十年(2014-2023)高考物理真题分项汇编专题09 牛顿运动定律应用(解析版)-(全国通用)

2023-11-14 · U1 上传 · 36页 · 2.1 M

专题09牛顿运动定律应用一、单选题1.(2022·北京)如图所示,质量为m的物块在倾角为的斜面上加速下滑,物块与斜面间的动摩擦因数为。下列说法正确的是( )A.斜面对物块的支持力大小为 B.斜面对物块的摩擦力大小为C.斜面对物块作用力的合力大小为 D.物块所受的合力大小为【答案】B【解析】A.对物块受力分析可知,沿垂直斜面方向根据平衡条件,可得支持力为故A错误;B.斜面对物块的摩擦力大小为故B正确;CD.因物块沿斜面加速下滑,根据牛顿第二定律得可知则斜面对物块的作用力为故CD错误。故选B。2.(2022·辽宁)如图所示,一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端,经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ,g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是( )A.v0=2.5m/s B.v0=1.5m/s C.μ=0.28 D.μ=0.25【答案】B【解析】AB.物块水平沿中线做匀减速直线运动,则由题干知x=1m,t=1s,v>0代入数据有v0<2m/s故A不可能,B可能;CD.对物块做受力分析有a=-μg,v2-v02=2ax整理有v02-2ax>0由于v0<2m/s可得μ<0.2故CD不可能。故选B。3.(2022·全国)如图,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距时,它们加速度的大小均为( )A. B. C. D.【答案】A【解析】当两球运动至二者相距时,,如图所示由几何关系可知设绳子拉力为,水平方向有解得对任意小球由牛顿第二定律可得解得故A正确,BCD错误。故选A。4.(2021·海南)如图,两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,开始时P静止在水平桌面上。将一个水平向右的推力F作用在P上后,轻绳的张力变为原来的一半。已知P、Q两物块的质量分别为、,P与桌面间的动摩擦因数,重力加速度。则推力F的大小为( )A. B. C. D.【答案】A【解析】P静止在水平桌面上时,由平衡条件有推力F作用在P上后,轻绳的张力变为原来的一半,即故Q物体加速下降,有可得而P物体将有相同的加速度向右加速而受滑动摩擦力,对P由牛顿第二定律解得故选A。5.(2021·全国)如图,将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处,上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节,使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放,物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若由30°逐渐增大至60°,物块的下滑时间t将( )A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大【答案】D【解析】设PQ的水平距离为L,由运动学公式可知可得可知时,t有最小值,故当从由30°逐渐增大至60°时下滑时间t先减小后增大。故选D。6.(2020·江苏)中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”,为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等,则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为( )A.F B. C. D.【答案】C【解析】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F,因为每节车厢质量相等,阻力相同,故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1,则根据牛顿第二定律有联立解得。故选C。7.(2017·海南)如图,水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为m、2m和3m,物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P,设R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是()A.若μ≠0,则k= B.若μ≠0,k=C.若μ=0,则 D.若μ=0,则【答案】D【解析】三物块靠在一起,将以相同加速度向右运动;则加速度大小:所以,和之间相互作用力为:与之间相互作用力:所以可得:由于谈论过程与是否为零无关,故有恒成立;A.与分析不符,故A错误;B.与分析不符,故B错误;C.与分析不符,故C错误;D.与分析相符,故D正确;故选D。8.(2019·海南)如图,两物块P、Q置于水平地面上,其质量分别为m、2m,两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g,现对Q施加一水平向右的拉力F,使两物块做匀加速直线运动,轻绳的张力大小为( )A. B. C. D.【答案】D【解析】根据牛顿第二定律,对PQ的整体:;对物体P:;解得,故选D。9.(2019·全国)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为A.150kg B.kg C.200kg D.kg【答案】A【解析】T=f+mgsinθ,f=μN,N=mgcosθ,代入数据解得:m=150kg,故A选项符合题意10.(2014·北京)应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入,例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是( )A.受托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态B.受托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度【答案】D【解析】AB.手托物体由静止开始向上运动,一定先做加速运动,物体处于超重状态;而后可能匀速上升,也可能减速上升,故AB错误;CD.在物体离开手的瞬间,二者分离,不计空气阻力,物体只受重力,物体的加速度一定等于重力加速度;要使手和物体分离,手向下的加速度一定大于物体向下的加速度,即手的加速度大于重力加速度,选项C错误,D正确。故选D。【名师点睛】本题主要考查了学生对超重、失重的理解.属于容易题.物体处于超重时其竖直方向加速度的方向竖直向上,物体处于失重时其竖直方向加速度的方向竖直向下;超重和失重与速度的方向无关.11.(2014·全国)如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定的偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内).与稳定在竖直位置时相比,小球高度A.一定升高 B.一定降低C.保持不变 D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定【答案】A【解析】试题分析:设L0为橡皮筋的原长,k为橡皮筋的劲度系数,小车静止时,对小球受力分析得:T1=mg,弹簧的伸长x1=,即小球与悬挂点的距离为L1=L0+,当小车的加速度稳定在一定值时,对小球进行受力分析如图,得:T2cosα=mg,T2sinα=ma,所以:T2=,弹簧的伸长:x2==,则小球与悬挂点的竖直方向的距离为:L2=(L0+)cosα=L0cosα+<L0+=L1,所以L1>L2,即小球在竖直方向上到悬挂点的距离减小,所以小球一定升高,故A正确,BCD错误.故选A.12.(2016·上海)如图所示,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的( )A.OA方向 B.OB方向 C.OC方向 D.OD方向【答案】D【解析】当小车向右做匀加速运动时,小球和小车是一个整体,所以小球向右做匀加速直线运动,根据牛顿第三定律可得合力沿OD方向。故选D。【点睛】根据牛顿第二定律可知,加速度的方向与合力的方向相同,是解决本题的关键。另外要知道杆的弹力不一定沿杆的方向。13.(2014·海南)将一物体以某一初速度竖直上抛.物体在运动过程中受到一大小不变的空气阻力作用,它从抛出点到最高点的运动时间为t1,再从最高点回到抛出点的运动时间为t2,如果没有空气阻力作用,它从抛出点到最高点所用的时间为t0.则(    )A.t1>t0,t2<t1 B.t1<t0,t2>t1C.t1>t0,t2>t1 D.t1<t0,t2<t1【答案】B【解析】由题可知,空气阻力大小不变,故三段时间均为匀变速直线运动,根据匀变速直线运动的特点,将三个过程均看成初速度为零的匀变速直线运动,由可知,加速度大的用时短,有阻力时上升时加速度大于g,下降时加速度小于g,则有阻力上升时时间较小,下降时时间较长;即t1<t0,t2>t1;故选B.二、多选题14.(2022·全国)如图,质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动P,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前( )A.P的加速度大小的最大值为B.Q的加速度大小的最大值为C.P的位移大小一定大于Q的位移大小D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小【答案】AD【解析】设两物块的质量均为m,撤去拉力前,两滑块均做匀速直线运动,则拉力大小为撤去拉力前对Q受力分析可知,弹簧的弹力为AB.从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前的过程中,以向右为正方向,撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为,两滑块与地面间仍然保持相对滑动,此时滑块P的加速度为解得此刻滑块Q所受的外力不变,加速度仍为零,过后滑块P做减速运动,故PQ间距离减小,弹簧的伸长量变小,弹簧弹力变小。根据牛顿第二定律可知P减速的加速度减小,滑块Q的合外力增大,合力向左,做加速度增大的减速运动。故P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为。Q加速度大小最大值为弹簧恢复原长时解得故滑块Q加速度大小最大值为,A正确,B错误;C.滑块PQ水平向右运动,PQ间的距离在减小,故P的位移一定小于Q的位移,C错误;D.滑块P在弹簧恢复到原长时的加速度为解得撤去拉力时,PQ的初速度相等,滑块P由开始的加速度大小为做加速度减小的减速运动,最后弹簧原长时加速度大小为;滑块Q由开始的加速度为0做加速度增大的减速运动,最后弹簧原长时加速度大小也为。分析可知P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小,D正确。故选AD。15.(2020·海南)如图,在倾角为的光滑斜面上,有两个物块P和Q,质量分别为和,用与斜面平行的轻质弹簧相连接,在沿斜面向上的恒力F作用下,两物块一起向上做匀加速直线运动,则(    )A.两物块一起运动的加速度大小为B.弹簧的弹力大小为C.若只增大,两物块一起向上匀加速运动时,它们的间距变大D.若只增大,两物块一起向上匀加速运动时,它们的间距变大【答案】BC【解析】A.对整体受力分析,根据牛顿第二定律有解得,故A错误;B.对m2受力分析,根据牛顿第二定律有解得,故B正确;C.根据,可知若只增大,两物块一起向上匀加速运动时,弹力变大,根据胡克定律,可知伸长量变大,故它们的间距变大,故C正确;D.根据,可知只增大,两物块一起向上匀加速运动时,弹力不变,根据胡克定律,可知伸长量不变,故它们的间距不变,故D错误。故选BC。16.(2015·全国)在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着这列车厢以大小为的加速度向西行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为( )A.8 B.10 C.15 D.18【答案】BC【解析】设这列车厢的总节数为n,P、Q挂钩东边有k节车厢,每节车厢的质量为m,由牛顿第二定律可知,解得k是正整数,n只能是5的整倍数。故选BC。17.(2016·江苏)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有滑出桌面.若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中(  )A.桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B.鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C.若猫增大

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