知識(shí)點(diǎn)三 牛頓運(yùn)動(dòng)定律-2023年高考物理分類題庫

知識(shí)點(diǎn)三牛頓運(yùn)動(dòng)定律1.(2023·全國(guó)乙卷·T14)一同學(xué)將排球自O(shè)點(diǎn)墊起,排球豎直向上運(yùn)動(dòng),隨后下落回到O點(diǎn)。設(shè)排球在運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力大小和速度大小成正比,則該排球 ()A.上升時(shí)間等于下落時(shí)間B.被墊起后瞬間的速度最大C.達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)加速度為零D.下落過程中做勻加速運(yùn)動(dòng)【解析】選B。上升過程和下落過程的位移大小相同,上升過程的末狀態(tài)和下落過程的初狀態(tài)速度均為零。對(duì)排球受力分析,上升過程的重力和阻力方向相同,下落過程中重力和阻力方向相反,根據(jù)牛頓第二定律可知,上升過程中任意位置的加速度比下落過程中對(duì)應(yīng)位置的加速度大,則上升過程的平均加速度較大。由x=12at2可知,上升時(shí)間比下落時(shí)間短,A錯(cuò)誤;上升過程排球做減速運(yùn)動(dòng),下落過程排球做加速運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)過程中空氣阻力一直做負(fù)功,排球機(jī)械能一直在減小,下落過程中的最低點(diǎn)的速度小于上升過程的最低點(diǎn)的速度,故排球被墊起時(shí)的速度最大,B正確;達(dá)到最高點(diǎn)速度為零,空氣阻力為零,此刻排球的加速度為重力加速度g,C錯(cuò)誤;下落過程中,排球速度在變,所受空氣阻力在變,故排球所受的合外力在變化,排球在下落過程中做變加速運(yùn)動(dòng),D2.(2023·遼寧選擇考·T2)安培通過實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)了電流之間相互作用力的規(guī)律。若兩段長(zhǎng)度分別為Δl1和Δl2、電流大小分別為I1和I2的平行直導(dǎo)線間距為r時(shí),相互作用力的大小可以表示為ΔF=kI1I2Δl1ΔA.kg·m/(s2·A)B.kg·m/(s2·A2)C.kg·m2/(s3·A) D.kg·m2/(s3·A3)【解析】選B。根據(jù)題干公式ΔF=kI1I2Δl1Δl2r2整理可得k=ΔFr2I1I2Δl3.(2023·浙江6月選考·T1)下列四組物理量中均為標(biāo)量的是 ()A.電勢(shì)電場(chǎng)強(qiáng)度B.熱量功率C.動(dòng)量動(dòng)能 D.速度加速度【解析】選B。電勢(shì)為標(biāo)量,電場(chǎng)強(qiáng)度為矢量,與題意不符,故A錯(cuò)誤;熱量和功率均為標(biāo)量,故B正確;動(dòng)量是矢量,動(dòng)能是標(biāo)量,與題意不符,故C錯(cuò)誤;速度和加速度都為矢量,與題意不符,故D錯(cuò)誤。4.(2023·浙江6月選考·T1)在足球運(yùn)動(dòng)中,足球入網(wǎng)如圖所示,則 ()A.踢香蕉球時(shí)足球可視為質(zhì)點(diǎn)B.足球在飛行和觸網(wǎng)時(shí)慣性不變C.足球在飛行時(shí)受到腳的作用力和重力D.觸網(wǎng)時(shí)足球?qū)W(wǎng)的力大于網(wǎng)對(duì)足球的力【解析】選B。踢香蕉球時(shí),香蕉球產(chǎn)生的原因主要是旋轉(zhuǎn),所以足球的大小和形狀不能忽略,即需要考慮足球的大小和形狀,足球不能看作質(zhì)點(diǎn),故A錯(cuò)誤;足球的慣性僅與足球的質(zhì)量有關(guān),與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),即在飛行和觸網(wǎng)時(shí)足球的慣性不變,故B正確;足球在飛行時(shí)不受腳的作用力,僅受重力和空氣阻力,故C錯(cuò)誤;觸網(wǎng)時(shí)足球?qū)W(wǎng)的力和網(wǎng)對(duì)足球的力是一對(duì)作用力與反作用力,大小相等、方向相反,故D錯(cuò)誤。5.(2023·山東等級(jí)考·T8)質(zhì)量為M的玩具動(dòng)力小車在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí),牽引力F和受到的阻力f均為恒力。如圖所示,小車用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩拉著質(zhì)量為m的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車拖動(dòng)物體行駛的位移為s1時(shí),小車達(dá)到額定功率,輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時(shí)間后停下,其總位移為s2。物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,不計(jì)空氣阻力。小車的額定功率P0為 ()A.2B.2C.2D.2【解析】選A。設(shè)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,小車達(dá)到額定功率時(shí)速度為v,小車拖動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)過程中,由牛頓第二定律得:F-f-μmg=(M+m)a1,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移—速度公式得:v2=2a1s1,額定功率P0=Fv,輕繩從物體上脫落后,物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:μmg=ma2,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移—速度公式得:v2=2a2(s2-s1),聯(lián)立解得:P0=2F2(F-f)(s2-s6.(2023·全國(guó)乙卷·T17)一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí),進(jìn)行了如下比較實(shí)驗(yàn)。用圖(a)所示的纏繞方式,將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機(jī)玻璃管和金屬鋁管上,漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆豎直放置,將一很小的強(qiáng)磁體分別從管的上端由靜止釋放,在管內(nèi)下落至管的下端。實(shí)驗(yàn)中電流傳感器測(cè)得的兩管上流過漆包線的電流I隨時(shí)間t的變化分別如圖(b)和圖(c)所示,分析可知 ()A.圖(c)是用玻璃管獲得的圖像B.在鋁管中下落,強(qiáng)磁體做勻變速運(yùn)動(dòng)C.在玻璃管中下落,強(qiáng)磁體受到的電磁阻力始終保持不變D.用鋁管時(shí)測(cè)得的電流第一個(gè)峰到最后一個(gè)峰的時(shí)間間隔比用玻璃管時(shí)的短【解析】選A。強(qiáng)磁體在鋁管中運(yùn)動(dòng),鋁管會(huì)形成渦流,玻璃是絕緣體,故強(qiáng)磁體在玻璃管中運(yùn)動(dòng),玻璃管不會(huì)形成渦流。強(qiáng)磁體在鋁管中加速后很快達(dá)到平衡狀態(tài),做勻速直線運(yùn)動(dòng),而玻璃管中的強(qiáng)磁體則一直做加速運(yùn)動(dòng),故由圖像可知圖(c)的脈沖電流峰值不斷增大,說明強(qiáng)磁體的速度在增大,與玻璃管中磁體的運(yùn)動(dòng)情況相符,A正確;在鋁管中下落,脈沖電流的峰值一樣,磁通量的變化率相同,故強(qiáng)磁體做勻速運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;在玻璃管中下落,玻璃管為絕緣體,線圈的脈沖電流峰值增大,電流不斷在變化,故強(qiáng)磁體受到的電磁阻力在不斷變化,C錯(cuò)誤;強(qiáng)磁體分別從管的上端由靜止釋放,在鋁管中,磁體在線圈間做勻速運(yùn)動(dòng),玻璃管中磁體在線圈間做加速運(yùn)動(dòng),故用鋁管時(shí)測(cè)得的電流第一個(gè)峰到最后一個(gè)峰的時(shí)間間隔比用玻璃管時(shí)的長(zhǎng),D錯(cuò)誤?！绢}后反思】解決本題的關(guān)鍵是通過圖像獲取有用信息——圖(b)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)磁體做勻速直線運(yùn)動(dòng),結(jié)合強(qiáng)磁體在鋁管中運(yùn)動(dòng),鋁管會(huì)形成渦流,可知圖(b)是用鋁管獲得的圖像;圖(c)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)磁體做加速直線運(yùn)動(dòng),可知圖(c)是用玻璃管獲得的圖像。7.(多選)(2023·湖北選擇考·T9)如圖所示,原長(zhǎng)為l的輕質(zhì)彈簧,一端固定在O點(diǎn),另一端與一質(zhì)量為m的小球相連。小球套在豎直固定的粗糙桿上,與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。桿上M、N兩點(diǎn)與O點(diǎn)的距離均為l,P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為12l,OP與桿垂直。當(dāng)小球置于桿上P點(diǎn)時(shí)恰好能保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度大小為g。小球以某一初速度從M點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),在此過程中,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。下列說法正確的是 (A.彈簧的勁度系數(shù)為4B.小球在P點(diǎn)下方12l處的加速度大小為(32-4)C.從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,小球受到的摩擦力先變小再變大D.從M點(diǎn)到P點(diǎn)和從P點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,小球受到的摩擦力做功相同【解析】選A、D。小球在P點(diǎn)受力平衡,則有mg=f,f=μFN,FN=k(l-l2),聯(lián)立解得k=4mgl,A正確;在MN之間任取一點(diǎn)A,令A(yù)O與MN之間的夾角為F=k(l-l2sinθ),小球受到的摩擦力為f1=μFN1=μFsinθ,化簡(jiǎn)得f1=μ(klsinθ-kl2),小球在MP之間時(shí)θ增大,在PN之間時(shí)θ減小,即摩擦力先變大后變小,C錯(cuò)誤;根據(jù)對(duì)稱性可知,在任意關(guān)于P點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)摩擦力大小相等,因此由對(duì)稱性可知,M點(diǎn)到P點(diǎn)和P點(diǎn)到N點(diǎn)摩擦力做功大小相等,D正確;小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)下方l2時(shí)θ=45°,此時(shí)彈力大小F1=k(l-22l),摩擦力大小為f1=μ(kl22-kl2),由牛頓第二定律mg-f1+F1cosθ=ma,8.(多選)(2023·全國(guó)甲卷·T19)用水平拉力使質(zhì)量分別為m甲、m乙的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng),兩物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ甲和μ乙。甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)后,所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知 ()A.m甲<m乙 B.m甲>m乙C.μ甲<μ乙 D.μ甲>μ乙【解析】選B、C。根據(jù)牛頓第二定律有F-μmg=ma,整理后有F=ma+μmg,則可知F-a圖像的斜率為m,縱截距為μmg,則由題圖可看出m甲>m乙,μ甲m甲g=μ乙m乙g,則μ甲<μ乙,故選B、C。9.(多選)(2023·湖南選擇考·T10)如圖,光滑水平地面上有一質(zhì)量為2m的小車在水平推力F的作用下加速運(yùn)動(dòng)。車廂內(nèi)有質(zhì)量均為m的A、B兩小球,兩球用輕桿相連,A球靠在光滑左壁上,B球處在車廂水平底面上,且與底面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,桿與豎直方向的夾角為θ,桿與車廂始終保持相對(duì)靜止。假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。下列說法正確的是 ()A.若B球受到的摩擦力為零,則F=2mgtanθB.若推力F向左,且tanθ≤μ,則F的最大值為2mgtanθC.若推力F向左,且μ<tanθ≤2μ,則F的最大值為4mg(2μ-tanθ)D.若推力F向右,且tanθ>2μ,則F的范圍為4mg(tanθ-2μ)≤F≤4mg(tanθ+2μ)【解析】選C、D。對(duì)小球A:豎直方向受力平衡,則桿水平方向的分力與豎直方向的分力滿足NxNy=tanθ,豎直方向Ny=mg,則Nx=mgtanθ,若B球受到的摩擦力為零,對(duì)B得Nx=ma,可得a=gtanθ,對(duì)小球A、B和小車整體有F=4ma=4mgtanθ,A錯(cuò)誤;若推力F向左,可知加速度向左,小球A所受向左的合力的最大值為Nx=mgtanθ,對(duì)小球B,由于tanθ≤μ,小球B受到向左的合力F=μ(Ny+mg)-Nx≥mgtanθ,則對(duì)小球A有Nx=mamax,對(duì)系統(tǒng)整體有F=4mamax,解得F=4mgtanθ,B錯(cuò)誤;若推力F向左,可知加速度向左,小球A所受向左的合力的最大值為Nx=mgtanθ,小球B所受向左的合力的最大值Fmax=(Ny+mg)·μ-Nx=2μmg-mgtanθ,由于μ<tanθ≤2μ可知Fmax<mgtanθ,則對(duì)小球B,Fmax=2μmg-mgtanθ=mamax,對(duì)系統(tǒng)F=4mamax,聯(lián)立可得F的最大值為F=4mg(2μ-tanθ),C正確;若推力F向右,可知系統(tǒng)整體加速度向右,由于小球A可以受到左壁向右的支持力,理論上向右的合力可以無限大,因此只需要討論小球B即可,當(dāng)小球B所受的最大靜摩擦力向左時(shí),小球B向右的合力最小,此時(shí)Fmin=Nx-(Ny+mg)μ=mgtanθ-2μmg,當(dāng)小球所受最大靜摩擦力向右時(shí),小球B向右的合力最大,此時(shí)Fmax=Nx+(Ny+mg)μ=mgtanθ+2μmg,對(duì)小球B有Fmin=mamin,Fmax=mamax,對(duì)系統(tǒng)有F=4ma,代入小球B所受合力范圍可得F的范圍為4mg(tanθ-2μ)≤F≤4mg(tanθ+2μ10.(2023·江蘇選擇考·T11)滑塊以一定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑,到達(dá)最高點(diǎn)B后返回到底端。利用頻閃儀分別對(duì)上滑和下滑過程進(jìn)行拍攝,頻閃照片示意圖如圖所示。與圖乙中相比,圖甲中滑塊 ()A.受到的合力較小B.經(jīng)過A點(diǎn)的動(dòng)能較小C.在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短D.在A、B之間克服摩擦力做的功較小【解析】選C。因?yàn)轭l閃照片時(shí)間間隔相同,對(duì)比圖甲和乙可知圖甲中滑塊加速度大,是上滑階段;根據(jù)牛頓第二定律可知圖甲中滑塊受到的合力較大,故A錯(cuò)誤;從圖甲中的A點(diǎn)到圖乙中的A點(diǎn),先上升后下降,重力做功為0,摩擦力做負(fù)功;根據(jù)動(dòng)能定理可知圖甲經(jīng)過A點(diǎn)的動(dòng)能較大,故B錯(cuò)誤;由于圖甲中滑塊加速度大,根據(jù)v2-v02=2ax,可知圖甲在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短,故C正確;由于無論上滑或下滑均受到滑動(dòng)摩擦力,且大小相等,故圖甲和圖乙在A、B之間克服摩擦力做的功相等,故11.(2023·新課標(biāo)全國(guó)卷·T25)密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖如圖所示。兩水平金屬平板上下放置,間距固定,可從上板中央的小孔向兩板間噴入大小不同、帶電量不同、密度相同的小油滴。兩板間不加電壓時(shí),油滴a、b在重力和空氣阻力的作用下豎直向下勻速運(yùn)動(dòng),速率分別為v0、v04;兩板間加上電壓后(上板為正極),這兩個(gè)油滴很快達(dá)到相同的速率v02,均豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)。油滴可視為球形(1)求油滴a和油滴b的質(zhì)量之比;(2)判斷油滴a和油滴b所帶電荷的正負(fù),并求a、b所帶電荷量的絕對(duì)值之比。【解析】(1)設(shè)油滴半徑為r,密度為ρ,則油滴