物理4牛頓運(yùn)動定律(一)

1、4、牛頓運(yùn)動定律一第i卷（選擇題共40分）一、單項(xiàng)選擇題（每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)正確。）1. 牛頓在總結(jié)c雷恩、j沃利斯和c惠更斯等人的研究結(jié)果后，提岀了著名的牛頓第三定律，闡述了作 用力和反作用力的關(guān)系，從而與牛頓第一和第二定律形成了完整的牛頓力學(xué)體系。下列關(guān)于作用力和反作用力 的說法正確的是（）a. 物體先對地面產(chǎn)生壓力，然后地面才對物體產(chǎn)生支持力b. 物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡c人推車前進(jìn)，人對車的作用力大于車對人的作用力d.物體在地面上滑行，不論物體的速度多大，物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力始終大小相等 【答案】d【解析】

2、作用力與反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，故a錯誤；物體對地面的壓力和地面對物體的支持力是一對 作用力與反作用力，他們作用在兩個物體上，故不能相互平衡，所以b錯誤，人推車前進(jìn)時，人對車 的作用力與車對人的作用力是一對作用力與反作用力，故大小相等，所以c錯誤；物體對地面的摩擦 力與地面對物體的摩擦力是一對作用力與反作用力，故大小始終相等，所以d正確。2. 如圖所示是滑梯簡化圖，一小孩從滑梯上/點(diǎn)開始無初速度下滑，在力3段勻加速下滑，在3c段勻減速下 滑，滑到c點(diǎn)恰好靜止，整個過程中滑梯保持靜止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)小孩在力段和bc段滑動時的動摩擦因數(shù)分別為“i和“2 , ab與3c長度相等，則（）a. 整個過程中

3、地面對滑梯始終無摩擦力作用b .動摩擦因數(shù)“1 +“2 = 2tan&c小孩從滑梯上/點(diǎn)滑到c點(diǎn)先超重后失重d.整個過程中地面對滑梯的支持力始終等于小孩和滑梯的總重力【答案】b【解析】小孩在段勻加速下滑，地面對滑梯有向右的摩擦力；在bc段勻減速下滑，地面對滑梯有向左的摩 擦力；選項(xiàng)a錯誤。小孩從滑梯上/點(diǎn)滑到c點(diǎn)先失重后超重，選項(xiàng)c錯誤。整個過程中地面對滑梯 的支持力先小于小孩和滑梯的總重力，后大于小孩和滑梯的總重力。選項(xiàng)d錯誤。小孩在mb段加速度 4 =g（sin0-cos0）,在ab段加速度大小勺=g（“2cos0 sin0），由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律和題述可知：竺二旦聯(lián)立解得：動摩擦

4、因數(shù)=2tan 2q 2a23. 如圖所示.，在圓錐形內(nèi)部有三根固定的光滑細(xì)桿，力、b、c為圓錐底部同一圓周上的三個點(diǎn)，三桿力心bb、 cc與水平底面的夾角分別為60。、45。、30%每根桿上都套著一個小滑環(huán)（圖中未畫出），三個滑環(huán)分別 從b、c處由靜止釋放（忽略阻力），用“、込、心依次表示各滑環(huán)到達(dá)力、b、c所用的時間，則（）a. / >（2 > 丫3b. ta <t2 <t3c. tx =t3<t2d. / =（3 > t2【答案】d 【解析】三根固定的光滑細(xì)桿在水平面上投影相等，設(shè)投影長度為d ,則有必= /cos6（t, bb = r/cos45&#

5、176;, cc = d/cos30°,小滑環(huán)沿三根光滑細(xì)桿下滑，a.兩彈簧的伸長量之比為*可求得松脫瞬間小球的加速度為g3選b正確acd錯誤。d / cos 60： = gsin60t；; d / cos 45° = gsin45t；; d/cos 30° = gsin30y?;聯(lián)立解得t =t = ,（2= j即/=/，選項(xiàng)d正確1yg sin 60° cos 60"2 g sin 45° cos 451324. 如圖所示，兩輕質(zhì)彈簧g、b懸掛一小鐵球處于平衡狀態(tài)，a彈簧與豎直方向成30°角，b彈簧水平，°、b

6、兩彈簧的勁度系數(shù)分別為島、k2 ,重力加速度為g ,則（）b. a、b兩彈簧的伸長量之比為生kc. 若彈簧b的左端松脫，則松脫瞬間小球的加速度為&2d. 若彈簧b的左端松脫，則松脫瞬間小球的加速度為v3g 【答案】b【解析】將彈簧a的彈力沿水平和豎直方向分解，如圖所示，則 7； cos30°=加g,7； sin 30° =7；,結(jié)合胡克定律可求得 a、兩彈簧的伸長量之比為當(dāng)，結(jié)合牛頓第二定律k、5. 如圖所示，水平傳送帶力、兩端相距,工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)尸0.4。工件滑上/端瞬時速度vxi=5m/s ,達(dá)到b端的瞬時速度設(shè)為vb，則（）a .若傳送帶不動，則v

7、s=3m/sb若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則仏3m/sc .若傳送帶以某一速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，則一定仏3m/sd .若傳送帶以2m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動，則vs=2mls【答案】a【解析】若傳送帶靜止，工件劃上傳送帶后勻減速運(yùn)動，加速度:卜二v , a要勻減速到0發(fā)生的位移2(7"年亠25所以滑動到端時速度還沒有減少到。，因此“些解得vs=3m/s , a對。若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動，則工件相對傳送帶向右，摩擦力向左，仍是勻減速運(yùn)動，但減 速到0之前就已經(jīng)到達(dá)b端，末速度與之前勻減速一樣仍是y=3m/s , b錯。若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動的速 度大于5m/s ,工件會先勻加速到傳送帶速度后勻速末速度一定

8、會大于3m/s ,若傳送帶速度小于工件初 速度5m/s ,工件先減速到傳送帶速度后勻速，但工件減速的最小速度也就是一直勻減速的末速度 vb=3m!s , c錯。若傳送帶速度是2m/s ,工件也不可能減小到2m/s ,因?yàn)楫?dāng)工件減速到3m/s時就 已經(jīng)到達(dá)b端，d錯。6. 如圖所示，一固定光滑桿與水平方向夾角為&，將一質(zhì)量為勺的小環(huán)套在桿上，通過輕繩懸掛一直質(zhì)量為加2 的小球，靜止釋放后，環(huán)與小球保持相對靜止以相同的加速度為冬一起下滑，此時繩子與豎直方向夾角為， 下列說法正確的是（）bb . ma不變，則加2越大，0越小c . o-fi 與 m,、m2 無關(guān)d .桿對小環(huán)的作用力大于+【

9、答案】c【解析】以整體為研究對象，分析受力情況，如圖，根據(jù)牛頓第二定律得： （7+加2）gsino = （/w1 + /?2） a ,得：a = gsino, n = （tn、+ mj gcoso 再對小球研究可知，其合力大小為f = m2gsino ,等于重力沿桿向 下方向的分力，則細(xì)線與桿垂直，則由幾何知識得，二0，與 環(huán)和小球的質(zhì)量無關(guān).故c正確，abd錯誤。7 .如圖，在光滑的水平面上，疊放著兩個質(zhì)量分別為m的物體（加<m），用一水平恒力作用在加物體上，兩物體相對靜止地向右運(yùn)動。現(xiàn)把此水平力作用在m物體上，則以下說法正確的是（）a. 兩物體間的摩擦力大小不變b. m受到的合外力與

10、第一次相同c. m受到的摩擦力增大d. 兩物體間可能有相對運(yùn)動【答案】b【解析】用一水平恒力作用在刃物體上，兩物體相對靜止地向右運(yùn)動，以7、m組成的整體為研究對象，根據(jù) f牛頓第二定律知，加速度g二，以m為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律知，兩者之間的靜摩擦m-y m力f = ma = ,當(dāng)水平力作用在m物體上時，假設(shè)保持相對靜止，整體的加速度m + mfmf= a ,隔離對加分析，兩者之間的摩擦力f' = ma' =< f ,可知假設(shè)成立，兩者之間仍然保持相對靜止，加速度不變，m受到合外力=ma故b正確，a、c、d錯誤。m+mm+m8 .物體兒b都靜止在同一水平面上，它們的質(zhì)

11、量分別為刃力、與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為妙、陽, 用水平拉力f分別拉物體/、b ,所得加速度a與拉力f關(guān)系圖線如圖中力、3所示，則（）a a>mbb “產(chǎn)“莎 a<mbcm產(chǎn)叫d“r% %>伽 【答案】c【解析】物體在水平面上運(yùn)動時，受水平拉力f、重力加g、水平面的支持力n和滑動摩擦力/作用，根據(jù)牛頓第二定律，在水平方向上有:f：f=ma，在豎直方向上有：n-g=o，根據(jù)滑動摩擦定律有：/=“n ,聯(lián)立以上三式解得：a=-ig ,即a與拉力f呈一次函數(shù)關(guān)系，對照圖象可知，圖象中兩圖線的斜 m率關(guān)系為：ka>kb ,即：ma<mb ,兩圖線的縱截距關(guān)系為：|如&g

12、t;|仇| ,即：“才>“3，故選項(xiàng)c正 確。9.如圖甲所示，輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，上端放置一小物體（物體與彈簧不連接），初始時物體處于 靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用豎直向上的拉力f作用在物體上，使物體開始向上做勻加速直線運(yùn)動，拉力f與物體位移x的關(guān)系如圖乙所示（g=10m/s2）,則下列結(jié)論正確的是（a. 物體與彈簧分離時，彈簧處于壓縮狀態(tài)b. 物體的質(zhì)量為3 kgc. 物體的加速度大小為5 m/s2d. 彈簧的勁度系數(shù)為7. 5 n/cm【答案】c【解析】初始，物體靜止在彈簧上面，彈簧彈力與重力平衡，施加f后即為合力所以有10n二加，此后物體勻加 速上升，彈力逐漸變小，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長后，物

13、塊和彈簧分離，選項(xiàng)a錯，合力為30a-mg = ma , 整理得物體重力mg = 20n，質(zhì)量m = 2kg，選項(xiàng)b錯。加速度a = 5m/s2，選項(xiàng)c對。從初始彈簧 彈力等于重力到彈簧恢復(fù)原長，位移為4cm ,即彈力等于重力時，彈簧形變量為 x=4cm ,勁度系數(shù)k = ! = 5n/cm，選項(xiàng) d 錯。x10 .如圖所示，一根輕繩跨過定滑輪，兩端分別系著質(zhì)量為加2的小物塊，®放在地面上，加2離地面有一定高度。當(dāng)刃2的質(zhì)量發(fā)生變化時，®上升的加速度。的大小也將隨之變化。已知重力加速度為g,圖中能正【答案】d【解析】當(dāng)m2 > 時，加加速上升，對加冇t-mg =對加?

14、冇= m2a ,聯(lián)立并化簡得a = g可以看出q與不是線性關(guān)系，并且當(dāng)m2 = 時<7 = 0,m2遠(yuǎn)大于刃時a t g ,加2 +護(hù)所以d正確。第ii卷（非選擇題共60分）二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共16分。）11.（6 分）如圖1所示，打點(diǎn)計時器固定在斜面的某處，讓一滑塊拖著穿過打點(diǎn)計時器的紙帶從斜面上滑下。圖2是某 同學(xué)實(shí)驗(yàn)時打出的某條紙帶的一段。圖1(o a *c 1 897971（單位：cm）已知打點(diǎn)計時器使用的交流電頻率為50hz ,利用該紙帶中測出的數(shù)據(jù)可得滑塊下滑的加速度大小。二_ m/s2o為了測出滑塊與斜面間的摩擦力，該同學(xué)已經(jīng)測出斜面的長度/及高度力，他還需要測量的

15、物理量是利用測得的量及加速度m表示摩擦力的大小/=h【答案】（1 ） 4.0，滑塊質(zhì)量加f = m（yg-a）【解析】由x = at2可得滑塊下滑的加速度大小67 = 4.0m/52o由牛頓第二定律，mgsin0- f = ma ,hsin& = /?/l，聯(lián)立解得/ = 77?(yg-a)12 . ( 10 分)現(xiàn)要用如圖所示的裝置探究“加速度與物體受力的關(guān)系”。小車所受拉力和及其速度可分別由拉力傳感器和 速度傳感器記錄下來。速度傳感器安裝在距離厶二48.0cm的長木板的/、b兩點(diǎn)。速度傳感器拉力傳感器速度傳感器由(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： 將拉力傳感器固定在小車上； 平衡摩擦力，讓小

16、車在沒有拉力作用時能做運(yùn)動； 把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連； 接通電源后自c點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動，記錄細(xì)線拉力f的大小及小車分別到達(dá)力、3時的速率vax vb ；改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)的操作。(2 )下表中記錄了實(shí)驗(yàn)測得的幾組數(shù)據(jù)，必-巧是兩個速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式g 二o表中的第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該為a=m/s2 (結(jié)果保留三位一亙效數(shù)字' °次數(shù)f(n)必一記(碌2 )a ( m/s2 )10.600.770.8021.041.611.6831.422.3442.624.654.8453.005.495.72(

17、3)如圖所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)繪出了理論上的/f圖象。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出由實(shí)驗(yàn)測得的-f圖線。(4)對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計算得到的兩個關(guān)系圖線,分析造成上述偏差的主要原因是【答案】(1 )勻速直線(2 )噲122.44(3 )如圖(4)沒有完全平衡摩擦力或拉力傳感器讀數(shù)偏大 【解析】(1 )平衡摩擦力后，小車在沒有拉力作用時， 應(yīng)該能做勻速直線運(yùn)動。(2 )小車從a到b勻加速運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式=2al ,得加速度a =(% 一匕)2l將表中第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)v； - v； = 2.34和厶=0.48m代入上式，解得a = 2.44m/ &(3 )描點(diǎn)后作出a#圖象如圖所示(4)實(shí)驗(yàn)所

18、得圖線為直線，但不過原點(diǎn)，當(dāng)f有一定數(shù)值時，小車加速度仍為0 ,說明沒有完全平衡 摩擦力，也可能拉力傳感器讀數(shù)存在誤差，即讀數(shù)偏大三、計算題(44分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后的答案的不能得分，有 數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。)13 . ( 10 分)如圖所示，一細(xì)繩跨過裝在天花板上的滑輪，細(xì)繩的一端懸掛一質(zhì)量為m的物體，另一端懸掛一載人的梯 子，人的質(zhì)量為加，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。不計摩擦及滑輪與細(xì)繩的質(zhì)量，要使天花板受力為零，人應(yīng)如何運(yùn) 動？【答案】要使天花板受力為零，須使細(xì)繩中的拉力為零，物體m應(yīng)做自由落體運(yùn)動， 故梯子應(yīng)以加速度g向上勻加速運(yùn)

19、動。人對梯子的作用力向上，人應(yīng)向下加速運(yùn)動。 最初人梯系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，即mg = mg+ m梯g 設(shè)人與梯子之間的相互作用力為f,人向下的加速度為對梯子運(yùn)用牛頓第二定律f-加悌g =加梯g蘭2m m對人運(yùn)用牛頓第二定律f + mg = ma，解得q =gm2 m m故人應(yīng)以g的加速度向下加速運(yùn)動，才能使天花板受力為零。m14. ( 10 分)傾角為&的光滑斜面上，一勁度系數(shù)為的輕彈簧連接質(zhì)量分別為加|、刃2的甲、乙兩小物塊。開始時，兩 物塊在光滑擋板作用下靜止在斜面上。現(xiàn)作用在乙物塊一平行于斜面向上的力，使乙物塊以加速度g勻加速 運(yùn)動。問：(1 )經(jīng)多長時間物塊甲離開擋板？(2)從開

20、始到物塊甲恰好離開擋板的過程中，作用在乙物塊上的力的最大值和最小值分別是多大？(1)甲剛好離開擋板時乙車發(fā)生的位移【答案】m,gsin | m2gsin0 kk1 9又x = _a廣2聯(lián)立解得：2(% + 加2)gsinka(2 )乙剛開始運(yùn)動時作用在乙物塊上的力最小fn = m2a甲剛好離開擋板時作用在乙物塊上的力最大斥噸-(fnagsin0 + m2gsin0) = m2a15 . （ 12 分）如圖甲所示，質(zhì)量為w=1 kg的物體置于傾角為加37。的固定斜面上(斜面足夠長)，對物體施一平行于斜 面向上的拉力f , /=2 s時撤去拉力，物體運(yùn)動的部分v-t圖象如圖乙所示(g取10 m/s2 , sin37°=0.6 , cos37°=0.8 )求:(1 )拉力f的大?。?2 )4s末物體的速度“乙【答案】()物體在前2 s內(nèi)沿斜面加速上升，根據(jù)牛頓第二定律有：f - mg sin 37° - /limg cos37° =由速度圖象可知加速度：a=5 m/s2在第3 s內(nèi)物體減速上升，根據(jù)牛頓第二定律有：-加gsin37° -“刃g(shù)eos37° = ma2由速度圖象可知加速度：a2 =-