1、第三章 牛顿运动定律的应用2013年高考题精选1（2013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.摆到最低点时解析：选D 当秋千摆到最低点时，吊绳的拉力最大，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之间关系的图象是解析：选C本题考查摩擦力、牛顿第二定律等基础知识点，意在考查考生应用相关知识
2、分析问题、解决问题的能力。设物块所受滑动摩擦力为f，在水平拉力F作用下，物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，Ffma，Fmaf，所以能正确描述F与a之间关系的图像是C，选项C正确，A、B、D错误。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4830NB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/
3、sD以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N解析：选AD 热气球离开地面后做加速度逐渐减小的加速运动，热气球从地面刚开始竖直上升时，由牛顿第二定律，解得所受浮力大小为4830 N，选项A正确；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10 s后的速度小于5 m/s,选项C错误；由平衡条件可得，以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为，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
4、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）AT=m (gsin+ acos)，FN= m(gcos- asin) BT=m(gsin+ acos) ，FN= m(gsin- acos)CT=m(acos- gsin) ，FN= m(gcos+ asin) DT=m(asin- gcos) ，FN= m(gsin+ acos)解析：选A 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 联立两式得，选项A正确。5.（15分）（2013高考山东理综第22题）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
5、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，物块与斜面之间的动摩擦因数。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点时速度的大小为v，由运动学公式得Lv0tat2vv0at联立式，代入数据得a3 m/s2v8 m/s(2)设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，拉力与斜面间的夹角为，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得Fcos mgsin FfmaFsin FNmgcos 0又FfFN联立
6、式得F由数学知识得cos sin sin(60)由式可知对应F最小的夹角30联立式，代入数据得F的最小值为Fmin N答案：(1)3 m/s2 8 m/s (2)30 N6.（2013福建理综第21题）质量为M、长为L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。 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？
7、解析：(1) 如图1，设平衡时绳子拉力为T，有，由图可知， 联立可得：。（2）此时，对小铁环受力分析如图2，有，由图可知，代入上述二式解得：。 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 联立解得：（或=60）7. （2013全国新课标理综II第25题）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
8、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。解析：(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，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止。由图可知，在t1=0.5 s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 式中分别木板在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、木板和地面间的动摩擦因数分别为1、2，由牛顿第二定律得 联立式解得 （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小为f，物块与木板的加速度大
9、小分别为和，则由牛顿第二定律得 假设，则。由式得，与假设矛盾，故 由式知，物块加速度大小，物块的v-t图像如图中点划线所示。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 物块相对于木板位移的大小为 联立解得s=1.125 m8（2013高考上海物理第31题）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
10、内，小球速度始终为零，则对于滑块有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 滑块的加速度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。若在t时间内滑块已经停下来，则。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和，各接触面间的动摩擦因数均为。 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， =0.5kg， =0.1kg
11、， =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=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？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：本题考查牛顿运动定律、动能定理、运动学公式及动量定理的综合应用，意在考查考生综合分析问
12、题的能力。(1)设物块受到的滑动摩擦力为F1，则F1mg 根据动能定理，对物块由A到B整个过程，有Fx1F1x0 代入数据，解得x116 m (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x2xx1 由牛顿第二定律得a 由匀速直线运动公式得v22ax2 以物块运动的方向为正方向，由动量定理，得F1t0mv 代入数据，解得t2 s 答案：(1)16m(2)2 s2012年高考题精选1.（2012新课标理综）伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是A.物体抵抗运动状态变化的性
13、质是惯性B.没有力作用，物体只能处于静止状态C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D.运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动解析：选AD 惯性是物体保持原来运动状态不变的性质， A正确；根据惯性定律可知没有力的作用，物体将保持原来的状态，即静止状态或者匀速直线运动状态， B错误；行星在圆轨道上的运动是变速运动，是在万有引力作用下的运动， C错误；运动物体如果不受力作用，将保持原来的运动状态，即继续以同一速度沿着同一直线运动，D正确。2. （2012安徽理综）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
14、能匀速下滑 B. 物块仍以加速度a匀加速下滑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解析：选C 对物块进行受力分析，设斜面的角度为，可列方程mgsin mgcos ma，sin cos a/g，当加上力F后，由牛顿第二定律得(mgF)sin (mgF)cos ma1，即mgsin mgcos Fsin Fcos ma1，maFsin Fcos ma1，Fsin Fcos F(sin cos )Fa/g，Fa/g大于零，代入上式知，a1大于a。物块将以大于a的加速度匀加速下滑。C正确。3.（2012海南物理）根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是A.物体加速度的
15、大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B.物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C.物体加速度的大小跟它所受作用力中任一个的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比解析：选D 根据牛顿第二定律，物体加速度的大小跟他所受的合外力成正比，跟它的质量成反比，选项A、B、C错误。当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比，选项D正确。4. （2012江苏物理）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5（2012
16、四川理综）如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止。撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4 x0。物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则A撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动B撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为-g C物体做匀减速运动的时间为D物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为mg (x0-mg/k) 6（2012上海物理）如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表
17、面水平。则在斜面上运动时，B受力的示意图为 （ ）7. .（2012江苏物理）如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升。夹子和木块的质量分别为m和M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f。若木块不滑动，力F的最大值是ABC-(m+M)gD +(m+M)g8（2012上海物理）如图，将质量m=0. 1kg的圆环套在固定的水平直杆上。环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。9（2012安徽理综第22题） 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
18、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。10（2012浙江理综）为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示。在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”,“A鱼”竖直下潜hA后速度减小为零，“B鱼”竖直下潜hB后速度减小为零。“鱼” 在水中运动时，除受重力外，还受到浮力和水的阻力。已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的 10/9 倍，重力加速度为g, “鱼”
19、运动的位移值远大于“鱼”的长度。假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。求：（1）“A鱼”入水瞬间的速度vA；（2）“A鱼”在水中运动时所受阻力fA；（3）“A鱼”和“B鱼”在水中运动时所受阻力之比fAfB 。 2011年高考题精选1.（2011浙江理综卷）如图所示，甲、已两人在冰面上“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”
20、比赛的胜利2.（2011安徽理综卷）一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示。则物块 A.仍处于静止状态 B.沿斜面加速下滑 C.受到的摩擦力不变 D.受到的合外力增大3. （2011北京理综卷第18题）“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的上部随时间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.gB.2gC.3gD.4g4. （2011新课标卷）如图4，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠
21、放一质量为m2的木块。现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），木板和木块加速度大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线正确的是2010年高考题精选1（2010全国理综1）如图，轻弹簧上端与一质量为的木块1相连，下端与另一质量为的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木坂上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2重力加速度大小为g。则有 Aa1=0， a2=g Ba1=g，a2=g Ca1=0， a2=g Da1=g ，a2=g 2（2010新课标卷）如图1所
22、示，一物块置于水平地面上.。当用与水平方向成60角的力F1拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成30角的力F2推物块时，物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为 A B C D1-3（2010山东理综）如图2所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面，m2在空中），力F与水平方向成q角，则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是AN= m1g+ m2g- FsinqBN= m1g+ m2g- FcosqCf=FcosqDf=Fsinq4.（2010上海物理）将一个物体以某一速度从地面竖直向上
23、抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体A刚抛出时的速度最大 B在最高点的加速度为零C上升时间大于下落时间 D上升时的加速度等于下落时的加速度5（2010福建理综）质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图11所示。重力加速度g取10m/s2，则物体在t=0到t=12s这段时间内的位移大小为A.18m B.54m C.72m D.198m6(2010海南物理)在水平的足够长的固定木板上，一小物块以某一初速度开始滑动，
24、经一段时间t后停止现将该木板改置成倾角为45的斜面，让小物块以相同的初速度沿木板上滑若小物块与木板之间的动摩擦因数为则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为ABCD7.（2010高考海南物理）如图5，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块，木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为A加速下降 B加速上升 C减速上升 D减速下降8.（2010浙江理综） 如图4所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）。下列说法正确的是 （）ABv图4A. 在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B. 上升过程中A
25、对B的压力大于A对物体受到的重力C. 下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D. 在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力a b 右左图69(2010海南物理)如图6，水平地面上有一楔形物块，其斜面上有一小物块b，b与平行于斜面的细绳的一端相连，细绳的另一端固定在斜面上a与b之间光滑，a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动当它们刚运行至轨道的粗糙段时A绳的张力减小，b对a的正压力减小B绳的张力增加，斜面对b的支持力增加C绳的张力减小，地面对a的支持力增加D绳的张力增加地面对a的支持力减小10.（2010上海物理）倾角q=37，质量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m=2
26、kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t=2s到达底端，运动路程L=4m，在此过程中斜面保持静止（sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2），求：（1）地面对斜面的摩擦力大小与方向。（2）地面对斜面的支持力大小。6v/ms1t/s41082246811.(2010安徽理综)质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图1所示。g取10 m/s2，求：(1)物体与水平面间的运动摩擦系数； (2)水平推力的大小；（3）010s内物体运动位移的大小。12（2010高考海南物理）图3-1中，质量为m的物块叠放在质量为2m的足够
27、长的木板上方右侧，木板放在光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为0.2在木板上施加一水平向右的拉力F，在03s内F的变化如图3-2所示，图中F以mg为单位，重力加速度g=10m/s2整个系统开始时静止 (1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度；(2)在同一坐标系中画出03s内木板和物块的vt图象，据此求03s内物块相对于木板滑过的距离。2009年高考题精选1（2009年广东）建筑工人用图2所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩
28、擦，则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2。)A510 N B490 N C890 N D910 N2（2009年安徽卷）在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取g=10m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时，试求： （1）运动员竖直向下拉绳的力； 由得 F=440N， FN=275N。3（2009江苏物理）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2，动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s2。 （1）第一次试飞，飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小； （2）第二次试飞，飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h；（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 。