2016年高考物理真题分类汇编三牛顿运动定律解析

2016年高考物理试题分类汇编：三、牛顿运动定律一、选择题1.（全国新课标I卷，18）一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则（）A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D.质点单位时间内速率的变化量总是不变【答案】BC【解析】质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点的合外力为该恒力①若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点做曲线运动，质点速度方向时刻与恒力方向不同，故A错；②若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点作曲线运动，力与运动方向夹角会发生变化，例如平抛运动，故B正确；③由牛顿第二定律可知，质点加速度方向与其所受合外力方向相同；④根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，速率变化量不一定相同，故D错。2.（全国新课标III卷，20）如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则A.B.C.D.【答案】AC【解析】质点P下滑过程中，利用动能定理可得212fmgRWmv，在最低点由牛顿第二定律有2mvNmgmaR,可得：2()32,ffmgRWmgRWaNmRR,故B、D错误，A、C正确。3.（上海卷，4）如图，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向右做匀加速运动时，球所受合外力的方向沿图中的mgN（A）OA方向（B）OB方向（C）OC方向（D）OD方向【答案】D【解析】据题意可知，小车向右做匀加速直线运动，由于球固定在杆上，而杆固定在小车上，则三者属于同一整体，根据整体法和隔离法的关系分析可知，球和小车的加速度相同，所以球的加速度也应该向右，故选项D正确。4.（上海卷，7）.在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下漂浮在半空。若减小风力，体验者在加速下落过程中（A）失重且机械能增加（B）失重且机械能减少（C）超重且机械能增加（D）超重且机械能减少【答案】B【解析】据题意，体验者漂浮时：mgf；在加速下降过程中，mgf，即重力对体验者做正功，风力做负功，体验者的机械能减小；加速下降过程中，加速度方向向下，体验者处于失重状态，故选项B正确。5.（天津卷，8）我国高铁技术处于世界领先水平，和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，某列动车组由8节车厢组成，其中第1和5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组A、启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B、做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3:2C、进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D、与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1:2【答案】BDmamgf【解析】列车启动时，乘客随车厢一起加速，加速度方向与车的运动方向相同，故乘客受到车厢的作用力方向与车运动方向相同，A错；对动车组，由牛顿第二定律有288Fkmgma，则4Fakgm，以6、7、8节车厢为整体：56330.75fmakmgF;对7、8有67220.5fmakmgF；则5、6节与7、8节间作用力之比为3:2，B对；由212kMgsMv可得22vskg，则C错误；8节车厢有2节动车时的最大速度128mPvkmg；同理有4节动车时的最大速度248mPvkmg，则1212mmvv，D正确；故选BD。6（海南卷，5）沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度-时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0-5s，5-10s，10-15s内F的大小分别为F1、F2和F3，则A．F1F2B．F2F3C．F1F3D．F1=F3【答案】A【解析】根据vt图像可以知道，在0~5s内加速度为120.2/msa，方向沿斜面向下；在5~10s内，加速度20a；在10~15s内加速度为120./2msa，方向沿斜面向上；受力分析如图：在0~5s内，根据牛顿第二定律：11sinmgfmaF，则：1sin0.2mgfmF；在5~10s内，根据牛顿第二定律：22sinmgfmaF，则：2sinmgfF；在10~15s内，根据牛顿第二定律：33sinfmgmaF，则：3sin0.2mgfmF故可以得到：321FFF，故选项A正确。二、填空题1（上海卷25）地面上物体在变力F作用下由静止开始竖直向上运动，力F随高度x的变化关系如图所示，物体能上升的最大高为h，hH。当物体加速度最大时其高度为，加速度的最大值为。【答案】0或h；2ghHh【解析】据题意，从图可以看出力F是均匀减小的，可以得出力F随高度x的变化关系：0FFkx，而0FkH，可以计算出物体到达h处时力00FFFhH；物体从地面到h处的过程中，力F做正功，重力G做负功，由动能定理可得：Fhmgh，而00022FFFFFhH，可以计算出：022mgHFHh，则物体在初位置加速度为：0Fmgma，计算得：2ghaHh；当物体运动到h处时，加速度为：mgFma，而2222mgHmghFHhHh，计算处理得：2ghaHh，即加速度最大的位置是0或h处。三、计算题1.（上海卷，31）（12分）风洞是研究空气动力学的实验设备。如图，将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H=3.2m处，杆上套一质量m=3kg，可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为F=15N，方向水平向左。小球以速度v0=8m/s向右离开杆端，假设小球所受风力不变，取g=10m/s2。求：（1）小球落地所需时间和离开杆端的水平距离；（2）小球落地时的动能。（3）小球离开杆端后经过多少时间动能为78J？【答案】（1）4.8m（2）120J（3）0.24s【解析】（1）小球在竖直方向做自由落体运动，运动时间为20.8sHtg==小球在水平方向做匀减速运动，加速度25m/sFam==水平位移2014.82xvtatm=-=（2）由动能定理0kkmgHFxEE-=-120kEJ=(3)小球离开杆后经过时间t的水平位移2012xvtat=-由动能定理2201122kEmvmggtFx-=?带入数据得120.4(),0.24tsts舍去==2.（天津卷，10）我国将于2022年举办奥运会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，如图所示，质量m=60kg的运动员从长直助滑道末端AB的A处由静止开始以加速度23.6/ams匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度24/Bvms，A与B的竖直高度差H=48m，为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5m，运动员在B、C间运动时阻力做功W=-1530J，取210/gms（1）求运动员在AB段下滑时受到阻力fF的大小；（2）若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。【答案】（1）144N（2）12.5m【解析】（1）在AB段匀加速运动：22Bvax；Hmgfmax代入数据可得144fN（2）BC段：221122cBmghWmvmvC处:2cNvFmgmR6NmFmg则R=12.5m3.（天津卷，11）如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为53/ENC，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5T。有一带正电的小球，质量61.010mkg，电荷量6210Cq，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象）取210/gms，求（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。【答案】（1）20m/s；速度v的方向与电场E的方向之间的夹角600（2）3.5s【解析】(1)小球匀速运动时受力如图，其合力为零，有22()()qvBqEmg代入数据得v=20m/s.tanqEmg代入数据得tan3，60（2）撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为a，有2222qEmgam设撤去磁场后小球在初速度方向上的分位移为x，有xvt设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y，有212yata与mg的夹角和v与E的夹角相同，均为θ，又tanyx联立各式，代入数据解得23st=3.5s4.（四川卷，10）（17分）避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为θ的斜面。一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23m/s时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4m时，车头距制动坡床顶端38m，再过一段时间，货车停止。已知货车质量是货物质量的4倍。货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍。货物与货车分别视为小滑块和平板，取cosθ=1，sinθ=0.1，g=10m/s2。求：（1）货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；（2）制动坡床的长度。干道货物货车制动坡床防撞设施mgqvBvqE【解析】（1）解：设货物质量为m，受到货车支持力大小为1N，车对货物摩擦力大小为1f，受力分析如图fNmg11θ货物与货车间滑动摩擦因数为1，货物减速时加速度大小为1a，根据牛顿第二定律得1cosmgN①11sinmgfma②111fN③联立方程①②③，代入数据得215m/sa④方向沿坡面向下（2）解：设货物对车压力大小为1N，对车摩擦力大小为1f，根据牛顿第三定律11NN⑤11ff⑥车质量为4m，受到坡面支持力大小为2N，坡面对车阻力大小为2f，受力分析如图1f'1N'fN4mg22θ车减速时加速度大小为2a，根据牛顿第二定律得214cosNNmg⑦2124sin4fmgfma⑧由题意得20.445fmg⑨联立⑤⑥⑦⑧⑨代入数据得225.5m/sa⑩方向沿坡面向下设货车和货物共同的初速度大小为0v，货物相对货车滑动4m用时t，货物相对地面位移大小为1x，货车相对地面位移大小为2x，根据运动学公式有210112xvtat⑪220212xvtat⑫124mxx⑬联立⑪⑫⑬，代入数据得248mx⑭车长为L，货物相对车滑动4m时车头距顶端L，坡长为S2SLxL⑮代入数据，解之得98mS⑯答：(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小为215m/sa，方向沿斜面向下(2)制动坡床的长度为98mS5.（海南卷13）13.水平地面上有质量分别为m和4m的物A和B，两者与地面的动摩擦因数均为μ。细绳的一端固定，另一端跨过轻质动滑轮与A相连，动滑轮与B相连，如图所示。初始时，绳出于水平拉直状态。若物块Z在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s，重力加速度大小为g。求（1）物块B客服摩擦力所做的功；（2）物块A、B的加速度大小。【答案】（1）2μmgs；(2)A3=2Fmgam，B3=4Fmgam。【解析】（1）A、B受力如图,物体A移动的距离为s，则物体B移动的距离为s1=s/2FATμmgB4μmg2T4Bfmg则12BWfsmgs（2）:AAFmgTma:244BBTmgma2ABaa联