高考命题潜规则揭秘10与牛顿运动定律相关的实际问题.docx

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高考命题潜规则揭秘10与牛顿运动定律相关的实际问题

专题10与牛顿运动定律相关的实际问题

高考命题潜规则揭秘10：

与牛顿运动定律相关的实际问题

规则验证：

2012年江苏物理第5题、2012年上海物理第30题、2012年浙江理综第23题、2010年上海物理第11题、2010安徽理综第22题、2011北京理综卷第18题、2010福建理综第16题、2010高考海南物理第16题、2011新课标卷第21题

命题规律：

与牛顿运动定律相关的实际问题以实际情境切入，重点考查提取信息能力、受力分析、力的合成与分解、牛顿运动定律的应用。

命题分析：

高考命题常以新情境来考查，而且经常与其他知识综合出题。

难度中等。

【考查典例】

典例1..（2012·江苏物理第5题）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

A．

B．

C．

-（m+M）g

D．

+（m+M）g

典例2（2012·上海物理第30题）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μ=0.8。

对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角θ=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。

典例3.（16分）（2012·浙江理综第23题）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”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fA∶fB。

典例4.（2010年上海物理第11题）将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，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

【点评】此题考查受恒定空气阻力的抛体问题，涉及的知识点有牛顿运动定律和运动学公式及其相关知识。

典例5（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；

（2）运动员对吊椅的压力。

典例6（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=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。

【2012模拟题精选训练题】

1．（2012年5月湖北武汉模拟）如图甲、乙所示，在水平面上运动的小车内，有一质量为M的物体与两根劲度系数分别为k1、k2的弹簧连接。

开始时两弹簧均未发生形变，不计物体与小车间的摩擦。

当小车以加速度a向右做匀加速直线运动时，甲、乙两图中物体相对于小车的位移量分别为：

A

A．

，

B．

，

C．

，

D．

，

2（2012洛阳月考）2010年11月，中国选手在亚运会上再创佳绩。

举重运动是力量与技巧充分结合的体育项目，就“抓举”而言，其技术动作可分为预备，提杠铃，发力，下蹲支撑，起立，放下杠铃等六个步骤，如图所示照片表示了其中几个状态，现测得轮子在照片中的直径为1.0cm，在照片上用尺量出从发力到支撑，杠铃上升的距离为h1=1.3cm，已知运动员所举杠铃的直径是45cm，质量为150kg，运动员从发力到支撑历时0.8s.g=10m/s2。

（从发力到支撑过程：

可简化为先匀加速上升达到最大速度，再竖直上抛达到最高点）试估算：

（1）从发力到支撑这个过程中杠铃实际上升的高度h=？

（2）从发力到支撑这个过程中杠铃向上运动的最大速度？

（3）若将运动员发力时的作用力简化为恒力，则该恒力有多大？

3．中央经济工作会议强调抓好粮食生产，进一步落实粮食安全责任，提高粮食最低收购价格，增加主要农产品储备。

右图为粮食仓库中常用的皮带传输装置示意图。

它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，AB两端相距3m；另一台倾斜，传送带与地面倾角θ=30°，CD两端相距4.45m。

BC相距很近。

水平传送带以5m/s的速度沿顺时针方向转动。

现将质量为10kg的一袋大米无初速度地放在A段，它随传送带到达B端后，速度大小不变地传到倾斜传送带的C点。

米袋与两传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.5，g取10m/s2，sin37°=0.6.cos37°=0.8.

（1）

若CD部分传送带不运转，求米袋沿传送带在CD上所能够上升的最大距离。

（2）若倾斜传送带CD以4m/s的速率顺时针方向转动。

求米袋从C运动到D所用的时间。

4.（2012年5月北京海淀区查漏补缺）如图10甲所示，一根质量可以忽略不计的轻弹簧，劲度系数为k，下面悬挂一个质量为m的砝码A。

手拿一块质量为M的木板B，用木板B托住A向上压缩弹簧到一定程度，如图乙所示。

此时如果突然撤去木板B，则A向下运动的加速度a（a>g）。

现用手控制使B以加速度a/3向下做匀加速直线运动。

（1）求砝码A做匀加速直线运动的时间。

（2）求出这段运动过程的起始和终止时刻手对木板B的作用力大小的表达式。

5.（2012年4月20日湖北武汉调研测试）滑降赛是冬季奥运会高山滑雪项目中的一个小项。

如图是简化后滑降赛的雪道示意图,一运动员脚踏长L=1.6m的滑雪板从倾角为30°的雪道上由静止开始匀加速下滑，滑雪板先后穿过用旗杆插成的两个旗门A，B,所用时间分别为t1=0.4s和t2=0.1s已知滑雪板与雪道之间的动摩擦因数μ=

/15，重力加速度g=10m/s2,求两个旗门AB之间的距离s。

6．（16分）（2012年5月福建厦门模拟）如图所示,隧道是高速公路上的特殊路段也是事故多发路段之一。

某日，一轿车A因故恰停在隧道内离隧道入口50米的位置。

此时另一轿车B正以v0=90km/h的速度匀速向隧道口驶来，轿车B的驾驶员在进入隧道口时才发现停在前方的轿车A并立即采取制动措施。

假设该驾驶员反应时间t1=0.57s,轿车制动系统响应时间（开始踏下制动踏板到实际制动）t2=0.03s,轿车制动时制动力恒为自身重力的0.75倍,g取10m/s2.试通过计算说明该轿车B会不会与停在前面的轿车A相撞?

若会相撞，那么撞前瞬间轿车B速度大小为多少?

若不会相撞，那么停止时与轿车A的距离为多少？

.

7.（15分）（2012年3月山东省淄博市一模）如图所示，传送带的水平部分AB长为L=5m，以v0=4m/s的速度顺时针转动，水平台面BC与传送带平滑连接于B点，BC长S=1m，台面右边有高为h=0.5m的光滑曲面CD，与BC部分相切于C点。

一质量m=1kg的工件（视为质点），从A点无初速度释放，工件与传送带及台面BC间的动摩擦因数均为μ=0.2，g=10m/s2，求

（1）工件运动到B点时的速度大小；

（2）通过计算说明，工件能否通过D点到达平台DE上。

8拓展训练可以增强员工的团队意识和协作精神。

图甲是拓展训练中的跨越高空断桥示意图。

队员跨越断桥后，在保险绳拉力作用下降落地面。

假设保险绳中串联一个拉力传感器，在队员下落过程中，传感器显示的拉力如图所示。

已知队员下落过程先加速然后匀速再最后落地速度为零，F1-F2>F2-F3。

求：

（1）队员的质量；

（2）队员下落过程的最大加速度；

（3）断桥据地面的高度；

（4）画出队员下落过程的速度图像。

9.直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着m=500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ１＝45°。

直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳定在a=1.5m/s2时，悬索与竖直方向的夹角θ2＝14°。

如果空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量，谋求水箱中水的质量Ｍ。

（取重力加速度g=10m/s2；sin14°=0.242；cos14°=0.970）