高中物理牛顿运动定律典型例题精选讲解

1 牛顿运动定律典型精练牛顿运动定律典型精练 基础知识回顾基础知识回顾 1 牛顿第一定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 直到有外力迫使它改变这种状态为止 对牛顿第一定律的理解要点 1 运动是物体的一种属性 物体的运动不需要力来维持 2 它定性地揭示了运动与力的关系 即力是改变物体运动状态的原因 是使物体产生加速度的原因 3 定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性 惯性 4 不受力的物体是不存在的 牛顿第一定律不能用实验直接验证 但是建立在大量实验现象的基础之上 通过思维的逻辑推理而发现的 它告诉了人们研究物理问题的另一种方法 即通过大量的实验现象 利用人的逻辑思维 从大量现象中寻找事物的规律 5 牛顿 第一定律是牛顿第二定律的基础 不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例 牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系 牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系 2 牛顿第二定律 物体的加速度跟所受的外力的合力成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向跟合外力的方向相同 公式 F ma 对牛顿第二定律的理解要点 1 牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系 即知道了力 可根据牛顿第二定律研究其效果 分析出物体的运动规律 反过来 知道了运动 可根据牛顿第二定律研究其受力情况 为设计运动 控制运动提供了理论基础 2 牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果 即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系 力变加速度就变 力撤除加速度就为 零 注意力的瞬时效果是加速度而不是速度 3 牛顿第二定律是矢量关系 加速度的方向总是和合外力的方向相同的 可以用分 量式表示 Fx max Fy may Fz maz 4 牛顿第二定律 F ma 定义了力的基本单位 牛顿 定义使质量为 1kg 的物体产生 1m s2的加速 度的作用力为 1N 即 1N 1kg m s2 3 牛顿第三定律 两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等 方向相反 作用在同一直线上 对牛顿第三定律的理解要点 1 作用力和反作用力相互依赖性 它们是相互依存 互以对方作为自已存在的前提 2 作用力 和反作用力的同时性 它们是同时产生 同时消失 同时变化 不是先有作用力后有反作用力 3 作用力和反作用力是同一性质 的力 4 作用力和反作用力是不可叠加的 作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上 各产生其效果 不可求它们的合力 两个力的作用效果不能相互抵消 这应注意同二力平衡加以区别 4 物体受力分析的基本程序 1 确定研究对象 2 采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力 3 按照先重力 然 后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体 并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力 最后分析其他场力 4 画物体受 力图 没有特别要求 则画示意图即可 5 超重和失重 1 超重 物体有向上的加速度称物体处于超重 处于失重的物体的物体对支持面的压力 F 或对悬挂物的拉 力 大于物体的重力 即 F mg ma 2 失重 物体有向下的加速度称物体处于失重 处于失重的物体对支持面的压力 FN 或对悬 挂物的拉力 小于物体的重力 mg 即 FN mg ma 当 a g 时 FN 0 即物体处于完全失重 6 牛顿定律的适用范围 1 只适用于研究惯性系中运动与力的关系 不能用于非惯性系 2 只适用于解决宏观物体的低 速运动问题 不能用来处理高速运动问题 3 只适用于宏观物体 一般不适用微观粒子 二 解析典型问题二 解析典型问题 问题问题 1 1 必须弄清牛顿第二定律的矢量性 必须弄清牛顿第二定律的矢量性 牛顿第二定律 F ma 是矢量式 加速度的方向与物体所受合外力的方向相同 在解题时 可以利用正交分 解法进行求解 练习练习 1 1 如图 1 所示 电梯与水平面夹角为 300 当电梯加速向上运动时 人对梯面压力是其重力的 6 5 则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍 分析与解 对人受力分析 他受到重力 mg 支持力 FN和摩擦力 Ff作用 如图 1 所示 取水平向右为 x 轴 正向 竖直向上为 y 轴正向 此时只需分解加速度 据牛顿第二定律可得 Ff macos300 FN mg masin300 因为 解得 5 6 mg FN 5 3 mg Ff 练习练习 2 2 一物体放置在倾角为的斜面上 斜面固定于加速上升的电梯中 加速度为 如图 3 1 15 所示 在物体始终相对于 a 斜面静止的条件下 下列说法中正确的是 A 当 一定时 a 越大 斜面对物体的正压力越小 B 当 一定时 a 越大 斜面对物体的摩擦力越大 C 当 a 一定时 越大 斜面对物体的正压力越小 D 当 a 一定时 越大 斜面对物体的摩擦力越小 练习练习 3 3 一物体放置在倾角为的斜面上 斜面固定于在水平面上加速运动的小车中 加速度为 如图 3 1 16 所示 在物体 a 始终相对于斜面静止的条件下 下列说法中正确的是 A 当 一定时 a 越大 斜面对物体的正压力越大 B 当 一定时 a 越大 斜面对物体的摩擦力越大 C 当 一定时 a 越大 斜面对物体的正压力越小 D 当 一定时 a 越大 斜面对物体的摩擦力越小 问题问题 2 2 必须弄清牛顿第二定律的瞬时性 必须弄清牛顿第二定律的瞬时性 1 物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系 每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力 若合外力的大小或 方向改变 加速度的大小或方向也立即 同时 改变 或合外力变为零 加速度也立即变为零 物体运动的加速度可以突变 2 中学物理中的 绳 和 线 是理想化模型 具有如下几个特性 A 轻 即绳 或线 的质量和重力均可视为等于零 由此特点可知 同一根绳 或线 的两端及其中间各点的张力大小相等 B 软 即绳 或线 只能受拉力 不能承受压力 因绳能变曲 由此特点可知 绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且背 离受力物体的方向 C 不可伸长 即无论绳所受拉力多大 绳子的长度不变 由此特点可知 绳子中的张力可以突变 3 0 0 a F N m g Ff 图 1 x y x a x a y x 图 3 1 15 图 3 1 16 2 3 中学物理中的 弹簧 和 橡皮绳 也是理想化模型 具有如下几个特性 A 轻 即弹簧 或橡皮绳 的质量和重力均可视为等于零 由此特点可知 同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等 B 弹簧既能承受拉力 也能承受压力 沿着弹簧的轴线 橡皮绳只能承受拉力 不能承受压力 C 由于弹簧和橡皮绳受力时 要发生形变需要一段时间 所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变 但是 当弹簧或橡皮绳被剪断 时 它们所受的弹力立即消失 4 做变加速度运动的物体 加速度时刻在变化 大小变化或方向变化或大小 方向都变化 某时刻的加速度叫瞬时加速度 由 牛顿第二定律知 瞬时力决定瞬时加速度 确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力 练习练习 4 4 如图 2 a 所示 一质量为 m 的物体系于长度分别为 L1 L2的两根细线上 L1的一端悬挂在天 花板上 与竖直方向夹角为 L2水平拉直 物体处于平衡状态 现将 L2线剪断 求剪断瞬时物体的加速度 l 下面是某同学对该题的一种解法 分析与解 设 L1线上拉力为 T1 L2线上拉力为 T2 重力为 mg 物体 在三力作用下保持平衡 有 T1cos mg T1sin T2 T2 mgtan 剪断线的瞬间 T2突然消失 物体即 在 T2反方向获得加速度 因为 mg tan ma 所以加速度 a g tan 方向在 T2反方向 你认为这个结果正确吗 请对该解法作出评价并说明理由 2 若将图 2 a 中的细线 L1改为长度相同 质量不计的轻弹簧 如图 2 b 所示 其他条件不变 求解的 步骤和结果与 l 完全相同 即 a g tan 你认为这个结果正确吗 请说明理由 分析与解 1 错 因为 L2被剪断的瞬间 L1上的张力大小发生了变化 剪断瞬时物体的加速度 a gsin 2 对 因为 L2被剪断的瞬间 弹簧 L1的长度来不及发生变化 其大小和方向都不变 练习练习5 5 如图3 1 2所示 质量为 m的小球与细线和轻弹簧连接后被悬挂起来 静止平衡时AC和BC 与过C的竖直线的夹角都是 600 则剪断 AC线瞬间 求小球的加速度 剪断B处弹簧的瞬间 求 小球的加速度 练习练习 6 6 一物体在几个力的共同作用下处于静止状态 现使其中向东的一个力 F 的值逐渐减小到零 又 马上使其恢复到原值 方向不变 则 A 物体始终向西运动 B 物体先向西运动后向东运动 C 物体的加速度先增大后减小 D 物体的速度先增大后减小 练习 7 7 如图 3 1 13 所示的装置中 中间的弹簧质量忽略不计 两个小球质量皆为 m 当剪断上端的绳子 OA 的 瞬间 小球 A 和 B 的加速度多大 练习练习8 8 如图3 1 14所示 在两根轻质弹簧 a b之间系住一小球 弹簧的另外两端分别固定在地面和天花 板上同一竖直线 上的两点 等小球静止后 突然撤去弹簧a 则在撤去弹簧后的瞬间 小球加速度的大小 为2 5米 秒 2 若突然撤去弹簧 b 则在撤去弹簧后的瞬间 小球加速度的大小可能为 A 7 5米 秒 2 方向竖直向下 B 7 5米 秒2 方向竖直向上 C 12 5米 秒 2 方向竖直向下 D 12 5米 秒2 方向竖直向上 练习练习 9 9 2010 2010 全国卷全国卷 15 15 如右图 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 1 a 2 a 重力加速度大小为g 则有 A 1 ag 2 ag B 1 0a 2 ag C 1 0a 2 mM ag M D 1 ag 2 mM ag M 答案 C 解析 在抽出木板的瞬时 弹簧对 1 的支持力和对 2 的压力并未改变 对 1 物体受重力和支持力 mg F a1 0 对 2 物体受重力和压力 根据牛顿第二定律g M mM M MgF a 问题问题 3 3 必须弄清牛顿第二定律的独立性 必须弄清牛顿第二定律的独立性 当物体受到几个力的作用时 各力将独立地产生与其对应的加速度 力的独立作用原理 而物体表现出来 的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果 那个方向的力就产生那个方向的加速度 练习练习 1010 如图 3 所示 一个劈形物体 M 放在固定的斜面上 上表面水平 在水平面上放有光滑小球 m 劈形 物体从静止开始释放 则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 A 沿斜面向下的直线 B 抛物线 C 竖直向下的直线 D 无规则的曲线 分析与解 因小球在水平方向不受外力作用 水平方向的加速度为零 且初速度为零 故小球将沿竖直向下 的直线运动 即 C 选项正确 L1 L2 图 2 b L 1 L 2 图 2 a M m 图 3 图 4 图3 1 14 图 3 1 2 图 3 1 13 3 问题问题 4 4 必须弄清牛顿第二定律的同体性 必须弄清牛顿第二定律的同体性 加速度和合外力 还有质量 是同属一个物体的 所以解题时一定要把研究对象确定好 把研究对象全过程的受力情况都搞清楚 练习练习 1111 一人在井下站在吊台上 用如图 4 所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来 图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直 的且不计摩擦 吊台的质量 m 15kg 人的质量为 M 55kg 起动时吊台向上的加速度是 a 0 2m s2 求这时人对吊台的压力 g 9 8m s2 分析与解 选人和吊台组成的系统为研究对象 受力如图 5 所示 F 为绳的拉力 由牛顿第二定律有 2F m M g M m a 则拉力大小为 N gamM F350 2 再选人为研究对象 受力情况如图 6 所示 其中 FN是吊台对人的支持力 由牛顿第二定律得 F FN Mg Ma 故 FN M a g F 200N 由牛顿第三定律知 人对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等 方向相反 因此人对吊台 的压力大小为 200N 方向竖直向下 问题问题 5 5 必须弄清面接触物体分离的条件及应用 必须弄清面接触物体分离的条件及应用 相互接触的物体间可能存在弹力相互作用 对于面接触的物体 在接触面间弹力变为零时 它们将要分离 抓住相 互接触物体分离的这一条件 就可顺利解答相关问题 下面举例说明 练习练习 1212 一根劲度系数为 k 质量不计的轻弹簧 上端固定 下端系一质量为 m 的物体 有一水平板将物体托住 并使 弹簧处于自然长度 如图 7 所示 现让木板由静止开始以加速度 a a g 匀加速向下移动 求经过多长时间木板开始与 物体分离 分析与解 设物体与平板一起向下运动的距离为 x 时 物体受重力 mg 弹簧的弹力 F kx 和平板的支持力 N 作用 据牛顿第二定律有 mg kx N ma 得 N mg kx ma 当 N 0 时 物体与平板分离 所以此时 k agm x 因为 所以 2 2 1 atx ka agm t 2 练习练习 1313 如图 8 所示 一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计 盘内放一个物体 P 处于静止 P 的质量 m 12kg 弹簧的劲度系数 k 300N m 现在给 P 施加一个竖直向上的力 F 使 P 从静止开始向上做匀加速直线运动 已 知在 t 0 2s 内 F 是变力 在 0 2s 以后 F 是恒力 g 10m s2 则 F 的最小值是 F 的最大值是 分析与解 因为在 t 0 2s 内 F 是变力 在 t 0 2s 以后 F 是恒力 所以在 t 0 2s 时 P 离开秤盘 此时 P 受到盘 的支持力为零 由于盘和弹簧的质量都不计 所以此时弹簧处于原长 在 0 0 2s 这段时间内 P 向上运动的距离 x mg k 0 4m 因为 所以 P 在这段时间的加速度 当 P 开始运动时拉力最小 2 2 1 atx 2 2 20 2 sm t x a 此时对物体 P 有 N mg Fmin ma 又因此时 N mg 所以有 Fmin ma 240N 当 P 与盘分离时拉力 F 最大 Fmax m a g 360N 练习练习 1414 一弹簧秤的秤盘质量 m1 1 5kg 盘内放一质量为 m2 10 5kg 的物体 P 弹簧质量不计 其劲度系数为 k 800N m 系统处于静止状态 如图 9 所示 现给 P 施加一个竖直向上的力 F 使 P 从静止开始向上做匀加速直线运动 已知在最初 0 2s 内 F 是变化的 在 0 2s 后是恒定的 求 F 的最大值和最小值各是多少 g 10m s2 分析与解 因为在 t 0 2s 内 F 是变力 在 t 0 2s 以后 F 是恒力 所以在 t 0 2s 时 P 离开秤盘 此时 P 受到盘 的支持力为零 由于盘的质量 m1 1 5kg 所以此时弹簧不能处于原长 这与例 2 轻盘不同 设在 0 0 2s 这段时间 内 P 向上运动的距离为 x 对物体 P 据牛顿第二定律可得 F N m2g m2a 对于盘和物体 P 整体应用牛顿第二定律可得 令 N 0 并由述二式求得 而 ammgmmx k gmm kF 2121 21 k amgm x 12 所以求得 a 6m s2 当 P 开始运动时拉力最小 此时对盘和物体 P 整体有 Fmin m1 m2 a 72N 2 2 1 atx 当 P 与盘分离时拉力 F 最大 Fmax m2 a g 168N 问题问题 6 6 必须会分析临界问题 必须会分析临界问题 在应用牛顿定律解决动力学问题中 当物体运动的加速度不同时 物体有可能处于不同的状态 特别是题目中出现 最大 最小 刚好 等词语时 往往会有临界现象 此时要采用极限分析法 看物体在不同加速度时 会有哪些现 象发生 尽快找出临界点 求出临界条件 练习练习 1515 如图 10 在光滑水平面上放着紧靠在一起的 两物体 的质量是 的 2 倍 受到向右的恒力 B 2N 受到的水 平力 A 9 2t N t 的单位是 s 从 t 0 开始计时 则 物体在 3s 末时刻的加速度是初始时刻的 5 11 倍 B t s 后 物体做匀加速直线运动 C t 4 5s 时 物体的速度为零 D t 4 5s 后 的加速度方向相反 分析与解 对于 A B 整体据牛顿第二定律有 FA FB mA mB a 设 A B 间的作用为 N 则对 B 据牛顿第二定律可得 N FB mBa 解得 当 t 4s 时 N 0 A B 两物体开始分离 此后 B 做匀加速直线运动 而 A 做加N t F mm FF mN B BA BA B 3 416 速度逐渐减小的加速运动 当 t 4 5s 时 A 物体的加速度为零而速度不为零 t 4 5s 后 所受合外力反向 即 A B 的加速度方向相 m M g F F 图 5 a F F N M g 图 6 图 7 F 图 8 F 图 9 图 10 4 反 当 tg 时 则小球将 飘 离斜面 只受两力作用 如图 13 所示 此时细线与水 平方向间的夹角 MO M N两点高度相同 小 球自M点由静止自由滑下 忽略小球经过O点时的机械能损失 以v s a EK分别表示小球的速 率 位移 加速度和动能四个物理量的大小 下列图象中能正确反映小球自M点到N点运动过程的 是 2011 东城期末 9 在电梯 内的地板上 竖直放置一根轻质弹簧 弹簧上端固定一个质量为 m 的物体 当电梯静止时 弹簧被压缩了 x 当电梯运动时 弹 簧又被继续压缩了 则电梯运动的情况可能是 D 10 x A 以大小为的加速度加速上升 B 以大小为的加速度减速上升 11 10 g 11 10 g C 以大小为的加速度加速下降 D 以大小为的加速度减速下降 1 10 g 1 10 g 2011 西城期末 3 如图所示 一人站在电梯中的体重计上 随电梯一起运动 下列各种情况中 体重计的示数最大的是 A 电梯匀减速上升 加速度的大小为 1 0 m s2 B 电梯匀加速上升 加速度的大小为 1 0 m s2 C 电梯匀减速下降 加速度的大小为 0 5 m s2 D 电梯匀加速下降 加速度的大小为 0 5 m s2 20112011 普通高校招生考试试题汇编普通高校招生考试试题汇编 牛顿运动定律牛顿运动定律 17 一般的曲线运动可以分成很多小段 每小段都可以看成圆周运动的一部分 即把 整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替 如图 a 所示 曲线上的 A 点的曲率 圆定义为 通过 A 点和曲线上紧邻 A 点两侧的两点作一圆 在极限情况下 这个圆就 x f2 G2X A O t v A O t s B O t a C O t Ek D MN o A v0 P 图 a 图 b 8 叫做 A 点的曲率圆 其半径 叫做 A 点的曲率半径 现将一物体沿与水平面成 角的方向已速度 0抛出 如图 b 所示 则在其 轨迹最高点 P 处的曲率半径是 A B C D 2 0 v g 22 0 sinv g 22 0 cosv g 22 0 cos sin v g 答案 答案 C 解析 解析 物体在其轨迹最高点 P 处只有水平速度 其水平速度大小为v0cos 根据牛顿第二定律得 2 0 cos v mgm 所以在其轨迹最高点 P 处的曲率半径是 C 正确 22 0 cosv g 21 如图 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 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和 a2 变化的图线中正确的是 A 解析 主要考查摩擦力和牛顿第二定律 木块和木板之间相对静止时 所受的摩擦力为静摩擦力 在达到最大静摩擦力前 木块和木 板以相同加速度运动 根据牛顿第二定律 木块和木板相对运动时 恒定不变 21 21 mm kt aa 1 2 1 m gm a 所以正确答案是 A g m kt a 2 2 2 2011 天津 如图所示 A B两物块叠放在一起 在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动 运动过程中B受到 的摩擦力 A 方向向左 大小不变B 方向向左 逐渐减小 C 方向向右 大小不变D 方向向右 逐渐减小 解析 考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法 简单题 对于多个物体组成的物体系统 若系统内各个物体具有相同的运动状态 应优先选取整体法分析 再采用隔离法求解 取A B 系统整体分析有 a g B与A具有共同的运动状态 取 A ABAB fmmgmma 地 B为研究对象 由牛顿第二定律有 物体B做速度方向向右的匀 ABBB fm gm a 常数 减速运动 故而加速度方向向左 答案 A 19 2011 天津 1 某同学用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态 他在地面上用测力计测量砝码的重力 示数为G 他在电 梯中用测力计仍测量同一砝码的重力 发现测力计的示数小于G 由此判断此时电梯的运动状态可能是减速上升或加速下降 解析 物体处于失重状态 加速度方向向下 故而可能是减速上升或加速下降 2 用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示 该金属丝的直径是 1 706mm 解析 注意副尺一定要有估读 读数为 1 5 20 6 0 01mm 1 706mm 因为个人情况不同 估读不一定一致 本题读数 1 704 1 708 都算正确 19 2011 四川 如图是 神舟 系列航天飞船返回舱返回地面的示意图 假定其过程可简化为 打开降落伞一段时间后 整个装置匀速下降 为确保安全着陆 需点燃返回舱的缓冲火箭 在火箭喷气过程 中返回舱做减速直线运动 则 A 火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小 B 返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力 C 返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功 D 返回舱在喷气过程中处于失重状态 答案 A 解析 在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动 加速度方向向上 返回舱处于超重状态 动能减小 返回舱所受合外 力做负功 返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力 火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减 去返回舱受到的空气阻力 火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用因而伞绳对返回舱的拉力变小 9 2011 江苏 如图所示 倾角为 的等腰三角形斜面固定在水平面上 一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧 绸带与斜面间无摩擦 现将质量分别为 M m M m 的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上 两物块与绸 带间的动摩擦因数相等 且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 在 角取不同值的情况下 下列说 9 法正确的有 A A 两物块所受摩擦力的大小总是相等 两物块所受摩擦力的大小总是相等 B 两物块不可能同时相对绸带静止 C C M M 不可能相对绸带发生滑动不可能相对绸带发生滑动 D m 不可能相对斜面向上滑动 21 10 分 在 探究加速度与力 质量的关系 实验时 已提供了小车 一端附有定滑轮的长木板 纸带 带小盘的细线 刻度尺 天平 导线 为了完成实验 还须从下图中选取实验器材 其名称是 漏选或全选得零分 并分别写出所选器材的作用 21 答案 学生电源 电磁打点计时器 钩码 砝码或电火花计时器 钩码 砝码 学生电源为电磁打点计时器提供交流电源 电磁打点计时器 电火花计时器 记录小 车运动的位置和时间 钩码用以改变小车的质量 砝码用以改变小车受到的拉力的大小 还可以用于测量小车的质量 解析 电磁打点计时器 电火花计时器 记录小车运动 的位置和时间 钩码用以改变小车的质量 砝码用以改变小车受到的拉力的大小 还可 以用于测量小车的质量 如果选电磁打点计时器 则需要学生电源 如果选电火花计时 器 则不需要学生电源 1818 20112011北京 北京 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变化的情况如图所示 将蹦 极过程近似为在竖直方向的运动 重力加速度为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 1 19 9 2 2 011011上海 上海 受水平外力F作用的物体 在粗糙水平面上作直线运动 其 图线如图所示 vt 则 A 在秒内 外力大小不断增大 1 0t F B 在时刻 外力为零 1 tF C C 在在秒内 外力秒内 外力大小可能不断减小大小可能不断减小 12 tt F D D 在在秒内 外力秒内 外力大小可能先减小后增大大小可能先减小后增大 12 tt F 26 20112011上海 上海 5 分 如图 为测量作匀加速直线运动小车的加速度 将宽度均为b的挡光片A B固定在小车上 测得二者间距为 d 1 当小车匀加速经过光电门时 测得两挡光片先后经过的时间和 则小车加速度 1 t 2 t a 2 多选题 为减小实验误差 可采取的方法是 A 增大两挡光片宽度 B 减小两挡光片宽度bb C 增大两挡光片间距 D 减小两挡光片间距dd 26 答案 1 2 B C 3 分 2 22 21 11 2 b dtt 31 12 分 如图 质量的物体静止于水平地面的A处 A B间距L 20m 用大小为30N 沿水平方向的外力拉此物体 经2mkg 拉至B处 已知 取 0 2ts cos370 8 2 10 gm s 1 求物体与地面间的动摩擦因数 2 用大小为30N 与水平方向成37 的力斜向上拉此物体 使物体从A处由静止开始运动并能到 达B处 求该力作用的最短时间t 31 答案 12 分 1 物体做匀加速运动 1 分 2 0 1 2 Lat 1 分 2 22 0 22 20 10 2 L am s t 由牛顿第二定律 1 分 Ffma 1 分 302 1010 fN 10 1 分 10 0 5 2 10 f mg 2 设作用的最短时间为 小车先以大小为的加速度匀加速 秒 撤去外力后 以大小为 的加速度匀减速秒到达Ftat a t B 处 速度恰为 0 由牛顿定律 1 分 cos37 sin 37 FmgFama 1 分 2 cos37sin37 30 0 80 5 0 6 0 5 1011 5 2 F agm s m 1 分 2 5 f agm s m 由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度 因此有 1 分 ata t 1 分 11 5 2 3 5 a tttt a 1 分 22 11 22 Lata t 1 分 22 22 20 1 03 2 3 11 52 35 L ts aa 2 另解 设力作用的最短时间为 t 相应的位移为 s 物体到达 B 处速度恰为 0 由动能定理F 2 分 cos37 sin37 0FmgFsmg Ls 1 分 0 5 2 10 20 6 06 cos37sin37 30 0 80 5 0 6 mgL sm F 由牛顿定律 1 分 cos37 sin37 FmgFma 1 分 2 cos37sin37 30 0 80 5 0 6 0 5 1011 5 2 F agm s m 1 分 2 1 2 sat 1 分 22 6 06 1 03 11 5 s ts a 20102010 年高考新题年高考新题 1 1 2010 2010 全国卷全国卷 15 15 如右图 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 1 a 2 a 重力加速度大小为g 则有 A 1 ag 2 ag B 1 0a 2 ag C 1 0a 2 mM ag M D 1 ag 2 mM ag M 答案 C 解析 在抽出木板的瞬时 弹簧对 1 的支持力和对 2 的压力并未改变 对 1 物体受重力和支持力 mg F a1 0 对 2 物体受重力和压 力 根据牛顿第二定律g M mM M MgF a 命题意图与考点定位 本题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题 关键是区分瞬时力与延时力 2 2 2010 2010 福建福建 16 16 质量为 2kg 的物体静止在足够大的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数 为 0 2 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等 从 t 0 时刻开始 物体受到方向不变 大小 呈周期性变化的水平拉力 F 的作用 F 随时间 t 的变化规律如图所示 重力加速度 g 取 11 10m s 则物体在 t 0 至 t 12s 这段时间的位移大小为 A 18m B 54m C 72m D 198m 答案 答案 B B 3 3 2010 2010 上海物理上海物理 5 5 将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出 设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变 则物体 A 刚抛出时的速度最大 B 在最高点的加速度为零 C 上升时间大于下落时间 D 上升时的加速度等于下落时的加速度 解析 m f ga上 m f ga下 所以上升时的加速度大于下落时的加速度 D 错误 根据 2 2 1 hgt 上升时间小于下落时间 C 错误 B 也错误 本题选 A 本题考查牛顿运动定律和运动学公式 难度 中 4 4 2010 2010 海南物理海南物理 3 3 下列说法正确的是 A 若物体运动速率始终不变 则物体所受合力一定为零 B 若物体的加速度均匀增加 则物体做匀加速直线运动 C 若物体所受合力与其速度方向相反 则物体做匀减速直线运动 D 若物体在任意的相等时间间隔内位移相等 则物体做匀速直线运动 答案 D 解析 物体运动速率不变但方向可能变化 因此合力不一定为零 A 错 物体的加速度均匀增加 即加速度在变化 是非匀加速直 线运动 B 错 物体所受合力与其速度方向相反 只能判断其做减速运动 但加速度大小不可确定 C 错 若物体在任意的相等时间 间隔内位移相等 则物体做匀速直线运动 D 对 5 5 2010 2010 海南物理海南物理 6 6 在水平的足够长的固定木板上 一小物块以某一初速度开始滑动 经一段时间 t 后停止 现将该木板改置成倾 角为 45 的斜面 让小物块以相同的初速度沿木板上滑 若小物块与木板之间的动摩擦因数为 则小物块上滑到最高位置所需时 间与 t 之比为 A 2 1 B 1 2 C 2 D 1 2 答案 A 解析 木板水平时 小物块的加速度 1 ag 设滑行初速度为 0 v 则滑行时间为 0 t g v 木板改成后 小物块上滑的加速度 2 sin45cos45 1 2 2 mgmgg a m 滑行时间 00 2 1 2 t ag vv 因此 1 2 2 1 at ta A 项正确 6 6 2010 2010 海南物理海南物理 8 8 如右图 木箱内有一竖直放置的弹簧 弹簧上方有一物块 木箱静止时弹自由落体处于压 缩状态且物块压在箱顶上 若在某一段时间内 物块对箱顶刚好无压力 则在此段时间内 木箱的运动状态可能 为 A 加速下降 B 加速上升 C 减速上升 D 减速下降 答案 BD 解析 木箱静止时物块对箱顶有压力 则物块受到顶向下的压力 当物块对箱顶刚好无压力时 表明系统有向上的加速度 是超重 BD 正确 7 7 2010 2010 海南物理海南物理 12 12 雨摘下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关 雨滴速度越大 它受到的空气阻力越大 此外 当雨滴速 度一定时 雨滴下落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的 次方成正比 1 2 假设一个大雨滴和一个小雨滴从同一云层同 时下落 最终它们都 填 加速 减速 或 匀速 下落 填 大 或 小 雨滴先落到地面 接近地面时 12 填 大 或 小 雨滴的速度较小 答案 匀速 2 分 大 1 分 小 1 分 解析 由于雨滴受到的空气阻力与速度有关 速度越大阻力越大 因此最终当阻力增大到与重力平衡时都做匀速运动 设雨滴半径 为r 则当雨滴匀速下落时受到的空气阻力 fr 而重力 3 4 3 mgr 由于1 2 因此半径大的匀速运动的速度 大 先落地且落地速度大 小雨滴落地速度小 1 1 09 09 全国卷全国卷 15 15 两物体甲和乙在同一直线上运动 它们在 0 0 4s 时间内的 v t 图象如图所示 若仅在两物体之间存在相互 作用 则物体甲与乙的质量之比和图中时间 t1分别为 B A 1 3 和 0 30s B 3 和 0 30s C 1 3 和 0 28s D 3 和 0 28s 解析解析 本题考查图象问题 根据速度图象的特点可知甲做匀加速 乙做匀减速 根据 t v a 得 乙甲 aa 3 根据牛顿第二定律有 乙甲 m F m F 3 1 得3 乙 甲 m m 由 t sma 4 0 1 10 4 0 4 2 乙 得 t 0 3s B 正确 2 2 09 09 上海上海 7 7 图为蹦极运动的示意图 弹性绳的一端固定在O点 另一端和运动员相连 运动员从O点自由下落 至B点弹 性绳自然伸直 经过合力为零的C点到达最低点D 然后弹起 整个过程中忽略空气阻力 分析这一过程 下列表述正确的是 B 经过B点时 运动员的速率最大 经过C点时 运动员的速率最大 从C点到D点 运动员的加速度增大 从C点到D点 运动员的加速度不变 A B C D 3 3 09 09 上海上海 46 46 与普通自行车相比 电动自行车骑行更省力 下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数 在额定输出功率不变 的情况下 质量为 60Kg 的人骑着此自行车沿平直公路行驶 所受阻力恒为车和人总重的 0 04 倍 当此电动车达到最大速度时 牵引 力为 N 当车速为 2s m 时 其加速度为 m s2 g 10m m s2 规格后轮驱动直流永磁铁电机 车型14 电动自行车额定输出功率 200W 整车质量 40Kg 额定电压 48V 最大载重 120 Kg 额定电流 4 5A 答案 40 0 6 4 4 09 09 宁夏宁夏 20 20 如图所示 一足够长的木板静止在光滑水平面上 一物块静止在木板上 木板和物块间有摩擦 现用水平力向右 拉木板 当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时 撤掉拉力 此后木板和物块相对于水平面的运动情况为 BC A 物块先向左运动 再向右运动 B 物块向右运动 速度逐渐增大 直到做匀速运动 C 木板向右运动 速度逐渐变小 直到做匀速运动 D 木板和物块的速度都逐渐变小 直到为零 5 5 09 09 广东物理广东物理 8 8 某人在地面上用弹簧秤称得体重为 490N 他将弹簧秤移至电梯内称其体重 0 t至 3 t时间段内 弹簧秤的示数 如图所示 电梯运行的 v t 图可能是 取电梯向上运动的方向为正 A 13 解析解析 由图可知 在t0 t1时间内 弹簧秤的示数小于实际重量 则处于失重状态 此时具有向下的加速度 在t1 t2阶段弹簧秤示数 等于实际重量 则既不超重也不失重 在t2 t3阶段 弹簧秤示数大于实际重量 则处于超重状态 具有向上的加速度 若电梯向下 运动 则t0 t1时间内向下加速 t1 t2阶段匀速运动 t2 t3阶段减速下降 A 正确 BD 不能实现人进入电梯由静止开始运动 C 项 t0 t1内超重 不符合题意 6 6 09 09 江苏物理江苏物理 9 9 如图所示 两质量相等的物块 A B 通过一轻质弹簧连接 B 足够长 放置在水平面上 所有接触面均光滑 弹簧开始时处于原长 运动过程中始终处在弹性限度内 在物块 A 上施加一个水平恒力 A B 从静止开始运动到第一次速度相等的 过程中 下列说法中正确的有 BCD A 当 A B 加速度相等时 系统的机械能最大 B 当 A B 加速度相等时 A B 的速度差最大 C 当 A B 的速度相等时 A 的速度达到最大 D 当 A B 的速度相等时 弹簧的弹性势能最大 解析解析 处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析 使用图象处理则可以使问题大大简化 对A B在水平方向受力分析 如图 F1为弹簧的拉力 当加速度大小相同为a时 对 有maFF 1 对 有maF 1 得 2 1 F F 在整个过程中 的合 力 加速度 一直减小而 的合力 加速度 一直增大 在达到共同加速度之前 A 的合力 加速度 一直大于 的合力 加速度 之后 A 的合力 加速度 一直小于 的合力 加速度 两物体运动的v t图象如图 tl时刻 两物体加速度相等 斜率相同 速度 差最大 t2时刻两物体的速度相等 速度达到最大值 两实线之间围成的面积有最大值即两物体的相对位移最大 弹簧被拉到最长 除重力和弹簧弹力外其它力对系统正功 系统机械能增加 tl时刻之后拉力依然做正功 即加速度相等时 系统机械能并非最大值 7 7 09 09 广东理科基础广东理科基础 4 4 建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料 质量为 70 0kg 的工 人站在地 面上 通过定滑轮将 20 0kg 的建筑材料以 0 500m s2的加速度拉升 忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮 的摩擦 则工人对地面的压力大小为 g 取 lOm s2 B 14 A 510 N B 490 N C 890 N D 910 N 解析解析 对建筑材料进行受力分析 根据牛顿第二定律有mamgF 得绳子的拉力大小等于 F 210N 然后再对人受力分析由平衡的知识得 N FFMg 得 FN 490N 根据牛顿第三定律可知人对地面间的 压力为 490N B 对 8 8 09 09 广东理科基础广东理科基础 15 15 搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车 当力沿斜面向上 大小为 F 时 物体的加速度为 a1 若保持 力的方向不变 大小变为 2F 时 物体的加速度为 a2 则 D A al a2 B a1 a22al 解析解析 当为 F 时有 m fF a 1 当为 2F 时有 m f a m ffF m fF a 12 2 222 可知 12 2aa D 对 9 9 09 09 山东山东 17 17 某物体做直线运动的 v t 图象如图甲所示 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 B 解析解析 由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动 所以前两秒受力恒定 2s 4s 做正方向匀加速直线运动 所以受力为 负 且恒定 4s 6s 做负方向匀加速直线运动 所以受力为负 恒定 6s 8s 做负方向匀减速直线运动 所以受力为正 恒定 综上 分析 B 正确 提示 在 v t 图象中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动 加速度恒定 受力恒定 速度速度 时间图象特点 时间图象特点 因速度是矢量 故速度 时间图象上只能表示物体运动的两个方向 t 轴上方代表的 正方向 t 轴下方代表的是 负方向 所以 速度 时间 图象只能描述物体做 直线运动 的情况 如果做曲线运动 则画不出物体的 位移 时间 图象 速度 时间 图象没有时间 t 的 负轴 因时间没有负值 画图要注意这一点 速度 时间 图象上图线上每一点的斜率代表的该点的加速度 斜率的大小表示加速度的大小 斜率的正负表示加速度的方向 速度 时间 图象上表示速度的图线与时间轴所夹的 面积 表示物体的位移 10 10 09 09 山东山东 18 18 2008 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了 神舟 七号载入航天飞行并实现了航天 员首次出舱 飞船先沿椭圆轨道飞行 后在远地点 34