高考物理试题汇编牛顿运动定律 9页

‎2012年高考物理试题汇编：牛顿运动定律 ‎1．（2012上海卷）．如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平。则在斜面上运动时，B受力的示意图为（ ）‎ 答案：A ‎2．(2012全国理综).（11分）‎ 图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。‎ ‎（1）完成下列实验步骤中的填空：‎ ‎①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。‎ ‎②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。‎ ‎③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m。‎ ‎④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。‎ ‎⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加速度a。‎ ‎⑥以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。‎ ‎（2）完成下列填空：‎ ‎（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。‎ ‎（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm，s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。‎ ‎（ⅲ）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。‎ ‎【解析与答案】（1）间距相等的点。（2）线性 ‎（2）（i）远小于m ‎(ii)‎ ‎ ‎ ‎.‎ ‎(iii)设小车的质量为，则有，变形得,所以图象的斜率为，所以作用力，图象的截距为，所以。‎ ‎3．（2012广东卷）图4是滑道压力测试的示意图，光滑圆弧轨道与光滑斜面相切，滑道底部B处安装一个压力传感器，其示数N表示该处所受压力的大小，某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑，通过B是，下列表述正确的有 A.N小于滑块重力 B.N大于滑块重力 C.N越大表明h越大 D.N越大表明h越小 答案：BC ‎4．（2012北京高考卷）．（18分）‎ ‎ 摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米．电梯的简化模型如图1所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的，已知电梯在t=0时由静止开始上升，a─t图像如图2所示．‎ 电梯总质量m=2.0×103kg．忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2．‎ ‎（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；‎ ‎（2）类比是一种常用的研究方法．对于直线运动，教科书中讲解了由υ─t图像求位移的方法．请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示a─t图像，求电梯在第1s内的速度改变量Δυ1和第2s末的速率υ2；‎ 图1‎ 电梯 拉力 a/ms-1 ‎ ‎1.0 ‎ ‎0 ‎ ‎-1.0 ‎ ‎1 ‎ ‎2 ‎ ‎10 ‎ ‎11 ‎ ‎30 ‎ ‎31 ‎ ‎30 ‎ ‎41 ‎ 图2‎ t/s ‎ ‎32 ‎ ‎（3）求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P；再求在0─11s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W．‎ ‎．（18分）‎ ‎ （1）由牛顿第二定律，有 F-mg= ma ‎ 由a─t图像可知，F1和F2对应的加速度分别是a1=1.0m/s2，a2=-1.0m/s2‎ ‎ F1= m(g+a1)=2.0×103×(10+1.0)N=2.2×104N ‎ F2= m(g+a2)=2.0×103×(10-1.0)N=1.8×104N ‎ （2）类比可得，所求速度变化量等于第1s内a─t图线下的面积 ‎ Δυ1=0.50m/s ‎ 同理可得， Δυ2=υ2-υ0=1.5m/s ‎ υ0=0，第2s末的速率 υ2=1.5m/s ‎（3）由a─t图像可知，11s~30s内速率最大，其值等于0~11s内a─t图线下的面积，有 ‎ υm=10m/s ‎ 此时电梯做匀速运动，拉力F等于重力mg，所求功率 ‎ P=Fυm=mgυm=2.0×103×10×10W=2.0×105W ‎ 由动能定理，总功 ‎ W=Ek2-Ek1=mυm2-0=×2.0×103×102J=1.0×105J ‎5．（2012山东卷）．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，图像如图所示。以下判断正确的是 A．前3s内货物处于超重状态 B．最后2s内货物只受重力作用 C．前3s内与最后2s内货物的平均速度相同 D．第3s末至第5s末的过程中，货物的机械能守恒 答案：AC ‎6．（2012四川卷）．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力，缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止。撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。则 ‎ A．撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动 ‎ B．撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为 ‎ C．物体做匀减速运动的时间为2‎ ‎ D．物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为 答案：BD ‎7．(2012全国新课标).伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是 A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B.没有力作用，物体只能处于静止状态 C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D.运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动 ‎[答案]AD ‎[解析]惯性是物体本身的一种属性，是抵抗运动状态变化的性质。A正确C错误。没有力作用物体可能静止也可能匀速直线运动，B错D正确。‎ F a ‎8．（2012安徽卷）.如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一竖直向下的恒力，则 ( )‎ A. 物块可能匀速下滑 B. 物块仍以加速度匀加速下滑 C. 物块将以大于的加速度匀加速下滑 D. 物块将以小于的加速度匀加速下滑 ‎17C；‎ 解析：未加恒力F时，由牛顿第二定律知，而加上F后，，即，C正确。‎ ‎9．(2012全国新课标).（14分）‎ 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ。‎ （1） 若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。‎ （2） 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tanθ0。‎ ‎[答案]（1）了 （2）‎ ‎[解析]（1）设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把，将推拖把的力沿竖直和水平分解，按平衡条件有 ① 　　②‎ 式中N与f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力。按摩擦定律有　　③‎ 联立①②③式得　　④‎ （2） 若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动，应用 ‎　　　≤⑤‎ 这时，①式仍满足，联立①⑤式得≤　　⑥‎ 现考察使上式成立的θ角的取值范围，注意到上式右边总是大于零，且当F无限大时极限为零，有≤0　　⑦‎ 使上式成立的角满足θ≤θ0，这里是题中所定义的临界角，即当θ≤θ0时，不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把。临界角的正切值为　　⑧‎ ‎10．（2012上海卷）．（10分）如图，将质量m＝0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数m＝0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角q＝53°的拉力F，使圆环以a＝4.4m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小。（取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2）。‎ 解析：‎ 令Fsin53°＝mg，F＝1.25N，当F＜1.25N时，杆对环的弹力向上，由牛顿定律Fcosq－mFN＝ma，FN＋Fsinq＝mg，解得F＝1N，当F＞1.25N时，杆对环的弹力向下，由牛顿定律Fcosq－mFN＝ma，Fsinq＝mg＋FN，解得F＝9N，‎ 砂、砂桶 图1‎ 小车、砝码、打点计时器 ‎●‎ ‎□‎ ‎□‎ ‎□‎ ‎□‎ 接交流电源 ‎11．（2012安徽卷）.（18分）Ⅰ.（10分）图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为，小车和砝码的总质量为。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。‎ ‎(1)试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是 A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。‎ B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。‎ C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。‎ ‎(2)实验中要进行质量和的选取，以下最合理的一组是 ‎ A. =200, =10、15、20、25、30、40‎ B. =200, =20、40、60、80、100、120‎ C. =400, =10、15、20、25、30、40‎ D. =400, =20 40、60、80、100、120‎ ‎（3）图2 是试验中得到的一条纸带，、、、、、、为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22 cm、=4.65 cm、=5.08 cm、=5.49 cm、=5.91 cm、=6.34 cm 。已知打点计时器的工作效率为50 Hz,则小车的加速度= m/s2 （结果保留2位有效数字）。‎ A 图2‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ B C D E F G Ⅰ答案：（1）B；(2)C；（3）0.42‎ 要使砂和砂桶的重力mg近似等于小车所受合外力，首先要平衡摩擦力，然后还要满足m＜＜M。而平衡摩擦，不需挂砂桶，但要带纸带，故（1）选B，（2）选C。（3）用逐差法，求得。‎ Oo v(m/s)‎ ‎0.5‎ ‎4‎ t(s)‎ ‎12．（2012安徽卷）.（14分）质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。该球受到的空气阻力大小恒为，取=10 m/s2, 求：‎ ‎（1）弹性球受到的空气阻力的大小；‎ ‎（2）弹性球第一次碰撞后反弹的高度。‎ ‎22. (1)0.2N；(2)0.375m 解析：(1)由v—t图像可知:小球下落作匀加速运动，‎ 由牛顿第二定律得：‎ 解得 ‎(2)由图知：球落地时速度，则反弹时速度 设反弹的加速度大小为a＇，由动能定理得 解得 ‎13．（2012江苏卷）．将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系图象，可能正确的是 ‎【解析】加速度，随着的减小，减小，但最后不等于0.加速度越小，速度减小得越慢，所以选C.‎ ‎【答案】C ‎14．（2012江苏卷）．如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升，夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦有均为f，若木块不滑动，力F的最大值是 A． B．‎ C． ‎ D．‎ ‎【解析】整体法，隔离法，对木块，，解得.‎ ‎【答案】A ‎15．（2012重庆卷） ．（19分）某校举行托乒乓球跑步比赛，‎ 赛道为水平直道，比赛距离为S，比赛时，‎ 某同学将球置于球拍中心，以大小a的加 速度从静止开始做匀加速运动，当速度达 到v0时，再以v0做匀速直线运动跑至终点。‎ 整个过程中球一直保持在球中心不动。比赛 中，该同学在匀速直线运动阶级保持球拍的 倾角为θ0 ，如题25图所示。设球在运动过 程中受到的空气阻力与其速度大小成正比，‎ 方向与运动方向相反，不计球与球拍之间 的摩擦，球的质量为m，重力加速度为g ‎⑴空气阻力大小与球速大小的比例系数k ‎⑵求在加速跑阶段球拍倾角θ随球速v变化的关系式 ‎⑶整个匀速跑阶段，若该同学速率仍为v0 ，而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变，不计球在球拍上的移动引起的空气阻力的变化，为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落，求β应满足的条件。‎ ‎25．（19分）‎ ‎⑴在匀速运动阶段有，‎ 得 ‎⑵加速阶段，设球拍对球的支持力为，有 得 ‎⑶以速度v0匀速运动时，设空气的阻力与重力的合力为F，有 ‎ ‎ 球拍倾角为时，空气阻力与重力的合力不变，设球沿球拍面下滑的加速度大小为，有 ‎ 设匀速跑阶段所用时间为t，有 球不从球拍上掉落的条件 ‎ 得 ‎16．(2012浙江卷)．（16分）为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石腊做成两条质量均为m、形 状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示。在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”，“A鱼”‎ 竖直下潜hA后速度减为零，“B鱼”竖直下潜hB后速度减为零。“鱼”在水中运动时，除受重力外，‎ 还受浮力和术的阻力。已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的倍，重力加速度为g，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度。假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。求：‎ ‎ (1)“A鱼”入水瞬间的速度VA1；‎ ‎ (2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA；‎ ‎ (3)“A鱼”与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比fA:fB。‎ 解答：（1）A鱼”入水前作自由落体运动 VA12-0=2Ah