学科网3年高考2年模拟1年原创精品高考物理系列专题3――牛顿运动定律(教师版)

专题三牛顿运动定律【考点定位】从近几年的高考试题命题情况来看，本知识单元的考题年年都有，主要考查以下几个方面的内容：(1)用正交分解的方法合理运用牛顿运动定律分析解决有关问题；(2)综合应用牛顿运动定律和运动学规律分析解决问题；(3)运用超重和失重的知识定量分析一些问题；(4)灵活运用隔离法或整体法求解简单连接体问题．近年侧重于考查单个物体的分析和计算。对复杂的连接体问题不做要求，但对有共同加速度的简单连接体问题应予了解，因为这种情况从整体上看仍属单个物体的运动问题．从题型来看，既有单独命题，也有与其他知识的综合命题，且以各种题型出现．物体的平衡、受力分析、牛顿运动定律在生活、生产实践中有很多具体的应用，命题中以与现代高科技发展联系紧密的航天技术、人造地球卫星的发射与运行等社会热点为背景的题目，几乎年年必考．从命题的趋势来看，这一题型有继续考核的可能，考生在复习时应注意加强这方面的练习．在高考试题中，本章分值约10分．【考点PK】考点1牛顿第一定律牛顿第三定律【例1】物体静止于一斜面上，如图A-3-11-1所示，则下述说法正确的是（）A．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B．物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C．物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D．物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力考点2牛顿第二定律及其应用图A-3-11-1【例2】风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径.（如图A-3-12-1所示）⑴当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数.⑵保持小球所受风力不变，使杆有水平方向间夹角为370并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）【三年高考】2009高考试题及其解析1、（上海）46.与普通自行车相比，电动自行车骑行更省力。下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数。在额定输出功率不变的情况下，质量为60Kg的人骑着此自行车沿平直公路行驶，所受阻力恒为车和人总重的0.04倍。当此电动车达到最大速度时，牵引力为N,当车速为2m/s时，其加速度为m/s2(g=10m/s2)规格后轮驱动直流永磁铁电机车型14电动自行车额定输出功率200W图A-3-12-1整车质量40Kg额定电压48V最大载重120Kg额定电流4.5A【答案】400.6【解析】最大速度时，牵引力等于阻力，即牵引力F＝0.04×（60＋40）kg×10m/s2＝40N；速度为v＝2m/s时，由功率P＝F1v，可得牵引力F1＝100N，由牛顿第二定律F1－f＝ma，可得加速度a＝0.6m/s2。【考点定位】汽车启动的实际问题，牛顿第二定律、功率等知识。2．（安徽）17．为了节约能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是A．顾客始终受到三个力的作用B．顾客始终处于超重状态C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下3．（安徽）22．（14分）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。为了探求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/2s。当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/2s上升时，试求（1）运动员竖直向下拉绳的力；（2）运动员对吊椅的压力。【标准答案】(1)大小为N440，方向竖直向下;(2)大小为N275，方向竖直向下。【试题解析】(1)把运动员和吊椅看做整体，最整体由牛顿第二定律可得：amMgmMF)()(2，解得2/))((gamMF把kgM65，kgm15，2/1sma代入上式得NF440，因此运动员向下拉绳的力大小为N440，方向竖直向下；(2)单独对吊椅进行研究，对吊椅由牛顿第二定律可得：maFmgFN，解得)(agmFFN，代入数据得NFN275，因此运动员对吊椅的压力大小为N275，方向竖直向下。【考点定位】受力分析、牛顿第二定律以及整体法和隔离法的应用。4．（海南）15．一卡车拖挂一相同质量的车厢，在水平直道上以012m/sv的速度匀速行驶，其所受阻力可视为与车重成正比，与速度无关。某时刻，车厢脱落，并以大小为22m/sa的加速度减速滑行。在车厢脱落3st后，司视才发觉并紧急刹车，刹车时阻力为正常行驶时的3倍。假设刹车前在引力不变，求卡车和车厢都停下后两者之间的距离。21222vas⑦式中，2s是卡车在刹车后减速行驶的路程。设车厢脱落后滑行的路程为,s，有202vas⑧卡车和车厢都停下来后相距12ssss⑨由①至⑨式得200242333vsvtata○10带入题给数据得36sm○11评分参考：本题9分。①至⑧式各1分，○11式1分【考点定位】考查牛顿运动定律，属于简单题。5、（江苏）9.如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有A．当A、B加速度相等时，系统的机械能最大B．当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大C．当A、B的速度相等时，A的速度达到最大D．当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大6．（上海）22．（12分）如图（a），质量m＝1kg的物体沿倾角＝37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示。求：a/ms－2（b）m4（a）05v/ms－1（1）物体与斜面间的动摩擦因数；（2）比例系数k。（sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2）7．（全国2）20.以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体。假定物块所受的空气阻力f大小不变。已知重力加速度为g，则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为A、202(1)vfgmg和0mgfvmgfB、202(1)vfgmg和0mgvmgfC、2022(1)vfgmg和0mgfvmgfD、2022(1)vfgmg和0mgvmgf【答案】A【解析】上升时，加速度大小为：mfmga1，则上升的最大高度)1(2220120mgfgvavH，下落时，加速度大小为：mfmga2，则落地速度大小为fmgfmgvHav022，A项正确。【考点定位】考查动力学基础知识8．（四川）23.(16分)图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上作匀加速直线运动，加速度a=0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02m/s的匀速运动。取g=10m/s2,不计额外功。求：（1）起重机允许输出的最大功率。（2）重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。【答案】P0=5.1×104WP=2.04×104W【解析】v2=at⑧P=Fv2⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得:P=2.04×104W⑩说明④⑤⑥⑦⑧⑨式各2分，⑦⑩式各1分。【考点定位】综合考查“汽车启动模型”，充分利用受力分析即最大速度时有拉力等于重力这个条件。匀加速方程等受力问题。属于中档以下难度的题。9．（浙江）23．（14分）如图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q（q＞0）的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB＝qmgd23，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为q21，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ，若不计小物块电量对电场的影响和碰撞时间。则（1）小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？（2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？电源题22图SdlAB10、（山东）24.（15分）如图所示，某货场而将质量为m1=100kg的货物（可视为质点）从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物中轨道顶端无初速滑下，轨道半径R=1.8m。地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板A、B，长度均为l=2m，质量均为m2=100kg，木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数=0.2。（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2）求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。若货物滑上木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求1应满足的条件。若1=0.5，求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。【答案】11．（江苏）13.（15分）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=28N。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=8s时到达高度H=64m。求飞行器所阻力f的大小；（2）第二次试飞，飞行器飞行t2=6s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宽度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。【解析】（1）第一次飞行中，设加速度为1a匀加速运动21121taH由牛顿第二定律1mafmgF解得)(4Nf（2）第二次飞行中，设失去升力时的速度为1v，上升的高度为1s匀加速运动221121tas设失去升力后的速度为2a，上升的高度为2s由牛顿第二定律2mafmg【考点定位】本题考查牛顿运动定律，过程较多且易错，难度中等。12．（宁夏）21.水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为(01)。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为，如图，在从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则A.F先减小后增大B.F一直增大C.F的功率减小D.F的功率不变2008高考试题及其解析1.(08宁夏理综20)一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与车顶相连.小球某时刻正处于如图所示状态.设斜面对小球的支持力为N,细绳对小球的拉力为T,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的()A.若小车向左运动,N可能为零B.若小车向左运动,T可能为零C.若小车向右运动,N不可能为D.若小车向右运动,T答案AB解析小球相对于斜面静止时,与小车具有共同加速度,如图甲、乙所示,向左的加速度最大则T=0,向右的加速度最大则N=0,根据牛顿第二定律,合外力与合加速度方向相同沿水平方向,但速度方向与力没有直接关系.2.（08全国Ⅱ19）一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电荷量不变的小油滴,小油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比.若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为U,经一段时间后,小油滴以速率v匀速上升.若两极板间电压为-U,小油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是A.2v、向下B.2vC.3v、向下D.3v、向上答案：C解析：以油滴为研究对象,根据共点力平衡条件：不加电压时,mg-kv=0所加电压为U时,