高考物理历年高考真题分类汇编C单元 牛顿运动定律.docx

高考物理历年高考真题分类汇编C单元 牛顿运动定律.docx

《高考物理历年高考真题分类汇编C单元 牛顿运动定律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理历年高考真题分类汇编C单元 牛顿运动定律.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高考物理历年高考真题分类汇编C单元牛顿运动定律

[]C单元　牛顿运动定律

C1　牛顿第一定律、牛顿第三定律

9．D5C1[2014·四川卷]石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖．用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现．科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换．

（1）若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h1的同步轨道站，求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能．设地球自转角速度为ω，地球半径为R.

（2）当电梯仓停在距地面高度h2＝4R的站点时，求仓内质量m2＝50kg的人对水平地板的压力大小．取地面附近重力加速度g取10m/s2，地球自转角速度ω＝7.3×10－5rad/s，地球半径R＝6.4×103km.

9．

（1）m1ω2（R＋h1）2　

（2）11.5N

[解析]

（1）设货物相对地心的距离为r1，线速度为v1，则

r1＝R＋h1①

v1＝r1ω②

货物相对地心的动能为　Ek＝m1v③

联立①②③得　　　Ek＝m1ω2（R＋h1）2④

（2）设地球质量为M，人相对地心的距离为r2，向心加速度为an，受地球的万有引力为F，则

r2＝R＋h2⑤

an＝ω2r2⑥

F＝⑦

g＝⑧

设水平地板对人的支持力大小为N，人对水平地板的压力大小为N′，则

F－N＝m2an⑨

N′＝N⑩

联立⑤～⑩式并代入数据得　　N′＝11.5N

1．2014·湖北黄冈期末下列关于牛顿运动定律的说法中正确的是（　　）

A．惯性就是物体保持静止状态的性质

B．一对作用力与反作用力的作用效果总相同

C．物体运动状态改变的难易程度就是加速度

D．力的国际制单位“牛顿”是根据牛顿第二定律定义的

1．D　[解析]惯性就是物体保持原有运动状态的性质，选项A错误；一对作用力与反作用力的作用效果不相同，选项B错误；物体运动状态改变的难易程度与质量有关，选项C错误；单位“牛顿”是根据牛顿第二定律定义的，选项D正确．

C2　牛顿第二定律　单位制

5．A5C2[2014·重庆卷]以不同的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的速率成正比，下列分别用虚线和实线描述两物体运动的v－t图像可能正确的是（　　）

A　　　　　B

C　　　　D

5．D　[解析]本题考查v－t图像．当不计阻力上抛物体时，物体做匀减速直线运动，图像为一倾斜直线，因加速度a＝－g，故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得－mg－kv＝ma，可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图像的斜率比较，A错误．从公式推导出，上升过程中，|a|>g，当v＝0时，物体运动到最高点，此时a＝－g，而B、C图像的斜率的绝对值均小于g，故B、C错误，D正确．

10．C2F3E2[2014·天津卷]如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA＝4kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB＝2kg.现对A施加一个水平向右的恒力F＝10N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.6s，二者的速度达到vt＝2m/s.求：

（1）A开始运动时加速度a的大小；

（2）A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；

（3）A的上表面长度l.

10．

（1）2.5m/s2　

（2）1m/s　（3）0.45m

[解析]

（1）以A为研究对象，由牛顿第二定律有

F＝mAa①

代入数据解得

a＝2.5m/s2②

（2）对A、B碰撞后共同运动t＝0.6s的过程，由动量定理得

Ft＝（mA＋mB）vt－（mA＋mB）v③

代入数据解得

v＝1m/s④

（3）设A、B发生碰撞前，A的速度为vA，对A、B发生碰撞的过程，由动量守恒定律有

mAvA＝（mA＋mB）v⑤

A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有

Fl＝mAv⑥

由④⑤⑥式，代入数据解得

l＝0.45m⑦

11．[2014·天津卷]如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问

（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；

（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；

（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少？

11．

（1）由a流向b　

（2）5m/s　（3）1.3J

[解析]

（1）由右手定则可以直接判断出电流是由a流向b.

（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有

Fmax＝m1gsinθ①

设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有

E＝BLv②

设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有

I＝③

设ab所受安培力为F安，有

F安＝ILB④

此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有

F安＝m1gsinθ＋Fmax⑤

综合①②③④⑤式，代入数据解得

v＝5m/s⑥

（3）设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒有

m2gxsinθ＝Q总＋m2v2⑦

又

Q＝Q总⑧

解得Q＝1.3J

10．A2，B2，B3，C2，E2，K2在如图所示的竖直平面内，水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r＝m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点，GH与水平面的夹角θ＝37°.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B＝1.25T；过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电场强度E＝1×104N/C.小物体P1质量m＝2×10－3kg、电荷量q＝＋8×10－6C，受到水平向右的推力F＝9.98×10－3N的作用，沿CD向右做匀速直线运动，到达D点后撤去推力．当P1到达倾斜轨道底端G点时，不带电的小物体P2在GH顶端静止释放，经过时间t＝0.1s与P1相遇．P1与P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为μ＝0.5，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力．求：

（1）小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小；

（2）倾斜轨道GH的长度s.

10．

（1）4m/s　

（2）0.56m

[解析]

（1）设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v，受到向上的洛伦兹力为F1，受到的摩擦力为f，则

F1＝qvB①

f＝μ（mg－F1）②

由题意，水平方向合力为零

F－f＝0③

联立①②③式，代入数据解得

v＝4m/s④

（2）设P1在G点的速度大小为vG，由于洛伦兹力不做功，根据动能定理

　qErsinθ－mgr（1－cosθ）＝mv－mv2⑤

P1在GH上运动，受到重力、电场力和摩擦力的作用，设加速度为a1，根据牛顿第二定律

　qEcosθ－mgsinθ－μ（mgcosθ＋qEsinθ）＝ma1⑥

P1与P2在GH上相遇时，设P1在GH上运动的距离为s1，则

s1＝vGt＋a1t2⑦

设P2质量为m2，在GH上运动的加速度为a2，则

m2gsinθ－μm2gcosθ＝m2a2⑧

P1与P2在GH上相遇时，设P2在GH上运动的距离为s2，则

s2＝a2t2⑨

联立⑤～⑨式，代入数据得

s＝s1＋s2⑩

s＝0.56m

11．A1，C2，D2，D4，E2，J2，K2，K3[2014·四川卷]如图所示，水平放置的不带电的平行金属板p和b相距h，与图示电路相连，金属板厚度不计，忽略边缘效应．p板上表面光滑，涂有绝缘层，其上O点右侧相距h处有小孔K；b板上有小孔T，且O、T在同一条竖直线上，图示平面为竖直平面．质量为m、电荷量为－q（q>0）的静止粒子被发射装置（图中未画出）从O点发射，沿p板上表面运动时间t后到达K孔，不与板碰撞地进入两板之间．粒子视为质点，在图示平面内运动，电荷量保持不变，不计空气阻力，重力加速度大小为g.

（1）求发射装置对粒子做的功；

（2）电路中的直流电源内阻为r，开关S接“1”位置时，进入板间的粒子落在b板上的A点，A点与过K孔竖直线的距离为l.此后将开关S接“2”位置，求阻值为R的电阻中的电流强度；

（3）若选用恰当直流电源，电路中开关S接“1”位置，使进入板间的粒子受力平衡，此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场（磁感应强度B只能在0～Bm＝范围内选取），使粒子恰好从b板的T孔飞出，求粒子飞出时速度方向与b板板面的夹角的所有可能值（可用反三角函数表示）．

11．

（1）　

（2）　（3）0<θ≤arcsin[解析]

（1）设粒子在p板上做匀速直线运动的速度为v0，有

h＝v0t①

设发射装置对粒子做的功为W，由动能定理得

W＝mv②

联立①②可得　　　　　　W＝③

（2）S接“1”位置时，电源的电动势E0与板间电势差U有

E0＝U④

板间产生匀强电场的场强为E，粒子进入板间时有水平方向的速度v0，在板间受到竖直方向的重力和电场力作用而做类平抛运动，设加速度为a，运动时间为t1，有

U＝Eh⑤

mg－qE＝ma⑥

h＝at⑦

l＝v0t1⑧

S接“2”位置，则在电阻R上流过的电流I满足

I＝⑨

联立①④～⑨得

I＝⑩

（3）由题意知此时在板间运动的粒子重力与电场力平衡，当粒子从K进入板间后立即进入磁场做匀速圆周运动，如图所示，粒子从D点出磁场区域后沿DT做匀速直线运动，DT与b板上表面的夹角为题目所求夹角θ，磁场的磁感应强度B取最大值时的夹角θ为最大值θm，设粒子做匀速圆周运动的半径为R，有

qv0B＝

过D点作b板的垂线与b板的上表面交于G，由几何关系有

DG＝h－R（1＋cosθ）

TG＝h＋Rsinθ

tanθ＝＝

联立①～，将B＝Bm代入，求得

θm＝arcsin

当B逐渐减小，粒子做匀速圆周运动的半径为R也随之变大，D点向b板靠近，DT与b板上表面的夹角θ也越变越小，当D点无限接近于b板上表面时，粒子离开磁场后在板间几乎沿着b板上表面运动而从T孔飞出板间区域，此时Bm>B>0满足题目要求，夹角θ趋近θ0，即

θ0＝0

则题目所求为　　0<θ≤arcsin

23．A8C2（18分）[2014·山东卷]研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）t0＝0.4s，但饮酒会导致反应时间延长．在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0＝72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L＝39m，减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动．取重力加速度的大小g取10m/s2.求：

图甲

图乙

（1）减速过程汽车加速度的大小及所用时间；

（2）饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；

（3）减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值．

23．[答案]

（1）8m/s2　2.5s　

（2）0.3s　（3）

[解析]

（1）设减速过程中汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由题可得初速度v0＝20m/s，末速度vt＝0，位移s＝25m，由运动学公式得

v＝2as①

t＝②

联立①②式，代入数据得

a＝8m/s2③

t＝2.5s④

（2）设志愿者反应时间为t′，反应时间的增加量为Δt，由运动学公式得

L＝v0t′＋s⑤

Δt＝t′－t0⑥

联立⑤⑥式，代入数据得

Δt＝0.3s⑦

（3）设志愿者所受合外力的大小为F，汽车对志愿者作用力的大小为F0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得

F＝ma⑧

由平行四边形定则得

F＝F2＋（mg）2⑨

联立③⑧⑨式，代入数据得

＝⑩

17．C2[2014·新课标全国卷Ⅰ]如图所示，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，小球稳定地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，小球的高度（　　）

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

17．A　[解析]本题考查了牛顿第二定律与受力分析．设橡皮筋原长为l0，小球静止时设橡皮筋伸长x1，由平衡条件有kx1＝mg，小球距离悬点高度h＝l0＋x1＝l0＋，加速时，设橡皮筋与水平方向夹角为θ，此时橡皮筋伸长x2，小球在竖直方向上受力平衡，有kx2sinθ＝mg，小球距离悬点高度h′＝（l0＋x2）sinθ＝l0sinθ＋，因此小球高度升高了．

2．2014·广东佛山一检2013年6月20日，我国宇航员王亚平在太空授课时，利用质量测量仪粗略测出了聂海胜的质量．若聂海胜受到恒力F的作用从静止开始运动，经时间t运动的位移为x，则聂海胜的质量为（　　）

A.　　B.　　C.　　D.

2．D　[解析]聂海胜受到恒力F的作用做匀加速运动，加速度a＝，由牛顿第二定律有F＝ma，则聂海胜的质量m＝，选项D正确．

3．2014·天津七校期末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.图X31中描绘皮球在上升过程中的加速度大小a与时间t关系的图像正确的是（　　）

图X31

3．C　[解析]由牛顿第二定律得mg＋kv＝ma，皮球在上升的过程中做减速运动，其加速度逐渐减小，速度减小为零时加速度等于重力加速度，选项C正确．

C3　超重和失重

18．C3C5[2014·北京卷]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．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态

B．手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

18．D　本题考查牛顿第二定律的动力学分析、超重和失重．加速度向上为超重向下为失重，手托物体抛出的过程，必定有一段加速过程，即超重过程，从加速后到手和物体分离的过程中，可以匀速也可以减速，因此可能失重，也可能既不超重也不失重，A、B错误．手与物体分离时的力学条件为：

手与物体之间的压力N＝0，分离后手和物体一定减速，物体减速的加速度为g，手减速要比物体快才会分离，因此手的加速度大于g，C错误，D正确．

图X32

4．2014·北京西城期末在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉希奇以2.04m的成绩获得冠军．弗拉希奇的身高约为1.93m，忽略空气阻力，g取10m/s2，如图X32所示．则下列说法正确的是（　　）

A．弗拉希奇在下降过程中处于失重状态

B．弗拉希奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态

C．弗拉希奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力

D．弗拉希奇起跳时的初速度大约为3m/s

4．A　[解析]在跳高过程中，弗拉希奇的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，选项A正确，选项B错误；弗拉希奇起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力，选项C错误；弗拉希奇在上升的过程中做竖直上抛运动，由运动学公式v＝2gh可得初速度v0＝＝m/s≈4.6m/s，选项D错误．

6.2014·浙江金丽衢十二校期末如图X33所示，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上，质量m＝2kg的物块与水平轻弹簧相连，物块在与水平方向成θ＝45°角的拉力F作用下处于静止状态，此时水平面对物块的弹力恰好为零．g取10m/s2，以下说法正确的是（　　）

图X33

A.此时轻弹簧的弹力大小为20N

B．当撤去拉力F的瞬间，物块的加速度大小为8m/s2，方向向左

C.若剪断弹簧，则剪断的瞬间物块的加速度大小为8m/s2，方向向右

D.若剪断弹簧，则剪断的瞬间物块的加速度为0

6．AB　[解析]物块在重力、拉力F和弹簧的弹力作用下处于静止状态，由平衡条件得kx＝Fcosθ，mg＝Fsinθ，联立以上二式解得弹簧的弹力kx＝＝20N，选项A正确；撤去拉力F的瞬间，由牛顿第二定律得kx－μmg＝ma1，解得a1＝8m/s2，方向向左，选项B正确；剪断弹簧的瞬间，弹簧的弹力消失，则Fcosθ＝ma2，解得a2＝10m/s2，方向向右，选项C、D错误．

9．2014·武汉11月调研某学校组织趣味课外活动——拉重物比赛，如图X36所示．设重物的质量为m，重物与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.某同学拉着重物在水平地面上运动时，能够施加的最大拉力为F，求重物运动时的最大加速度．

图X36

9.－μg

[解析]对重物进行受力分析，如图所示，由牛顿第二定律，有

FN＋Fsinθ＝mg

Fcosθ－f＝ma

又f＝μFN

联立以上各式解得a＝（μsinθ＋cosθ）－μg

当tanθ＝μ时，重物运动时的加速度最大

am＝－μg.

3.2014·贵阳六校联考如图X44所示，a、b两个物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连．当用恒力F竖直向上拉着物体a，使物体a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧的伸长量为x1；当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着物体a，使物体a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧的伸长量为x2，则（　　）

图X44

A．x1一定等于x2B．x1一定大于x2

C．若m1>m2，则x1>x2D．若m1

3．A　[解析]由牛顿第二定律知，对左图的整体，加速度a1＝，对左图的物体b，有kx1－m2g＝m2a1，联立以上二式解得kx1＝；对右图的整体，加速度a2＝，对右图的物体b，有kx2＝m2a2，联立以上二式解得kx2＝.可见x1＝x2，选项A正确．

C4　实验：

验证牛顿定律

22．C4[2014·新课标全国卷Ⅰ]某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示．实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：

图（a）

图（b）

（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________（选填“线性”或“非线性”）关系．

（2）由图（b）可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是________．

（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________，钩码的质量应满足的条件是________．

22．

（1）非线性　

（2）存在摩擦力　（3）调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力　远小于小车的质量

[解析]本题考查了验证牛顿第二定律的实验．

（1）根据图中描出的各点作出的图像不是一条直线，故小车的加速度和钩码的质量成非线性关系．

（2）图像不过原点，小车受到拉力但没有加速度，原因是有摩擦力的影响．（3）平衡摩擦力之后，在满足钩码质量远小于小车质量的条件下，可以得出在小车质量不变的情况下拉力与加速度成正比的结论．

3．2014·深圳一模在“探究加速度与质量的关系”的实验中：

（1）备有器材：

A.长木板；B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C.细绳、小车、砝码；D.装有细沙的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺；还缺少的一件器材是________．

（2）实验得到如图X105甲所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T；B、C两点的间距x2和D、E两点的间距x4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为________________．

甲

乙

丙

图X105

（3）某同学根据实验数据画出的a图线如图乙所示，从图线可得沙和沙桶的总质量为________kg.（g取10m/s2）

（4）另一位同学根据实验数据画出的a图像如图丙所示，则造成这一结果的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

3．

（1）天平　

（2）a＝

（3）0.02（0.018～0.022均可）　（4）未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足）

[解析]

（1）实验时需要知道小车的质量，故还缺少的器材是天平．

（2）小车做匀加速直线运动，则x4－x2＝2aT2，所以加速度a＝.

（3）由牛顿第二定律得加速度a＝，图像的斜率为合外力F，则沙和沙桶的总质量m′＝＝0.02kg.

（4）由图像可得当质量m不为零时，加速度a为0，这是因为未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

5．2014·安徽三校联考要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选用下列器材：

轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量m＝0.5kg）、细线、刻度尺、秒表．他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量．请完成下列步骤．

图X107

（1）实验装置如图X107所示，设左右两边沙袋A、B的质量分别为m1、m2；

（2）取出质量为m′的砝码放在右边沙袋中，剩余砝码都放在左边沙袋中，发现A下降，B上升；

（3）用刻度尺测出A从静止下降的距离h，用秒表测出A下降所用的时间t，则可知A的加速度大小a＝________；

（4）改变m′，测量相应的加速度a，得到多