2014年高考物理(高考真题+模拟新题)分类汇编：C单元 牛顿运动定律

1、 C 单元 牛顿运动定律 C1 牛顿第一定律、牛顿第三定律 912014 四川卷 石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使 21 世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得 2010年诺贝尔物理学奖用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换 (1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为 h1的同步轨道站，求轨道站内质量为 m1的货物相对地心运动的动能设地球自转角速度为 ，地球半径为 R. (2)当电梯

2、仓停在距地面高度 h24R 的站点时，求仓内质量 m250 kg 的人对水平地板的压力大小取地面附近重力加速度 g 取 10 m/s2，地球自转角速度 7.3 105 rad/s，地球半径 R6.4 103 km. 9(1)12m12(Rh1)2 (2)11.5 N 解析 (1)设货物相对地心的距离为 r1，线速度为 v1，则 r1Rh1 v1r1 货物相对地心的动能为 Ek12m1v21 联立得 Ek12m12(Rh1)2 (2)设地球质量为 M， 人相对地心的距离为 r2， 向心加速度为 an， 受地球的万有引力为 F，则 r2Rh2 an2r2 FGm2Mr22 gGMR2 设水平地板对

3、人的支持力大小为 N，人对水平地板的压力大小为 N，则 FNm2an NN 联立式并代入数据得 N11.5 N11 1 （2014 湖北黄冈期末湖北黄冈期末）下列关于牛顿运动定律的说法中正确的是( ) A惯性就是物体保持静止状态的性质 B一对作用力与反作用力的作用效果总相同 C物体运动状态改变的难易程度就是加速度 D力的国际制单位“牛顿”是根据牛顿第二定律定义的 1D 解析 惯性就是物体保持原有运动状态的性质，选项 A 错误；一对作用力与反作用力的作用效果不相同，选项 B 错误；物体运动状态改变的难易程度与质量有关，选项 C错误；单位 “牛顿”是根据牛顿第二定律定义的，选项 D 正确 牛顿第二

4、定律 单位制 5 2014 重庆卷 以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时， 一个物体所受空气阻力可忽略， 另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比， 下列分别用虚线和实线描述两物体运动的 vt 图像可能正确的是( ) A B C D 5D 解析 本题考查 vt 图像当不计阻力上抛物体时，物体做匀减速直线运动，图像为一倾斜直线，因加速度 ag，故该倾斜直线的斜率的绝对值等于 g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得mgkvma，可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图像的斜率比较，A 错误从公式推导出，上升过程中，|a|g ，当 v0 时，物

5、体运动到最高点，此时 ag，而 B、C 图像的斜率的绝对值均小于 g，故 B、C 错误，D 正确 102014 天津卷 如图所示，水平地面上静止放置一辆小车 A，质量 mA4 kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端，B 的质量 mB2 kg.现对 A 施加一个水平向右的恒力 F10 N，A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板与 B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后 A、B 粘合在一起，共同在 F 的作用下继续运动，碰撞后经时间 t0.6 s，二者的速度达到 vt2 m/s.求： (1)A 开始运动时加速度 a 的大小； (2)A、B 碰撞后

6、瞬间的共同速度 v 的大小； (3)A 的上表面长度 l. 10(1)2.5 m/s2 (2)1 m/s (3)0.45 m 解析 (1)以 A 为研究对象，由牛顿第二定律有 FmAa 代入数据解得 a2.5 m/s2 (2)对 A、B 碰撞后共同运动 t0.6 s 的过程，由动量定理得 Ft(mAmB)vt(mAmB)v 代入数据解得 v1 m/s (3)设 A、B 发生碰撞前，A 的速度为 vA，对 A、B 发生碰撞的过程，由动量守恒定律有 mAvA(mAmB)v A 从开始运动到与 B 发生碰撞前，由动能定理有 Fl12mAv2A 由式，代入数据解得 l0.45 m 11 2014 天津

7、卷 如图所示， 两根足够长的平行金属导轨固定在倾角 30 的斜面上，导轨电阻不计，间距 L0.4 m导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为 MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为 B0.5 T在区域中，将质量 m10.1 kg，电阻 R10.1 的金属条 ab 放在导轨上， ab 刚好不下滑 然后， 在区域中将质量 m20.4 kg， 电阻 R20.1 的光滑导体棒 cd 置于导轨上， 由静止开始下滑 cd 在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd 始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取 g10 m/s2，问 (1)c

8、d 下滑的过程中，ab 中的电流方向； (2)ab 刚要向上滑动时，cd 的速度 v 多大； (3)从 cd 开始下滑到 ab 刚要向上滑动的过程中，cd 滑动的距离 x3.8 m，此过程中 ab上产生的热量 Q 是多少？ 11(1)由 a 流向 b (2)5 m/s (3)1.3 J 解析 (1)由右手定则可以直接判断出电流是由 a 流向 b. (2)开始放置 ab 刚好不下滑时，ab 所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为 Fmax，有 Fmaxm1gsin 设 ab 刚好要上滑时，cd 棒的感应电动势为 E，由法拉第电磁感应定律有 EBLv 设电路中的感应电流为 I，由闭合电路欧姆定律有 IE

9、R1R2 设 ab 所受安培力为 F安，有 F安ILB 此时 ab 受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有 F安m1gsin Fmax 综合式，代入数据解得 v5 m/s (3)设 cd 棒的运动过程中电路中产生的总热量为 Q总，由能量守恒有 m2gxsin Q总12m2v2 又 QR1R1R2Q总 解得 Q1.3 J 10 在如图所示的竖直平面内， 水平轨道 CD 和倾斜轨道 GH 与半径 r944 m的光滑圆弧轨道分别相切于 D 点和 G 点，GH 与水平面的夹角 37 .过 G 点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度 B1.25 T；过 D 点

10、、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电场强度 E1 104 N/C.小物体 P1质量m2 103 kg、电荷量 q8 106 C，受到水平向右的推力 F9.98 103 N 的作用，沿CD 向右做匀速直线运动，到达 D 点后撤去推力当 P1到达倾斜轨道底端 G 点时，不带电的小物体 P2在 GH 顶端静止释放，经过时间 t0.1 s 与 P1相遇P1与 P2与轨道 CD、GH间的动摩擦因数均为 0.5，g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力求： (1)小物体 P1在水平轨道 CD 上运动速度 v 的大小； (2)

11、倾斜轨道 GH 的长度 s. 10(1)4 m/s (2)0.56 m 解析 (1)设小物体 P1在匀强磁场中运动的速度为 v，受到向上的洛伦兹力为 F1，受到的摩擦力为 f，则 F1qvB f(mgF1) 由题意，水平方向合力为零 Ff0 联立式，代入数据解得 v4 m/s (2)设 P1在 G 点的速度大小为 vG，由于洛伦兹力不做功，根据动能定理 qErsin mgr(1cos )12mv2G12mv2 P1在 GH 上运动，受到重力、电场力和摩擦力的作用，设加速度为 a1，根据牛顿第二定律 qEcos mgsin (mgcos qEsin )ma1 P1与 P2在 GH 上相遇时，设

12、P1在 GH 上运动的距离为 s1，则 s1vGt12a1t2 设 P2质量为 m2，在 GH 上运动的加速度为 a2，则 m2gsin m2gcos m2a2 P1与 P2在 GH 上相遇时，设 P2在 GH 上运动的距离为 s2，则 s212a2t2 联立式，代入数据得 ss1s2 s0.56 m11 112014 四川卷 如图所示，水平放置的不带电的平行金属板 p 和 b 相距 h，与图示电路相连，金属板厚度不计，忽略边缘效应p 板上表面光滑，涂有绝缘层，其上 O 点右侧相距 h 处有小孔 K；b 板上有小孔 T，且 O、T 在同一条竖直线上，图示平面为竖直平面质量为 m、电荷量为q(q

13、0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从 O 点发射，沿 p 板上表面运动时间 t 后到达 K 孔，不与板碰撞地进入两板之间粒子视为质点，在图示平面内运动，电荷量保持不变，不计空气阻力，重力加速度大小为 g. (1)求发射装置对粒子做的功； (2)电路中的直流电源内阻为 r，开关 S 接“1”位置时，进入板间的粒子落在 b 板上的 A点，A 点与过 K 孔竖直线的距离为 l.此后将开关 S 接“2”位置，求阻值为 R 的电阻中的电流强度； (3)若选用恰当直流电源，电路中开关 S 接“1”位置，使进入板间的粒子受力平衡，此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应

14、强度 B 只能在 0Bm()215 m()212 qt范围内选取)，使粒子恰好从 b 板的 T 孔飞出，求粒子飞出时速度方向与 b 板板面的夹角的所有可能值(可用反三角函数表示) 11 (1)mh22t2 (2)mhq（Rr）g2h3l2t2 (3)0B0 满足题目要求，夹角 趋近0，即 0016 则题目所求为 0m2，则 x1x2 D若 m16 m，故行人有危险 图 X4- 1 1 （2014 山东济宁期末山东济宁期末）如图 X4- 1 所示，一根轻绳跨过定滑轮，两端分别系着质量分别为 m1、m2的小物块 A 和 B，A 放在地面上，B 离地面有一定高度当 B 的质量发生变化时，A 上升的加

15、速度 a 的大小也将随之变化已知重力加速度为 g，则图 X4- 2 中能正确反映 a 与 m2关系的图像是( ) 图 X4- 2 1C 解析 当 m2m1时，分别对 B、A 应用牛顿第二定律得 m2gFm2a，Fm1gm1a，解得加速度 ag2m1m1m2g，符合规律的图像是图 C. 4. （2014 浙江金丽衢十二校期末浙江金丽衢十二校期末）从地面上以初速度 v0竖直上抛一个质量为 m 的小球 若小球在运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比， 小球运动的速率随时间变化的规律如图 X4- 5 所示，t1时刻到达最高点，落地速率为 v1，且落地前小球已经做匀速运动，则下列说法正确的是( ) 图

16、X4- 5 A小球的加速度在上升过程中逐渐减小，在下降过程也逐渐减小 B小球抛出瞬间的加速度大小为1v0v1g C小球被抛出时的加速度值最大，到达最高点时的加速度值最小 D小球上升过程的平均速度小于v02 4ABD 解析 由牛顿第二定律可知，上升过程小球的加速度大小 a1mgkvm随速度的减小而减小，下降过程小球的加速度大小 a2mgkvm随速度的增大而减小，抛出瞬间加速度最大，在最高点时加速度等于重力加速度，匀速下落时加速度最小(大小为 0)，选项 A正确，选项 C 错误；做匀速运动时，有 mgkv1，刚抛出时的加速度 a0mgkv0m1v0v1g，选项 B 正确；由图像知小球上升过程的位移

17、小于相同初速度、相同时间情况下匀减速运动的位移，则其平均速度小于v02，选项 D 正确 5. （2014 武汉武汉 11 月调研月调研）如图 X4- 6 所示，在光滑的水平面上放着质量为 M 的木板，在木板的左端有一个质量为 m 的木块，在木块上施加一个水平向右的恒力 F，木块与木板由静止开始运动，经过时间 t 分离下列说法正确的是( ) 图 X4- 6 A若仅增大木板的质量 M，则时间 t 增大 B若仅增大木块的质量 m，则时间 t 增大 C若仅增大恒力 F，则时间 t 增大 D若仅增大木块与木板间的动摩擦因数，则时间 t 增大 5BD 解析 设木块与木板间的动摩擦因数为 ，则木块的加速度

18、a1FmgmFmg， 木板的加速度 a2mgM， 两者恰好分离的条件为12(a1a2)t2L， 时间 t2LFmmMM g.由此可知，仅增大 M 或 F，时间 t 减小，仅增大 m 或 ，时间 t 增大，选项 B、D 正确 9 （2014 武昌调研武昌调研）如图 X4- 11 甲所示，在风洞实验室里，一根足够长的固定的均匀直细杆与水平方向成 37 角，质量 m1 kg 的小球穿在细杆上且静止于细杆底端 O 处，开启送风装置，有水平向右的恒定风力 F 作用于小球上，在 t12 s 时刻风停止小球沿细杆运动的部分 v- t 图像如图乙所示，g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8，忽略浮力求： (1)小球在 02 s 内的加速度 a1和 25 s 内的加速度 a2； (2)