专题3牛顿运动定律.doc

专题3 牛顿运动定律一、选择题(本大题共10个小题，共50分，每题至少有一个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图1所示设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿 图1态在箱子下落过程中，以下说法正确的选项是 ()A箱内物体对箱子底部始终没有压力B箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大C箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大D假设下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来解析：因为受到阻力，不是完全失重状态，所以物体对支持面有压力，A错由于箱子阻力与下落的速度成二次方关系，箱子最终将匀速运动，受到的压力等于重力，B、D错，C对答案：C2我国道路交通平安法中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好平安带，这是因为 ()A系好平安带可以减小惯性B是否系好平安带对人和车的惯性没有影响C系好平安带可以防止因车的惯性而造成的伤害D系好平安带可以防止因人的惯性而造成的伤害答案：BD3. (·模拟)如图2所示，一质量为M的探空气球在匀速下降，假设气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，那么需从气球吊篮中减少的质量为 () 图2A2(M) BMC2M D0解析：设减少的质量为m，匀速下降时：MgFkv，匀速上升时：MgmgkvF，解得m2(M)，A正确答案：A4(·模拟)建筑工人用图3所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/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，那么工人对地面的压 图3力大小为(g取10 m/s2) ()A510 N B490 NC890 N D910 N解析：对建筑材料进行受力分析根据牛顿第二定律有Fmgma，得绳子的拉力大小等于F210 N，然后再对人受力分析由平衡的知识得MgFFN，得FN490 N，根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为490 N，B对答案：B5. 当地时间9月23日，在位于印度安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨蒂什·达万航天中心，一枚PSLVC14型极地卫星运载火箭携带七颗卫星发射升空，成功实现“一箭七星发射，相关图片如图4所示那么以下 图 4说法正确的选项是 ()A火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力B发射初期，火箭处于超重状态，但它受到的重力却越来越小C高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等D发射的七颗卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态解析：由作用力与反作用力的关系可知A错、C正确；火箭发射初期，因为火箭向上做加速运动，故处于超重状态，随着火箭距地球越来越远，所受的重力也越来越小，B正确；卫星进入轨道正常运转后，所受的万有引力充当向心力，此时各卫星均处于完全失重状态，D正确答案：BCD6如图5所示，A、B球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，以下说法正确的选项是 () 图5A两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为gsinBB球的受力情况未变，瞬时加速度为零CA球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2gsinD弹簧有收缩的趋势，B球的瞬时加速度向上，A球的瞬时加速度向下，瞬时加速度都不为零解析：线烧断瞬间，弹簧弹力与原来相等，B球受力平衡，aB0，A球所受合力为mgsinkx2mgsin，故aA2gsin.答案：BC7一个静止的质点，在04 s时间内受到力F的作用，力的方向始终在同一直线上，力F随时间t的变化如图6所示，那么质点在 ()A第2 s末速度改变方向 图6B第2 s末速度到达最大C第4 s末回到原出发点D第4 s末运动速度为零解析：这是一个质点的受力和时间关系的图象，从图象可以看出，在前两秒力的方向和运动的方向相同，质点经历了一个加速度逐渐增大的加速运动和加速度逐渐减小的加速运动过程，2秒末速度到达最大，从2秒末开始到4秒末，运动的方向没有发生改变而力的方向与运动的方向相反，质点又经历了一个加速度逐渐增大的减速运动和加速度逐渐减小的减速运动过程，和前2秒的运动情况相反，4秒末速度为零，质点的位移到达最大，所以B、D正确答案：BD8(·模拟)某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490 N他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图7所示，电梯运行的vt图可能是图8 图7中的(取电梯向上运动的方向为正) ()图8解析：由Gt图象知：t0t1时间内该人具有向下的加速度，t1t2时间内该人 匀速或静止，t2t3时间内，该人具有向上的加速度，因此其运动情况可能是：t0t3时间内，故A、D正确答案：AD9. (·模拟)如图9所示，光滑水平面上放有质量均为m的滑块A和斜面体C，在C的斜面上又放有一质量也为m的滑块B，用力F推滑块A使三者无相对运动地向前加速运动，那么各物体所受的合力 ()A滑块A最大B斜面体C最大C同样大 D不能判断谁大谁小解析：此题考查学生对牛顿第二定律的理解和判断，由于三者加速度相等，所以三者所受合力同样大，选项C正确一些学生没有抓住“ma表示合力这个关键，盲目对三个物体做受力分析，既浪费时间，又可能会因复杂的分析而出错答案：C10如图10所示，质量为m的球置于斜面上，被一个固定在斜面上的竖直挡板挡住现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线 图10运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的选项是 ()A假设加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B假设加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值解析：球受力如图，那么FN2FN1sinmaFN1cosmg由此判断A、B错误根据牛顿第二定律，FN1、FN2和mg三力的合力等于ma，C错误根据FN1，D正确答案：D二、实验题(本大题共2个小题，共10分)11(3分)如图11所示为“验证牛顿第二定律的实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，距离如图，单位是cm，小车的加速度是_m/s2.图1112(7分)(·模拟)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验装置如图12所示图12(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图13所示计时器打点的时间间隔为0.02 s从比拟清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离该小车的加速度a_m/s2.(结果保存两位有效数字)图13(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)加速度a(m·s2)请根据实验数据在图14所示的坐标系中作出aF的关系图象图14(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点请说明主要原因解析：(1)a m/s20.16 m/s2或a m/s20.15 m/s2.(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合力F的测量值小于真实值，aF的图线不过原点答案：(1)0.16(0.15也算对)(2)见以下图(3)未计入砝码盘的重力三、计算题(本大题共4个小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(8分)如图15所示，斜面体质量为M，倾角为，与水平面间的动摩擦因数为，用细绳竖直悬挂一质量为m的小球静止在光滑斜面上，当烧断绳的瞬间，至少以多大的水平向右的力由静止拉动斜面体， 图15小球才能做自由落体运动到地面？解析：设小球自由落体运动到地面上，下落高度为h，那么斜面体至少水平向右运动的位移为：xh·cot对小球：hgt2对斜面体：xat2由以上三式解得：agcot以斜面体为研究对象有：FMgMa所以FMgMgcot(cot)Mg.答案：(cot)Mg14(10分)为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况，甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验质量为m50 kg的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中，体重计示数随时间变化的情况，并作出了如图16所示的图象，t0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层g取10 m/s2，求：图16(1)电梯启动和制动的加速度大小(2)电梯上升的总高度及该大楼的层高解析：(1)由图可知，第3 s内电梯加速度由FN1mgma1，可得：a12 m/s2第30 s内电梯加速度由mgFN2ma2，可得a22 m/s2.(2)电梯上升的总高度Ha1ta2ta1t1·t匀×2×12 m×2×12 m2×1×26 m54 m故平均层高为h m3 m.答案：(1)2 m/s22 m/s2(2)54 m3 m15(10分)如图17(a)所示，质量m1 kg的物体沿倾角37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示，(sin37°0.6，cos37°0.8，g10 m/s2)求：图18(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)比例系数k.解析：(1)由图象知v0，a04 m/s2，得mgsinmgcosma00.25.(2)由图象知v5 m/s，a0，得mgsinFNkvcos0FNmgcoskvsin联立两式得mg(sincos)kv(sincos)0k kg/s0.84 kg/s.答案：(1)0.25(2)k0.84 kg/s16(12分)质量为m1.0 kg的小滑块(可视为质点)放在质量为M3.0 kg的长木板的右端，木板上外表光滑，木板与地面之间的动摩擦因数为0.2，木板长L1.0 m开始时两者都处于静止状态，现对木板施加水平向右的恒力F12 N，如图18所示，经一段时间后撤去F.为使小滑块不掉下木板，试求：用水平恒力F作用的最长时间(g取10 m/s2)图18解析：撤力前后木板先加速后减速，设加速过程的位移为x1，加速度为a1，加速运动的时间为t1；减速过程的位移为x2，加速度为a2，减速运动的时间为t2.由牛顿第二定律得撤力前：F(mM)gMa1解得a1 m/s2撤力后：(mM)gMa2解得a2 m/s2x1a1t，x2a2t为使小滑块不从木板上掉下，应满足x1x2L又a1t1a2t2由以上各式可解得t11 s即作用的最长时间为1 s.答案：1 s