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)

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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:‎
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