专题06 牛顿第二定律与图像—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版
一、单项选择题
1．【2016·海南卷】沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度–时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0~5 s、5~10 s、10~15 s内F的大小分别为F1、F2和F3，则（）
A．F1
F3 C．F1>F3 D．F1=F3
【答案】A
【考点定位】图像，牛顿第二定律
【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，基础题。
2．【2013·浙江卷】如图所示，水平板上有质量m=1.0kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度g=10m/s2。下列判断正确的是（）
A．5s内拉力对物块做功为零
B．4s末物块所受合力大小为4.0N
C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D．6s-9s内物块的加速度的大小为2.0m/s2
【答案】D
【解析】根据图像，最大静摩擦力为4N。4s后，物体受到拉力F大于4N，开始运动，所以5s内拉力做功不为零，A错误；4s末，物体所受合力为零，B错误；物体所说滑动摩擦力为
=3N，质量m=1.0kg，根据滑动摩擦力公式求出块与长木板间的动摩擦因数=0.3，C选项错误；6-9s内，物体的加速度，D正确。
【考点定位】力的图像、静摩擦力、滑动摩擦力，牛顿第二定律。
3．【2013·重庆卷】图1为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图像分别对应题4图2中的（）
A．①、②和③ B．③、②和① C．②、③和① D．③、①和②
【答案】B
【考点定位】伽利略的斜面实验、牛顿第二定律、图象分析。
4．【2014·重庆卷】以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的图像可能正确的是（）
【答案】D
【解析】竖直上抛运动不受空气阻力，做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动，图象时倾斜向下的直线，四个选项均正确表示；考虑阻力的上抛运动，上升中，随着减小，减小，对应图象的斜率减小，选项A错误。下降中，随着随着增大，
继续减小。而在最高点时，，对应图与轴的交点，其斜率应该等于（此时与竖直上抛的最高点相同的加速度），即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行，只有D选项满足。故选D。
【考点定位】本题考查了牛顿第二定律、图象的特点、竖直上抛运动状态的判断。
5．【2014·安徽卷】如右图，滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面，从顶端下滑，直至速度为零。对于该运动过程，若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示时间，则下列图象最能正确描述这一运动规律的是（）
【答案】B
【考点定位】本题考查牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律
【方法技巧】对运动图像的判断，关键是得出两物理量的函数关系，这个关系式的得出以及牛顿第二定律或匀变速直线运动的规律。
6．【2012·江苏卷】将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比. 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a 与时间t 关系的图象，可能正确的是（）
【答案】C
【解析】由， ，得到，所以C正确
解析改为：皮球竖直向上抛出，受到重力和向下的空气阻力，根据牛顿第二定律，有：mg+f=ma
根据题意，空气阻力的大小与速度的大小成正比，有：f=kv；联立解得：由于速度不断减小，故加速度不断减小，到最高点速度为零，阻力为零，加速度为g，不为零，故BD均错误；
根据，有，由于加速度减小，故也减小，故也减小，故a-t图象的斜率不断减小，故A错误，C正确；
【考点定位】本题考查加速度、牛顿运动定律及其相关知识
7．【2015·重庆·5】若货物随升降机运动的图像如题5图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力与时间关系的图像可能是（）
【答案】B
【考点定位】图像、超重与失重、牛顿第二定律。
8．【2011·福建卷】如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行．初速度大小为的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带．若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v-t图象（以地面为参考系）如图乙所示．已知，则（ ）
A．t2时刻，小物块离A处的距离达到最大
B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C．0~ t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D．0~ t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
【答案】B
【解析】当小物块速度为零时，小物块离A处的距离达到最大，为t1时刻，选项A错误；t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大，选项B正确；0~ t2时间内，小物块受到的摩擦力方向一直向右，选项C错误；0~ t2时间内，小物块始终受到大小不变的滑动摩擦力作用，t2~ t2时间内，由于小物块与传送带速度相同，二者相对静止，小物块不受摩擦力作用，选项D错误。
【考点定位】传送带、摩擦力、牛顿运动定律、速度图象
9．【2011·新课标全国卷】如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是（）
【答案】A
【考点定位】牛顿第二定律与图像.
10．【2012·海南卷】如图，表面处处同样粗糙的楔形木块abc固定在水平地面上，ab面和bc面与地面的夹角分别为α和β，且α>β.一初速度为v0的小物块沿斜面ab向上运动，经时间t0后到达顶点b时，速度刚好为零；然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑。在小物块从a运动到c的过程中，可能正确描述其速度大小v与时间t的关系的图像是（）
【答案】C
【解析】设物块上滑与下滑的加速度大小分别为和．根据牛顿第二定律得：
，
【考点定位】本题考查牛顿第二定律、速度图像及其相关知识.
二、多项选择题
11．【2011·上海卷】受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其图线如图所示，则（）
A．在秒内，外力大小不断增大
B．在时刻，外力为零
C．在秒内，外力大小可能不断减小
D．在秒内，外力大小可能先减小后增大
【答案】CD
【解析】根据加速度可以用v-t图线的斜率表示，所以在0～秒内，加速度为正并不断减小，根据加速度，所以外力F大小不断减小，A错误；在时刻，加速度为零，所以外力F等于摩擦力，不为零，B错误；在秒内，加速度为负并且不断变大，根据加速度的大小，外力F大小可能不断减小，C正确；如果在F先减小一段时间后的某个时刻，F的方向突然反向，根据加速度的大小，F后增大，因为v-t图线后一段的斜率比前一段大，所以外力F大小先减小后增大是可能的，故D正确．
【考点定位】牛顿第二定律
12．【2012·天津卷】如图甲所示，静止在水平地面的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则（）
A．0～t1时间内F的功率逐渐增大
B．t2时刻物块A的加速度最大
C．t2时刻后物块A做反向运动
D．t3时刻物块A的动能最大
【答案】BD
【考点定位】本题考查牛顿第二定律，力和运动关系及其相关知识.
13．【2013·新课标全国卷Ⅰ）2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图（a）为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加—作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止，某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速
度一时间图线如图（b）所示。假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m。已知航母始终静止，重力加速度的大小为g。则（）
A．从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10
B．在0.4s-2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化
C．在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5 g
D．在0.4s-2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变
【答案】AC
【解析】由图象可知，从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离即为图象与时间所构成的面积，即约为，而无阻拦索的位移为1000m，因此飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的，故A正确；在0.4s～2.5s时间内，速度与时间的图象的斜率不变，则加速度也不变，所以合力也不变，因此阻拦索的张力的合力几乎不随时间变化，但阻拦索的张力是变化的，故B错误；在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小为，故C正确；在0.4s～2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率P=FV，虽然F不变，但V是渐渐变小，所以其变化的，故D错误；故选AC。
【考点定位】v-t图线；牛顿第二定律；
14．【2014·四川卷】如图所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t = 0时刻P在传送带左端具有速度v2，P与定滑轮间的绳水平，t = t0时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长。正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是（）
【答案】BC
【考点定位】牛顿第二定律图象.
15．【2015·江苏·6】一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力（）
A．t=2s时最大 B．t=2s时最小 C．t=8.5s时最大 D．t=8.5s时最小
【答案】AD
【解析】由题意知在上升过程中：，所以向上的加速度越大，人对电梯的压力就越大，故A正确，B错误；由图知，7s以后加速度向下，由知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，所以C错误，D正确。
【考点定位】本题考查牛顿第二定律
16．【2015·全国新课标Ⅰ·20】如图（a），一物块在t=0时刻滑上一固定斜面，其运动的v—t图线如图（b）所示。若重力加速度及图中的、、均为已知量，则可求出（）
A．斜面的倾角
B．物块的质量
C．物块与斜面间的动摩擦因数
D．物块沿斜面向上滑行的最大高度
【答案】ACD
【考点定位】牛顿运动定律.
三、非选择题
17．【2015·全国新课标Ⅰ·25】一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图（a）所示。时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的图线如图（b）所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求
（1）木板与地面间的动摩擦因数及小物块与木板间的动摩擦因数；
（2）木板的最小长度；
（3）木板右端离墙壁的最终距离。
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）根据图像可以判定碰撞前木块与木板共同速度为
碰撞后木板速度水平向左，大小也是
木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速，根据牛顿第二定律有
解得
木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间，位移，末速度
（2）碰撞后，木板向左匀减速，依据牛顿第二定律有
可得
对滑块，则有加速度
滑块速度先减小到0，此时碰后时间为
此时，木板向左的位移为末速度
滑块向右位移
此后，木块开始向左加速，加速度仍为
木块继续减速，加速度仍为
假设又经历二者速度相等，则有
解得
此过程，木板位移末速度
滑块位移
此后木块和木板一起匀减速。
二者的相对位移最大为
滑块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为
【考点定位】牛顿运动定律.
18．【2012·安徽卷】质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v-t图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。该球受到的空气阻力大小恒为f，取=10 m/s2，求：
（1）弹性球受到的空气阻力f的大小；
（2）弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。
【答案】（1），;（2）
【解析】（1）设弹性球第一次下落过程中的加速度为a，由速度时间图象得：，根据牛顿第二定律得：，解得：。
【考点定位】此题考查v----t图象、牛顿第二定律及其相关知识.
