2012高考物理 考前30天之備戰(zhàn)沖刺押題系列Ⅳ 專題03 牛頓定律

1、專題三 牛頓定律內(nèi)容要求16牛頓第一定律。慣性17牛頓第二定律。質(zhì)量。圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力18牛頓第三定律19牛頓力學(xué)的適用范圍20牛頓定律的應(yīng)用21萬有引力定律的應(yīng)用。人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)（限于圓軌道）22宇宙速度23超重和失重24共點(diǎn)力作用下的物體的平衡IIIIIIIIIIIIIII名師解讀牛頓定律是歷年高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一。對(duì)這部分內(nèi)容的考查非常靈活，選擇、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等題型均可以考查。其中用整體法和隔離法處理問題，牛頓第二定律與靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合問題，物體的平衡條件等都是高考熱點(diǎn)；對(duì)牛頓第一、第三定律的考查經(jīng)常以選擇題或融合到計(jì)算題中的形式呈現(xiàn)。另外，牛頓運(yùn)動(dòng)定律在實(shí)際中的應(yīng)用很多，如彈

2、簧問題、傳送帶問題、傳感器問題、超重失重問題、同步衛(wèi)星問題等等，應(yīng)用非常廣泛，尤其要注意以天體問題為背景的信息給予題，這類試題不僅能考查考生對(duì)知識(shí)的掌握程度，而且還能考查考生從材料、信息中獲取要用信息的能力，因此備受命題專家的青睞。樣題解讀【樣題1】（2012江蘇省鹽城市模擬）如圖31所示，AB和CD為兩條光滑斜槽，它們各自的兩個(gè)端點(diǎn)均分別位于半徑為R和r的兩個(gè)相切的圓上，且斜槽都通過切點(diǎn)P。設(shè)有一重物先后沿兩個(gè)斜槽，從靜止出發(fā)，由A滑到B和由C滑到D，所用的時(shí)間分別為t1和t2，則t1與t2之比為 A2：1 B1：1C：1 D1：分析 設(shè)光滑斜槽軌道的傾角為q，則物體下滑時(shí)的加速度為，由幾何

3、關(guān)系，斜槽軌道的長(zhǎng)度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，得，即所用的時(shí)間t與傾角q無關(guān)，所以t1t2，B項(xiàng)正確。答案 B【樣題2】（2012山東省淄博市模擬考試）為了研究超重與失重現(xiàn)象。某同學(xué)把一體重計(jì)放在電梯的地板上，他站在體重計(jì)上隨電梯運(yùn)動(dòng)并觀察體重計(jì)示數(shù)的變化情況。下表記錄了幾個(gè)特定時(shí)刻體重計(jì)的示數(shù)（表內(nèi)各時(shí)刻不表示先后順序），若已知t0時(shí)刻電梯靜止，則時(shí)間t0t1t2t3體重計(jì)示數(shù)（kg）45.050.040.045.0At3時(shí)刻電梯可能向上運(yùn)動(dòng)Bt1和t2時(shí)刻電梯運(yùn)動(dòng)的加速度方向相反，但運(yùn)動(dòng)方向不一定相反Ct1和t2時(shí)刻該同學(xué)的質(zhì)量相同，但所受重力不同Dt1和t2時(shí)刻該同學(xué)的質(zhì)量和重力均不相同分析 已知

4、t0時(shí)刻電梯靜止，所以該同學(xué)的質(zhì)量為45kg，t1 時(shí)刻電梯處于超重狀態(tài)，加速度向上，t2時(shí)刻電梯處于失重狀態(tài)，加速度向下，但運(yùn)動(dòng)方向不一定相反，B項(xiàng)正確；t3時(shí)刻電梯可能靜止，也可能勻速向上運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確；t1和t2時(shí)刻該同學(xué)分別處于超重和失重狀態(tài)，表示電梯對(duì)該同學(xué)的支持力大于和小于其重力，但該同學(xué)的質(zhì)量和重力均不變，C項(xiàng)、D項(xiàng)都不正確。答案 AB解讀本題涉及到受力分析、牛頓第二定律、超重、失重等知識(shí)點(diǎn)，考查理解能力、推理能力和分析綜合能力，體現(xiàn)了考試大綱中對(duì)“理解物理概念、物理規(guī)律的確切含義，理解相關(guān)知識(shí)的區(qū)別和聯(lián)系”和“能夠根據(jù)已知的知識(shí)和物理事實(shí)、條件，對(duì)物理問題進(jìn)行邏輯推理和論證，得

5、出正確的結(jié)論或作出正確的判斷”的能力要求。分析本題時(shí)要注意，超重和失重是指體重計(jì)的示數(shù)比重力大還是比重力小，本質(zhì)是物體的加速度方向是向上還是向下（加速度向上為超重，加速度向下為失重），而與物體的運(yùn)動(dòng)方向（即速度方向）無關(guān)，并且物體的重力和質(zhì)量是不變的，即只是視重變大或變小?！緲宇}3】（2012山東省濟(jì)南市模擬考試）用一根細(xì)線一端系一小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），另一端固定在一光滑錐頂上，如圖32（a）所示，設(shè)小球在水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角減小，當(dāng)N0時(shí)，角速度為0。當(dāng)0時(shí)，由牛頓第二定律得，TsinqNcosqm2Lsinq，TcosqNsinqmg，解得Tm2Lsin2qmgcosq；當(dāng)0時(shí)，繩與豎

6、直方向夾角變大，設(shè)為a，由牛頓第二定律得Tsinam2Lsina，Tm2L，可知T2圖線的斜率變大，C項(xiàng)正確。答案 C解讀本題涉及到圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析、力的合成與分解、牛頓第二定律、向心力、臨界問題等知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)考查分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力，體現(xiàn)了考試大綱中對(duì)“能夠把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干較簡(jiǎn)單的問題，找出它們之間的聯(lián)系”和“能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論，必要時(shí)能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析”的能力要求。本題的圖像中提示出有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從這一點(diǎn)入手，可知當(dāng)角速度過大時(shí)，小球會(huì)飄起離開斜面，因此要分兩種情況列方程。因小球做勻速

7、圓周運(yùn)動(dòng)，合外力不為零，所以適合用正交分解法處理?！緲宇}4】我國(guó)和歐盟合作的建國(guó)以來最大的國(guó)際科技合作計(jì)劃“伽利略計(jì)劃”將進(jìn)入全面實(shí)施階段，這標(biāo)志著歐洲和我國(guó)都將擁有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并將結(jié)束美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)在世界獨(dú)占鰲頭的局面。據(jù)悉“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)將由30顆軌道衛(wèi)星組成，衛(wèi)星的軌道高度為,傾角為，分布在3個(gè)軌道上，每個(gè)軌道面部署9顆工作衛(wèi)星和1顆在軌備份衛(wèi)星。當(dāng)某顆衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)頂替工作。若某顆替補(bǔ)衛(wèi)星處在略低于工作衛(wèi)星的軌道上，則這顆衛(wèi)星的周期和速度與工作衛(wèi)星相比較，以下說法中正確的是A替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期速度大于工作衛(wèi)星的速度B替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工

8、作衛(wèi)星的周期速度大于工作衛(wèi)星的速度C替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期速度小于工作衛(wèi)星的速度D替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期速度小于工作衛(wèi)星的速度分析 由于衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則,故衛(wèi)星的運(yùn)行周期，衛(wèi)星運(yùn)行速度。因此，衛(wèi)星高度h越小，運(yùn)行周期T越小，速度v越大，B項(xiàng)正確。答案 B解讀本題涉及到萬有引力定律在天體上應(yīng)用的知識(shí)，考查理解能力和推理能力，體進(jìn)行“頂桿”表演時(shí)，用的是一根質(zhì)量可忽略不計(jì)的長(zhǎng)竹竿，質(zhì)量為30kg的演員自桿頂由靜止開始下滑，滑到桿底時(shí)速度正好為零，已知竹竿底部與下面頂桿人肩部間有一感應(yīng)器，如圖33所示為傳感器顯示的頂桿人肩部的受力情況，取g=10m/s2，求：（1）桿

9、上的人下滑中的最大速度；（2）竹竿的長(zhǎng)度。分析 （1）由Ft圖可知，01s 人加速下滑，13s 人減速下滑，3s時(shí)刻人下滑到桿底靜止，在01s中對(duì)人有 對(duì)桿有 人下滑的加速度人下滑的最大速度 。（2）人下滑過程中的vt圖如圖34所示，則竹竿的長(zhǎng)度。答案 （1）4m/s（2）6m【樣題6】（2012江蘇省模擬）你是否注意到，“神舟”六號(hào)宇宙飛船控制中心的大屏幕上出現(xiàn)的一幅衛(wèi)星運(yùn)行軌跡圖，如圖35所示，它記錄了“神舟”六號(hào)飛船在地球表面垂直投影的位置變化；圖中表示在一段時(shí)間內(nèi)飛船繞地球圓周飛行四圈，依次飛經(jīng)中國(guó)和太平洋地區(qū)的四次軌跡、，圖中分別標(biāo)出了各地點(diǎn)的經(jīng)緯度（如：在軌跡通過赤道時(shí)的經(jīng)度為西經(jīng)

10、157.5，繞行一圈后軌跡再次經(jīng)過赤道時(shí)經(jīng)度為180），若地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，萬有引力恒量為G，從圖中你能知道“神舟”六號(hào)宇宙飛船的那些軌道參數(shù)？（需推導(dǎo)出的參數(shù)，只需寫出字母推導(dǎo)過程）42.4)飛船每運(yùn)行一周，地球自轉(zhuǎn)角度為180157.522.5，則神舟飛船運(yùn)行的周期由萬有引力提供向心力，即可求得飛船的軌道半徑 或軌道高度 。答案 神舟飛船運(yùn)行在軌道傾角42.4度神舟飛船運(yùn)行的周期T90min飛船的軌道半徑或軌道高度 解讀本題涉及到萬有引力定律在天體上應(yīng)用的知識(shí)，考查分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力，體現(xiàn)了考試大綱中對(duì)“能夠把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干較簡(jiǎn)單的問題，找出它們之間

11、的聯(lián)系，能夠理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用物理知識(shí)綜合解決所遇到的問題”和“能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論”的能力要求。本題對(duì)獲取圖像信息的要求較高，尤其是圖中的飛船運(yùn)動(dòng)軌跡不是平時(shí)見到的物理圖形，需要考生結(jié)合地球自轉(zhuǎn)的知識(shí)入手求解。 【名師預(yù)測(cè)】1游樂園中，游客乘坐能做加速或減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)，可以體會(huì)超重或失重的感覺下列描述正確的是()A當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)B當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài)C當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)D當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài) 答案BC解析超重與失重并不是物體的重力發(fā)生了變化，而是物體對(duì)支

12、持物的壓力比重力大或者小的現(xiàn)象加速度豎直向上時(shí)，物體超重，加速度豎直向下時(shí)，物體失重，由此可知，B、C正確減小，說明物體做變加速運(yùn)動(dòng)，A、D選項(xiàng)錯(cuò)在0t1時(shí)間內(nèi)F的方向不變，F(xiàn)與v同向，則物體做加速運(yùn)動(dòng)3靜止在光滑水平面上的物體受到一個(gè)水平拉力的作用，該力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，則()A物體將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B2s內(nèi)的位移為零C2s末物體的速度最大D3s內(nèi)，拉力做的功為零答案A解析本題考查了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系及應(yīng)用圖象的能力由題意可知，拉力F即為物體所受的合外力，根據(jù)Ft圖象，物體在01s內(nèi)做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，1s末速度達(dá)到最大；在12s內(nèi)做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，2s末速度減為零，在23s

13、內(nèi)物體做反向加速運(yùn)動(dòng)，3s末速度達(dá)到最大；在34s內(nèi)做反向減速運(yùn)動(dòng)，4s末速度減為零，且重新回到出發(fā)點(diǎn)，也就是說物體在4s內(nèi)的位移為零，以后物體將重復(fù)這樣的運(yùn)動(dòng)，綜上所述，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤4如圖所示，被水平拉伸的輕彈簧右端拴在小車壁上，左端拴一質(zhì)量為10kg的物塊M.小車靜止不動(dòng)，彈簧對(duì)物塊的彈力大小為5N時(shí)，物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)當(dāng)小車以加速度a1m/s2沿水平地面向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)()A物塊M相對(duì)小車仍靜止B物塊M受到的摩擦力大小不變C物體M受到的摩擦力將減小D物塊M受到的彈簧的拉力將增大答案AB解析由初始條件知最大靜摩擦力Ffmax5N，當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)假設(shè)物塊仍相對(duì)小車靜止，由牛頓

14、第二定律得5Ff101，F(xiàn)f5N，因Ff5N，則A、B正確5 2008年9月25日，“神舟七號(hào)”載人飛船成功發(fā)射，設(shè)近地加速時(shí)，飛船以5g的加速度勻加速上升，g為重力加速度則質(zhì)量為m的宇航員對(duì)飛船底部的壓力為()A6mgB5mgC4mg Dmg答案A解析以人為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律可知，F(xiàn)mgma，則Fm(ga)6mg，再由牛頓第三定律可知，人對(duì)飛船底部的壓力為6mg.6如圖所示，在光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物體A、B，m1m2，A、B間水平連接著一輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)若用大小為F的水平力向右拉B，穩(wěn)定后B的加速度大小為a1，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F1；如果改用大小為F的水平

15、力向左拉A，穩(wěn)定后A的加速度大小為a2，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F2.則以下關(guān)系式正確的是()當(dāng)拉力作用于B時(shí)，對(duì)A有F1m1a1m1a因m1m2，所以F1F2，選項(xiàng)A正確7(2010廣東省潮州市期中測(cè)試)質(zhì)量為2kg的物體放在動(dòng)摩擦因數(shù)0.1的水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移s之間的關(guān)系如圖所示，重力加速度g取10m/s2，則()A此物體在AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B此物體在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng)C此物體在OA段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D此物體在OA段做勻速直線運(yùn)動(dòng)答案BC解析由題中圖象得：此物體在OA段所受的水平拉力為F15N，在AB段所受的水平拉力為F22N；物體所受滑動(dòng)摩擦力為Ffmg2N，所以此物體在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；此物體在OA段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確8如圖所示，質(zhì)量相同的木塊A、B用輕彈簧連接置于光滑的水平面上，開始彈簧處于自然狀態(tài)，現(xiàn)用水平恒力F推木塊A，則從開始到彈簧第一次被壓縮到最短的過程中，以下說法正確的是()A兩木塊速度相同時(shí)，加速度aAaBB兩木塊速度相同時(shí)，加速度aAaBC兩木塊加速度相同時(shí)，速度vAvB答案BD解析顯然在彈簧壓縮到最短的過程中，A所受到的合外力變小，所以