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1、学习好资料欢迎下载2013 高考物理分类解析专题三、牛顿运动定律1 （2013 高考上海物理第6 题）秋千的吊绳有些磨损。在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千(A) 在下摆过程中(B) 在上摆过程中(C) 摆到最高点时(D) 摆到最低点时答案： D 解析：当秋千摆到最低点时吊绳中拉力最大，吊绳最容易断裂，选项D正确。2. （ 2013 全国新课标理综II第 14 题）一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以 a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与 a 之间关系的图象是. 【答案】 C
2、 【命题意图】 本题考查摩擦力、牛顿第二定律、 图象等基础知识点，意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题，解决问题的能力。【解题思路】设物体所受滑动摩擦力为f ，在水平拉力F 作用下，物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，F-f=ma ，F= ma+f ，所以能正确描述F 与 a 之间关系的图象是C，选项 C 正确ABD错误。【命题分析】 此题从最常见的情景出发命题，应用最基础的知识，使物理更贴近生活，贴近实际。3 （2013 高考浙江理综第19 题）如图所示，总质量为460kg 的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2，当热气球上升到180m时，以 5m/s 的速度向上匀速
3、运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页学习好资料欢迎下载气球总质量不变，重力加速度g=10m/s2。关于热气球，下列说法正确的是A所受浮力大小为4830N B加速上升过程中所受空气阻力保持不变C从地面开始上升10s 后的速度大小为5m/s D以 5m/s 匀速上升时所受空气阻力大小为230N 答案： AD 解析：热气球离开地面后地面后做加速度逐渐减小的加速运动，对热气球从地面刚开始竖直上升时，由牛顿第二定律，F-mg=ma ，解得所受浮力大小为4830N ，选项A 正
4、确。加速上升过程中所受空气阻力逐渐增大，选项 B错误。由于做加速度逐渐减小的加速运动，热气球从地面开始上升10s 后的速度小于5m/s，选项 C错误。由平衡条件可得，F-mg-f=0 ，以 5m/s 匀速上升时所受空气阻力大小为f=F-mg=4830N -4600N =230N ，选项 D正确。4 （2013 高考安徽理综第14 题）如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为 的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。在斜面体以加速度a 水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T 和斜面的支持力为FN分别为（重力加速度为 g）A T=m (gsin +
5、 acos) ，FN= m(gcos- asin ) B T=m(gsin + acos ) ，FN= m(gsin - acos ) C T=m(acos- gsin) ，FN= m(gcos + asin ) D T=m(asin - gcos ) ，FN= m(gsin + acos ) 【答案】 A 【 解析】将绳子的拉力T 和斜面弹力FN分解为水平方向和竖直方向Tcos- FN sin =maTsin - FNcos=mg联立两式解方程组，得T=m(gsin + acos )，FN= m(gcos - asin) ，选项 A正确；5. （15 分） （2013 高考山东理综第22 题
6、）如图所示，一质量m=0.4kg 的小物块，以v0=2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t=2s 的时间物块由A点运动到B点， A、B之间的距离L=10m 。已知斜面倾角=30o，物块与斜面之间的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页学习好资料欢迎下载动摩擦因数33。重力加速度g 取 10 m/s2. （1）求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。（2）拉力 F 与斜面的夹角多大时，拉力F 最小？拉力F 的最小值是多少？解析：（1）设物块加速度的大小为a，到达 B点时速度的大小
7、为v，由运动学公式得：L= v0t+12at2，v= v0+at ，联立式，代入数据解得：a=3m/s2，v=8m/s。（2）设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，拉力与斜面之间的夹角为。受力分析如图所示。由牛顿第二定律得：Fcos-mgsin -Ff=ma ，Fsin +FN-mgcos=0，又Ff=FN。联立解得： F=sincoscossinmgma。由数学知识得：cos+33sin =2 33sin(60 +) ， 由式可知对应的F 最小值的夹角 =30联立式，代入数据得F 的最小值为：Fmin=13 35N。6. （19 分） （2013 高考福建理综第21 题）质量为M 、长为
8、3L 的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L 的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环。已知重力加速度为g，不计空气影响。(1) 现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小：(2) 若杆与环保持相对静止，在空中沿 AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页学习好资料欢迎下载求此状态下杆的加速度大小a；为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？解析：（1）如图 1，设平衡时绳子拉力为T，有： 2Tcos-mg=0，由图可
9、知， cos=63。联立解得： T=64mg 。（2）此时，对小铁环受力分析如图2，有： T sin =ma ，T+T cos -mg=0，由图知， =60，代入上述二式联立解得：a=33g。如图 3，设外力F 与水平方向成 角，将杆和小铁环当成一个整体，有Fcos=(M+m)aFsin -(M+m)g=0 联立解得： F=2 33(M+m)g ，tan =3（或 =60）7. （ 2013 全国新课标理综II第 25 题） （18 分）一长木板在水平面上运动，在t=0 时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度- 时间图象如图所示。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木
10、板与地面间均有摩擦，物 块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上 ，取重力加速度的大小g=10m/s2，求：（1）物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数。（2）从 t=0 时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板 的位移的大小。【命题意图】本题主要考查牛顿运动定律，匀变速直线运动规律、速度图象、 叠加体及其相关知识，意在考查考生灵活应用相关知识解决问题的能力。解： （ 1）从 t=0 时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，次过程一直持续精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页学习好资料
11、欢迎下载到物块和木板具有共同速度为止。由图可知，在t1=0.5s 时，物块和木板的速度相同，设t=0 到 t=t1时间间隔内，物块和木板的加速度分别为a1和a2，则a1= v1/ t1， a2=(v0- v1)/ t1，式中v0=5m/s，v1=1m/s 分别为木板在t=0 、t=t1时速度的大小。设物块和木板的质量为m ，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为1、2，由牛顿第二定律得：1mg=ma1，( 1+22)mg=ma2，联立式解得：1=0.20 ，2=0.30. ，（2）在 t1 时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动。物块与木板之间的摩擦力改变方向。设物块与木板之间的摩擦力大
12、小为f ，物块和木板的加速度大小分别为a1和a2，则由牛顿第二定律得：f=m a1，22mg-f=ma2。假设 f 1mg，与假设矛盾，故f= 1mg由式知，物块加速度大小a1=a1. 物块的 v-t图象如图中点划线所示。由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为：s1=21212av，s2=210vvt1+2221av，物块相对于木板位移的大小为s= s2- s1。联立解得：s=1.125m。20 时时块与精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页学习好资料欢迎下载【方法技巧】 解答叠加体的运动要隔离物体受力
13、分析，对某个物体应用牛顿第二定律列出相关方程联立解得。8 （2013 高考上海物理第31 题）(12 分) 如图， 质量为M、长为L、高为h的矩形滑块置于水平地面上，滑块与地面间动摩擦因数为 ；滑块上表面光滑， 其右端放置一个质量为m的小球。用水平外力击打滑块左端，使其在极短时间内获得向右的速度v0，经过一段时间后小球落地。求小球落地时距滑块左端的水平距离。解析： 滑块上表面光滑，小球水平方向不受力的作用，故当滑块的左端到达小球正上方这段时间内，小球速度始终为零，则对于滑块：a=MgMm, v1=aLv220=MgLMmv220. 当滑块的左端到达小球正上方后，小球做自由落体运动，落地时间t=
14、gh2滑块的加速度a=g若此时滑块的速度没有减小到零，在t 时间内滑块向右运动的距离为：s=v1t-21at2=MgLMmv220gh2-21g(gh2)2=MgLMmv220gh2-h。若在 t 时间内滑块已经停下来，则：s=221av=gv220-MMmL。9。(2013 高考江苏物理第14 题 ) （16 分）如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为1m和2m， 各接触面间的动摩擦因数均为。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
15、- -第 6 页，共 8 页学习好资料欢迎下载重力加速度为g。（1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；（3） 本实验中，1m=0.5kg ，2m=0.1kg ， =0.2 ， 砝码与纸板左端的距离d=0.1m， 取 g=10m/s2。若砝码移动的距离超过l=0.002m，人眼就能感知。为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？解析 . (1)砝码对纸板的摩擦力11fm g桌面对纸板的摩擦力212()fmmg12fff解得12(2)fmmg(2) 设砝码的加速度为1a, 纸板的加速度为2a, 则111fm a1222Fffm a发生相对运动
16、21aa解得122 ()Fmmg(3) 纸板抽出前 , 砝码运动的距离121112xa t纸板运动的距离212 112dxa t纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离223 212xa t12lxx由题意知131 13 2,aaa ta t解得122 (1)dFmm gl代入数据得 F=22.4N。10. （2013 高考天津理综物理第10 题） (16 分）质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点，现用 F=10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在B点， A、B两点相距 x=20m ，物块与地面间的动摩擦因数=0.2,g 取 10m/s2, ，求：(l ）物块在力F
17、作用过程发生位移xl的大小：(2 ）撤去力F 后物块继续滑动的时间t 。解析：（1）设物块受到的滑动摩擦力为F1，则 F1= mg 根据动能定理，对物块由A到 B的整个过程，有：Fx1-F1x=0. 代入数据解得：x1=16m 。（2）设刚撤去力F 时物块的速度为v，此后物块的加速度为a，滑动的位移为x2，则x2=x- x1。由牛顿第二定律得：F1=ma ，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页学习好资料欢迎下载由匀变速直线运动规律得，v2=2ax2，以物块运动方向为正方向，由动量定理，得-F1t=0-mv ，代入数据解得：t=2s 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页