2024年高考物理專題突破限時(shí)訓(xùn)練牛頓運(yùn)動定律含解析

牛頓運(yùn)動定律一、單選題（每小題3分，共計(jì)24分）1.飛艇經(jīng)常用于執(zhí)行掃雷、空中預(yù)警、電子干擾等多項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)。如圖所示為飛艇拖拽掃雷具掃除水雷的模擬圖。當(dāng)飛艇勻速飛行時(shí)，繩子與豎直方向恒成θ角。已知掃雷具質(zhì)量為m，重力加速度為g，掃雷具所受浮力不能忽視，下列說法正確的是()A．掃雷具受3個(gè)力作用B．繩子拉力大小為eq\f(mg,cosθ)C．海水對掃雷具作用力的水平分力小于繩子拉力D．繩子拉力肯定大于mg【答案】C【解析】掃雷具受重力mg、細(xì)繩的拉力FT、浮力F和阻力f四個(gè)力作用，如圖所示，依據(jù)平衡條件有FTsinθ＝f，F(xiàn)Tcosθ＋F＝mg，得FT<eq\f(mg,cosθ)，f<FT，故A、B錯(cuò)誤，C正確；無法推斷FT與mg的大小，故D錯(cuò)誤。2.如圖所示，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)一切摩擦，細(xì)繩、滑輪的質(zhì)量都可忽視，則甲、乙兩物塊的質(zhì)量之比為()A．1B．eq\f(\r(3),2)C．eq\r(3)D．2【答案】C【解析】對物塊乙受力分析，由二力平衡得FT＝mg，對物塊甲受力分析，由平衡條件得2FTcos30°＝Mg，故甲、乙兩物塊的質(zhì)量之比為eq\r(3)∶1，選項(xiàng)C正確。3．一條足夠長的淺色水平傳送帶自左向右勻速運(yùn)行．現(xiàn)將一塊木炭無初速度地放在傳送帶的最左端，木炭在傳送帶上將會留下一段黑色的痕跡．下列說法正確的是(D)A．褐色的痕跡將出現(xiàn)在木炭的左側(cè)B．木炭的質(zhì)量越大，痕跡的長度越短C．傳送帶運(yùn)動的速度越大，痕跡的長度越短D．木炭與傳送帶間動摩擦因數(shù)越大，痕跡的長度越短【答案】D【解析】木炭水平方向無初速度放到傳送帶上時(shí)，相對于傳送帶向左運(yùn)動，所以會在木炭的右側(cè)留下黑色痕跡，選項(xiàng)A錯(cuò)；在木炭的速度增加到等于傳送帶的速度之前，木炭相對于傳送帶向左做勻減速直線運(yùn)動，依據(jù)v2＝2ax，其中a＝μg，與m無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)；由前式知，a肯定時(shí)，v越大，x越長，選項(xiàng)C錯(cuò)；在v肯定時(shí)，μ越大，a越大，x越小，選項(xiàng)D對．4．如圖所示，滑輪的質(zhì)量不計(jì)，已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是m1>m2＋m3，關(guān)于彈簧測力計(jì)的讀數(shù)T，正確的是(A)A．T<(m1＋m2＋m3)gB．T>(m1＋m2＋m3)gC．T＝(m1＋m2＋m3)gD．無法推斷【答案】A【解析】由m1>m2＋m3可知，m1向下加速，處于失重狀態(tài)；(m2＋m3)向上加速，處于超重狀態(tài)．m1與m2和m3通過繩子連接，兩部分的加速度大小相等，整體系統(tǒng)對彈簧測力計(jì)的拉力：T＝(m1＋m2＋m3)g－m1a＋(m2＋m3)a.因?yàn)閙1>m2＋m3，所以T<(m1＋m2＋m3)g，故A正確．5．如圖所示，A、B兩個(gè)物體通過一輕彈簧相連，已知mA＝1kg，mB＝2kg.現(xiàn)對A施加一大小為3N的水平恒力F，使它們一起沿粗糙的水平地面對右做勻速運(yùn)動，某時(shí)刻突然撤去力F，此時(shí)A、B兩物體的加速度分別為aA、aB，則(C)A．a(chǎn)A＝aB＝0B．a(chǎn)A＝aB＝1m/s2，方向水平向左C．a(chǎn)A＝3m/s2，方向水平向左，aB＝0D．a(chǎn)A＝3m/s2，方向水平向右，aB＝1.5m/s2，方向水平向左【答案】C【解析】在未撤去外力時(shí)，對整體受力分析由共點(diǎn)力平衡可得F－μ(mA＋mB)g＝0，解得：μ＝0.1，對B受力分析可得F彈－μmBg＝0，解得：F彈＝μmBg＝2N；當(dāng)撤去外力時(shí)，由于彈簧的彈力沒來得及改變，故B物體受到的力不變，所以勻速運(yùn)動，加速度為0，對A分析，由牛頓其次定律可得F彈＋μmAg＝mAaA，解得：aA＝3m/s2，方向水平向左，故C正確．6.圖甲是某人站在力傳感器上做下蹲、起跳動作的示意圖，中間的O表示人的重心．圖乙是依據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)畫出的F－t圖線，兩圖中a～g各點(diǎn)均對應(yīng)，其中有幾個(gè)點(diǎn)在圖甲中沒有畫出．取重力加速度g＝10m/s2，依據(jù)圖象分析可知()A．人的重力為1500NB．c點(diǎn)位置人處于失重狀態(tài)C．e點(diǎn)位置人處于超重狀態(tài)D．d點(diǎn)的加速度小于f點(diǎn)的加速度【答案】C【解析】起先時(shí)人處于平衡狀態(tài)，人對傳感器的壓力是500N，依據(jù)平衡條件與牛頓第三定律可知，人的重力也是500N，故A錯(cuò)誤；c點(diǎn)時(shí)人對傳感器的壓力大于其重力，處于超重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；e點(diǎn)時(shí)人對傳感器的壓力大于其重力，處于超重狀態(tài)，故C正確；人在d點(diǎn)時(shí)：a1＝eq\f(Fd－G,m)＝eq\f(1500－500,\f(500,10))m/s2＝20m/s2，人在f點(diǎn)時(shí)：a2＝eq\f(G－0,m)＝eq\f(500,\f(500,10))m/s2＝10m/s2，可知d點(diǎn)的加速度大于f點(diǎn)的加速度，故D錯(cuò)誤．7.如圖，將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)箱子中，上頂板和下底下底板示數(shù)不變，上頂板示數(shù)是下底板示數(shù)的一半，則電梯的運(yùn)動狀態(tài)可能是()A．勻加速上升，a＝5m/s2B．勻加速下降，a＝5m/s2C．勻速上升D．靜止?fàn)顟B(tài)【答案】B【解析】當(dāng)箱子隨電梯以a＝4.0m/s2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動時(shí)，對金屬塊受力分析，由牛頓其次定律知：FN上＋mg－FN下＝ma，m＝eq\f(FN下－FN上,g－a)＝eq\f(10－4,10－4)kg＝1kg，G＝mg＝10N若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半，由于彈簧壓縮量不變，下底板傳感器示數(shù)不變，仍為10N，則上頂板傳感器的示數(shù)是5N.對金屬塊，由牛頓其次定律知FN上′＋mg－FN下′＝ma′解得a′＝5m/s2，方向向下，故電梯以a＝5m/s2的加速度勻加速下降，或以a＝5m/s2的加速度勻減速上升．故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．8．如圖甲所示，用一水平外力F推物體，使其靜止在傾角為θ的光滑斜面上．漸漸增大F，物體起先做變加速運(yùn)動，其加速度a隨F改變的圖象如圖乙所示．取g＝10m/s2.依據(jù)圖中所供應(yīng)的信息不能計(jì)算出的是()A．物體的質(zhì)量B．斜面的傾角C．使物體靜止在斜面上時(shí)水平外力F的大小D．加速度為6m/s2時(shí)物體的速度【答案】D【解析】對物體受力分析，受推力、重力、支持力，如圖所示x方向：Fcosθ－mgsinθ＝ma①y方向：FN－Fsinθ－mgcosθ＝0②從a－F圖象中取兩個(gè)點(diǎn)(20N，2m/s2)，(30N,6m/s2)代入①式解得：m＝2kg，θ＝37°因而A、B可以算出；當(dāng)a＝0時(shí)，可解得F＝15N，因而C可以算出；題中并未說明力F隨時(shí)間改變的狀況，故無法求出加速度為6m/s2時(shí)物體的速度大小，因而D不行以算出．二、多項(xiàng)選擇題（每小題5分，答案不全得3分，有錯(cuò)不得分，共計(jì)30分）9.如圖所示，一條細(xì)線一端與地板上的物體B相連，另一端繞過質(zhì)量不計(jì)的定滑輪與小球A相連，定滑輪用另一條細(xì)線懸掛在天花板上的O′點(diǎn)，細(xì)線與豎直方向所成角度為α，則 ()A.假如將物體B在地板上向右移動一點(diǎn)，α角將增大B.無論物體B在地板上左移還是右移，只要距離足夠小，α角將不變C.增大小球A的質(zhì)量，α角肯定減小D.懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力不行能等于小球A的重力【答案】AD【解析】O、A之間的細(xì)線肯定沿豎直方向，假如物體B在地板上向右移動一點(diǎn)，O、B間的細(xì)線將向右上偏轉(zhuǎn)，OA與OB間的夾角將增大。OA與OB兩段細(xì)線上的彈力都等于小球A的重力，其合力與懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力大小相等、方向相反，懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力方向(即OO′的方向)與∠AOB的角平分線在一條直線上，明顯物體B在地板上向右移動時(shí)α角將增大，A正確，B錯(cuò)誤；增大小球A的質(zhì)量，只要物體B的位置不變，α角也不變，C錯(cuò)誤；因物體B無論在地板上移動多遠(yuǎn)，∠AOB也不行能達(dá)到120°，故懸掛定滑輪的細(xì)線的彈力不行能等于小球A的重力，D正確。10.水平地面上質(zhì)量為1kg的物塊受到水平拉力F1、F2的作用，F(xiàn)1、F2隨時(shí)間的改變?nèi)鐖D所示，已知物塊在前2s內(nèi)以4m/s的速度做勻速直線運(yùn)動，取g＝10m/s2，則(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()A．物塊與地面的動摩擦因數(shù)為0.2B．3s末物塊受到的摩擦力大小為3NC．4s末物塊受到的摩擦力大小為1ND．5s末物塊的加速度大小為3m/s2【答案】BC【解析】在0～2s內(nèi)物塊做勻速直線運(yùn)動，則摩擦力Ff＝3N，則μ＝eq\f(Ff,mg)＝eq\f(3,10)＝0.3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；2s后物塊做勻減速直線運(yùn)動，加速度a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(6－5－3,1)m/s2＝－2m/s2，則經(jīng)過t＝eq\f(0－v,a)＝2s，即4s末速度減為零，則3s末物塊受到的摩擦力大小為3N,4s末物塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為6N－5N＝1N，選項(xiàng)B、C正確；物塊停止后，因兩個(gè)力的差值小于最大靜摩擦力，則物塊不再運(yùn)動，則5s末物塊的加速度為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．11.如圖所示，在粗糙的水平面上，質(zhì)量分別為m和M的物塊A、B用輕彈簧相連，兩物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ，當(dāng)用水平力F作用于B上且兩物塊共同向右以加速度a1勻加速運(yùn)動時(shí)，彈簧的伸長量為x1；當(dāng)用同樣大小的恒力F沿著傾角為θ的光滑斜面方向作用于B上且兩物塊共同以加速度a2勻加速沿斜面對上運(yùn)動時(shí)，彈簧的伸長量為x2，則下列說法中正確的是()A．若m>M，有x1＝x2 B．若m<M，有x1＝x2C．若μ>sinθ，有x1>x2 D．若μ<sinθ，有x1<x2【答案】AB【解析】在水平面上滑動時(shí)，對整體，依據(jù)牛頓其次定律，有F－μ(m＋M)g＝(m＋M)a1①隔離物塊A，依據(jù)牛頓其次定律，有FT－μmg＝ma1②聯(lián)立①②解得FT＝eq\f(Fm,m＋M)③在斜面上滑動時(shí)，對整體，依據(jù)牛頓其次定律，有F－(m＋M)gsinθ＝(m＋M)a2④隔離物塊A，依據(jù)牛頓其次定律，有FT′－mgsinθ＝ma2⑤聯(lián)立④⑤解得FT′＝eq\f(Fm,M＋m)⑥比較③⑥可知，彈簧彈力相等，與動摩擦因數(shù)和斜面的傾角無關(guān)，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤．12.質(zhì)量為2m的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B相互接觸放在水平地面上，如圖所示，若對A施加水平推力F，兩物塊沿水平方向做勻加速運(yùn)動，關(guān)于A對B的作用力，下列說法中正確的是()A．若水平地面光滑，物塊A對B的作用力大小為FB．若水平地面光滑，物塊A對B的作用力大小為eq\f(F,3)C．若物塊A與地面間無摩擦，B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，則物塊A對B的作用力大小為μmgD．若物塊A與地面間無摩擦，B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，則物塊A對B的作用力大小為eq\f(F＋2μmg,3)【答案】BD【解析】若水平地面光滑，將A、B看做一個(gè)整體有：a＝eq\f(F,2m＋m)＝eq\f(F,3m)，由于兩物塊一起運(yùn)動，所以加速度相同，故將B隔離有：a＝eq\f(FA,m)，所以FA＝ma＝eq\f(1,3)F，A錯(cuò)誤，B正確；若物塊A與地面間無摩擦，B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，將A、B看做一個(gè)整體有：a′＝eq\f(F－μmg,3m)，將B隔離有：a′＝eq\f(FA′－μmg,m)，解得FA′＝eq\f(F＋2μmg,3)，C錯(cuò)誤，D正確．m/s，在一水平向左的恒力F作用下從O點(diǎn)沿粗糙的水平面對右運(yùn)動，某時(shí)刻后恒力F突然反向，整個(gè)過程中物塊速度的平方隨位置坐標(biāo)改變的關(guān)系圖象如圖乙所示，g＝10m/s2.下列選項(xiàng)中正確的是()A．2秒末～3秒末內(nèi)物塊做勻減速運(yùn)動B．在t＝1s時(shí)刻，恒力F反向C．物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.3D．恒力F大小為10N【答案】BC【解析】物塊做勻減速直線運(yùn)動的加速度大小為：a1＝eq\f(v02,2x1)＝10m/s2，物塊做勻減速直線運(yùn)動的時(shí)間為：t1＝eq\f(v0,a1)＝eq\f(10,10)s＝1s，即在t＝1s末恒力F反向，物塊做勻加速直線運(yùn)動，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；物塊勻加速直線運(yùn)動的加速度大小：a2＝eq\f(v2,2x2)＝4m/s2，依據(jù)牛頓其次定律得：F＋Ff＝ma1，F(xiàn)－Ff＝ma2，聯(lián)立解得：F＝7N，F(xiàn)f＝3N，由Ff＝μmg，得μ＝0.3，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．14.機(jī)場運(yùn)用的貨物安檢裝置如圖所示，繃緊的傳送帶始終保持v＝1m/s的恒定速率運(yùn)動，AB為傳送帶水平部分且長度L＝2m，現(xiàn)有一質(zhì)量為m＝1kg的背包(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度的放在水平傳送帶的A端，可從B端沿斜面滑到地面．已知背包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，g＝10m/s2，下列說法正確的是()A．背包從A運(yùn)動到B所用的時(shí)間為2.1sB．背包從A運(yùn)動到B所用的時(shí)間為2.3sC．背包與傳送帶之間的相對位移為0.3mD．背包與傳送帶之間的相對位移為0.1m【答案】AD【解析】共速后背包與傳送帶相對靜止，沒有相對位移，所以背包與傳送帶的相對位移為Δx＝vt1－x1＝1×0.2m－0.1m＝0.1m，背包勻速運(yùn)動的時(shí)間t2＝eq\f(L－x1,v)＝eq\f(2－0.1,1)s＝1.9s，所以背包從A運(yùn)動到B所用的時(shí)間為：t＝t1＋t2＝2.1s，故A、D正確．三、試驗(yàn)題（每空2分，共計(jì)16分）15.(1)某次探討彈簧所受彈力F與彈簧長度L關(guān)系試驗(yàn)時(shí)，得到如圖(a)所示的F-L圖象，由圖象可知：彈簧原長L0＝________cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m。(2)按如圖(b)的方式掛上鉤碼(已知每個(gè)鉤碼重G＝1N)，使(1)中探討的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖(b)，則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為________cm。由此可推想圖(b)中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為________個(gè)。【解析】(1)由胡克定律F＝k(L－L0)，結(jié)合題圖(a)中數(shù)據(jù)得L0＝3.0cm，k＝200N/m。(2)由題圖(b)知指針?biāo)究潭葹?.50cm，由F＝k(L0－L)，可求得此時(shí)彈力為F＝3N，故所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為3個(gè)。【答案】(1)3.0200(2)1.50316.一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，登記水壺________時(shí)電子秤的示數(shù)F；(2)如圖(b)，將三細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉細(xì)線L1，在白紙上登記結(jié)點(diǎn)O的位置、____________和電子秤的示數(shù)F1；(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉細(xì)線L2，使____________和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2；(4)在白紙上按肯定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，依據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若__________________________，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證。【解析】(1)要測量裝滿水的水壺的重力，則登記水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F；(2)要畫出平行四邊形，則須要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上登記結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1；(3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小，還要記錄另一個(gè)分力的大小，則結(jié)點(diǎn)O點(diǎn)位置不能改變，力的方向也都不能改變，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2；(4)依據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證?！敬鸢浮?1)靜止(2)三細(xì)線的方向(3)結(jié)點(diǎn)O的位置(4)F和F′在誤差范圍內(nèi)重合四、計(jì)算題(17題8分，18題10分，19題12分，共計(jì)30分）17.如圖所示，風(fēng)箏借助于勻稱的風(fēng)和牽線對其作用，才得以在空中處于平衡狀態(tài)。圖中所示風(fēng)箏質(zhì)量為400g，某時(shí)刻風(fēng)箏平面AB與水平面的夾角為30°，牽線對風(fēng)箏的拉力與風(fēng)箏平面成53°角。已知風(fēng)對風(fēng)箏的作用力與風(fēng)箏平面相垂直，g取10m/s2。(1)求此時(shí)風(fēng)對風(fēng)箏的作用力的大小和線對風(fēng)箏的拉力大??；(2)若拉著線的下端以肯定的速度勻速跑動時(shí)，線與水平面成53°角保持不變，這時(shí)拉住線的力為10N，則風(fēng)對風(fēng)箏的作用力為多大？風(fēng)箏平面與水平面的夾角為多大？(用反三角函數(shù)表示)【解析】(1)風(fēng)箏平衡時(shí)共受到三個(gè)力的作用，即重力mg、風(fēng)對它的作用力F和線對它的拉力T(如圖所示)，以AB方向?yàn)閤軸，F(xiàn)方向?yàn)閥軸，建立一個(gè)坐標(biāo)系，將重力和拉力T正交分解，在x軸方向：mgsin30°－Tsin37°＝0在y軸方向：F＝Tcos37°＋mgcos30°聯(lián)立兩式，解得T＝3.33N，F(xiàn)＝6.13N。(2)同理以水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸建立坐標(biāo)系。風(fēng)對風(fēng)箏的作用力水平分力Fx，豎直分力Fy，由平衡條件，知Fx＝T′cos53°＝10×0.6N＝6NFy＝T′sin53°＋G＝10×0.8N＋4N＝12NF＝eq\r(F\o\al(2,x)＋F\o\al(2,y))＝13.4N風(fēng)箏平面與水平面的夾角θ滿意tanθ＝eq\f(Fx,Fy)＝eq\f(1,2)則θ＝arctaneq\f(1,2)?！敬鸢浮?1)6.13N3.33N(2)13.4Narctaneq\f(1,2)18.如圖所示，某次滑雪訓(xùn)練，運(yùn)動員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對雪面的作用獲得水平推力F＝100N而由靜止向前滑行，其作用時(shí)間為t1＝10s，撤除水平推力F后經(jīng)過t2＝15s，他其次次利用滑雪杖對雪面的作用獲得同樣的水平推力，其次次利用滑雪杖對雪面的作用距離與第一次相同．已知該運(yùn)動員連同裝備的總質(zhì)量為m＝75kg，在整個(gè)運(yùn)動過程中受到的滑動摩擦力大小恒為Ff＝25N，求：(1)第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小及這段時(shí)間內(nèi)的位移大??；(2)該運(yùn)動員(可視為質(zhì)點(diǎn))其次次撤除水平推力后滑行的最大距離．【答案】(1)10m/s50m(2)187.5m【解析】(1)設(shè)運(yùn)動員利用滑雪杖獲得的加速度為a1由牛頓其次定律F－Ff＝ma1，得a1＝1m/s2第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小為v1＝a1t