2020高考物理二轮复习专题03牛顿运动定律练含解析

牛顿运动定律1．如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度．细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B．质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l．用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时BC与水平方向的夹角为53°．松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动．忽略一切摩擦，重力加速度为g，取sin53°=0.8，cos53°=0.6．求：（1）小球受到手的拉力大小F；（2）物块和小球的质量之比M:m；（3）小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小T．【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】（1）（2）65Mm（3）（）（3）根据机械能守恒定律，小球回到起始点．设此时AC方向的加速度大小为a，重物受到的拉力为T牛顿运动定律Mg–T=Ma小球受AC的拉力T′=T牛顿运动定律T′–mgcos53°=ma解得（）点睛：本题考查力的平衡、机械能守恒定律和牛顿第二定律。解答第（1）时，要先受力分析，建立竖直方向和水平方向的直角坐标系，再根据力的平衡条件列式求解；解答第（2）时，根据初、末状态的特点和运动过程，应用机械能守恒定律求解，要注意利用几何关系求出小球上升的高度与物块下降的高度；解答第（3）时，要注意运动过程分析，弄清小球加速度和物块加速度之间的关系，因小球下落过程做的是圆周运动，当小球运动到最低点时速度刚好为零，所以小球沿AC方向的加速度（切向加速度）与物块竖直向下加速度大小相等。2．【2015·海南·8】（多选）如图所示，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为△l1和△l2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间：（）A．a1=3gB．a1=0C．△l1=2△l2D．△l1=△l2【答案】AC【考点定位】牛顿第二定律的瞬时性【名师点睛】做本类型题目时，需要知道剪断细线的瞬间，弹簧来不及发生变化，即细线的拉力变为零，弹簧的弹力吧不变，然后根据整体和隔离法分析。3．【2015·海南·9】（多选）如图所示，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物体，开始时升降机做匀速运动，物块相对斜面匀速下滑，当升降机加速上升时：（）A．物块与斜面间的摩擦力减小B．物块与斜面间的正压力增大C．物块相对于斜面减速下滑D．物块相对于斜面匀速下滑【答案】BD【考点定位】牛顿第二定律【名师点睛】做本题的关键是受力分析，知道变化前后，力的变化，然后根据力的分解和牛顿第二定律进行解题。4．【2015·上海·3】如图，鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是：（）A．1FB．2FC．3FD．4F【答案】B【解析】小鸟沿虚线斜向上加速飞行，说明合外力方向沿虚线斜向上，小鸟受两个力的作用，空气的作用力和重力，如下图所示：【考点定位】牛顿第二定律【名师点睛】本题以实际情境为命题背景，考查力与运动的关系、合力与分力的关系等知识点，意在考查考生对物理基本规律的理解能力和灵活运用物理规律解决实际问题的能力。本题的要点是理解合力和分力的关系，对小鸟进行受力分析可以较快解决问题。5．【2015·全国新课标Ⅰ·25】一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图（a）所示。0t时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至1ts时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的vt图线如图（b）所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求（1）木板与地面间的动摩擦因数1及小物块与木板间的动摩擦因数2；（2）木板的最小长度；（3）木板右端离墙壁的最终距离。【答案】（1）10.120.4（2）6m（3）6.5m木块继续减速，加速度仍为假设又经历2t二者速度相等，则有解得20.5ts此过程，木板位移末速度滑块位移此后木块和木板一起匀减速。二者的相对位移最大为滑块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为6m（3）最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度位移所以木板右端离墙壁最远的距离为【考点定位】牛顿运动定律【名师点睛】分阶段分析，环环相扣，前一阶段的末状态即后一阶段的初始状态，认真沉着，不急不躁6．【2016·江苏卷】如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面．若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中A．桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B．鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C．若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大D．若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面【答案】BD【考点定位】力与运动【方法技巧】本题重在分析清楚鱼缸的受力情况、运动情况。先在桌布上加速，后在桌面上减速。鱼缸受桌布的滑动摩擦力与猫拉力的大小无关。1．如图所示，相同质量的两物块从底边长相同、倾角不同的固定斜面最高处同时由静止释放且下滑到底端，下面说法正确的是()A．若斜面光滑，两物块一定同时运动到斜面底端B．若斜面光滑，倾角小的斜面上的物块一定先运动到斜面底端C．若两物块与斜面之间的动摩擦因数相同，倾角大的斜面上的物块损失的机械能大D．若两物块到达底面时的动能相同，倾角大的斜面与物块间的动摩擦因数大【答案】D【解析】【详解】【点睛】本题考查学生对动能定理及功能关系的理解与应用；对于两种情况进行比较的问题，一定要注意要找出相同条件后，再进行分析.2．足球比赛防守球员在本方禁区内犯规，被裁判吹罚点球。假设运动员在距球门正前方s处的罚球点，准确地从球门正中央横梁下边缘踢进点球．横梁下边缘离地面的高度为h，足球质量为m，空气阻力忽略不计．运动员至少要对足球做的功为W．下面给出功W的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解W，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断，W的表达式最合理应为（）A．mghB．C．D．【答案】B【解析】【分析】结合单位制以及能量守恒定律进行判断，即表达式的单位是J，等于势能与动能的增加量之和．【详解】足球重力势能增加量为mgh，动能增加量大于零，故功大于mgh，故A错误；当S＞0时，一定有W＞mgh，故B正确；功等于机械能增量，故功W＞mgh，但S取一定的值时，此式可能小于mgh，矛盾，故C错误；等号右边单位为：，不是焦耳，故D错误；故选B。【点睛】本题关键抓住功等于机械能增加量，一定大于mgh，同时结合单位为J进行判断。3．如图a所示，在光滑水平面上，O为水平直线MN上的一点，质量为m的质点在O点的左方时受到水平向右的恒力作用，运动到O点的右方时，同时还受到水平恒力的作用，设质点从图示位置由静止开始运动，其v-t图象如图b所示，在0-时间内，下列说法错误的是()A．质点在O点右方运动的时间为B．质点在O点的左方加速度大小为C．的大小为D．质点在0-这段时间内的最大位移为【答案】C【解析】【详解】4．质量是m的物体在粗糙的水平面上受水平恒定拉力F的作用，从静止出发，经过时间t速度达到v，要使物体从静止出发速度达到2v，下列方法可行的是？()A．力F增加为原来的二倍B．力F和动摩擦因数都增加为原来的二倍C．质量增加为原来的二倍D．质量、力、时间都增加为原来的二倍【答案】D【解析】【分析】物体在拉力作用下做匀加速直线运动，根据加速度的变化，通过牛顿第二定律来判断可行的方法．【详解】【点睛】解决本题的关键通过速度公式和牛顿第二定律找到速度与力、质量、动摩擦因数以及时间的关系式，然后进行讨论.5．（多选）如图甲所示，水平地面上固定一带挡板的长木板，一轻弹簧左端固定在挡板上，右端接触滑块，弹簧被压缩0.4m后锁定，t＝0时解除锁定，释放滑块．计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的v－t图象如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t＝0时的速度图线的切线，已知滑块质量m＝2.0kg，取g＝10m/s2，则下列说法正确的是()A．滑块被释放后，先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动B．弹簧恢复原长时，滑块速度最大C．弹簧的劲度系数k＝175N/mD．该过程中滑块的最大加速度为30m/s2【答案】CD【解析】【详解】6．（多选）如图所示，质量均为1kg的两个物体A、B放在水平地面上相距9m，它们与水平地面的动摩擦因数均为μ=0.2.现使它们分别以大小vA=6m/s和vB=2m/s的初速度同时相向滑行，不计物体的大小，取g=10m/s2．则（）A．它们经过2s相遇B．它们经过4s相遇C．它们在距离物体A出发点8m处相遇D．它们在距离物体A出发点6m处相遇【答案】AC【解析】【分析】先根据牛顿第二定律求出两个物体的加速度，然后计算出物体B停止运动的时间，得出A、B的位置，最后再求出接下来的运动时间．【详解】对物体A受力分析，均受到重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有：-μmg=ma，故加速度为：a1=-μg=-2m/s2；同理物体B的加速度为：a2=-μg=-2m/s2；B物体初速度较小，首先停止运动，故其停止运动的时间为：该段时间内物体A的位移为：xA1=vAt1+a1t12=5m物体B的位移为：xB=vBt1+a2t12=1m【点睛】本题关键是边计算边分析确定两物体的运动情况，多次根据运动学公式列式求解；同时要注意字母较多，要注意字母的含义，最好能画出情境图，将已知量都标到图上．7．如图所示,一水平长L=25m的传送带与木板靠在一起,且上表面在同一水平面,皮带以吗3m/s匀速顺时针转动,现在在传送带左端无初速度放上一质量m=1kg的小物块(可视为质点),小物块与传送带及小物块与木板上表面之间的动摩擦因数均为,=0.2经过一段时间,小物块被传送到传送带的右端,随后小物块平稳滑上右端木板上的同时(小物块从传送带滑上木板时速度大小不变)在木板右侧施加一个水平向右的恒力F,F作用了=1s后小物块与木板速度恰好相等,此时撒去F,最终小物块没有从木板上滑下,已知木板质量M=4kg,木板与地面间动摩擦因数=0.3,重力加速度g取10m/s。求:(1)小物块与传送带问的相对位移大小;(2)水平恒力F的大小;(3)木板上表面至少多长(计算结果保留2位有效数字)。【答案】（1）（2）（3）【解析】【详解】（1）对小物块由牛顿第二定律有，解得①若小物块一直加速到右端，设到右端速度为得，解得②因为，所以小物块先加速到与传送带共速，然后一起匀速运动至右端③设需时间加速到共速④时间内皮带位移⑤时间内小物块位移⑥⑦（3）由于，共速后小物块将以匀减速到停止，而木板以匀减速运动对木板由牛顿第二定律有得全过程木板位移，解得全过程小物块位移所以板长8．如图所示，质量，的木板静止在光滑水平地面上。木板右端与竖直墙壁之间距离为，其上表面正中央放置一个质量的小滑块．与之间动摩擦因数为，现用大小为的推力水平向右推，两者发生相对滑动，作用后撤去推力。通过计算可知，在与墙壁碰撞时。没有滑离。设与墙壁碰撞时间极短，且无机械能损失，重力加速度．求：(1)相对滑动的整个过程中。相对向左滑行的最大距离；(2)相对滑动的整个过程中，、系统产生的摩擦热。【答案】(1)(2)，方向向右，方向向左设A、B速度相等经历的时间为t2得在此时间内B运动的位移为∵s2+s3s∴B与墙碰前速度相等，A、B的共同速度A相对B向左滑动的距离∴A相对B向左滑行的最大距离为（2）与墙壁碰后：∴∵∴点睛：此题物理过程较复杂，解决本题的关键理清木块和木板在整个过程中的运动规律，按照物理过程发生的顺序，结合能量守恒定律、动量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式综合求解．1．在光滑水平面上，一物体在水平力F的作用下，由静止开始做直线运动，F随位移x变化的图线如图所示，下列描述其位移时间(x-t)和速度时间（v-t）关系图象正确的是（）A．B．C．D．【答案】C【解