2020届高三物理一轮复习 牛顿第二定律（高考真题+模拟新题）（有详解）

2020届高三物理一轮复习 牛顿第二定律（高考真题+模拟新题）（有详解）

C单元　牛顿运动定律C2　牛顿第二定律　单位制 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎22．(2)C2[2020·重庆卷] 某同学设计了如图1－10所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m.实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取‎10 m/s2.‎ 图1－10‎ ‎①为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的________与________，计算a的运动学公式是________；‎ ‎②根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：‎ a＝m－μg 他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ.若要求a是m的一次函数，必须使上式中的_______________保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于_______________；‎ ‎③实验得到a与m的关系如图1－11所示，由此可知μ＝___________(取两位有效数字)．‎ 图1－11‎ ‎22．(2)C2[2020·重庆卷] 【答案】 ①位移s　时间t a＝　②m′＋m　滑块上　③0.23(0.21～0.25)‎ ‎【解析】 ①由s＝at2知，要测量滑块的加速度a只需测量滑块的位移s和滑行时间t，此时a＝.‎ ‎②若要求a是m的一次函数，只需保持不变，即(m′＋m)不变，故实验时应将从托盘中取出的砝码置于滑块上．‎ ‎③由图象可知，图象过(69.0×10－3,0.43)和(64.0×10－3,0.23)两点，将之代入a＝m－μg，解得：μ＝0.23.‎ ‎21．C2[2020·浙江卷] 在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线．为了完成实验，还需从下图中选取实验器材，其名称是________，并分别写出所选器材的作用________．‎ ‎【答案】 学生电源、电磁打点计时器(或电火花计时器)、钩码、砝码　学生电源为打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到拉力的大小，还可用于测量小车质量 ‎【解析】 根据“探究加速度与力、质量关系”实验，结合所提供与供选择的实验器材，可以确定相应的实验方案，进一步可以确定需要选择的实验器材．‎ ‎2．C2[2020·天津卷] 如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力(　　)‎ 图1‎ A．方向向左，大小不变 B．`方向向左，逐渐减小 C. 方向向右，大小不变 D. 方向向右，逐渐减小 ‎2．[2020·天津卷] A　【解析】 A、B一起往右做匀减速直线运动，说明两个问题：①加速度a大小不变；②加速度a方向向左．对B物体受力分析，由牛顿第二定律F＝ma可知：B受到的摩擦力方向向左，大小不变，A正确．‎ ‎18．C2[2020·北京卷] “蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米 高处跳下的一种极限运动．某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示．将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g.据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为(　　)‎ A．g B．‎2g C．‎3g D．‎‎4g ‎18．C2[2020·北京卷] B　【解析】 从图中可以看出，当人静止时，所受到的拉力为‎0.6F0，即‎0.6F0＝mg.当合力最大时，加速度最大．最大的拉力从图中可知为‎1.8F0＝3mg，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，代入数据可知，a＝‎2g，B项正确．‎ ‎20．C2[2020·北京卷] 物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系．如关系式U＝IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V(伏)与A(安)和Ω(欧)的乘积等效．现有物理量单位：m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、Ω(欧)和T(特)，由它们组合成的单位都与电压单位V(伏)等效的是(　　)‎ A．J/C和N/C B．C/F和T·m2/s C．W/A和C·T·m/s D．W·Ω和T·A·m ‎20．C2[2020·北京卷] B　【解析】 由公式W＝UIt＝UQ可得，J/C与电压单位V等效，由F＝Eq可得，N/C为电场强度的单位，与电压单位V不等效，A项错误．由公式Q＝CU、E＝BLv＝可知，C/F、T·m2/s与电压单位V等效，B项正确．由P＝UI可知，W/A与电压单位V等效，C·T·m/s＝A·s··＝N，所以C·T·m/s与力的单位N等效，C项错误．由P＝可知，W·Ω与电压单位V等效，T·A·m＝·A·m＝N，所以T·A·m与力的单位N等效，D项错误．‎ ‎22．C2 E3[2020·北京卷]‎ ‎ 如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)．‎ ‎(1)在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力图，并求力F的大小；‎ ‎(2)由图示位置无初速释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力．不计空气阻力．‎ C3　超重和失重 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎9．C3[2020·天津卷] (1)某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态．他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数为G.他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的示数小于G，由此判断此时电梯的运动状态可能是__________________．‎ ‎9．(1)[2020·天津卷] 【答案】 减速上升或加速下降 ‎【解析】 测力计在电梯中的示数即为视重，静止在地面时的示数表示物体的实重，依题意，视重小于实重，物体处于失重状态，物体要么往上减速，要么往下加速．‎ C4　实验：验证牛顿定律 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎C5　牛顿运动定律综合 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎21．C5[2020·课标全国卷] 如图1－6所示，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(　　)‎ 图1－6‎ ‎【解析】 A　当拉力F很小时，木块和木板一起加速运动，由牛顿第二定律，对木块和木板：F＝(m1＋m2)a，故a1＝a2＝a＝＝t；当拉力很大时，木块和木板将发生相对运动，对木板：μm‎2g＝m‎1a1，得a1＝，对木块：F－μm‎2g＝m‎1a2，得a2＝＝t－μg，A正确．‎ ‎23．C5[2020·四川卷] 随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显．分析交通违法事例，将警示我们遵守交通法规，珍惜生命．一货车严重超载后的总质量为49 t，以‎54 km/h的速率匀速行驶．发现红灯时司机刹车，货车即做匀减速直线运动，加速度的大小为‎2.5 m/s2(不超载时则为‎5 m/s2)．‎ ‎(1)若前方无阻挡，问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远？‎ ‎(2)若超载货车刹车时正前方‎25 m处停着总质量为1 t的轿车，两车将发生碰撞，设相互作用0.1 s后获得相同速度，问货车对轿车的平均冲力多大？‎ ‎【解析】 (1)设货车刹车时速度大小为v0，加速度大小为a，末速度大小为vt ‎，刹车距离为s s＝①‎ 代入数据，得 超载时s1＝‎45 m②‎ 若不超载s2＝‎22.5 m③‎ ‎(2)设货车刹车后经s′＝‎25 m与轿车碰撞时的初速度大小为v1‎ v1＝④‎ 设碰撞后两车共同速度为v2，货车质量为M，轿车质量为m，由动量守恒定律 Mv1＝(M＋m)v2⑤‎ 设货车对轿车的作用时间为Δt、平均冲力大小为，由动量定理 Δt＝mv2⑥‎ 联立④⑤⑥式，代入数据得 ＝9.8×104 N⑦‎ ‎24．C5‎ 图1－10‎ ‎[2020·山东卷] 如图1－10所示，在高出水平地面h＝‎1.8 m的光滑平台上放置一质量M＝‎2 kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l1＝‎0.2 m且表面光滑，左段表面粗糙．在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m＝‎1 kg.B与A左段间动摩擦因数μ＝0.4.开始时二者均静止，现对A施加F＝20 N水平向右的恒力，待B脱离A(A尚未露出平台)后，将A取走．B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x＝‎1.2 m.‎ ‎(取g＝‎10 m/s2)求：‎ ‎(1)B离开平台时的速度vB.‎ ‎(2)B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间tB和位移xB.‎ ‎(3)A左端的长度l2.‎ ‎【解析】 (1)设物块平抛运动的时间为t，由运动学可得 h＝gt2①‎ x＝vBt②‎ 联立①②式，代入数据得 vB＝‎2 m/s③‎ ‎(2)设B的加速度为aB，由牛顿第二定律和运动学的知识得 μmg＝maB④‎ vB＝aBtB⑤‎ xB＝aBt⑥‎ 联立③④⑤⑥式，代入数据得 tB＝0.5 s⑦‎ xB＝‎0.5 m⑧‎ ‎(3)设B刚开始运动时A的速度为v1，由动能定理得 Fl1＝Mv⑨‎ 设B运动后A的加速度为aA，由牛顿第二定律和运动学的知识得 F－μmg＝MaA⑩‎ l2＋xB＝v1tB＋aAt 联立⑦⑧⑨⑩式，代入数据得 l2＝‎1.5 m ‎14．C5[2020·浙江卷]‎ ‎ 如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是(　　)‎ A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利 ‎【解析】 C　甲、乙两人在冰面上拔河，甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力与反作用力，A选项错误；甲对绳的拉力与乙对绳的拉力都作用在绳上，故不是作用力与反作用力，B选项错误；由于绳子质量不计，且冰面可看成光滑，绳对甲、乙的作用力大小相等，若甲的质量大，则甲的加速度小，相等时间通过的位移小，后过分界线，故甲能赢得比赛的胜利，C选项正确；是否赢得比赛主要看两人加速度的大小，跟收绳的速度大小无关，故D选项错误．‎ ‎14．C5、D2[2020·江苏物理卷] 如图所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定位置．将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M＝km的小物块相连，小物块悬挂于管口．现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变．(重力加速度为g)‎ 图13‎ ‎(1)求小物块下落过程中的加速度大小；‎ ‎(2)求小球从管口抛出时的速度大小；‎ ‎(3)试证明小球平抛运动的水平位移总小于L.‎ ‎14．C5、D2[2020·江苏物理卷]【解析】‎ ‎ (1)设细线中的张力为T，根据牛顿第二定律 Mg－T＝Ma T－mgsin30°＝ma 且M＝km 解得a＝g ‎(2)设M落地时的速度大小为v，m射出管口时速度大小为v0，M落地后m的加速度为a0.‎ 根据牛顿第二定律－mgsin30°＝ma0‎ 又由匀变速直线运动，‎ v2＝2aLsin30°，‎ v－v2＝‎2a0L(1－sin30°)‎ 解得v0＝　(k>2)‎ ‎(3)平抛运动 x＝v0t Lsin30°＝gt2‎ 解得x＝L 则xgsinα)做匀加速直线运动，则下列关于小物块在运动过程的说法中正确的是(　　 )‎ 图L2－7‎ A．支持力与静摩擦力的合力大小等于mg B．静摩擦力对小物块一定做正功 C．静摩擦力的大小可能等于mgsinα D．皮带与滑块的动摩擦因数一定大于tanα ‎8. BC　【解析】 物体随皮带保持相对静止一起向下做匀加速运动，物体所受合外力不为零，所以支持力与静摩擦力的合力大小不等于mg，故A错；加速度a>gsinα，说明静摩擦力沿传送带向下，而小物块运动方向也向下，故静摩擦力对小物块一定做正功，B对；由牛顿第二定律：mgsinα＋f＝ma，因为a比gsinα大多少不知道，所以静摩擦力的大小可能等于mgsinα，C对；由以上分析可知，静摩擦力f是有可能小于mgsinα的，由f＝μFN＝μmgcosα，因此说“皮带与滑块的动摩擦因数一定大于tanα”是错的，D错．‎ ‎9．2020·三明模拟2020年初，我国南方多次遭受严重的冰灾，给交通运输带来巨大的影响．已知汽车橡胶轮胎与普通路面的动摩擦因数为0.7，与冰面的动摩擦因数为0.1.当汽车以某一速度沿水平普通路面行驶时，急刹车后(设车轮立即停止转动)，汽车要滑行‎14 m 才能停下．那么，在冰冻天气，该汽车若以同样速度在结了冰的水平路面上行驶，急刹车后汽车继续滑行的距离增大了多少？‎ ‎9．【解析】 设初速度为v0，当汽车在水平普通路面上急刹车时，‎ μ1mg＝ma1‎ 得a1＝μ‎1g＝‎7 m/s2‎ v＝‎2a1x1‎ 得v0＝1＝‎14m/s 当汽车在水平冰面上急刹车时，‎ μ2mg＝ma2‎ 得a2＝μ‎2g＝‎1 m/s2‎ v＝‎2a2x2‎ 得x2＝‎‎98 m 因此，急刹车后汽车继续滑行的距离增大了 Δx＝x2－x1＝‎‎84 m ‎10．[2020·济宁模]拟如图所示，质量为‎80 kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上，小车在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面无摩擦地向上运动，现观察到物体在磅秤上读数为1000 N．已知斜面倾角θ＝30°，小车与磅秤的总质量为‎20 kg.‎ ‎(1)拉力F为多少？‎ ‎(2)物体对磅秤的静摩擦力为多少？‎ ‎(3)若小车与斜面间有摩擦，动摩擦因数为，斜面质量为‎100 kg，试求斜面对地面的压力和摩擦力分别为多少？(A一直静止在地面上)‎ ‎10．【解析】 (1)选物体为研究对象，受力分析如图所示：‎ 将加速度a沿水平和竖直方向分解，则有：‎ FN1－mg＝masinθ 解得a＝‎5 m/s2‎ 取小车、物体、磅秤这个整体为研究对象，受力分析如图所示：‎