2012高考物理 月刊专版 专题3 牛顿定律及其应用专家预测1

用心 爱心 专心1 牛顿定律及其应用牛顿定律及其应用 第第 卷卷 选择题 共选择题 共 4040 分分 一 选择题 本大题包括 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 1 用恒力作用于质量为m1的物体 使物体产生的加速度大小为a1 该力作用于质量 为m2的物体时 物体产生的加速度大小为a2 若将该恒力作用于 m1 m2 质量的物体时 产生的加速度大小为 A a1 a2 B a1 a2 C D a1a2 a1a2 a1 a2 解析 由牛顿第二定律 有 对m1 F m1a1 对m2 F m2a2 对m1 m2 F m1 m2 a 解得a D 对 a1a2 a1 a2 答案 D 2 一箱苹果在倾角为 的斜面上匀速下滑 已知箱子与斜面间的动摩擦因数为 在下滑过程中处于箱子中间的质量为m的苹果受到其他苹果对它的作用力大小和方向为 A mgsin 沿斜面向下 B mgcos 垂直斜面向上 C mg 竖直向上 D mg 沿斜面向上 1 2 解析 苹果处于平衡状态 由平衡条件 有FN mg 方向竖直向上 C 正确 答案 C 图 1 3 如图 1 所示 有两个相同材料物体组成的连接体在斜面上运动 当作用力F一定时 m2所受绳的拉力 A 与 有关 B 与斜面动摩擦因数有关 C 与系统运动状态有关 D FT 仅与两物体质量有关 m2F m1 m2 解析 只要m1 m2与斜面间的动摩擦因数相同 对整体和隔离m2利用牛顿第二定律可 求得FT F 答案 D m2 m1 m2 答案 D 4 下列说法中正确的是 A 静止的火车比高速奔驰轿车的惯性大 B 蹦极运动员离开蹦床上升过程中处于完全失重状态 C 车速越大 刹车滑行的距离越长 D 相互作用中 作用力可以大于反作用力 也可以小于反作用力 解析 质量大惯性大 A 对 蹦极运动员上升过程中处于完全失重状态 B 对 从初速 用心 爱心 专心2 度v0运动的汽车在刹车过程中的加速度大小为a时 其刹车距离s 故 C 对 作用力 v2 0 2a 与反作用力满足牛顿第三定律 故 D 错 答案 ABC 图 2 5 如图 2 一个盛水的容器底部有一小孔 静止时用手指堵住小孔不让它漏水 假设 容器在下述几种运动过程中始终保持平动 且忽略空气阻力 则 A 容器自由下落时 小孔向下漏水 B 将容器竖直向上抛出 容器向上运动时 小孔向下漏水 容器向下运动时 小孔不 向下漏水 C 将容器水平抛出 容器在运动中小孔向下漏水 D 将容器斜向上抛出 容器在运动中小孔不向下漏水 解析 容器抛出后 容器及其中的水均做加速度为g的匀变速运动 容器中的水处于 失重状态 水对容器的压强为零 无论如何抛出 水都不会流出 故 D 项正确 答案 D 图 3 6 如图 3 中a b是两个位于固定斜面上的正方形物块 它们的质量相等 F是沿水 平方向作用于a上的外力 已知a b的接触面 a b与斜面的接触面都是光滑的 正确 的说法是 A a b一定沿斜面向上运动 B a对b的作用力沿水平方向 C a b对斜面的正压力相等 D a受到的合力沿水平方向的分力等于b受到的合力沿水平方向的分力 解析 因F 0 但大小未知 故a b是向上还是向下运动难以确定 故 A 错 分析 a b的受力情况可知 B C 错误 因接触面均光滑 且a b质量相等 无论F多大 方向 向右 a b都有共同的加速度 故a b受到相同的合外力 无论哪个方向 故 D 正确 答案 D 图 4 7 物体A B C均静止在同一水平面上 它们的质量分别为mA mB mC 与水平面的 动摩擦因数分别为 A B C 用平行于水平面的拉力F分别拉物体A B C 所得加 用心 爱心 专心3 速度a与拉力F的关系如图 4 所示 A B两直线平行 则以下关系正确的是 A mA mB mC B mA mB mC C A B C D A B C 解析 对物体应用牛顿第二定律得 F mg ma 解得 a F g 在a F图象 1 m 中 图线的斜率等于质量的倒数 由图可以得出图线A B的斜率相同 大于图线C的斜率 即 mA mB mC 在a轴上的截距的绝对值等于动摩擦因数与重力加速度的乘积 从图象可 以看出 图线B C在a轴上的截距相等 图线A在a轴上截距的绝对值最小 即 A B C 正确选项为 D 答案 D 图 5 8 有一些问题你可能不会求解 但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和 判断 例如从解的物理量单位 解随某些已知量变化的趋势 解在一些特殊条件下的结果 等方面进行分析 并与预期结果 实验结论等进行比较 从而判断解的合理性或正确 性 举例如下 如图 5 所示 质量为M 倾角为 的滑块A放于水平地面上 把质量为m 的滑块B放在A的斜面上 忽略一切摩擦 有人求得B相对地面的加速度 a gsin 式中g为重力加速度 M m M msin2 对于上述解 某同学首先分析了等号右侧量的单位 没发现问题 他进一步利用特殊 条件对该解做了如下四项分析和判断 所得结论都是 解可能是对的 但是 其中有一项 是错误的 请你指出该项 A 当 0 时 该解给出a 0 这符合常识 说明该解可能是对的 B 当 90 时 该解给出a g 这符合实验结论 说明该解可能是对的 C 当M m时 该解给出a gsin 这符合预期的结果 说明该解可能是对的 D 当m M时 该解给出a 这符合预期的结果 说明该解可能是对的 g sin 解析 D 项中a 当 90 时 sin g 这是不可能出现 g sin g sin 的 因此 D 项错误 为应选项 A B C 均正确 答案 D 图 6 9 如图 6 所示 将质量为m的滑块放在倾角为 的固定斜面上 滑块与斜面之间的动 摩擦因数为 若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等 重力加速度为 g 则 A 将滑块由静止释放 如果 tan 滑块将下滑 B 给滑块沿斜面向下的初速度 如果 tan 滑块静止在斜面上不会下 滑 B 中 滑块要加速下滑 C 中 拉力沿斜面向上 滑动摩擦力向下 则拉力的大小为 2mgsin D 中 滑块沿斜面向下匀速滑动 不需要外力作用 答案 C 10 以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物块 假定物块所受的空气阻力f大小 不变 已知重力加速度为g 则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 解析 本题考查牛顿第二定律和运动学知识 意在考查考生运用牛顿第二定律和运动 学知识综合列式求解的能力 上升的过程由牛顿第二定律得 mg f ma1 由运动学知识 得 v 2a1h 联立解得 h 下落的过程中由牛顿第二定律得 2 0 v2 0 2g 1 f f mg mg f ma2 由运动学知识得 v2 2a2h 将a2和h代入可得 v v0 故 A 正确 mg f mg f 答案 A 二 实验题 11 题 8 分 12 题 12 分 共 20 分 图 7 11 如图 7 所示 甲 乙两同学用同一实验装置探究加速度a与F的关系 分别得出 不同的图象 则甲 乙两同学实验时选取的 不同 且大小关系是 解析 由a 知 当F甲 F乙时 小车和小车上砝码的质量m乙 m甲 F m 答案 小车及车上砝码的质量 m乙 m甲 图 8 12 某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系 设计实验装置如图 用心 爱心 专心5 8 长直平板一端放在水平桌面上 另一端架在一物块上 在平板上标出A B两点 B点处 放置一光电门 用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间 实验步骤如下 用游标卡尺测量滑块的挡光长度d 用天平测量滑块的质量m 用直尺测量A B之间的距离s A点到水平桌面的垂直距离h1 B点到水平桌面的 垂直距离h2 将滑块从A点静止释放 由光电计时器读出滑块的挡光时间t 重复步骤 数次 并 求挡光时间的平均值 t 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值 cos 多次改变斜面的倾角 重复实验步骤 做出f cos 关系曲线 图 9 1 用测量的物理量完成下列各式 重力加速度为g 斜面倾角的余弦 cos 滑块通过光电门时的速度v 滑块运动时的加速度a 滑块运动时所受到的摩擦阻力f 2 测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图 9 所示 读得d 解析 本题主要考查游标卡尺的读数 匀变速直线运动 规律 牛顿第二定律的应用等 知识点 意在考查考生将综合实验分解为单个问题的分析综合能力 1 由几何知识可知 斜面倾角的正弦值为 sin 所以余弦值表达式为 h1 h2 s cos s2 h1 h2 2 s 通过光电门的速度等于光电门宽度与所用时间的比值 即 v d t 由匀变速直线运动规律可知 滑块运动的加速度 a v2 2s d2 2st2 由牛顿第二定律有 mgsin f ma 所以f m gsin a mg h1 h2 s md2 2st2 2 游标卡尺读数时 主尺读数为 36 mm 游标尺的第二条刻度线与主尺刻度线对齐 故游标尺读数为 0 2 mm 所以d 36 2 mm 3 62 cm 答案 1 1 s s 2 h1 h2 2 d t d2 2st2 mg m 2 3 62 cm h1 h2 s d2 2st2 三 计算题 每小题 10 分 共 40 分 图 10 用心 爱心 专心6 13 固定光滑细杆与地面成一定倾角 在杆上套有一个光滑小环 小环在沿杆方向的 推力F作用下向上运动 推力F与小环速度v随时间变化规律如图 11 所示 取重力加速度 g 10 m s2 求 1 小环的质量m 2 细杆与地面间的倾角 图 11 解析 1 0 2 s 内F1 mgsin ma 由题图知a 0 5 m s2 2 s 后F2 mgsin 由 得F1 F2 ma 所以m kg 1 kg 0 5 0 5 2 由 式得 30 答案 1 1 kg 2 30 图 12 14 如图 12 所示 物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑 经过B点后进入水平 面 设经过B点前后速度大小不变 最后停在C点 每隔 0 2 s 通过速度传感器测量物体 的瞬时速度 下表给出了部分测量数据 取重力加速度g 10 m s2 求 t s0 00 20 4 1 21 4 v m s 1 0 01 02 0 1 10 7 1 斜面的倾角 2 物体与水平面之间的动摩擦因数 3 t 0 6 s 时的瞬时速度v 解析 1 物体在斜面上运动时为匀加速运动a1 gsin 由题知a1 m s2 5 m s2 所以 30 v t 1 0 0 0 0 2 0 0 2 物体在平面上运动时为匀减速运动 a2 g a2 m s2 2 m s2 v t 0 7 1 1 1 4 1 2 所以 0 2 3 物体在平面上运动时 有 2 1 1 vB 1 2 tB 得vB 1 1 2 tB 1 2 物体在斜面上运动时 有 5 vB 0 0 tB 0 0 得vB 5tB 由 解得tB 0 5 s 即t 0 6 s 时物体在平面上 设其速度为v v 1 1 m s 2 1 2 0 6 m s 2 3 m s 用心 爱心 专心7 答案 1 30 2 0 2 3 2 3 m s 15 质量为 10 kg 的物体在F 200 N 的水平推力作用下 从粗糙斜面的底端由静止 开始沿斜面运动 斜面固定不动 与水平地面的夹角 37 力F作用 2 秒钟后撤去 物体在斜面上继续上滑了 1 25 秒钟后 速度减为零 求 物体与斜面间的动摩擦因数 和物体的总位移x 已知 sin37 0 6 cos37 0 8 g取 10 m s2 解析 物体上滑的整个过程分为两部分 设施加外力F的过程中物体的加速度为a1 撤去力F的瞬间物体的速度为v 撤去力F后物体上滑的加速度大小为a2 由牛顿第二定 律得 a1 Fcos mgsin Fsin mgcos m a2 mgsin mgcos m 物体在外力F作用下上滑t1 2 s v a1t1 撤去外力F后上滑时间t2 1 25 s 0 v a2t2 由以上各式可求得 0 25 a1 5 m s2 a2 8 m s2 由x a1t a2t得x 16 25 m 1 22 1 1 22 2 答案 0 25 x 16 25 m 图 13 16 如图 13 所示 传送带与地面倾角 37 从A B长度为 16 m 传送带以 10 m s 的速率逆时针转动 在传送带上端A无初速度地放一个质量为 0 5 kg 的物体 它与传 送带之间的动摩擦因数为 0 5 求物体从A运动到B所需时间是多少 sin37 0 6 cos37 0 8 解析 物体的运动分为两个过程 第一个过程是在物体速度等于传送带速度之前 物 体做匀加速直线运动 第二个过程是物体速度等于传送带速度以后的运动情况 其中速度 刚好相同时的点是一个转折点 此后的运动情况要看mgsin 与所受的最大静摩擦力的关 系 若 tan 则继续向下加速 若 tan 则将随传送带一起匀速运动 分析清 楚了受力情况与运动情况 再利用相应规律求解即可 本题中最大静摩擦力等于滑动摩擦 力大小 物体放在传送带上后 开始阶段 由于传送带的速度大于物体的速度 传送带给物体 一沿传送带向下的滑动摩擦力Ff 物体受力情况如图 14 甲所示 物体由静止加速 由牛 顿第二定律有mgsin mgcos ma1 得 a1 10 0 6 0 5 0 8 m s2