【备考2014】2013高考物理 （真题+模拟新题分类汇编） 牛顿运动定律

牛顿运动定律牛顿运动定律 C1C1 牛顿第一定律 牛顿第三定律 34 物理 选修 3 4 15 分 C1C1 2013 新课标全国卷 1 5 分 如图 一轻弹簧一端固定 另一端连接一物块构成弹簧振子 该物块是由 a b 两个小物块粘在一起组成的 物块在光滑水平面上左右振动 振幅为 A0 周期为 T0 当 物块向右通过平衡位置时 a b 之间的粘胶脱开 以后小物块 a 振动的振幅和周期分别为 A 和 T 则 A A0 填 或 33 1 0 质量为 m 的带电粒子在匀强电 场的作用下 在 t 0 时由静止开始运动 场强随时间变化的规律如图所示 不计重力 求 在 t 0 到 t T 的时间间隔内 1 粒子位移的大小和方向 2 粒子沿初始电场反方向运动的时间 25 解析 解法一 1 带电粒子在 0 T 时间间隔内做匀变速运动 设加速度分别为 T 4 T 4 T 2 T 2 3T 4 3T 4 a1 a2 a3 a4 由牛顿第二定律得 a1 qE0 m a2 2 qE0 m a3 2 qE0 m a4 qE0 m 由此得带电粒子在 0 T 时间间隔内运动的加速度 时间图像如图 a 所示 对应的速度 时间图像如图 b 所示 其中 图 a 图 b v1 a1 T 4 qE0T 4m 由图 b 可知 带电粒子在 t 0 到 t T 时的位移为 s v1 T 4 由 式得 s T2 qE0 16m 它沿初始电场正方向 2 由图 b 可知 粒子在 t T 到 t T 内沿初始电场的反方向运动 总的运动时间为 3 8 5 8 t 为 t T T 5 8 3 8 T 4 解法二 1 带电粒子在 0 T 时间间隔内做匀变速运动 设加速度分别为 T 4 T 4 T 2 T 2 3T 4 3T 4 a1 a2 a3 a4 由牛顿第二定律得 qE0 ma1 2qE0 ma2 2qE0 ma3 qE0 ma4 设带电粒子在 t t t t T 时的速度分别为 v1 v2 v3 v4 则 T 4 T 2 3T 4 v1 a1 T 4 v2 v1 a2 T 4 v3 v2 a3 T 4 v4 v3 a4 T 4 设带电粒子在 t 0 到 t T 时的位移为 s 有 s v1 2 v1 v2 2 v2 v3 2 v3 v4 2 T 4 联立以上各式可得 s qE0T2 16m 它沿初始电场正方向 2 由电场的变化规律知 t 时粒子开始减速 设经过时间 t1粒子速度减为零 T 4 0 v1 a2t1 将 代入上式 得 t1 T 8 11 粒子从 t 时开始加速 设经过时间 t2速度变为零 T 2 0 v2 a3t2 此式与 式联立得 t2 T 8 12 t 0 到 t T 内粒子沿初始电场反方向运动的时间 t 为 t t1 t2 T 4 13 将式代入式得 11 12 13 t T 4 14 14 C5C5 2013 江苏卷 16 分 如图所示 将小砝码置于桌面上的薄纸板上 用水平向 右的拉力将纸板迅速抽出 砝码的移动很小 几乎观察不到 这就是大家熟悉的惯性演示实 验 若砝码和纸板的质量分别为 m1 和 m2 各接触面间的动摩擦因数均为 重力加速度为 g 1 当纸板相对砝码运动时 求纸板所受摩擦力的大小 2 要使纸板相对砝码运动 求所需拉力的大小 3 本实验中 m1 0 5 kg m2 0 1 kg 0 2 砝码与纸板左端的距离 d 0 1 m 取 g 10 m s2 若砝码移动的距离超过 l 0 002 m 人眼就能感知 为确保实验成功 纸板 所需的拉力至少多大 14 解析 1 砝码对纸板的摩擦力 f1 m1 g 桌面对纸板的摩擦力 f2 m1 m2 g f f1 f2 解得 f 2m1 m2 g 2 设砝码的加速度为 a1 纸板的加速度为 a2 则 f1 m1a1 F f1 f2 m2a2 发生相对运动 a2 a1 解得 F 2 m1 m2 g 3 纸板抽出前 砝码运动的距离 x1 a1t 1 22 1 纸板运动的距离 d x1 a2t 1 22 1 纸板抽出后 砝码在桌面上运动的距离 x2 a3t 1 22 2 l x1 x2 由题意知 a1 a3 a1t1 a3t2 解得 F 2 m1 1 m2 g d l 代入数据得 F 22 4 N 22 C5C5 2013 新课标全国卷 图 a 为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装 置示意图 图 a 实验步骤如下 用天平测量物块和遮光片的总质量 M 重物的质量 m 用游标卡尺测量遮光片的宽度 d 用米尺测量两光电门之间的距离 s 调整轻滑轮 使细线水平 让物块从光电门 A 的左侧由静止释放 用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门 A 和 光电门 B 所用的时间 tA和 tB 求出加速度 a 图 b 多次重复步骤 求 a 的平均值 a 根据上述实验数据求出动摩擦因数 回答下列问题 1 测量 d 时 某次游标卡尺 主尺的最小分度为 1 mm 的示数如图 b 所示 其读数为 cm 2 物块的加速度 a 可用 d s tA和 tB表示为 a 3 动摩擦因数 可用 M m a 和重力加速度 g 表示为 4 如果细线没有调整到水平 由此引起的误差属于 填 偶然误差 或 系统 误差 22 1 0 960 2 1 2s d tB 2 d tA 2 3 mg M m a Mg 4 系统误差 解析 1 考查游标卡尺的读数规则 此题为 20 分度 最小分度为 0 05 mm 通过数格 可看出第 12 格与主尺对齐 所以读数为 9 mm 0 05 12 mm 9 60 mm 即 0 960 cm 2 根据运动学公式 v v 2as 其中 vB vA 故 a 2 B2 A d tB d tA 1 2s d tB 2 d tA 2 3 对重物由牛顿第二定律 mg F ma 对物块由牛顿第二定律 F Mg Ma 联立解得 mg M m a Mg 4 若细线没有调整到水平 物块受到的合力就不是 F 一 Mg 像这种由于原理上不 完善而带来的误差就是系统误差 9 C5C5 E6E6 2013 江苏卷 如图所示 水平桌面上的轻质弹簧一端固定 另一端与小物 块相连 弹簧处于自然长度时物块位于 O 点 图中未标出 物块的质量为 m AB a 物块与 桌面间的动摩擦因数为 现用水平向右的力将物块从 O 点拉至 A 点 拉力做的功为 W 撤去 拉力后物块由静止向左运动 经 O 点到达 B 点时速度为零 重力加速度为 g 则上述过程中 A 物块在 A 点时 弹簧的弹性势能等于 W mga 1 2 B 物块在 B 点时 弹簧的弹性势能小于 W mga 3 2 C 经 O 点时 物块的动能小于 W mga D 物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在 B 点时弹簧的弹性势能 甲 9 BC 解析 先大致画出 O 点所在位置 如图甲所示 设 OA 的距离为 b 当物块从 A 由静止向左运动时 受力如图乙所示 f mg 此过程中 弹簧在缩短 弹簧拉力 FT变小 当到达 O 点右侧某点 P 时 FT与 f 相等 此时合力为 0 由于惯性 物块继续向左运动 当 物块到达 O 点时 水平方向只受摩擦力 f 但仍向左运动至 B 停止 在 AP 段 物块除受摩擦 阻力外 还受弹簧拉力这一个动力作用 而在 OB 段 物块除受到摩擦阻力外 还受弹簧弹 力这一个阻力作用 所以物块很快停止 OB OA 所以 b a a 2 当拉力把物块从 O 点由静止拉至 A 点时 根据动能定理得 W mgb EpA 即 EpA W mgb W mga 选项 A 错误 对物块从 A 运动至 B 的过程中运用动能定理得 1 2 EpA EpB mg 0 即 EpB W mgb mga W mga 选项 B 正确 经 O 点时 物块的 3 2 动能是 EpO EpA mgb W 2 mgb5 m s 故热气球不是匀加 2ah5 速上升 说明随着速度的增加 空气阻力也越来越大 故 B 错误 如果热气球一直匀加速上 升 则上升 180 m 所用的时间 t 12 s 10 s 说明上升 10 s 后还未上升到 180 m 2h a5 处 速度小于 5 m s 故 C 错误 以 5 m s 的速度匀速上升阶段 空气阻力 f F mg 230 N 故 D 正确 21 B4B4 C5C5 2013 福建卷 质量为 M 长为L 的杆水平放置 杆两端 A B 系着长为 3 3L 的不可伸长且光滑的柔软轻绳 绳上套着一质量为 m 的小铁环 已知重力加速度为 g 不 计空气影响 1 现让杆和环均静止悬挂在空中 如图甲 求绳中拉力的大小 2 若杆与环保持相对静止 在空中沿 AB 方向水平向右做匀加速直线运动 此时环恰好 悬于 A 端的正下方 如图乙所示 求此状态下杆的加速度大小 a 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力 方向如何 21 解析 1 如图 1 设平衡时 绳中拉力为 T 有 2Tcos