2011高考物理 第3单元牛顿定律的应用解析 新人教版

用心 爱心 专心1 第一模块第一模块 第第 3 3 章章 第第 3 3 单元单元 一 选择题 1 2008 年山东卷 直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子 如图 13 所 示 设投放初速度为零 箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比 且运动过程 中箱子始终保持图示姿态 在箱子下落过程中 下列说法正确的是 图 13 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 若下落距离足够长 箱内物体有可能不受底部支持力而 飘起来 解析 因为受到阻力 不是完全失重状态 所以物体对支持面有压力 A 错 由于箱子 阻力与下落的速度成二次方关系 箱子最终将匀速运动 受到的压力等于重力 B D 错 C 对 答案 C 2 静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用 该力随时间变化的关系如图 14 所示 则 图 14 A 物体将做往复运动 B 2 s 内的位移为零 C 2 s 末物体的速度最大 D 3 s 内 拉力做的功为零解析 本题考查了力与运动的关系及应用图象的能力 由 题意可知 拉力 F 即为物体所受的合外力 根据 F t 图象 物体在 0 1 s 内做加速度逐渐 减小的加速运动 1 s 末速度达到最大 在 1 2 s 内做加速度逐渐增大的减速运动 2 s 末速 度减为零 在 2 3 s 内物体做反向加速运动 3 s 末速度达到最大 在 3 4 s 内做反向减速运 动 4 s 末速度减为零 且重新回到出发点 也就是说物体在 4 s 内的位移为零 以后物体将 重复这样的运动 综上所述 选项 A 正确 B C D 错误 答案 A 3 人的质量为 m1 车的质量为 m2 人站在车上用水平力 F 推固定在车上的挡板 若 不考虑地面对车的摩擦力时 小车的加速度为 用心 爱心 专心2 A 0 B F m1 m2 C D F m1 F m2 解析 人用力推车 同时人的双脚对车有摩擦力 此二力平衡 故小车加速度为零 答案 A 4 如图 15 所示 小球 B 放在真空容器 A 内 球 B 的直径恰好等于正方体 A 的边长 将它们以初速度 v0竖直向上抛出 下列说法中正确的是 图 15 A 若不计空气阻力 上升过程中 A 对 B 有向上的支持力 B 若考虑空气阻力 上升过程中 A 对 B 的压力向下 C 若考虑空气阻力 下落过程中 B 对 A 的压力向上 D 若不计空气阻力 下落过程中 B 对 A 没有压力 解析 若不计空气阻力 A B 两物体的加速度均为 g 故 B 和 A 均只受重力 A B 间无 弹力 A 错 D 对 若考虑阻力 上升过程中 A B 两物体的加速度均大于 g B 受到 A 向下 的压力 B 正确 在下落过程中 A B 的加速度均小于 g B 受到 A 向上的支持力 C 错 答案 BD 5 山东卷 某物体做直线运动的 v t 图象如图 16 甲所示 据此判断图乙 F 表示物体 所受合力 x 表示物体的位移 四个选项中正确的是 图 16 解析 由 v t 图象知 0 2 s 匀加速 2 4 s 匀减速 4 6 s 反向匀加速 6 8 s 匀减速 且 2 6 s 内加速度恒定 由此可知 0 2 s 内 F 恒定 2 6 s 内 F 反向 大小恒定 6 8 s 内 F 又反向且大小恒定 故 B 正确 答案 B 6 如图 17 甲所示 在粗糙水平面上 物体 A 在水 平向右的外力 F 的作用下做直线运 动 其速度 时间图象如图 17 乙所示 下列判断正确的是 图 17 A 在 0 1 s 内 外力 F 不断增大 B 在 1 s 3 s 内 外力 F 的大小恒定 C 在 3 s 4 s 内 外力 F 不断减小 D 在 3 s 4 s 内 外力 F 的大小恒定 解析 在 0 1 s 内 物体做匀加速直线运动 外力 F 恒定 故 A 错 在 1 s 3 s 内 物 用心 爱心 专心3 体做匀速运动 外力 F 也恒定 B 正确 在 3 s 4 s 内 物体做加速度增大的减速运动 所以 外力 F 不断减小 C 对 D 错 7 2008 年广东卷 伽利略在著名的斜面实验中 让小球分别沿倾角不同 阻力很小的 斜面从静止开始滚下 他通过实验观察和逻辑推理 得到的正确结论有 A 倾角一定时 小球在斜面上的位移与时间成正比 B 倾角一定时 小球在斜面上的速度与时间成正比 C 斜面长度一定时 小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关 D 斜面长度一定时 小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关 解析 本题以历史上和高中物理中著名的伽利略理想斜面实验为依托 考查应用牛顿 运动定律解题的能力 小球下滑的加速度 a gsin 下滑过程小球速度 v at gsin t 位移 x at2 gsin t2 1 2 1 2 滑到斜面底端时 v2 2aL 2gsin L L 为斜面的长度 由这几式看出 当 一定时 v t x t2 当斜面长度一定时 v2 sin t2 所以 1 sin A C D 项均错误 B 项正确 答案 B 8 如图 18 所示 底板光滑的小车上用两个量程为 20 N 完全相同的弹簧测力计甲和 乙系住一个质量为 1 kg 的物块 在水平地面上 当小车做匀速直线运动时 两弹簧测力计 的示数均为 10 N 当小车做匀加速直线运动时 弹簧测力计甲的示数为 8 N 这时小车运 动的加速度大小是 图 18 A 2 m s2 B 4 m s2 C 6 m s2 D 8 m s2 解析 小车做匀速直线运动时 物块随小车也做匀速直线运动 两弹簧测力计示数均 为 10 N 形变相同 弹簧测力计甲的示数变为 8 N 形变减小 x 弹簧测力计乙形变要增加 x 因此弹簧测力计乙的示数为 12 N 物块受到的合外力为 4 N 故加速度的大小是 a F m m s2 4 m s2 4 1 答案 B 二 计算题 9 如图 19所示 质量 m 1 kg 的球穿在斜杆上 斜杆与水平方向成 30 角 球与 杆之间的动摩擦因数 球受到竖直向上的拉力 F 20 N 则球的加速度为多少 g 3 6 取 10 m s2 图 19 解析 球受重力 G 杆的支持力 FN 杆的摩擦力 Ff和竖直向上的拉力四个力的作用 如 图 20 所示 建立直角坐标系 则由牛顿第二定律得 用心 爱心 专心4 图 20 Fsin30 Gsin30 Ff ma Fcos30 Gcos30 FN 0 Ff FN 联立以上各式即可解得 a 2 5 m s2 答案 2 5 m s2 10 表演 顶杆 杂技时 一个人站在地上 称为 底人 肩上扛一长 L 6 m 质量 m1 15 kg 的竹竿 一质量 m2 45 kg 的演员 可当质点处理 在竿顶从静止开始先匀加速再 匀减速下滑 下滑时加速度大小相等 下滑的总时间为 t 3 s 演员恰从杆顶滑至杆底 部 求 1 演员下滑过程中的最大速度 2 演员在减速下滑过程中竹竿对 底人 的压力 解析 1 演员下滑到加速阶段结 束时速度最大 设为 v 则 v 2 2 4 m s v L t 2 减速阶段对演员有 Ff m2g m2a 得 Ff m2 g a 570 N 根据牛顿第二定律得竹竿对 底人 压力为 FN Ff m1g 代入数据 FN 720 N 答案 1 4 m s 2 720 N 11 青岛海滨游乐场有一种滑沙娱乐活动如图 21 所示 人坐在滑板上从斜坡高处 A 点由静止开始下滑 滑到斜坡底部 B 点后沿水平滑道再滑行一段距离到 C 点停下来 若忽 略 B 处对速度大小的影响 板与滑道的动摩擦因数均为 0 5 不计空气阻力 g 取 10 m s2 1 若斜坡倾角 37 人和滑块的总质量为 m 60 kg 求人在斜坡上下滑时的加速度 大小 sin37 0 6 cos37 0 8 图 21 2 若由于受到场地的限制 A 点到 C 点的水平距离为 50 m 为确保人身安全 请你设 计斜坡的高度 解析 1 在斜坡上下滑时 由牛顿第二定律可知 mgsin Ff ma FN mgcos 0 Ff FN 解 得 a gsin gcos 2 m s2 2 设斜坡倾角为 坡的最大高度为 h 滑到 B 点时速度为 v 则 v2 2a h sin 由于沿 BC 滑动时的加速度为 a g 则 xBC v2 2a 为确保安全 则有 xBC hcot 50 解得 h 25 m 即斜坡高度不应高于 25 m 答案 1 2 m s2 2 不高于 25 m 12 安徽卷 在 2008 年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点燃了 主火炬 体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神 为了探求上升过程中运动 用心 爱心 专心5 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 22 所示 设运动员的质量为 65 kg 吊椅的质量为 15 kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度取 g 10 m s2 当运动员与吊 椅一起正以加速度 a 1 m s2上升时 试求 图 22 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 1 1 设运动员和吊椅的质量分别为 M 和 m 绳拉运动员的力为 F 以运动员 和吊椅整体为研究对象 受到重力的大小为 M m g 向上的拉力为 2F 根据牛顿第二定律 有 2F M m g M m a 解得 F 440 N 根据牛顿第三定律 运动员拉绳的力的大小为 440 N 方向竖直向下 2 以运动员为研究对象 运动员受到三个力的作用 重力大小为 Mg 绳的拉力 F 吊椅 对运动员的支持力 FN 根据牛顿第二定律 F FN Mg Ma 解得 FN 275 N 根据牛顿第三定律 运动员对吊椅压力大小为 275 N 方向竖直向下 解法