2019年高考物理 母題題源系列 專題03 牛頓運(yùn)動定律(含解析)

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1、專題03 牛頓運(yùn)動定律 【母題來源一】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅲ卷) 【母題原題】(2019·新課標(biāo)全國Ⅲ卷)如圖(a),物塊和木板疊放在實驗臺上,物塊用一不可伸長的細(xì)繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連,細(xì)繩水平。t=0時,木板開始受到水平外力F的作用,在t=4 s時撤去外力。細(xì)繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示,木板的速度v與時間t的關(guān)系如圖(c)所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出 A.木板的質(zhì)量為1 kg B.2 s~4 s內(nèi),力F的大小為0.4 N C.0~2 s內(nèi),力F的大小保

2、持不變 D.物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2 【答案】AB 【解析】結(jié)合兩圖像可判斷出0~2 s物塊和木板還未發(fā)生相對滑動,它們之間的摩擦力為靜摩擦力,此過程力F等于f,故F在此過程中是變力,即C錯誤;2~5 s內(nèi)木板與物塊發(fā)生相對滑動,摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒幽Σ亮?,由牛頓運(yùn)動定律,對2~4 s和4~5 s列運(yùn)動學(xué)方程,可解出質(zhì)量m為1 kg,2~4 s內(nèi)的力F為0.4 N,故A、B正確;由于不知道物塊的質(zhì)量,所以無法計算它們之間的動摩擦因數(shù)μ,故D錯誤。 【命題意圖】本專題中的特殊題型有連接體模型,涉及的知識點有相對運(yùn)動和牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用,需要考生運(yùn)用整體法和隔離法解決這類問題,意

3、在考查考生的綜合分析能力。 【考試方向】對于連接體模型,命題多集中在兩個或兩個以上相關(guān)聯(lián)的物體之間的相互作用和系統(tǒng)所受的外力情況,一般根據(jù)連接類型(直接連接型、繩子連接型、彈簧連接型),且考查時多涉及物體運(yùn)動的臨界和極值問題。 【得分要點】處理連接體問題的基本方法是隔離法和整體法:分析整體受力,不需要求物體間相互作用力時,多采用整體法;要求求出系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的作用力時,需采用隔離法。涉及臨界或極值問題時,要分析此狀態(tài)下的受力特點和運(yùn)動特點,找到臨界或極值產(chǎn)生的條件。 抓住“兩個分析”和“一個橋梁”.“兩個分析”是指“受力分析”和“運(yùn)動情景或運(yùn)動過程分析”.“一個橋梁”是指“加速度是聯(lián)系

4、運(yùn)動和受力的橋梁”.綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式解決問題。 1.高考考查特點 (1)高考題注重基本概念的理解及基本公式及推論的靈活應(yīng)用,計算題要注意追及相遇類為背景的實際問題。k.Com] (2)熟練掌握運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律及推論,實際問題中做好過程分析及運(yùn)動中的規(guī)律選取是解題的關(guān)鍵。 2.解題常見誤區(qū)及提醒 (1)基本概念公式及基本推論記憶不準(zhǔn)確,應(yīng)用不靈活。 (2)實際問題中過程不清晰、時間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系把握不準(zhǔn)。 (3)解決追及相遇問題時,要抓住題目中的關(guān)鍵詞語(如“剛好”、“最多”、“至少”等)。 1.(2019·浙江省金華市云富高級中學(xué)高三普通高中學(xué)業(yè)水

5、平??迹╆P(guān)于牛頓第一運(yùn)動定律,下列說法中正確的是 A.牛頓第一運(yùn)動定律是通過伽利略“理想實驗”的驗證后建立起來的 B.牛頓第一運(yùn)動定律表明,力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 C.牛頓第一運(yùn)動定律表明,慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 D.牛頓第一運(yùn)動定律表明,物體只有在靜止或做勻速直線運(yùn)動時才具有慣性 【答案】C 【解析】牛頓第一定律是在伽利略“理想實驗”之后通過歸納演繹推理建立起來的,選項A錯誤;牛頓第一運(yùn)動定律表明,力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,選項B錯誤;牛頓第一運(yùn)動定律表明,慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,選項C正確;牛頓第一運(yùn)動定律表明,物體不是只有在靜止或

6、做勻速直線運(yùn)動時才具有慣性,在任何狀態(tài)下都具有慣性,選項D錯誤。 2.(2019·浙江省溫州九校期中)如圖,風(fēng)靡全球的《蜘蛛俠2》電影中,蜘蛛俠利用蜘蛛絲粘住墻體產(chǎn)生的阻力,來拯救一列質(zhì)量為1×106 kg的速度為360 km/h飛馳的失去制動性能的列車,使列車在其正前方400米斷軌處剛好停止。若鐵軌和空氣的阻力為車重的0.25倍,列車的運(yùn)動可視為勻減速直線運(yùn)動,則蜘蛛絲對列車產(chǎn)生的平均阻力為 A.1×105 N B.1×106 N C.1×107 N D.1×108 N 【答案】C 【解析】根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得加速度的大小為,根據(jù)牛頓第二定律則有,解得蜘蛛絲對列車產(chǎn)生的平均阻力為

7、,故選項C正確,A、B、D錯誤。 3.(2019·浙江省溫州市求知中學(xué)月考)如圖所示,質(zhì)量為m的人站在豎直觀光電梯中,如果電梯運(yùn)動的加速度大小為a,電梯地板對人的支持力為F=mg+ma,則可能的情況為 A.電梯以加速度a向下加速運(yùn)動 B.電梯以加速度a向上加速運(yùn)動 C.電梯以加速度a向上減速運(yùn)動 D.以上三項都不正確 【答案】B 【解析】人的加速度,方向向上,所以電梯以加速度向上加速運(yùn)動或電梯以加速度向下減速運(yùn)動,故選項B正確,A、C、D錯誤。 4.(2019·江西省名校高三聯(lián)考)為了備戰(zhàn)2020年東京奧運(yùn)會,我國羽毛球運(yùn)動員進(jìn)行了如圖所示的原地縱跳摸高訓(xùn)練。已知質(zhì)量m=5

8、0 kg的運(yùn)動員原地靜止站立(不起跳)摸高為2.10 m,比賽過程中,該運(yùn)動員先下蹲,重心下降0.5 m,經(jīng)過充分調(diào)整后,發(fā)力跳起摸到了2.90 m的高度。若運(yùn)動員起跳過程視為勻加速運(yùn)動,忽略空氣阻力影響,g取10 m/s2。則 A.運(yùn)動員起跳過程處于超重狀態(tài) B.起跳過程的平均速度比離地上升到最高點過程的平均速度大 C.起跳過程中運(yùn)動員對地面的壓力為960 N D.從開始起跳到雙腳落地需要1.05 s 【答案】AD 【解析】AC、運(yùn)動員離開地面后做豎直上拋運(yùn)動,根據(jù)可知;在起跳過程中可視為勻加速直線運(yùn)動,加速度方向豎直向上,所以運(yùn)動員起跳過程處于超重狀態(tài),根據(jù)速度位移公式可知

9、,解得,對運(yùn)動員根據(jù)牛頓第二定律可知,解得,根據(jù)牛頓第三定律可知,對地面的壓力為1 560 N,故選項A正確,C錯誤;B、在起跳過程中做勻加速直線運(yùn)動,起跳過程的平均速度,運(yùn)動員離開地面后做豎直上拋運(yùn)動,離地上升到最高點過程的平均速度,故選項B錯誤;D、起跳過程運(yùn)動的時間,起跳后運(yùn)動的時間,故運(yùn)動的總時間,故選項D正確。 5.(2019·安徽省定遠(yuǎn)縣民族中學(xué)高三模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小球穿在足夠長的水平固定直桿上處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)對小球同時施加水平向右的恒力F0和豎直向上的力F,使小球從靜止開始向右運(yùn)動,其中豎直向上的力F大小始終與小球的速度成正比,即F=kv(圖中未標(biāo)出),已知小球與桿間

10、的動摩擦因數(shù)為m,下列說法中正確的是 A.小球先做加速度增大的加速運(yùn)動,后做加速度減小的減速運(yùn)動 B.小球先做加速度減小的加速運(yùn)動,后做加速度增大的減速運(yùn)動直到靜止 C.小球的最大加速度為 D.小球的最大速度為 【答案】D 【解析】AB項:剛開始運(yùn)動時,加速度為,當(dāng)速度v增大,加速度增大,當(dāng)速度v增大到符合kv>mg后,加速度為:,當(dāng)速度v增大,加速度減小,當(dāng)a減小到0,做勻速運(yùn)動,所以小球的速度先增大后保持不變,加速度先增大后減小,最后保持不變,故AB錯誤;C項:當(dāng)阻力為零時,加速度最大,故小球的最大加速度為,故C錯誤;D項:當(dāng)加速度為零時,小球的速度最大,此時有:F0=μ(

11、kvm–mg),故最大速度為,故D正確。 6.(2019·遼寧省沈陽市高三三模)如圖所示,水平桌面上放置一個傾角為45°的光滑楔形滑塊A,一細(xì)線的一端固定于楔形滑塊A的頂端O處,細(xì)線另一端拴一質(zhì)量為m=0.2 kg的小球。若滑塊與小球一起以加速度a向左做勻加速運(yùn)動(取g=10 m/s2)則下列說法正確的是 A.當(dāng)a=5 m/s2時,滑塊對球的支持力為 B.當(dāng)a=15 m/s2時,滑塊對球的支持力為半 C.當(dāng)a=5 m/s2時,地面對A的支持力一定大于兩個物體的重力之和 D.當(dāng)a=15 m/s2時,地面對A的支持力一定小于兩個物體的重力之和 【答案】A 【解析】設(shè)加速度為a0時

12、小球?qū)瑝K的壓力等于零,對小球受力分析,受重力、拉力,根據(jù)牛頓第二定律,有:水平方向:F合=Fcos45°=ma0;豎直方向:Fsin45°=mg,解得a0=g。A、當(dāng)a=5 m/s2時,小球未離開滑塊,水平方向:Fcos45°–FNcos45°=ma;豎直方向:Fsin45°+FNsin45°=mg,解得,故A正確;B、當(dāng)a=15 m/s2時,小球已經(jīng)離開滑塊,只受重力和繩的拉力,滑塊對球的支持力為零,故B錯誤;CD、當(dāng)系統(tǒng)相對穩(wěn)定后,豎直方向沒有加速度,受力平衡,所以地面對A的支持力一定等于兩個物體的重力之和,故C,D錯誤;故選A。 7.(山東省淄博市2019屆高三三模考試?yán)砭C物理試卷)

13、如圖所示,某賓館大樓中的電梯下方固定有4根相同的豎直彈簧,其勁度系數(shù)均為k。這是為了防止電梯在空中因纜繩斷裂而造成生命危險。若纜繩斷裂后,總質(zhì)量為m的電梯下墜,4根彈簧同時著地而開始緩沖,電梯墜到最低點時加速度大小為5g(g為重力加速度大?。铝姓f法正確的是 A.電梯墜到最低點時,每根彈簧的壓縮長度為 B.電梯墜到最低點時,每根彈簧的壓縮長度為 C.從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中,電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài) D.從彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中,電梯始終處于失重狀態(tài) 【答案】C 【解析】在最低點時,由牛頓第二定律:,其中a=5g,解得,選項AB錯誤;從

14、彈簧著地開始至電梯下落到最低點的過程中,重力先大于彈力,電梯向下先加速運(yùn)動,當(dāng)重力小于彈力時,電梯的加速度向上,電梯向下做減速運(yùn)動,則電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),選項C正確,D錯誤。 8.(2019·浙江省七彩陽光新高考研究聯(lián)盟期中)如圖所示,兩個質(zhì)量分別為m1=3 kg、m2=2 kg的物體A和B置于光滑的水平面上,中間用輕質(zhì)彈簧測力計連接。兩個大小為F1=F2=30 N的水平拉力分別作用在m1、m2上,則 A.彈簧測力計的示數(shù)是30 N B.彈簧測力計的示數(shù)是60 N C.在突然撤去F2的瞬間,B的加速度大小為0 m/s2 D.在突然撤去F2的瞬間,A的加速度大小為10

15、 m/s2 【答案】A 【解析】AB、對整體分析知物體處于平衡狀態(tài),隔離A由平衡條件知彈簧測力計的示數(shù)是30 N,故A正確B錯誤;CD、突然撤去F2的瞬間,彈簧測力計的示數(shù)不變,對B由牛頓第二定律得:,對A分析知合力為0,所以A的加速度大小為0,故CD錯誤。 9.(2019·湖南省懷化市高三統(tǒng)一模擬)如圖所示,質(zhì)量為M=2 kg、長為L=1.5 m的木板靜止在光滑的水平面上,木板上右端放著一可視為質(zhì)點的小滑塊,小滑塊的質(zhì)量為m=1 kg,小滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為=0.2。若用水不拉力F作用在木板上,取g=10 m/s2,則下列說法正確的是 A.F=8 N時,小滑塊與木板保持相

16、對靜止 B.F=10 N時,小滑塊與木板發(fā)生相對滑動 C.F=12 N時,小滑塊從木板上滑下所需的時間為2 s D.F=12 N時,小滑塊從木板上滑下時木板的動量大小為10 kg·m/s 【答案】BD 【解析】以小滑塊為研究對象,由牛頓第二定律,得小滑塊的最大加速度為,以整體為研究對象,小滑塊在木板上滑動時的最小拉力為,A項錯誤,B項正確;若,則木板的加速度大小為,由得小滑塊從木板上滑下所需的時間為,C項錯誤;小滑塊從木板上滑下時,木板的動量大小為,D項正確。 10.(2019·浙江省寧波市余姚市余姚中學(xué)月考)如圖所示兩木塊A和B疊放在光滑水平面上,質(zhì)量分別為m和M,A與B之間的最

17、大靜摩擦力為Ffm,B與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子,已知A和B在振動過程中不發(fā)生相對滑動,則 A.速度最大時,A、B間摩擦力最大 B.彈簧彈力最大時,A、B間摩擦力最大 C.它們的振幅不能大于 D.它們的振幅不能大于 【答案】BD 【解析】A.因為A和B在振動過程中不發(fā)生相對滑動,所以加速度相同;當(dāng)速度最大時,,對A分析,受力為0,故A、B間摩擦力為0,A錯誤;B.對A、B整體受力分析,,隔離A分析:,所以彈力最大時,加速度最大,A、B間摩擦力最大,B正確;CD、通過選項C的分析,設(shè)最大振幅為A,當(dāng)振幅最大時,彈力最大:整體分析,隔離A分析:聯(lián)立兩式得:,C錯誤;D正確。 8

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