2019屆高考物理真題同步分類解析專題02牛頓定律

1、專題02牛頓定律1.全國2卷16物塊在輕繩的拉動下沿傾角為30的固定斜面向上勻速運(yùn)動，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為質(zhì)量最大為（）A150kgB1003kg【答案】A【解析】牛頓定律33，重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500N，則物塊的C200kgD2003kg，代入數(shù)據(jù)得m150kg，A正確。2.全國2卷25.（20分）一質(zhì)量為m=2000kg的汽車以某一速度在平直公路上勻速行駛。行駛過程中，司機(jī)忽然發(fā)現(xiàn)前方100m處有一警示牌。立即剎車。剎車過程中，汽車所受阻力大小隨時間變化可簡化為圖（a）中的圖線。圖（a）中，0t1時間段為從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到采取措

2、施的反應(yīng)時間（這段時間內(nèi)汽車所受阻力已忽略，汽車仍保持勻速行駛），t1=0.8s；t1t2時間段為剎車系統(tǒng)的啟動時間，t2=1.3s；從t2時刻開始汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作，直至汽車停止，已知從t2時刻開始，汽車第1s內(nèi)的位移為24m，第4s內(nèi)的位移為1m。（1）在圖（b）中定性畫出從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作后汽車運(yùn)動的v-t圖線；（2）求t2時刻汽車的速度大小及此后的加速度大小；（3）求剎車前汽車勻速行駛時的速度大小及t1t2時間內(nèi)汽車克服阻力做的功；司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止，汽車行駛的距離約為多少（以t1t2時間段始末速度的算術(shù)平均值替代這段時間內(nèi)汽車的平均速度）？【解析】（1）v-

3、t圖像如圖所示。6（2）設(shè)剎車前汽車勻速行駛時的速度大小為v1，則t1時刻的速度也為v1，t2時刻的速度也為v2，在t2時刻后汽車做勻減速運(yùn)動，設(shè)其加速度大小為a，取t=1s，設(shè)汽車在t2+n-1t內(nèi)的位移為sn，n=1,2,3,。若汽車在t2+3tt2+4t時間內(nèi)未停止，設(shè)它在t2+3t時刻的速度為v3，在t2+4t時刻的速度為v4，由運(yùn)動學(xué)有代入數(shù)據(jù)得24=v2-a/2vv4at42聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)解得v17m/s4這說明在t2+4t時刻前，汽車已經(jīng)停止。因此，式不成立。由于在t2+3tt2+4t內(nèi)汽車停止，由運(yùn)動學(xué)公式vv3at322asv243聯(lián)立，代入已知數(shù)據(jù)解得解得或者a288

4、m/s2，v2=29.76m/s212a8m/s2，v2=28m/s25（3）設(shè)汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作時，汽車所受阻力的大小為f1，由牛頓定律有f1=ma在t1t2時間內(nèi)，阻力對汽車沖量的大小為I=1f(tt)1由動量定理有Imv1m2I=mv1-mv2由動量定理，在t1t2時間內(nèi)，汽車克服阻力做的功為聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)解得v1=30m/s從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止，汽車行駛的距離s約為代入已知數(shù)據(jù)解得s=87.5m3.全國3卷20如圖（a），物塊和木板疊放在實(shí)驗臺上，物塊用一不可伸長的細(xì)繩與固定在實(shí)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=4s時撤去外力

5、。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(shí)驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出A木板的質(zhì)量為1kgB2s4s內(nèi)，力F的大小為0.4NC02s內(nèi)，力F的大小保持不變D物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2【答案】AB【解析】t=4s5s，外力撤去，只受摩擦力f0.2N，從圖象知，加速度a0.2m/s2.根據(jù)牛頓定律fma,得m=1kg.A正確；2s4s內(nèi)，從圖象知，加速度a2m/s2，根據(jù)牛頓定律F-fma,得F=0.4N,B正確；4.北京卷24（20分）雨滴落到地面的速度通常僅為幾米每秒，這與雨滴下落

6、過程中受到空氣阻力有關(guān)。雨滴間無相互作用且雨滴質(zhì)量不變，重力加速度為g。（1）質(zhì)量為m的雨滴由靜止開始，下落高度h時速度為u，求這一過程中克服空氣阻力所做的功W。（2）將雨滴看作半徑為r的球體，設(shè)其豎直落向地面的過程中所受空氣阻力f=kr2v2，其中v是雨滴的速度，k是比例系數(shù)。a設(shè)雨滴的密度為，推導(dǎo)雨滴下落趨近的最大速度vm與半徑r的關(guān)系式；b示意圖中畫出了半徑為r1、r2（r1r2）的雨滴在空氣中無初速下落的vt圖線，其中_對應(yīng)半徑為r1的雨滴（選填、）；若不計空氣阻力，請在圖中畫出雨滴無初速下落的vt圖線。（3）由于大量氣體分子在各方向運(yùn)動的幾率相等，其對靜止雨滴的作用力為零。將雨滴簡化

7、為垂直于運(yùn)動方向面積為S的圓盤，證明：圓盤以速度v下落時受到的空氣阻力fv2（提示：設(shè)單位體積內(nèi)空氣分子數(shù)為n，空氣分子質(zhì)量為m0）。【解析】（1）根據(jù)動能定理可得（2）a根據(jù)牛頓第二定律mgfma得當(dāng)加速度為零時，雨滴趨近于最大速度vm雨滴質(zhì)量m43r3由a=0，可得，雨滴最大速度b如答圖2（3）根據(jù)題設(shè)條件：大量氣體分子在各方向運(yùn)動的幾率相等，其對靜止雨滴的作用力為零。以下只考慮雨滴下落的定向運(yùn)動。簡化的圓盤模型如答圖3。設(shè)空氣分子與圓盤碰撞前后相對速度大小不變。在t時間內(nèi)，與圓盤碰撞的空氣分子質(zhì)量為【解析】根據(jù)h，得h，所以h的單位是1以F表示圓盤對氣體分子的作用力，根據(jù)動量定理，有得F

8、nmSv20由牛頓第三定律，可知圓盤所受空氣阻力fv2采用不同的碰撞模型，也可得到相同結(jié)論。5.天津卷9.（1）第26屆國際計量大會決定，質(zhì)量單位“千克”用普朗克常量h定義，“國際千克原器”于2019年5月20日正式“退役”h的數(shù)值為6.631034，根據(jù)能量子定義，h的單位是_，該單位用國際單位制中的力學(xué)基本單位表示，則為_。【答案】（1）Jskgm2/sJJss根據(jù)W=Fx和F=ma，所以1Js6.天津卷10.（16分）完全由我國自行設(shè)計、建造的國產(chǎn)新型航空母艦已完成多次海試，并取得成功。航母上的艦載機(jī)采用滑躍式起飛，故甲板是由水平甲板和上翹甲板兩部分構(gòu)成，如圖1所示。為了便于研究艦載機(jī)的

9、起飛過程，假設(shè)上翹甲板BC是與水平甲板AB相切的一段圓弧，示意如圖2，AB長L150m，1BC水平投影L63m，圖中C點(diǎn)切線方向與水平方向的夾角12（）。若艦載機(jī)從A2點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，經(jīng)t6s到達(dá)B點(diǎn)進(jìn)入BC。已知飛行員的質(zhì)量m60kg，g10m/s2，求（1）艦載機(jī)水平運(yùn)動的過程中，飛行員受到的水平力所做功W；（2）艦載機(jī)剛進(jìn)入BC時，飛行員受到豎直向上的壓力F多大。N【解析】（1）艦載機(jī)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)其剛進(jìn)入上翹甲板時的速度為，則有L2t1根據(jù)動能定理，有聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)，得（2）設(shè)上翹甲板所對應(yīng)的圓弧半徑為R，根據(jù)幾何關(guān)系，有LRsin2由牛頓第二定律，有聯(lián)

10、立式，代入數(shù)據(jù)，得7.江蘇卷15（16分）如圖所示，質(zhì)量相等的物塊A和B疊放在水平地面上，左邊緣對齊A與B、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為。先敲擊A，A立即獲得水平向右的初速度，在B上滑動距離L后停下。接著敲擊B，B立即獲得水平向右的初速度，A、B都向右運(yùn)動，左邊緣再次對齊時恰好相對靜止，此后兩者一起運(yùn)動至停下最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g求：（1）A被敲擊后獲得的初速度大小vA；（2）在左邊緣再次對齊的前、后，B運(yùn)動加速度的大小aB、aB；（3）B被敲擊后獲得的初速度大小vB【答案】（1）由牛頓運(yùn)動定律知，A加速度的大小aA=g勻變速直線運(yùn)動2aAL=vA2解得vA2gL（2）設(shè)A、

11、B的質(zhì)量均為m對齊前，B所受合外力大小F=3mg由牛頓運(yùn)動定律F=maB，得aB=3g對齊后，A、B所受合外力大小F=2mg由牛頓運(yùn)動定律F=2maB，得aB=g（3）經(jīng)過時間t，A、B達(dá)到共同速度v，位移分別為xA、xB，A加速度的大小等于aA則v=aAt，v=vBaBt且xBxA=L解得【解析】從B獲得速度v到A、B速度相等并且A到B的邊緣，示意圖如下：B從上圖可以看出：此間速度圖象如下：2得vt2L根據(jù)“面積法”求位移，,xAvt，代入B又解得.8.2019年高考全國2卷第22題（5分）如圖（a），某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁

12、打點(diǎn)計時器、頻率50Hz的交流電源，紙帶等。回答下列問題：（1）鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)=（用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示）（2）某次實(shí)驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角=30。接通電源。開啟打點(diǎn)計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示。圖中的點(diǎn)為計數(shù)點(diǎn)（每兩個相鄰的計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出）。重力加速度為9.8m/s2。可以計算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為（結(jié)果保留2位小數(shù)）?！敬鸢浮浚?）gsina（2）0.35gcos【解析】（1）根據(jù)牛頓定律，得gsinagcos=m/s21.97m/s29.2019年高考全國3卷第22題.（5分）甲乙兩位同學(xué)設(shè)計了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的實(shí)驗。實(shí)驗中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片。（1）若要從拍得的照片中獲取必