专题06 牛顿第二定律与图像—七年高考(2011-2017)物理试题分项精析版 (含答案和解释)

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专题06 牛顿第二定律与图像—七年高考(2011-2017)物理试题分项精析版 (含答案和解释)

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一、单项选择题
1.【2016·海南卷】沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度–时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数,在0~5 s、5~10 s、10~15 s内F的大小分别为F1、F2和F3,则()
 
A.F1<F2    B.F2>F3    C.F1>F3    D.F1=F3
【答案】A
 
【考点定位】 图像,牛顿第二定律
【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,基础题。
2.【2013·浙江卷】如图所示,水平板上有质量m=1.0kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度g=10m/s2。下列判断正确的是()
 
A.5s内拉力对物块做功为零
B.4s末物块所受合力大小为4.0N
C.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D.6s-9s内物块的加速度的大小为2.0m/s2
【答案】D
【解析】根据图像,最大静摩擦力为4N。4s后,物体受到拉力F大于4N,开始运动,所以5s内拉力做功不为零,A错误;4s末,物体所受合力为零,B错误;物体所说滑动摩擦力为 =3N,质量m=1.0kg,根据滑动摩擦力公式求出块与长木板间的动摩擦因数 =0.3,C选项错误;6-9s内,物体的加速度 ,D正确。
【考点定位】力的图像、静摩擦力、滑动摩擦力,牛顿第二定律。
3.【2013·重庆卷】图1为伽利略研究自由落体运动实验的示意图,让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下,然后在不同的θ角条件下进行多次实验,最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。分析该实验可知,小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图像分别对应题4图2中的()
 
A.①、②和③        B.③、②和①       C.②、③和①        D.③、①和②
【答案】B
 
【考点定位】伽利略的斜面实验、牛顿第二定律、图象分析。
4.【2014·重庆卷】以不同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,另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的 图像可能正确的是()
 
【答案】D
【解析】竖直上抛运动不受空气阻力,做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动, 图象时倾斜向下的直线,四个选项均正确表示;考虑阻力 的上抛运动,上升中 ,随着 减小, 减小,对应 图象的斜率减小,选项A错误。下降中 ,随着随着 增大, 继续减小。而在最高点时 , ,对应 图与 轴的交点,其斜率应该等于 (此时与竖直上抛的最高点相同的加速度),即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行,只有D选项满足。故选D。
【考点定位】本题考查了牛顿第二定律、 图象的特点、竖直上抛运动状态的判断。
5.【2014·安徽卷】如右图,滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度为零。对于该运动过程,若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示时间,则下列图象最能正确描述这一运动规律的是()
 
【答案】B
 
【考点定位】本题考查牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律
【方法技巧】对运动图像的判断,关键是得出两物理量的函数关系,这个关系式的得出以及牛顿第二定律或匀变速直线运动的规律。
6.【2012·江苏卷】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. 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a 与时间t 关系的图象,可能正确的是()
 
【答案】C
【解析】由 ,  , 得到 ,所以C正确
解析改为:皮球竖直向上抛出,受到重力和向下的空气阻力,根据牛顿第二定律,有:mg+f=ma
根据题意,空气阻力的大小与速度的大小成正比,有:f=kv;联立解得: 由于速度不断减小,故加速度不断减小,到最高点速度为零,阻力为零,加速度为g,不为零,故BD均错误;
根据 ,有 ,由于加速度减小,故 也减小,故 也减小,故a-t图象的斜率不断减小,故A错误,C正确;
【考点定位】本题考查加速度、牛顿运动定律及其相关知识
7.【2015·重庆·5】若货物随升降机运动的 图像如题5图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力 与时间 关系的图像可能是()
 
【答案】B
 
【考点定位】 图像、超重与失重、牛顿第二定律。
8.【2011·福建卷】如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行.初速度大小为 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带.若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图象(以地面为参考系)如图乙所示.已知 ,则(  )
 
A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0~ t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~ t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
【答案】B
【解析】当小物块速度为零时,小物块离A处的距离达到最大,为t1时刻,选项A错误;t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大,选项B正确;0~ t2时间内,小物块受到的摩擦力方向一直向右,选项C错误;0~ t2时间内,小物块始终受到大小不变的滑动摩擦力作用,t2~ t2时间内,由于小物块与传送带速度相同,二者相对静止,小物块不受摩擦力作用,选项D错误。
【考点定位】传送带、摩擦力、牛顿运动定律、速度图象
9.【2011·新课标全国卷】如图,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2,下列反映a1和a2变化的图线中正确的是()
 
 
【答案】A
 
【考点定位】牛顿第二定律与图像.
10.【2012·海南卷】如图,表面处处同样粗糙的楔形木块abc固定在水平地面上,ab面和bc面与地面的夹角分别为α和β,且α>β.一初速度为v0的小物块沿斜面ab向上运动,经时间t0后到达顶点b时,速度刚好为零;然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑。在小物块从a运动到c的过程中,可能正确描述其速度大小v与时间t的关系的图像是()
 
 
【答案】C
【解析】设物块上滑与下滑的加速度大小分别为 和 .根据牛顿第二定律得:
 ,
 
【考点定位】本题考查牛顿第二定律、速度图像及其相关知识.
二、多项选择题
11.【2011·上海卷】受水平外力F作用的物体,在粗糙水平面上作直线运动,其 图线如图所示,则()
 
A.在 秒内,外力 大小不断增大
B.在 时刻,外力 为零
C.在 秒内,外力 大小可能不断减小
D.在 秒内,外力 大小可能先减小后增大
【答案】CD
【解析】根据加速度可以用v-t图线的斜率表示,所以在0~ 秒内,加速度为正并不断减小,根据加速度 ,所以外力F大小不断减小,A错误;在 时刻,加速度为零,所以外力F等于摩擦力,不为零,B错误;在 秒内,加速度为负并且不断变大,根据加速度的大小 ,外力F大小可能不断减小,C正确;如果在F先减小一段时间后的某个时刻,F的方向突然反向,根据加速度的大小 ,F后增大,因为v-t图线后一段的斜率比前一段大,所以外力F大小先减小后增大是可能的,故D正确.
【考点定位】牛顿第二定律
12.【2012·天津卷】如图甲所示,静止在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等,则()
 
A.0~t1时间内F的功率逐渐增大
B.t2时刻物块A的加速度最大
C.t2时刻后物块A做反向运动
D.t3时刻物块A的动能最大
【答案】BD
 
【考点定位】本题考查牛顿第二定律,力和运动关系及其相关知识.
13.【2013·新课标全国卷Ⅰ)2012年11月,“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图(a)为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加—作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止,某次降落,以飞机着舰为计时零点,飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置,其着舰到停止的速度一时间图线如图(b)所示。假如无阻拦索,飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m。已知航母始终静止,重力加速度的大小为g。则()
 
A.从着舰到停止,飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10
B.在0.4s-2.5s时间内,阻拦索的张力几乎不随时间变化
C.在滑行过程中,飞行员所承受的加速度大小会超过2.5 g
D.在0.4s-2.5s时间内,阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变
【答案】AC
【解析】由图象可知,从着舰到停止,飞机在甲板上滑行的距离即为图象与时间所构成的面积,即约为 ,而无阻拦索的位移为1000m,因此飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的 ,故A正确;在0.4s~2.5s时间内,速度与时间的图象的斜率不变,则加速度也不变,所以合力也不变,因此阻拦索的张力的合力几乎不随时间变化,但阻拦索的张力是变化的,故B错误;在滑行过程中,飞行员所承受的加速度大小为 ,故C正确;在0.4s~2.5s时间内,阻拦系统对飞机做功的功率P=FV,虽然F不变,但V是渐渐变小,所以其变化的,故D错误;故选AC。
【考点定位】v-t图线;牛顿第二定律;
14.【2014·四川卷】如图所示,水平传送带以速度v1匀速运动,小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t = 0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑轮间的绳水平,t = t0时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长。正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是()
 
 
【答案】BC
 
【考点定位】牛顿第二定律 图象.
15.【2015·江苏·6】一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力()
 
A.t=2s时最大      B.t=2s时最小   C.t=8.5s时最大     D.t=8.5s时最小
【答案】AD
【解析】由题意知在上升过程中: ,所以向上的加速度越大,人对电梯的压力就越大,故A正确,B错误;由图知,7s以后加速度向下,由 知,向下的加速度越大,人对电梯的压力就越小,所以C错误,D正确。
【考点定位】本题考查牛顿第二定律
16.【2015·全国新课标Ⅰ·20】如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v—t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的 、 、 均为已知量,则可求出()
 
A.斜面的倾角
B.物块的质量
C.物块与斜面间的动摩擦因数
D.物块沿斜面向上滑行的最大高度
【答案】ACD
 
【考点定位】牛顿运动定律.
三、非选择题
17.【2015·全国新课标Ⅰ·25】一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块,在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m,如图(a)所示。 时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至 时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的 图线如图(b)所示。木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g取10m/s2。求
 
(1)木板与地面间的动摩擦因数 及小物块与木板间的动摩擦因数 ;
(2)木板的最小长度;
(3)木板右端离墙壁的最终距离。
【答案】(1)  (2) (3)
【解析】(1)根据图像可以判定碰撞前木块与木板共同速度为
碰撞后木板速度水平向左,大小也是
木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速,根据牛顿第二定律有
解得
木板与墙壁碰撞前,匀减速运动时间 ,位移 ,末速度
 \
(2)碰撞后,木板向左匀减速,依据牛顿第二定律有
可得 
对滑块,则有加速度
滑块速度先减小到0,此时碰后时间为
此时,木板向左的位移为 末速度
滑块向右位移
此后,木块开始向左加速,加速度仍为
木块继续减速,加速度仍为
假设又经历 二者速度相等,则有
解得
此过程,木板位移 末速度
滑块位移
此后木块和木板一起匀减速。
二者的相对位移最大为
滑块始终没有离开木板,所以木板最小的长度为
 
【考点定位】牛顿运动定律.
18.【2012·安徽卷】质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的v-t图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。该球受到的空气阻力大小恒为f,取 =10 m/s2,求:
 
(1)弹性球受到的空气阻力f的大小;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。
【答案】(1) ,;(2)
【解析】(1)设弹性球第一次下落过程中的加速度为a,由速度时间图象得: ,根据牛顿第二定律得: ,解得: 。
 
【考点定位】此题考查v----t图象、牛顿第二定律及其相关知识. 
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