高考物理二轮复习 专题1 第2课 牛顿运动定律及其应用试题-人教版高三全册物理试题.doc

第2课牛顿运动定律及其应用 考点一 匀变速直线运动的规律1匀变速直线运动的公式(1)速度公式：vtv0at；(2)位移公式：sv0tat2；(3)速度位移关系：vv2as.2匀变速直线运动的规律的应用技巧(1)任意相邻相等时间内的位移之差相等，即ss2s1s3s2aT2，smsn(mn)aT2；(2)平均速度v，中间时刻的瞬时速度等于平均速度，即vv；(3)逆向思维法：将匀减速直线运动转换成初速度为零的匀加速直线运动进行处理如竖直上抛运动上升阶段的逆运动为自由落体运动3st图象与vt图象的比较st图vt图表示物体做匀速直线运动(斜率表示速度v)表示物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度a)表示物体静止表示物体做匀速直线运动表示物体静止表示物体静止表示物体向反方向做匀速直线运动；初位移为s0表示物体做匀减速直线运动；初速度为v0交点的纵坐标表示三个运动物体相遇时的位移交点的纵坐标表示三个运动物体的共同速度t1时间内物体位移为s1t1时刻物体速度为v1(图中阴影部分面积表示质点在0t1时间内的位移)考点二 牛顿第二定律的四性性质内容瞬时性力与加速度同时产生、同时消失、同时变化同体性在公式Fma中，m、F、a都是同一研究对象在同一时刻对应的物理量矢量性加速度与合力方向相同独立性当物体受几个力的作用时，每一个力分别产生的加速度只与此力有关，与其他力无关；物体的加速度等于所有分力产生的加速度的矢量和考点三 力F与直线运动的关系1力F与速度v同向时，物体做加速直线运动，若F恒定，物体做匀加速直线运动；若F变化，物体做变加速直线运动2力F与速度v反向时，物体做减速直线运动，若F恒定，物体做匀减速直线运动；若F变化，物体做变减速直线运动考点四 超重与失重1物体具有向上的加速度(或具有向上的加速度分量)时处于超重状态，此时物体重力的效果变大2物体具有向下的加速度(或具有向下的加速度分量)时处于失重状态，此时物体重力的效果变小；物体具有向下的加速度等于重力加速度时处于完全失重状态，此时物体重力的效果消失注意：(1)重力的效果指物体对水平面的压力、对竖直悬绳的拉力等；(2)物体处于超重或失重(含完全失重)状态时，物体的重力并不因此而变化课时过关(A卷)一、单项选择题1如图，水平地面上质量为m的物体连着一个弹性系数为k的轻弹簧，在水平恒力F作用下做匀加速直线运动已知物体与地面间的动摩擦因素为，重力加速度为g，弹簧没有超出弹性限度，则弹簧的伸长量为(C)A. B.C. D.解析：弹簧无质量，其拉力Fkx.选项C正确2(2014·广东高考)如图是物体做直线运动的vt图象，由图可知，该物体(B)A第1 s内和第3 s内的运动方向相反B第3 s内和第4 s内的加速度相同C第1 s内和第4 s内的位移大小不等D02 s内和04 s内的平均速度大小相等解析：第一象限内速度都为正，速度方向相同，选项A错第3 s内和第4 s内图线的斜率相同，表示加速度相同，选项B正确第1 s内和第4 s内图线与横轴所围面积大小相同，表示位移大小相等，选项C错因为第3 s内和第4 s内位移等大反向，使得02 s和04 s内的位移相同，但时间不同，所以02 s和04 s内的平均速度不相等，选项D错3如图甲所示，在光滑的水平面上，物体A在水平方向的外力F作用下做直线运动，其vt图象如图乙所示，规定向右为正方向下列判断正确的是(A)A在3 s末，物体处于出发点右方B在12 s内，物体正向左运动，且速度大小在减小C在13 s内，物体的加速度方向先向右后向左D在01 s内，外力F不断增大解析：物体在13 s内，位移为零，则物体在3 s末处于出发点右方，位置在1 s末所处的位置，选项A正确在12 s内，物体正向右减速运动，选项B错误在13 s内，物体的加速度方向一直向左，选项C错误在01 s内，物体的加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律，外力不断减小，选项D错误4如图甲为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为的光滑斜面滑下，然后在不同的角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随变化的图象分别对应图乙中的(B)A、和 B、和C、和 D、和解析：小球受重力mg、支持力FN，由牛顿第二定律得mgsin ma，agsin ，而amg，故sin ；由牛顿第三定律得FNFN，FNmFNm，而FNmgcos ，FNmmg，即cos ，则cos ；重力加速度的最大值gmg，即1，故正确选项应为B.5如图，弹簧吊着箱子A，箱内放有物体B，它们的质量均为m，现对箱子施加竖直向上的力F4mg，而使系统静止撤去F的瞬间，A、B的加速度分别为(D)AaAaBg BaAg，aB0CaA2g，aBg DaA3g，aBg解析：撤去F前：设弹簧的弹力大小为f，根据平衡条件得对整体：F2mgf，解得：f2mg撤去F的瞬间：弹簧的弹力没有来得及变化，大小仍为f2mg假设A、B之间的弹力突变为零，则根据牛顿第二定律得对箱子A：fmgmaA解得：aA3g对物体B：mgmaB解得：aBg所以aA>aB又因物体B处在箱子A的底板之上，因此假设成立，故选D.二、多项选择题6如图，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置时间(xt)图线由图可知(ABC)A在时刻t1，b车追上a车B在时刻t2，a、b两车运动方向相反C在t1到t2这段时间内，b车的速率先减少后增加D在t1到t2这段时间内，b车的速率一直比a车的大解析：考查xt图象由图可知，在t1时刻是b车追上a车，A正确；图象的倾斜方向代表车的运动方向，向上倾斜代表与正方向相同，向下倾斜代表与正方向相反，图象的斜率的绝对值代表速率，B、C正确，D错误7如图，底板光滑的小车放在水平地面上，其上放有两个完全相同的弹簧秤甲、乙，甲、乙系住一个质量为1 kg的物块当小车做匀速直线运动时，两弹簧秤被拉长，示数均为10 N则当小车向右做匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数变为8 N，则(AC) A弹簧秤乙的示数为12 NB弹簧秤乙的示数仍10 NC小车的加速度为4 m/s2D小车的加速度为2 m/s2解析：由于车厢长度的限制，两弹簧秤的总示数为20 N，故弹簧秤乙的示数为12 N；由此得加速度a m/s24 m/s2.8静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用，在4 s内该力随时间变化的关系如图所示，则(CD) A物体将做往复运动B2 s末物体的加速度最大C2 s末物体的速度最大D4 s内物体的位移最大解析：02 s内向一方向做匀加速运动，24 s内仍向一方向做匀减速运动，由于对称性，2 s末物体的速度最大，4 s末速度为0，4 s内位移最大9如图，在光滑的水平面上，叠放着两个质量分别为m、M的物体(m<M)，用一水平恒力作用在m物体上，两物体相对静止地向右运动现把此水平力作用在M物体上，则以下说法正确的是(AB)A两物体间的摩擦力减小Bm受到的合外力与第一次相同CM受到的摩擦力增大D两物体间可能有相对运动解析：用一水平恒力作用在m物体上，两物体相对静止地向右运动，以m、M组成的整体为研究对象，根据牛顿第二定律知，加速度a，以M为研究对象，根据牛顿第二定律知，两者之间的静摩擦力fMa，当水平力作用在M物体上时，假设两物体保持相对静止，整体的加速度aa，隔离m分析，两者之间的摩擦力fma<f，可知假设成立，两者之间仍然保持相对静止且摩擦力减小，A正确，C、D错误；由于加速度不变，m受到的合外力F合ma，故B正确三、计算题10如图所示，质量为M1 kg的木板静止在水平地面上，质量m1 kg、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端设最大摩擦力都等于滑动摩擦力已知木板与地面间的动摩擦因数10.1，铁块与木板之间的动摩擦因数20.4，取g10 m/s2.现给铁块施加一个水平向左的力F.(1)若力F恒为8 N，经1 s铁块运动到木板的左端求木板的长度；(2)若力F从零开始逐渐增加，且木板足够长试通过分析与计算，在坐标图中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象解析：(1)铁块在水平方向受到两个力F、f，设铁块的加速度为a1，铁块的位移为s1，木板的加速度为a2，木板的位移为s2.则有：F2mgma1对木板：2mg1(Mm)gMa2由运动学规律：s1a1t2，s2a2t2而Ls1s2代入数据联立以上各式解得：a14 m/s2，a22 m/s2，L1 m.(2)铁块与木板间的最大静摩擦力为fmax2mg4 N，木板与地面间的最大静摩擦力fmax11(Mm)g2 N当力F从零开始逐渐增加，增加到Ffmax12 N前，木板、铁块均未滑动，此时fF；当力F从2 N继续增加时，铁块、木板一起滑动，直到铁块与木板间的摩擦力达到最大静摩擦力fmax，此时木板、铁块整体的加速度为a，则有：Ffmax1(Mm)a，而对铁块有Ffmaxma，解得：F6 N.当力F从6 N继续增加时，铁块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为f4 N.综上可得铁块受到的摩擦力f随力F的图象如图所示答案：(1)1 m(2)见解析课时过关(B卷) 一、单项选择题1(2014·新课标)甲、乙两汽车在一平直公路上同向行驶在t0到tt1的时间内，它们的vt图象如图所示在这段时间内(A)A汽车甲的平均速度比乙的大B汽车乙的平均速度等于C甲、乙两汽车的位移相同D汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大解析：因为图线与坐标轴所夹的“面积”是物体的位移，故在0t1时间内，甲车的位移大于乙车，故根据可知，甲车的平均速度大于乙车，选项A正确，C错误；因为乙车做变减速运动，故平均速度小于，选项B错误；因为图线的切线的斜率等于物体的加速度，故甲、乙两车的加速度大小均逐渐减小，选项D错误2如图所示，水平木板上有质量m1.0 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小取重力加速度g10 m/s2.下列判断正确的是(D)A5 s内拉力对物块做功为零B4 s末物块所受合力大小为4.0 NC物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D69 s内物块的加速度大小为2.0 m/s2解析：由题图可得：物块所受的最大静摩擦力为4 N，滑动摩擦力为3 N，物块在4 s末就开始运动了，故5 s内拉力对物块做了功，A项错误；4 s末物块所受拉力为4 N，所受最大静摩擦力也为4 N，合力大小为0，B项错误；物块与木板之间的滑动摩擦力为3 N，物块对木板的压力为10 N，物块与木板之间的动摩擦因数为0.3，C项错误；69 s内拉力大小为5 N，物块所受的滑动摩擦力为3 N，合力为2 N，由牛顿第二定律可得，物块的加速度大小为2.0 m/s2，D项正确3一个质量为0.3 kg的物体沿水平面做直线运动，如图所示，图线a表示物体受水平拉力时的vt图象，图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的vt图象，下列说法中正确的是(A)A水平拉力的大小为0.1 N，方向与摩擦力方向相同B水平拉力对物体做的功为1.2 JC撤去拉力后物体还能滑行7.5 mD物体与水平面间的动摩擦因数为0.1解析：根据vt图象，物体受水平拉力时，a1 m/s2，a2 m/s2，根据牛顿第二定律，Ffma1，fma2，解得F0.1 N，方向与摩擦力方向相同，A正确WFF·s10.1××3 J1.2 J，B错误根据s2×3 m7.5 m，而6 s末速度不为零，故撤去拉力后物体滑行的距离应大于7.5 m，C错误根据fmgma2，D错误4如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力(A)A方向向左，大小不变B方向向左，逐渐减小C方向向右，大小不变D方向向右，逐渐减小解析：设A与地面间的动摩擦因数为，对A、B整体由牛顿第二定律得(mAmB)g(mAmB)a，解得ag，方向向左；对B由牛顿第二定律得FfmBamBg，方向与加速度方向相同，故选项A正确5物体甲、乙原来静止于光滑水平面上从t0时刻开始，甲沿水平面做直线运动，速度随时间变化如图甲；乙受到如图乙所示的水平拉力作用则在04 s的时间内(D)A甲物体所受合力不断变化B甲物体的速度不断减小C2 s末乙物体改变运动方向D2 s末乙物体速度达到最大解析：由甲物体的vt图象可知，物体加速度始终不变，故合力不变，A错误甲物体速度先减小后增大，B错误由乙物体的Ft图象可知，乙物体2 s末力的方向改变，加速度方向改变，而速度方向并不改变，此时速度达到最大，C错误，D正确二、多项选择题6(2015·长沙模拟)重为50 N的物体放在水平面上，物体与水平面的动摩擦因数为0.2，现用方向相反的水平力F1和F2拉物体，其中F115 N，如图所示要使物体做匀加速运动，则F2的大小可能为(AD)A3 N B10 NC20 N D30 N解析：物体与水平面间的摩擦力为fFN10 N，当F2大小为3 N或30 N时，物体所受合外力不为零，物体将做匀加速运动，A、D正确；当F2大小为10 N或20 N时，物体所受合外力为零，物体静止，B、C错误7如图，一木块放置在水平地面上，刚开始受到一个逐渐增大的水平力F作用，当木块开始滑动时立刻保持力F不变(最大静摩擦力略大于滑动摩擦力)，下列说法中正确的是(ABD)A木块未被拉动前静摩擦力逐渐增大B木块被拉动后滑动摩擦力保持不变C木块被拉动后做匀速直线运动D木块被拉动后做匀加速直线运动解析：木块未被拉动前处于平衡状态，静摩擦力随拉力的增大而增大，A正确；滑动静摩擦力是一个定值，与拉力的大小无关，B正确；木块被拉动后，拉力F大于滑动摩擦力，木块做匀加速直线运动，C错误，D正确8物体原来静止在水平地面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图所示设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等根据题目提供的信息，下列判断正确的是(g取10 m/s2)(AB)A物体的质量为m2 kgB物体与水平面间的动摩擦因数0.3C物体与水平面的最大静摩擦力Ffmax12 ND在F为10 N时，物体的加速度a2.5 m/s2解析：由题图可知，当F7 N时，a0.5 m/s2，当F14 N时，a4 m/s2，由牛顿第二定律知，FFfma，故7Ff0.5 m，14Ff4 m，联立解得：m2 kg，Ff6 N，选项A正确，C错误；由Ffmg解得0.3，选项B正确；由牛顿第二定律，FFfma，在F为10 N时，物体的加速度a2.0 m/s2，选项D错误9(2015·武汉模拟)如图所示，质量为M5 kg的箱子B置于光滑水平面上，箱子底板上放一质量为m21 kg的物体C，质量为m12 kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与箱子B相连，在A加速下落的过程中，C与箱子B始终保持相对静止不计定滑轮的质量和一切阻力，g取10 m/s2，下列说法正确的是(AB)A物体A处于失重状态B物体A的加速度大小为2.5 m/s2C物体C对箱子B的静摩擦力大小为3 ND轻绳对定滑轮的作用力大小为30 N解析：假设绳子拉力为F，根据牛顿第二定律，对A有：m1gFm1a；对B、C整体有：F(Mm2)a；联立解得：F15 N；a2.5 m/s2；物体A有向下的加速度，故是失重，故A、B正确；对C受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，根据牛顿第二定律有：fm2a1×2.5 N2.5 N，故C错误；绳子的张力为15 N，由于滑轮两侧绳子垂直，根据平行四边形定则，其对滑轮的作用力为15 N，故D错误三、计算题10(2015·太原模拟)质量为3 kg的长木板A置于光滑的水平地面上，质量为2 kg的木块B(可视为质点)置于木板A的左端，在水平向右的力F作用下由静止开始运动，如图甲所示A、B运动的加速度随时间变化的图象如图乙所示(g取10 m/s2)求：(1)木板与木块之间的动摩擦因数(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(2)4 s末A、B的速度(3)若6 s末木板和木块刚好分离，则木板的长度为多少？解析：(1)由图知4 s末A、B间达到最大静摩擦力，此时a2 m/s2对应A板fmAamBgA、B间动摩擦因数0.3.(2)由图象知4 s末二者的速度等于图线与坐标轴包围的面积vat1×2×4 m/s4 m/s.(3)4 s到6 s末t22 s木板A运动的位移xAvt2aAtxBvt2aBt木板的长度lxBxA4 m.答案：(1)0.3(2)4 m/s(3)4 m