2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 3 牛顿运动定律 考点高分解题综合训练

用心 爱心 专心 1 牛顿运动定律考点高分解题综合训练牛顿运动定律考点高分解题综合训练 1 关于物体的运动 以下说法正确的是 A 物体做平抛运动时 加速度不变 B 物体做匀速圆周运动时 加速度不变 C 物体做曲线运动时 加速度一定改变 D 物体做曲线运动时 加速度可能变也可能不变 1 AD 解析 物体做平抛运动时只受重力作用 加速度不变 物体做匀速圆周运动时 速 度方向不断变化 由加速度定义得加速度也始终变化 故选项 AD 正确 2 一个静止的质点 在两个互成锐角的恒力 F1 F2作用下开始运动 经过一段时间后撤 掉其中的一个力 则质点在撤去该力前后两个阶段中的运动情况分别是 A 匀加速直线运动 匀减速直线运动 B 匀加速直线运动 匀变速曲线运动 C 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 D 匀加速直线运动 匀速圆周运动 2 B 解析 该质点所受合力为恒力 所以从静止开始后的运动为匀加速直线运动 经 段时间撤掉其中一个力后 质点受力仍为恒力 但力与速度方向有夹角 且夹角为锐角 所 以质点做匀变速曲线运动 3 如图 3 25 所示 A 的质量 M B 的质量 m 斜面倾角为 O A B 叠放在斜面上 A 与斜 面间动摩擦因数为 1 B A 间动摩擦因数为 2 已知 A B 一起由静止开始以相同的加速 度下滑 则 B 受到的摩擦力为 A 等于零 B 方向沿斜面向上 C 大于等于 1mgcos D 大小等于 2mgsin 3 BC 解析 A B 一起下滑 M m gsin l M m gcos M m a 得 a gsin 1gcos 对于 B mgsin f ma 解得 B 受摩擦力厂的大小为 f 1mgcos f 的方向沿斜面向上 正确选项为 B C 4 如图 3 26 所示 叠放的 a b c 三块粗糙物块 其相互接触处以及和水平桌面接触 处均有摩擦 但动摩擦因数不同 当物块 b 受到一个水平向右的力 F 作用时 a 和 c 随 b 一 起保持相对静止做向右的加速运动 此时 A a 对 c 的摩擦力方向向右 B b 对 a 的摩擦力方向向右 C a 与 b 间 c 与 b 间的摩擦力的大小相等 D 只有桌面对 b 的摩擦力小于 a c 间的摩擦力的情况 才能实现上述运动 用心 爱心 专心 2 4 AB 解析 相对桌面向右加速运动 桌面给它的摩擦力向左 根据牛顿第二定律可知 它的合力方向必须向右 所以 a 对 c 的摩擦力方向必向右且要大于桌面给 c 的摩擦力 故 A 正确 依牛顿第三定律可知 c 给 a 的摩擦力方向向左 再依牛顿第二定律 a 向右加速 合力方向必向右 因此 b 给 a 的摩擦力方向必向右且大于 c 给 a 的摩擦力 故 B 正确 C 错 误 把 a b c 看成一个整体 a c 间摩擦力对整体运动无影响 因此它的大小与桌面对 b 摩擦关系对整体运动也无影响 故 D 错误 5 如图 3 27 所示 在水平面上叠放着的两个物体 A B 在水平外力 F 的作用下向右做匀 加速运动 A B 保持相对静止 设 A 与 B 间的动摩擦因数 1 B 与地面间的动摩擦因数 2 则关于这两个动摩擦因数 1 2的说法中可能正确的是 A 1 O 2 O B 1 O 2 O C 1 O 2 O D 1 O 2 O 5 CD 解析 因 A B 系统在外力作用下做匀加速直线运动 所以 A B 间一定有摩擦力 来提供 A 做匀加速运动所需的力 故 1 0 但 B 与地面间可能有摩擦力 也可能无摩擦力 都能保证系统做匀加速直线运动 所以选项 CD 正确 6 如图 3 28 所示 一个铁球从竖立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下落 那么当弹 簧压缩量最大时 A 球所受合力最大 但不一定大于重力值 B 球的加速度最大 且一定大于重力加速度值 C 球的加速度最大 有可能小于重力加速度值 D 球所受弹力最大 且一定大于重力值 6 D 7 两木块 A B 由同种材料制成 mA mB 并随木板一起以相同速度向右匀速运动 如图所 3 29 所示 设木板足够长 当木板突然停止运动后 则 A 若木板光滑 由于 A 的惯性大 故 A B 间距离将增大 B 若木板粗糙 由于 A 受的阻力大 故 B 可能与 A 相碰 C 无论木板是否光滑 A B 间距离将保持不变 D 无论木板是否光滑 A B 二物体一定能相碰 用心 爱心 专心 3 7 C 解析 A B 木块的加速度均是由其摩擦力产生的 A g 光滑时 a 都为 0 它们 的运动情况相同 故 A B 间距离不变 8 一物体放在光滑水平面上 若物体仅受到沿水平方向的两个力 F1和 F2的作用 在两个 力开始作用的第 1 s 内物体保持静止状态 已知这两个力随时间的变化情况如图 3 30 所示 则 A 在第 2 s 内 物体做加速运动 加速度减小 速度增大 B 在第 3 s 内 物体做加速运动 加速度增大 速度减小 C 在第 4 s 内 物体做加速运动 加速度减小 速度增大 D 在第 6 s 内 物体处于静止状态 8 C 解析 第 1 s 内 物体保持静止状态 说明 F1和 F2的合力为零 即 F1和 F2大小相 等 第 2 s 和第 3 s 内 合力从零逐渐增大 物体做加速度增大的加速运动 第 4 s 第 5 s 内 合力由最大值开始减小 但物体仍做加速运动 加速度逐渐减小 到第 5 s 末 速度达 到最大值 第 6 s 内 合力为零 物体匀速运动 故选项 C 正确 9 匀速上升的电梯顶部挂有一轻质弹簧 弹簧的下端挂有一小球 若升降机突然停止 在地面上的观察者看来 小球在继续上升的过程中 A 加速度逐渐增大 速度逐渐减小 B 加速度逐渐增大 速度逐渐增大 C 加速度逐渐减小 速度先增大后减小 D 加速度先增大后减小 速度逐渐减小 9 A 解析 升降机突然停止 小球受重力和竖直向上的拉力 拉力不断减小 小球所受 合力向下且不断增大 若弹簧被压缩 小球所受合力也不断增大 故选项 A 正确 10 在世界一级方程式锦标赛中 赛车在水平路面上转弯时 常常在弯道上冲出跑道 以 下的说法正确的是 A 是由于赛车行驶到弯道时 运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的 B 是由于赛车行驶到弯道时 没有及时加速才造成赛车冲出跑道的 C 是由于赛车行驶到弯道时 没有及时减速才造成赛车冲出跑道的 D 由公式可知 弯道半径越大 越容易冲出跑道 10 c 解析 赛车在水平路面上转弯时 它需要的向心力是由赛车跟地面间的摩擦力提供 的 由向心力公式 知 当 较大时 赛车需要的向心力也较大 当摩擦力不足以提 供其所需的向心力时 赛车将冲出跑道 故选项 C 正确 11 如图 3 31 所示为某制药厂自动生产流水线的一部分装置示意图 传送带与水平面的 夹角为 a 0 为漏斗 要使药片从漏斗中出来经光滑滑槽送到传送带上 设滑槽的摆放方向 用心 爱心 专心 4 与竖直方向的夹角为 则 为多大时可使药片滑到传送带上的时间最短 A a B 2a 11 C 解析 如图药片沿滑槽下滑的加速度为 a gcos 设 0 点到传送带的垂直距离为 H 则有 可见 时 t 有最小值 12 如图 3 32 所示 电梯与水平地面成 角 一人站在电梯上 人和电梯从静止开 始以相同的加速度匀加速上升 到达一定高度后再匀速上升 若以 N 表示水平梯板对人的支 持力 G 为人受到的重力 f 为梯板对人的静摩擦力 下面结论中正确的是 在加速过程中 f 水平向右 N G 在加速过程中 f 沿斜面向上 N G 在匀速过程 中 f 0 N G 在匀速过程中 f O NG f O 而 f 水平向右 匀速运动时 N G f 0 13 如图 3 33 所示 一根长 80 cm 的光滑细线 中间套有一个质量 m 为 1 6kg 的小环 细线的两端系于竖直转轴的 A B 两点上 A B 两点间的距离为 40 cm 问要使细线的下部 分呈水平状态 竖直转轴必须以多大的角速度转动 此时细线的张力为多少 13 5 77 rad s 20 N 解析 由几何知识可知 AC BC 0 8 m 0 42 BC2 AC2解得 AC 0 5 m BC 0 3 m 小球受力如图 由动力学可知 Fsin a mg Fcos a F m 2RBC 式中 sina 0 8 cosa 0 6 解得 F 20 N 5 77 rad s 14 一根质量为 M 的木棒 上端用细绳系在天花板上 棒上有一质量为 m 的猴子 如图 用心 爱心 专心 5 3 34 所示 如将绳子剪断 猴子沿棒向上爬 仍保持与地面间的高度不变 则这时木棒下 落的加速度为 14 M 十 m g M 解析 以棒和猴子分别为研究对象 作其受力图如下图所示 在竖直方 向上 对猴子有 mg F 15 某人在地面上最多能举起质量为 60kg 的物体 而在一加速下降的电梯里最多能举起 质量为 80 kg 的物体 此时电梯的加速度为 m s2 若电梯以此加速度匀加速上升 则此人在电梯里最多能举起质量为 kg 的物体 g 10 m s2 15 2 5 48 解析 人的举力是一定的 当电梯加速下降时有 800 600 80 a 得 a 2 5m s2 当电梯加速上升时 600 mg ma 得 m 48 kg 16 如图 3 35 所示 质量 m 1 kg 的小球穿在斜杆上 斜杆与水平方向成 30 o角 球与杆间的动摩擦因数为 小球受 到竖直向上的拉力 F 20 N 则小球沿杆上滑的加速度为多少 g 10 m S2 16 2 5 m s2 解析 由牛顿第二定律在沿杆方向上有 F G sin 30o F G cos 30o ma 得 a 2 5 m s2 17 用如图 3 36 所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速 度 该装置是在矩形箱子的前 后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器 用两根相 同的轻弹簧夹着一个质量为 2 0kg 的滑块 滑块可无摩擦滑动 两弹簧的另一端分别压在传 感器 a b 上 其压力大小直接从传感器的液晶显示屏上读出 现将装置沿运动方向固定在 汽车上 传感器 b 在前 传感器 a 在后 汽车静止时 传感器 a b 的示数均为 10 N g 10 m s2 1 若传感器 a 的示数为 14 N b 的示数为 6 0 N 求此时汽车的加速度大小和方向 2 当汽车以怎样的加速度运动时 传感器 a 的示数为零 17 解析 1 F1 F2 ma1 变形并代人数据 a1的方向向右 或向前 2 根据题意可知 当左侧弹簧的弹力 F1 0 时 右侧弹簧的弹力 F2 20 用心 爱心 专心 6 N F2 ma2 变形并代人数据得 方向向左或向后 18 民用航空客机的机舱 除了有正常的舱门和舷梯连接 供旅客上下飞机 一般还设有 紧急出口 发生意外情况的飞机在着陆后 打开紧急出口的舱门 自动生成一个由气囊构成 的斜面 机舱中的人可沿该斜面滑行到地面上来 示意图如图 3 37 所示 某机舱离气囊底 端的竖直高度 AB 3 O m 气囊构成的斜面长 AC 5 0 m CD 段为与斜面平滑连接的水平地 面 一个质量 m 60 kg 的人从气囊上由静止开始滑下 人与气囊 地面间的动摩擦因数均为 0 5 不计空气阻力 g 10 m s 求 1 人从斜坡上滑下时的加速度大小 2 人滑到斜坡底端时的速度大小 3 人离开 C 点后还要在地面上滑行多远才能停下 18 1 2 m s 2 m s 3 2 0 m 解析 1 物体受力如右图所示 由牛顿运动定律 解得 2 由求出 3 由牛顿运动定律 mg ma 由 解得 s 2 0m 19 如图 3 38 所示 是一种电动打夯机的示意图 在总质量为 M 的电动机的飞轮上 在距离转轴 O 为 L 处固定有一质量为 m 的重小球 如果飞轮匀速转动 则 1 如果小球达到最高点时 打夯机对地面的压力恰好为零 则飞轮转动的角速度 o为 多少 2 在上述的临界条件下 当小球到达最低点时 打夯机对地面的压力为多少 19 1 2 2 M m g 解析 1 当打夯机对地面的压力为零时 以打夯机为研究对象 小球对飞轮的力 F Mg 又以小球为研究对象 在飞轮对它的力 F 和重力 mg 作用下做匀速圆周运动 根据牛顿第三定律 F F 由 式得 2 当小球运动到最低点时 设飞轮对小球的作用力为 FN 则 由 两 用心 爱心 专心 7 式可得 FN M 2m g 又运用牛顿第三定律 小球对飞轮竖直向下的作用力 F N M 2m g 再根据牛顿第三定律 打夯机对面的压力为 2 M m g 20 神舟 五号飞船完成了预定空间科学和技术试验任务后 返回舱开始从太空向地 球表面按预定轨道返回 返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控减速下降 穿越大气层 后 在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下降 这一过程中若返回舱所受空气阻力与速 度的平方成正比 比例系数 空气阻力系数 为 k 所受空气浮力恒定不变 且认为竖直降落 从某时刻开始计时 返回舱的运动 vt 图象如图 3 39 中的 AD 曲线所示 图中 AB 是曲线在 A 点的切线 切线交于横轴一点 B 其坐标为 8 O CD 是曲线 AD 的渐近线 假如返回舱总 质量 M 400kg 取 10 m s2 试问 1 返回舱在这一阶段是怎样运动的 2 在初始时刻 v 160 m s 此时它的加速度多大 3 推证空气阻力系数五的表达式并计算其值 20 解析 1 根据速度图象性质可以得出 该曲线的切线斜率逐渐减小 表明这一阶段 返回舱开始做加速度逐渐减小的减速运动 最后是匀速运动 收尾速度 2 在初始时刻 v 160 m s 过 A 点切线的斜率即为此时的加速度大小 3 设返回舱最终速度为 vm 4 m s 返回舱受力平衡 即有 返回舱速度为 v 时有 由上述两式解得 代人数据得 k 0 3 k m 21 美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘 NASA 的飞艇参加了 微重力学 生飞行机会计划 飞行员将飞艇开到 6 000 m 的高空后 让其由静止下落 以模拟一种微 重力的环境 下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的 0 04 倍 可以获得持续 25 s 之久的 失重状态 大学生们就可以进行微重力影响的实验 接着飞艇又做减速运动 若飞艇离地面 的高度不得低于 500 m 重力加速度 g 取 10 m s2 试计算 1 飞艇在 25 s 内所下落的高度 2 在飞艇后来的减速过程中 大学生对座位的压力是重力的多少倍 21 解析 1 设飞艇在 25 s 内下落的加速度为 a1 根据牛顿第二定律 F ma 可得 mg Ff mal 解得 9 6m s2 所以飞艇在 25 s 内下落的高度 h 为 2 25 s 后 飞艇将做减速运动 减速时飞艇的速度 v 为 v a1t 240 m s 减速运动下 落的最大高度 h2 6 000 m 3 000 m 5 00 m 2 500 m 减速运动飞艇的加速度大小 a2至少为 用心 爱心 专心 8 所以飞艇对大学生的支持力 FN 为 FN m g mPa2 FN m g a2 2 152 mg F N FN 即大学生对座位压力为重力的 2 152 倍 22 高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图象 现利用这架照相机对 MD 2000 家 用汽车的加速性能进行研究 图 3 40 为汽车做匀加速直线运动时的三次曝光照片 图中的 标尺单位为 m 照相机每两次曝光的时间间隔为 1 0 s 已知该汽车的质量为 2 000 kg 额 定功率为 80 kW 汽车运动过程中所受的阻力始终为 1 600 N 1 试利用上图 求该汽车的加速度 2 若汽车由静止以此加速度开始做匀加速运动 匀加速运动状态最多能保持多长时间 3 求汽车所能达到的最大速度是多大 22 解析 1 汽车做匀加速运动 由运动学关系有啦一 s 一 n r 得 2 由牛顿第二定律 F f ma 得 F ma f 4 000 N 由功率关系 P F v1 得 20 m s 由 v1 at 得 3 当达到最大速度时 汽车匀速运动 F1 f 1 600N 由 P F1 vm得 考点小资料考点小资料 被动力被动力 的分析与处理的分析与处理 弹力和静摩擦力的大小与物体的受力情况和所处的状态有关 若物体所受的外力或运动 状态发生变化 则物体所受的弹力或静摩擦力也往往发生相应的变化 因此 我们常将这种 力称为被动力 许多同学对被动力的分析与处理感到无从下手 下面通过几个典型例题分析 这两种力的求解方法 例 1 如图 1 有一质量为 m 的小球 用轻绳 AB BC 连结并处于静止