 对m2 有F f ma2 在相对滑动之前f逐渐增大 相对滑动后f m2g 不再变化 a2 故 F f m2 其图像斜率增大 而对m1 在发生相对滑动后 有 m2g m1a1 故a1 为定值 故 m2g m1 A 选项正确 答案 A 6 如图 7 所示 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a1 a2 重力加速度大小为g 则有 图 7 A a1 0 a2 g B a1 g a2 g C a1 0 a2 g D a1 g a2 g m M M m M M 解析 木板未抽出时 木块 1 受重力和弹簧弹力两个力并且处于平衡状态 弹簧弹力大 小等于木块 1 的重力 FN mg 木块 2 受重力 弹簧向下的压力和木板的支持力作用 由平 衡条件可知 木板对木块 2 的支持力等于两木块的总重力 撤去木板瞬间 弹簧形变量不变 故产生的弹力不变 因此木块 1 所受重力和弹簧弹力均不变 故木块 1 仍处于平衡状态 即 加速度a1 0 B D 项错 而木块 2 不再受木板支持力作用 只受重力和弹簧弹力作用 FN Mg Ma2 解得a2 g C 项正确 M m M 答案 C 7 2011 海南高考 如图 8 墙上有两个钉子a和b 它们的连线与 水平方向的夹角为 45 两者的高度差为l 一条不可伸长的轻质细绳一 端固定于a点 另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物 在绳子距 a端 得c点有一固定绳圈 若绳圈上悬挂质量为m2的钩码 平衡后绳的 l 2 ac段正好水平 则重物和钩码的质量比为 m1 m2 用心 爱心 专心 6 图 8 A B 2 5 C D 5 22 解析 挂上钩码平衡后 bc绳与竖直方向成 的角度 绳圈受力如 图所示 cos 又 cos 联立以上两式解得 l l2 l 2 2 m2g m1g m1 m2 故 C 正确 5 2 答案 C 8 如图 9 所示 质量为m1的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为 M的箱子B相连 箱子底板上放一质量为m2的物体C 已知m1 M 不计 定滑轮的质量和摩擦 不计空气阻力 在箱子加速下落的过程中 下列 关系式中正确的是 A 物体A的加速度大小为 M m2 g m1 B 物体A的加速度大小为图 9 M m2 g m1g m1 C 物体C对箱子的压力大小为 2m1m2g m1 m2 M D 物体C对箱子的压力大小为 M m2 m1 g 解析 由牛顿运动定律得 M m1 m2 a Mg m2g m1g a A B 项错误 Mg m2g m1g M m1 m2 设箱子对C的支持力为FN 则m2g FN m2a FN 则物体C对箱子的压力 2m1m2g M m1 m2 FN FN C 项正确 D 项错误 2m1m2g M m1 m2 答案 C 9 2011 济南模拟 如图 10 所示 物体A的质量m1 1 kg 静止在光滑水平面上的木 板B的质量为m2 0 5 kg 长L 1 m 某时刻A以v0 4 m s 的初速 度滑上木板B的上表面 为使A不至于从B上滑落 在A滑上B的同 时 给B施加一个水平向右的拉力F 若A与B之间的动摩擦因数 0 2 图 10 忽略物体A的大小 则拉力F应满足的条件为 A 0 F 3 N B 0 F 5 N C 1 N F 3 N D 1 N F 5 N 解析 物体A滑上木板B以后 做匀减速运动 加速度a1 g 木板B做匀加 m1g m1 速运动 设加速度为a2 由牛顿第二定律 有F m1g m2a2 A不从B的右端滑落的临界 用心 爱心 专心 7 条件是A到达B的右端时 A B具有共同的速度vt 由位置关系 有 L 运动 v2 0 v2t 2a1 v2t 2a2 时间相等 有 联立解得a2 g F m2 g m1g 代入数值 得 v0 vt a1 vt a2 v2 0 2L v2 0 2L F 1 N 若F 1 N 则A滑到B的右端时 速度仍大于B的速度 于是将从B上滑落 所以 F必须大于等于 1 N 当F较大时 在A到达B的右端之前 就与B具有相同的速度 之后 A必须相对B静止 才能不会从B的左端滑落 当A相对B静止时 由牛顿第二定律得 对 A B的整体 设最大加速度为a 对A有 m1g m1a 对整体有F m1 m2 a 联立解得 F 3 N 若F大于 3 N A就会相对B向左滑下 故若使A不至于从B上滑落 力F应满足 的条件是 1 N F 3 N 答案 C 二 计算题 本题共 3 个小题 共 37 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演算 步骤 有数值计算的要注明单位 10 10 分 如图 11 所示 劲度系数为k的轻弹簧 一端固定在一块 与水平面夹角为 30 的粗糙长木板上 另一端连接一个质量为m的滑块 A 滑块与木板的最大静摩擦力为Ff 设滑块与木板的最大静摩擦力与其 滑动摩擦力大小相等 且FfFf 因此滑块静止时弹簧一定处于伸长状态 设弹簧最小形变量为 1 2 l1 根据共点力平衡条件 kl1 Ff mgsin30 解得l1 mg 2Ff 2k 2 将滑块B固定到A上后 设弹簧伸长量仍为l1时两滑块的加速度为a 根据牛顿第 二定律 2mgsin30 kl1 2Ff 2ma 解得a g 1 4 Ff 2m 答案 1 2 g mg 2Ff 2k 1 4 Ff 2m 11 12 分 某科研单位设计了一空间飞行器 飞行器从地面起飞时 发动机提供的动力 方向与水平方向夹角 60 使飞行器恰沿与水平方向成 30 角的直线斜向右上方 匀加速飞行 经时间t后 将动力的方向沿逆时针旋转 60 同时适当调节其大小 使飞行器 用心 爱心 专心 8 依然可以沿原方向匀减速飞行 飞行器所受空气阻力不计 求 1 t时刻飞行器的速率 2 整个过程中飞行器离地的最大高度 解析 1 起飞时 飞行器受推力和重力作用 两力的合力与水平方向成 30 角斜向上 设动力为F 合力为Fb 如图所示 在 OFFb中 由几何关系得Fb mg 由牛顿第二定律得飞行器的加速度为 a1 g Fb m 则t时刻的速率v a1t gt 2 推力方向逆时针旋转 60 合力的方向与水平方向成 30 斜向下 推 力F 跟合力Fb 垂直 如图所示 此时合力大小为 Fb mgsin30 飞行器的加速度大小为a2 mgsin30 m g 2 到最高点的时间为