专题05 牛顿运动定律的应用-2017年高考物理冲刺专题卷

专题05 牛顿运动定律的应用-2017年高考物理冲刺专题卷

www.ks5u.com 第I卷 一、选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）‎ ‎1．如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中(　　)‎ A．若猫增大拉力，鱼缸有可能滑出桌面 B．若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面 C．若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大 D．鱼缸在桌布上的滑动时间小于在桌面上的滑动时间 ‎【答案】B　‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】较易 ‎2．两实心小球甲和乙由同一种材料制成，甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速率无关。若它们下落相同的距离，则(　　)‎ A．甲球用的时间比乙球长 B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 ‎【答案】BD ‎【解析】设小球在下落过程中所受阻力F阻＝kR，k为常数，R为小球半径，由牛顿第二定律可知：mg－F阻＝ma，由m＝ρV＝ρπR3知：ρπR3g－kR＝ρπR3a，即a＝g－·，故知：R越大，a越大，即下落过程中a甲>a乙，选项C错误；下落相同的距离，由h＝at2知，a越大，t越小，选项A错误；由2ah＝v2－v知，v0＝0，a越大，v越大，选项B正确；由W阻＝－F阻h知，甲球克服阻力做的功更大一些，选项D正确。‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】较难 ‎3．如图甲所示，质量为m＝1 kg、带电荷量为q＝2×10－3 C的小物块静置于绝缘水平面上，A点左侧上方存在方向水平向右的匀强电场，小物块运动的v－t图象如图乙所示，取g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)‎ A．小物块在0～3 s内的平均速度为m/s B．小物块与水平面间的动摩擦因数为0.4‎ C．匀强电场的电场强度为3 000 N/C D．物块运动过程中电势能减少了12 J ‎【答案】CD ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎4．如图甲所示，一带电物块无初速度地放在皮带轮底端，传送带轮以恒定大小的速率沿顺时针传动，该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，物块由底端E运动至皮带轮顶端F的过程中，其v－t图象如图乙所示，物块全程运动的时间为4.5 s，关于带电物块及运动过程的说法正确的是(　　)‎ A．该物块带负电 B．传送带的传动速度大小可能大于1 m/s C．若已知传送带的长度，可求出该过程中物块与传送带发生的相对位移 D．在2～4.5 s内，物块与传送带仍可能有相对运动 ‎【答案】BD 由②可知，只要传送带的速度大于等于1 m/s，则物块达到最大速度的条件与传送带的速度无关，所以传送带的速度有可能是1 m/s，也有可能大于1 m/s，物块可能相对于传送带静止，也有可能与传送带相对滑动，故B、D正确；由以上的分析可知，传送带的速度不能判断，所以若已知传送带的长度，也不能求出该过程中物块与传送带发生的相对位移，故C错误。‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】较难 ‎5．如图甲所示，木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，某研究小组利用此装置探究物块在方向始终平行于木板向上、大小为F＝8 N的力作用下加速度与倾角θ的关系。已知物块的质量 m＝1 kg，通过DIS实验，描绘出了如图乙所示的加速度大小a与倾角θ的关系图线(θ<90°)。若物块与木板间的动摩擦因数为0.2，假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力(g取10 m/s2)。则下列说法中正确的是(　　)‎ A．由图象可知木板与水平面的夹角处于θ1和θ2之间时，物块所受摩擦力一定为零 B．由图象可知木板与水平面的夹角大于θ2时，物块所受摩擦力一定沿木板向上 C．根据题意可以计算得出物块加速度a0的大小为6 m/s2‎ D．根据题意可以计算当θ＝45°时，物块所受摩擦力为Ff＝μmgcos45°＝N ‎【答案】BC ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎6．如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是fm。现用平行于斜面的拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块沿斜面以同一加速度向下运动，则拉力F的最大值是(　　)‎ A. ‎ fm B. fm C. fm D．fm ‎【答案】C ‎【解析】当下面m与2m的木块摩擦力达到最大时，拉力F达到最大。‎ 将4个木块看成整体，由牛顿第二定律：‎ F＋6mgsin 30°＝6ma ①‎ 将2个质量为m的木块及上面的质量为2m的木块看做整体：‎ fm＋4mgsin 30°＝4ma ②‎ 故①、②解得：F＝fm，故选C。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】困难 ‎7．如图所示，空间中存在垂直于纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场(图中没有画出)，两个质量均为m的物块P、Q叠放在一起，并置于固定在地面上倾角为θ且无限长的绝缘斜面体上。物块P带正电，电荷量为q；物块Q是不带电的绝缘体.P、Q间动摩擦因数为μ1，Q和斜面间动摩擦因数为μ2。现使P、Q一起由静止开始沿斜面下滑，运动过程中P、Q始终保持相对静止。则以下说法正确的是(　　)‎ A．根据题设条件可以求出物块P任意时刻的加速度 B．根据题设条件可以求出物块P的最大动能 C．两个物块P、Q间的摩擦力最小值为μ2mgcos θ D．两个物块P、Q间的摩擦力最小值为μ1mgcos θ ‎【答案】BC ‎【题型】多选题 ‎【难度】较难 ‎8．如图所示，R0为定值电阻，电源电动势E恒定，内阻不能忽略，当开关闭合，滑片P位于滑动变阻器R左端点a时，水平放置的平行金属板间有一带电液滴正好处于静止状态，在将滑片P由左端点a滑向右端点b的过程中，下列关于液滴的带电情况及运动情况(液滴始终没与极板相碰)分析正确的是(　　)‎ A．液滴带正电，液滴将向上做匀加速直线运动 B．液滴带正电，液滴将以原平衡位置为中心做往复运动 C．液滴带正电，液滴将向上先做变加速再做变减速直线运动 D．液滴带负电，液滴将向上做变速直线运动 ‎【答案】C ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 第Ⅱ卷 二、非选择题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎9．如图所示，一带电荷量为＋q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止。重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：‎ (1) 水平向右电场的电场强度大小；‎ (1) 若将电场强度改为竖直向下，大小不变，小物块的加速度是多大；‎ ‎(3)若将电场强度改为水平向左，大小变为原来的2倍，小物块从高度H处由静止释放，求小物块到达地面的时间为多少。‎ ‎【答案】（1）（2）g（3）‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】较易 ‎10．如图所示为一个实验室模拟货物传送的装置，A是一个表面绝缘、质量为M＝2 kg的长板车，车置于光滑的水平面上，在车左端放置一质量为m＝1 kg、带电荷量为q＝＋1×10－2 C的绝缘小货物B，在装置所在空间内有一水平匀强电场，可以通过开关控制其大小及方向。先产生一个方向水平向右、大小E1＝3×102 N/C的电场，车和货物开始运动，2 s后，改变电场，电场大小变为E2＝1×102 N/C，方向向左，一段时间后，关闭电场，关闭电场时车右端正好到达目的地，货物到达车的最右端，且车和货物的速度恰好为零。已知货物与车间的动摩擦因数μ＝0.1，车不带电，货物体积大小不计，g取10 m/s2，求第二次电场作用的时间。‎ ‎【答案】6 s ‎【解析】因为车最大加速度=0.5m/s2‎ ‎ 货物和车若以相同加速度一起运动，=1m/s2>a2‎ 所以，货物和车不可能以相同加速度一起运动 当两者速度相等时，共同速度为v=v1-t2，v=v2+a2t2 t2=1.2s，v=1.6m/s 以后因为若物和车若以相同加速度一起运动，=m/s2< a2 所以货物和车一起作为整体向右做匀减速直到速度都为0 货物和车获得共同速度至停止运动用时=4.8s 第二次电场作用时间为t=t2+t3=6s ‎【题型】计算题 ‎【难度】较难 ‎11．如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距0.5 m，与水平面夹角均为30°，金属导轨的电阻不计。导轨之间的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度B＝0.4 T。金属棒ab和cd的质量均为0.2 kg，电阻均为0.1 Ω，垂直导轨放置。某时刻棒ab在外力作用下，沿着导轨向上滑动，与此同时，棒cd由静止释放。在运动过程中，棒ab始终保持速度v0＝1.5 m/s不变，两金属棒与导轨始终垂直且接触良好。取重力加速度g＝10 m/s2。求：‎ ‎(1)棒ab产生的感应电动势；‎ ‎(2)闭合回路中的最小电流和最大电流；‎ ‎(3)棒cd最终稳定运动时的速度大小。‎ ‎【答案】（1）0.3 V（2）Imin＝1.5 A Imax＝5 A（3）3.5 m/s ‎【解析】（1）Eab＝BLv0＝0.4×0.5×1.5 V＝0.3 V 当棒cd的速度达到最大时，回路的电流最大，此时棒cd的加速度为0‎ 由mgsin 30°＝BImaxL 得Imax＝＝5 A ‎（3）由Imax＝得 vcd＝3.5 m/s ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎12．下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ＝37°(sin 37°＝)的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2 s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变．已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l＝27m，C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g＝10 m/s2。求：‎ ‎(1)在0～2s时间内A和B加速度的大小；‎ ‎(2)A在B上总的运动时间。‎ ‎【答案】 (1)3 m/s2　1 m/s2　(2)4 s 规定沿斜面向下为正．设A和B的加速度分别为a1和a2，由牛顿第二定律得 mgsin θ－f1＝ma1 ⑤‎ mgsin θ－f2＋f′1＝ma2 ⑥‎ N1＝N′1‎ f1＝f′1‎ 联立①②③④⑤⑥式，并代入题给数据得 a1＝3 m/s2 ⑦‎ a2＝1 m/s2 ⑧‎ ‎(2)在t1＝2 s时，设A和B的速度分别为v1和v2，‎ 则v1＝a1t1＝6 m/s ⑨‎ v2＝a2t1＝2 m/s ⑩‎ t＞t1时，设A和B的加速度分别为a′1和a′2.此时A与B之间的摩擦力为零，同理可得 a′1＝6 m/s2 ⑪‎ a′2＝－2 m/s2 ⑫‎ B做减速运动．设经过时间t2，B的速度减为零，则有 v2＋a′2t2＝0 ⑬‎ 联立⑩⑫⑬式得 t2＝1 s ⑭‎ 在t1＋t2时间内，A相对于B运动的距离为 s＝v1t2+－（＋v2t2+）‎ ‎＝12 m＜27 m ⑮‎ 此后B静止，A继续在B上滑动．设再经过时间t3后A离开B，则有 l－s＝(v1＋a′1t2)t3＋a′1 ⑯‎ 可得 t3＝1 s(另一解不合题意，舍去) ⑰‎ 设A在B上总的运动时间为t总，有 t总＝t1＋t2＋t3＝4 s ⑱‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】困难 ‎ ‎