2013高考物理 真題分類解析 專題3 牛頓運動定律

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1、2013高考物理分類解析 專題三、牛頓運動定律 1．（2013高考上海物理第6題）秋千的吊繩有些磨損。在擺動過程中，吊繩最容易斷裂的時候是秋千 (A)在下擺過程中 (B)在上擺過程中 (C)擺到最高點時 (D)擺到最低點時 答案：D 解析：當秋千擺到最低點時吊繩中拉力最大，吊繩最容易斷裂，選項D正確。 2. （2013全國新課標理綜II第14題）一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時刻開始，物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，以a表示物塊的加速度大小，F(xiàn)表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關系的圖象是 .【答案】C

2、 【命題意圖】本題考查摩擦力、牛頓第二定律、圖象等基礎知識點，意在考查考生應用相關知識定量分析物理問題，解決問題的能力。 【解題思路】設物體所受滑動摩擦力為f，在水平拉力F作用下，物體做勻加速直線運動，由牛頓第二定律，F(xiàn)-f=ma，F(xiàn)= ma+f，所以能正確描述F與a之間關系的圖象是C，選項C正確ABD錯誤。 【命題分析】此題從最常見的情景出發(fā)命題，應用最基礎的知識，使物理更貼近生活，貼近實際。 3．（2013高考浙江理綜第19題）如圖所示，總質量為460kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5m/s2，當熱氣球上升到180m時，以5m/s的速度向上勻速運動。若離開地面后

3、熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質量不變，重力加速度g=10m/s2 。關于熱氣球，下列說法正確的是 A．所受浮力大小為4830N B．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變 C．從地面開始上升10s后的速度大小為5m/s D．以5m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為230N 答案：AD 解析：熱氣球離開地面后地面后做加速度逐漸減小的加速運動，對熱氣球從地面剛開始豎直上升時，由牛頓第二定律，F(xiàn)-mg=ma，解得所受浮力大小為4830N，選項A正確。加速上升過程中所受空氣阻力逐漸增大，選項B錯誤。由于做加速度逐漸減小的加速運動，熱氣球從地面開始上升10s后的速度小于5m/s，選項

4、C錯誤。由平衡條件可得，F(xiàn)-mg-f=0，以5m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為f=F-mg=4830N -4600N =230N，選項D正確。 4．（2013高考安徽理綜第14題）如圖所示，細線的一端系一質量為m的小球，另一端固定在傾角為θ的光滑斜面體頂端，細線與斜面平行。在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運動的過程中，小球始終靜止在斜面上，小球受到細線的拉力T和斜面的支持力為FN分別為（重力加速度為g） A． T=m (gsinθ+ acosθ)，F(xiàn)N= m(gcosθ- asinθ) B． T=m(gsinθ+ acosθ) ，F(xiàn)N= m(gsinθ- acosθ) C． T

5、=m(acosθ- gsinθ) ，F(xiàn)N= m(gcosθ+ asinθ) D． T=m(asinθ- gcosθ) ，F(xiàn)N= m(gsinθ+ acosθ) 【答案】A 【 解析】將繩子的拉力T和斜面彈力FN分解為 水平方向和 豎直方向 Tcosθ- FN sinθ=ma ① Tsinθ- FN cosθ=mg ② 聯(lián)立兩式解方程組，得T=m(gsinθ+ acosθ) ，F(xiàn)N= m(gcosθ- asinθ)，選項A正確； 5.（15分）（2013高考山東理綜第22題）如圖所示，一質量m=0.4kg的小物塊，

6、以v0=2m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運動，經t=2s的時間物塊由A點運動到B點，A、B之間的距離L=10m。已知斜面傾角θ=30o，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。重力加速度g取10 m/s2. （1）求物塊加速度的大小及到達B點時速度的大小。 （2）拉力F與斜面的夾角多大時，拉力F最?。坷的最小值是多少？ 解析：（1）設物塊加速度的大小為a，到達B點時速度的大小為v，由運動學公式得： L= v0t+at2， ① v= v0+at， ② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得：a=3m/s2，③ v=8m/s。④ （2）設物塊所受支持

7、力為FN，所受摩擦力為Ff，拉力與斜面之間的夾角為α。受力分析如圖所示。由牛頓第二定律得： Fcosα-mgsinθ-Ff=ma， ⑤ Fsinα+FN-mgcosθ=0， ⑥ 又Ff=μFN。 ⑦ 聯(lián)立解得：F=。⑧ 由數(shù)學知識得：cosα+sinα=sin(60°+α)， ⑨ 由⑧⑨式可知對應的F最小值的夾角α=30° ⑩ 聯(lián)立③⑧⑩式，代入數(shù)據(jù)得F的最小值為：Fmin=N。 6.（19分）（2013高考福建理綜第21題）質量為M、長為L的桿水平放置，桿兩端A、B系著長為3L的不可伸長且光滑的柔軟輕繩，繩上套著一質量為m的小鐵環(huán)。已知重力加速度

8、為g，不計空氣影響。 (1)現(xiàn)讓桿和環(huán)均靜止懸掛在空中，如圖甲，求繩中拉力的大?。? (2)若桿與環(huán)保持相對靜止，在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運動，此時環(huán)恰好懸于A端的正下方，如圖乙所示。 ①求此狀態(tài)下桿的加速度大小a； ②為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個多大的外力，方向如何？ 解析：（1）如圖1，設平衡時繩子拉力為T，有：2Tcosθ-mg=0， 由圖可知，cosθ=。 聯(lián)立解得：T=mg。 （2）①此時，對小鐵環(huán)受力分析如圖2，有：T’ sinθ’=ma， T’+T’ cosθ’-mg=0， 由圖知，θ’=60°，代入上述二式聯(lián)立解得：a=g。 ②

9、如圖3，設外力F與水平方向成α角，將桿和小鐵環(huán)當成一個整體，有 Fcosα=(M+m)a Fsinα-(M+m)g=0 聯(lián)立解得：F=(M+m)g，tanα=（或α=60°） 7. （2013全國新課標理綜II第25題）（18分）一長木板在水平面上運動，在t=0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，以后木板運動的速度---時間圖象如圖所示。已知物塊與木板的質量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，且物塊始終在木板上，取重力加速度的大小g=10m/s2，求： （1）物塊與木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù)。 （2）從t=0時刻到物塊

10、與木板均停止運動時，物塊相對于木板的位移的大小。 【命題意圖】 本題主要考查牛頓運動定律，勻變速直線運動規(guī)律、速度圖象、疊加體及其相關知識，意在考查考生靈活應用相關知識解決問題的能力。 解：（1）從t=0時開始，木板與物塊之間的摩擦力使物塊加速，使木板減速，次過程一直持續(xù)到物塊和木板具有共同速度為止。 由圖可知，在t1=0.5s時，物塊和木板的速度相同，設t=0到t=t1時間間隔內，物塊和木板的加速度分別為a1和a2，則 a1= v1/ t1，① a2=(v0- v1)/ t1，② 式中v0=5m/s，v1=1m/s分別為木板在t=0、t=t1時速度的大小。 設物塊和木板的質

11、量為m，物塊和木板間、木板與地面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，由牛頓第二定律得： μ1mg=ma1，③ (μ1+2μ2)mg=ma2，④ 聯(lián)立①②③④式解得：μ1=0.20，⑤ μ2=0.30.，⑥ （2）在t1時刻后，地面對木板的摩擦力阻礙木板運動。物塊與木板之間的摩擦力改變方向。設物塊與木板之間的摩擦力大小為f，物塊和木板的加速度大小分別為a1’和a2’，則由牛頓第二定律得：f=m a1’，⑦ 2μ2mg-f=ma2’。 ⑧ 假設f<μ1mg.則a1’=a2’。 由⑤⑥⑦⑧式得f=μ2mg >μ1mg，與假設矛盾，故f=μ1mg ⑨ 由⑦⑨式知，物塊加速度大小a1’=

12、a1.物塊的v---t圖象如圖中點劃線所示。 由運動學公式可推知，物塊和木板相對于地面的運動距離分別為： s1=2×，⑩ s2=t1+，⑾ 物塊相對于木板位移的大小為s= s2- s1。⑿ 聯(lián)立①⑤⑥⑧⑨⑩⑾⑿解得：s=1.125m。 20時時塊與⑨⑩⑨⑩②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩ 【方法技巧】解答疊加體的運動要隔離物體受力分析，對某個物體應用牛頓第二定律列出相關方程聯(lián)立解得。 8．（2013高考上海物理第31題）(12分)如圖，質量為M、長為L、高為h的矩形滑塊置于水平地面上，滑塊與地面間動摩擦因數(shù)為μ；滑塊上表面光滑，其右端放置一個質量為m的小球。用水平外力擊打滑塊左端

13、，使其在極短時間內獲得向右的速度v0，經過一段時間后小球落地。求小球落地時距滑塊左端的水平距離。 解析：滑塊上表面光滑，小球水平方向不受力的作用，故當滑塊的左端到達小球正上方這段時間內，小球速度始終為零，則對于滑塊： a=, v1==. 當滑塊的左端到達小球正上方后，小球做自由落體運動，落地時間t= 滑塊的加速度a’=μg ①若此時滑塊的速度沒有減小到零，在t時間內滑塊向右運動的距離為： s=v1t-a’t2=-μg()2=-μh。 ②若在t時間內滑塊已經停下來，則：s‘==-L。 9。(2013高考江蘇物理第14題)（16分）如圖所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，

14、用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實驗。 若砝碼和紙板的質量分別為和，各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ。 重力加速度為g。 （1）當紙板相對砝碼運動時，求紙板所受摩擦力的大?。? （2）要使紙板相對砝碼運動，求所需拉力的大小； （3）本實驗中， =0.5kg， =0.1kg， μ=0.2，砝碼與紙板左端的距離d=0.1m，取g=10m/s2。 若砝碼移動的距離超過=0.002m，人眼就能感知。 為確保實驗成功，紙板所需的拉力至少多大？ 解析. (1)砝碼對紙板的摩擦力 桌面對紙板的摩擦力 解得 (2)設砝碼的加速

15、度為,紙板的加速度為,則 發(fā)生相對運動 解得 (3)紙板抽出前,砝碼運動的距離 紙板運動的距離 紙板抽出后，砝碼在桌面上運動的距離 由題意知 解得 代入數(shù)據(jù)得 F=22.4N。 10. （2013高考天津理綜物理第10題）(16分）質量為m=4kg的小物塊靜止于水平地面上的A點，現(xiàn)用F=10N的水平恒力拉動物塊一段時間后撤去，物塊繼續(xù)滑動一段位移停在B點，A、B兩點相距x=20m，物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2,，求： (l）物塊在力F作用過程發(fā)生位移xl的大?。? (2）撤去力F后物塊繼續(xù)滑動的時間t。 解析：（1）設物塊受到的滑動摩擦力為F1，則F1=μmg 根據(jù)動能定理，對物塊由A到B的整個過程，有：Fx1-F1x=0. 代入數(shù)據(jù)解得：x1=16m。 （2）設剛撤去力F時物塊的速度為v，此后物塊的加速度為a，滑動的位移為x2，則 x2=x- x1。 由牛頓第二定律得：F1=ma， 由勻變速直線運動規(guī)律得，v2=2ax2， 以物塊運動方向為正方向，由動量定理，得-F1t=0-mv， 代入數(shù)據(jù)解得：t=2s。