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1、2011-2018 年高考物理试卷分类汇编专题 第 8 节 牛顿运动定律及其应用 1.2014 年物理上海卷 21.牛顿第一定律表明，力是物体 发生变化的原因；该定律引出的一个重要概念是 。【答案】运动状态；惯性【解析】力的作用效果是改变物体的运动状态或使物体产生形变；牛顿第一定律通过实验总结出了力是改变物体运动状态的原因；从而引出一切物体都有保持原来运动状态的属性，即惯性。2.2012 年物理江苏卷 4.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】加速度mkvga，随着v
2、的减小，a减小，但最后不等于 0。选项 B、D 错；加速度越小，速度减小得越慢，所以选 C.3.2012 年理综安徽卷 17.如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一竖直向下的恒力F，则 A.物块可能匀速下滑 B.物块仍以加速度a匀速下滑 C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑 答:C 解析：起初sincosmgmgma，加上一个力以后，()sin()cosmgFmgFma,所以 a 增大。F a m 4.2013 年新课标 II 卷 14一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
3、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 之间的关系的图像是 答：C 解析：由于物块与水平桌面间有摩擦，由牛顿第二定律得Fagm，当拉力 F 从 0 开始增加，Fmg时物块静止不动，加速度为 0；在Fmg之后，加速度与 F 成线性关系，C项正确。5.2013 年新课标 II 卷 15如图，在固定斜面上的一物块受到一外力 F的作用，F 平行于斜面上。若要物块在斜面上保持静止，F 的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为 F1和 F2（F20）。由此可求出 A物块的质量 B斜面的倾角 C物块与斜面间的最大静摩擦力 D物
4、块对斜面的正压力 答：C 解析：物块在斜面上受到四个力的作用，如图所示，其中斜面静摩擦力可沿斜面向下或向上，由平衡条件得1msinFmgf，2msinFmgf，其中mf为物块与斜面间最大静摩擦力，方程组中有 m、g、和mf四个未知数，显然不能计算物块的质量 m、当地重力加速度 g和斜面倾角，但可将sinmg当作整体则可求得最大静摩擦力mf，C 项正确；由于 m、g、均未知，物块对斜面的压力不可求，D错。6.2013 年安徽卷 14.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
5、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+acos)Fn=m(gcos-asin)B.T=m(gsin+acos)Fn=m(gsin-acos)a F O a F O a F O a F O A B D C FmgNFfFO F x A O F x B O F x C O F x D F P C.T=m(acos-gsin)Fn=m(gcos+asin)D.T=m(asin-gcos)Fn=m(gsin+acos)答案：A 解析：小球受重力 mg，细线的拉力 T 和垂直斜面向上的支持力 Fn，在斜面体以加速度 a 水平向右做匀加速直线运
6、动的过程中，得 Tcos-Fnsin=ma，Fncos+Tsin=mg，解之得 T=m(gsin+acos)Fn=m(gcos-asin)，故 A 对，B、C、D错。7.2011 年理综北京卷 18“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 Ag B2g C3g D4g 答：B【解析】由题图可知：绳子拉力 F 的最大值为 9F0/5，从图中可以看出，最后绳子拉力稳定不变，表明人已经静止不动，此
7、时绳子的拉力等于重力，最终静止时绳子拉力为 3F0/5mg，根据牛顿第二定律，最大加速度 gmmgmFmmgFmFa222.18.100max合,所以 B正确，A、C、D错误。8.2018 年全国卷 I、15如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块 P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力 F 作用在 P 上，使其向上做匀加速直线运动。以 x 表示 P 离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示 F和 x之间关系的图像可能正确的是 （A ）A 解析：由牛顿运动定律maFmgF弹-，mgkxxxkF00),(弹 联立解得kxmaF，对比题给的四个图像，可能正确的是图像 A。9.201
8、2 年物理上海卷 30（10分）如图，将质量 m=0.1kg 的圆环套在固定的水平直杆上。环F O 2F0 t0 nt0 t F0 F 的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数=0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角=53的拉力 F，使圆环以 a=4.4m/s2的加速度沿杆运动，求F 的大小。解析：令 Fsin53mg，F1.25N，当 F1.25N 时，杆对环的弹力向上，受力如答图 a 由牛顿定律 FcosFNma，FNFsinmg，得 F1N，当 F1.25N 时，杆对环的弹力向下，受力如答图 b 由牛顿定律 FcosFNma，FsinmgFN，解得 F9N，10.2014
9、年理综重庆卷 5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，另一个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 v-t图象可能正确的是 【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，v-t图象是倾斜向下的直线，四个选项（虚线）均正确表示；有阻力 Ff=kv的上抛运动，上升时：mkvmga上，随着 v减小，加速度减小，对应的 v-t图线的斜率减小，A错误；下落时：mkvmga-下，随着 v增大，加速度减小，故在最高点时 v=0，a=g，对应的 v-t图线与 t轴的交点，其斜率应该等于 g，即
10、过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线（虚线）平行，选项 D正确。F FN Ff mg F FN Ff mg 答图a 答图b t v O A t v O B t v O C t v O D 11.2015 年海南卷 8如图，物块 a、b 和 c 的质量相同，a和 b、b和 c之间用完全相同的轻弹簧 S1和 S2相连，通过系在 a上的细线悬挂于固定点 O。整个系统处于静止状态。现将细绳剪断，将物块 a的加速度记为 a1，S1和 S2相对原长的伸长分别为l1和l2，重力加速度大小为 g，在剪断的瞬间 （AC）Aa1=3g Ba1=0 Cl1=2l2 Dl1=l2 解析：设物体的质量为 m，在剪断绳子
11、的瞬间，绳子的拉力消失，弹簧的弹力还没有来得及改变，所以剪断绳子的瞬间 a受到重力和弹簧 S1的拉力 T1，剪断前对 b、c 和弹簧组成的整体分析可知 T1=2mg，故 a 受到的合力 F=mg+T1=3mg，故加速度gmFa31，选项 A正确B错误；设弹簧 S2的拉力为 T2，则 T2=mg，根据胡克定律 F=kx 可得 l1=2l2，C正确 D错误。12.2012 年理综安徽卷 22.（14分）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g=10
12、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：（1）0.2N （2）0.375m 解析：由 v-t图像可得小球下落时的加速度为：a=8m/s2 由牛顿定律可得：mamgf,0.2fmgmaN（2）小球落地后反弹的速度为：v=3m/s 上升时：+mamg f，得：a=12m/s2，小球上升做匀减速运动 22vah 解得弹性球第一次碰撞后反弹的高度 h=0.375m 13.2011 年新课标版 21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
13、 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 O t(s)v(m/s)4 0.5 F m2 m1 S1 O a b c S2 A B C D 答：A【解析】块和木板之间相对静止时，所受的摩擦力为静摩擦力。在达到最大静摩擦力前，木块和木板以相同加速度运动，根据牛顿第二定律2121mmktaa。木块和木板相对运动时，121mgma恒定不变，gmkta22。所以正确答案是 A。14.2016 年新课标 I 卷 18.一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则（）A.质点速度的方向总是与该
14、恒力的方向相同 B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直 C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同 D.质点单位时间内速率的变化量总是不变 答案：BC 解析：质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点的合外力为该恒力 若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点做曲线运动，质点速度方向时刻与恒力方向不同，故 A 错；若 F的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点作曲线运动，力与运动方向夹角会发生变化，例如平抛运动，故 B正确；由牛顿第二定律可知，质点加速度方向与其所受合外力方向相同；根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，速率变化量不一定相同，故 D错。15.20
15、16 年新课标卷 19两实心小球甲和乙由同一种材质制成，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 a t O a1 a2 a t O a1 a2 a t O a1 a2 a t O a1 a2【解析】两球的质量334rm，对两球由牛顿第二定律233434rkgrkrgmfmga 可得 a甲a乙，由221gth 221gth 知甲球的运动时间较短，选项
16、 A、C错误；由ghv2得v甲v乙，故选项B正确；因f甲f乙，由Wf=fh知,阻力对甲球做功较大，故选BD.16.2011年上海卷 19受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其v-t 图线如图所示，则 A在0t1秒内，外力F大小不断增大 B在t1时刻，外力F为零 C在t1t2秒内，外力F大小可能不断减小 D在t1t2秒内，外力F大小可能先减小后增大 答案：CD 解析：本题考查 vt 图象、牛顿第二定律。0t1时间内，物体先做匀加速直线运动，然后做加速度减小的加速运动，由：F1fma1，a1先恒定后减小，可知外力先恒定后不断增大，A错；由图线斜率可知 t1时刻的加速度几乎为零，故外力
17、大小等于摩擦力大小，B错；t1t2时间内，物体做加速度增大的减速运动，若外力方向向右，由：fF2ma2，a2减小，可知外力逐渐增大；若外力方向向左，由：fF3ma2，a2减小，可知外力逐渐减小，故外力大小可能不断增大，也可能不断减小，C对 D 错。17.2014 年物理上海卷 31.(12 分)如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为 的固定斜面，斜面上放一质量为 m 的光滑球。静止时，箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为 a 的匀减速运动直至静止，经过的总路程为 s，运动过程中的最大速度为 v。(1)求箱子加速阶段的加速度大小 a。(2)若 ag ta
18、n，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。【答案】（1）222vasav；（2）0 m(acot-g)v t O t1 t2 【解析】（1）设加速过程中加速度为 a，由匀变速运动公式,avs221 ,avs222,avavsss222221 解得,vasava222（2）设球不受车厢作用，应满足 Nsin=ma,Ncos=mg,解得 a=gtan 减速时加速度由斜面支持力 N 与左壁支持力 P 共同决定，当 agtan 时 P0 球受力如图。由牛顿定律 Nsin=ma,Ncos-Q=mg,解得 Q=m(acot-g)18.2011 年理综福建卷 18如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端
19、分别悬挂质量为 m1和 m2的物体 A 和 B。若滑轮有一定大小，质量为 m 且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。设细绳对 A和 B 的拉力大小分别为 T1和 T2。已知下列四个关于 T1的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是 A.)mm(mgm)mm(T2112122 B.)(4)2(21211mmmgmmmT C.)(2)4(21121mmmgmmmT D.)(4)4(21211mmmgmmmT 答：C【解析】由于滑轮转动时与绳之间无相对滑动，所以滑轮转动时，可假设两物体的加速度大小均为 a，对 A，若 T1m1g
20、=m1a，则对 B应有 m2gT2=m2a；上面两分别解出加速度的表达式为gmTa11和22mTga，所以有gmTmT22211，即有gmmTmTm2121122，根据题目所给选项可设)mm(ymgm)xmm(T21121，则根据 A、B地位对等关系应有)mm(ymgm)xmm(T12212，将 T1、T2的值代入gmmTmTm2121122可解得 x=2y。由此可判断 A 错 C正确。m m1 m2 A B T1 T2 N Q mg 若将 T1设为)()(2121mmymgmxmm，则结合gmmTmTm2121122可看出 A、B 的地位关系不再具有对等性，等式不可能成立，BD 错。19.2
21、017 年海南卷 14（16分）一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为 m 的小物块 a 相连，如图所示。质量为35m的小物块 b 紧靠 a 静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为 x0，从 t=0时开始，对 b施加沿斜面向上的外力，使 b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后，物块 a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为 x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为 g。求（1）弹簧的劲度系数；（2）物块 b加速度的大小；（3）在物块 a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式。解：（1）由平衡条件得gmmFsin)53(0，由胡克定律0kxF 得弹簧的劲度系数0005sin8xmgxFk（2）由匀变速运动的规律，可知两段相等时间内的位移分别是041x和043x，两物块 a、b分离处就在从开始位置上升041x处，此时 a、b之间没有相互作用力，对物体 a分析，在弹簧的弹力和重力的分力作用产生加速度，所以mamgkxsin430，解得sin51ga （3）从开始位置上升041xx 处，对 a、b两物块整体分析有，maxxkmgF58)-(sin580 解得)sin2sin25421sin258sin258202txgmgkatmgkxmgF（a b