高考物理一轮温习课时跟踪训练12牛顿第必然律牛顿第三定律

【与名师对话】（新课标）高考物理一轮温习课时跟踪训练12
牛顿第必然律牛顿第三定律
一、选择题
1．(2014·北京市大兴区高三期末)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2.04 m的成绩取得冠军．弗拉希奇身高约为1.93 m，忽略空气阻力，g取10 m/s2.则下列说法正确的是( )
A．弗拉希奇下降进程处于失重状态
B．弗拉希奇起跳以后在上升进程处于超重状态
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3 m/s
解析：运动员起跳后上升进程做减速运动，下降进程做加速运动，加速度都是向下，所以运动员在这两个进程中整体处于失重状态，A正确，B错误；起跳时加速度向上，按照牛顿第二定律可得N－mg＝ma，即N＝ma＋mg，所以地面对她的支持力大于重力故能顺利起跳，C错误；运动员起跳时重心在腰部，背越式过杆，重心上升高度可按1 m估算，则起跳时的初速度约为v＝2gΔh＝2 5 m/s＝4.5 m/s，D错误．
答案：A
2．一枚火箭由地面竖直向上发射，
其速度和时间的关系图线如图所示，则( )
A ．t 3时刻火箭距地面最远
B ．t 2～t 3的时间内，火箭在向下降落
C ．t 1～t 2的时间内，火箭处于失重状态
D ．0～t 3的时间内，火箭始终处于失重状态
解析：由速度图象可知，在0～t 3内速度始终大于零，表明这段时间内火箭一直在上升，t 3时刻速度为零，停止上升，高度达到最高，离地面最远，选项A 正确，选项B 错误．t 1～t 2的时间内，火箭在加速上升，具有向上的加速度，火箭应处于超重状态，而在t 2～t 3时间内，火箭在减速上升，具有向下的加速度，火箭处于失重状态，故选项C 、D 错误．
答案：A
3．(多选)(2014·黄冈中学高三模拟)如图(甲)所示，有一水平外力F 推着一个静止在倾角为θ的滑腻斜面上的物体，逐渐增大F ，物体做变加速运动，其加速度a 随外力F 转变的图象如图(乙)所示，若重力加速度g 取10 m/s 2
.按照图(乙)中所提供的信息可以计算出(sin37°＝( )
A ．物体的质量
B ．斜面的倾角
C ．物体能静止在斜面上所施加的外力
D ．加速度为6 m/s 2
时物体的速度
解析：分析物体受力，由牛顿第二定律得F cos θ－mg sin θ＝ma ，由F ＝0时，a ＝－6 m/s 2，
解得θ＝37°.由a ＝cos θm F －g sin θ和a －F 图象知：图象斜率6－230－20＝cos37°m
，解得m ＝2 kg ，物体静止时的最小外力F min cos θ＝mg sin θ，F min ＝mg tan θ＝15 N ，但由题给条件无法求出物体加速度为6 m/s 2时的速度，故选项A 、B 、C 正确，D 错误．
答案：ABC
4．(2014·徐州摸底)一名同窗乘坐电梯从六楼下到一楼的进程中，其v －t 图象如图所示．下列说法正确的是( )
A ．前2 s 内该同窗处于超重状态
B ．前2 s 内该同窗的加速度是最后1 s 内的2倍
C ．该同窗在10 s 内的平均速度是1 m/s
D ．该同窗在10 s 内通过的位移是17 m
解析：该同窗乘坐电梯从六楼下到一楼的进程中，前2 s 内电梯向下加速运动，该同窗处于失重状态，前2 s 内该同窗的加速度是最后1 s 内的1/2，选项A 、B 错误；该同窗在10 s 内的位移为17 m ，平均速度是1.7 m/s ，选项D 正确，C 错误．
答案：D
5．用相同材料制成的橡皮条彼此平行地沿水平方向拉同一质量为m 的物块，且每根橡皮条的伸长量均相同，物块m 在橡皮条拉力的作用下所产生的加速度a 与所用橡皮条的数量n 的关系如图所示．下列办法中能使图线的纵截距改变的是( )
A ．仅改变橡皮条的伸长量
B ．仅改变物体与水平面间的动摩擦因数
C ．仅改变橡皮条的劲度系数
D ．仅改变物体的质量
解析：由牛顿第二定律得：nkx －μmg ＝ma ，a ＝n kx m
－μg ，图线的纵截距为－μg ，故选B.
答案：B
6．一根质量散布均匀的长绳AB ，在水平外力F 的作用下，沿滑腻水平面做直线运动，如图(甲)所示．绳内距A 端x 处的张力F T 与x 的关系如图(乙)所示，由图可知( )
A ．水平外力F ＝6 N
B ．绳索的质量m ＝3 kg
C ．绳索的长度l ＝3 m
D ．绳索的加速度a ＝2 m/s 2
解析：取x ＝0，对A 端进行受力分析，F －F T ＝ma ，又A 端质量趋近于零，则F ＝F T ＝6 N ，选项A 正确；由于不知绳索的加速度，其质量也无法得知，选项B 、D 均错误；由题图知绳长度为2 m ，选项C 错误．
答案：A
7．(多选)(2014·渭南市高三质检)如图为伽利略研究自由落体运动实验的示用意，让小球由倾角为θ的滑腻斜面滑下，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，图中关于小球对斜面的压力N 、小球运动的加速度a 随θ转变的图象正确的是( )
解析：对小球在斜面上向下滑动时，支持力N ＝mg cos θ，因此在0～π2
范围内，支持力按余弦规律转变，A 错误，B 正确；而下滑分力F ＝mg sin θ，按照牛顿第二定律可知，下滑的加速度a ＝g sin θ，在0～
π2范围内，按正弦规律转变．因此D 正确，C 错误．
答案：BD
8．(多选)某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490 N，他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的v－t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
解析：由图可知，在t0～t1时间内，弹簧秤的示数小于实际重量，则处于失重状态，此时具有向下的加速度，在t1～t2阶段弹簧秤示数等于实际重量，则既不超重也不失重，在t2～t3阶段，弹簧秤示数大于实际重量，则处于超重状态，具有向上的加速度．若电梯向下运动，则t0～t1时间内向下加速，t1～t2阶段匀速运动，t2～t3阶段减速下降，选项A正确，B错误；若电梯向上运动，则t0～t1减速上升为失重状态，t1～t2静止，t2～t3又加速上升为超重状态，由此知D也是可能的，C项t0～t1内超重，不符合题意．
答案：AD
9．(多选)(2014·南昌一模)如图(甲)所示，
物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动
摩擦因数相同，斜面与水平面光滑连接．图(乙)中别离表示物体速度大小v 、加速度大小a 、摩擦力大小F f 和物体运动路程s 随时间t 转变的关系．图(乙)中可能正确的是( )
解析：在斜面上做匀加速直线运动，在水平面上做匀减速直线运动，故选项A 正确，B
错误；在斜面上受的摩擦力小，故选项C 错误；在斜面上s ＝12at 2，在水平面上s ＝v 0t －12
at 2，故选项D 正确．
答案：AD
10．如图所示为粮袋的传送装置，已知A 、B 两头间的距离为L ，
传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v ，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A 端将粮袋放到运行中的传送带上．设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g .关于粮袋从A 到B 的运动，以下说法正确的是( )
A ．粮袋抵达
B 端的速度与v 比较，可能大，可能小或也可能相等
B ．粮袋开始运动的加速度为g (sin θ－μcos θ)，若L 足够大，则以后将以速度v 做匀速运动
C ．若μ≥tan θ，则粮袋从A 端到B 端必然是一直做加速运动
D ．不论μ大小如何，粮袋从A 端到B 端一直做匀加速运动，且加速度a ≥g sin θ 解析：若传送带较短，粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，抵达B 端时的速度小于v ；若μ≥tan θ，则粮袋先做匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，抵达B 端时速度与v 相同；若μ<tan θ，则粮袋先做加速度为g (sin θ＋μsin θ)的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度为g (sin θ－μsin θ)的匀加速运动，抵达B 端时
的速度大于v ，选项A 正确；粮袋开始时速度小于传送带的速度，相对传送带的运动方向是沿传送带向上，所以受到沿传送带向下的滑动摩擦力，大小为μmg cos θ，按照牛顿第二定律得加速度a ＝mg sin θ＋μmg cos θm
＝g (sin θ＋μcos θ)，选项B 错误；若μ≥tan θ，粮袋从A 到B 可能一直是做匀加速运动，也可能先匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，选项C 、D 均错误．
答案：A
二、非选择题
11．(2014·景德镇市高三模拟)一物块以必然的初速度沿斜面向上滑，利用速度传感器可以在计算机屏幕上取得其速度大小随时间转变的关系图象如图所示，g 取10 m/s 2
.求：
(1)物块向上滑行的最大距离S ；
(2)斜面的倾角θ及物块与斜面间的动摩擦因数μ(结果保留二位小数)．
解析：(1)由图得物块上滑的最大距离S ＝S 面＝1 m
(2)由图得，上滑进程加速度的大小
a 1＝|Δv 1|Δt 1
＝错误! m/s 2＝8 m/s 2① 下滑进程加速度的大小a 2＝
Δv 2Δt 1＝21
m/s 2＝2 m/s 2② 由牛顿第二定律得： 上滑进程：mg ·sin θ＋μmg ·cos θ＝ma 1③
下滑进程：mg ·sin θ－μmg ·cos θ＝ma 2④
由①②③④联立方程组代入数据得：θ＝30° μ＝
35
≈. 答案：(1)1 m (2)
12．(2014·天津市六校高三联考)传送带以恒定速度v ＝4 m/s 顺时针运行，
传送带与水平面的夹角θ＝37°.现将质量m ＝2 kg 的小物品轻放在其底端(小物品可看成质点)，平台上的人通过一根轻绳用恒力F ＝20 N 拉小物品，经t 1＝ s 小物品与传送带达到刹时共速，最终小物品被拉到离地高为H ＝1.8 m 的平台上，如图所示，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2
，已知sin37°＝，cos37°＝.求：
(1)小物品与传送带之间的动摩擦因数；
(2)小物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少；
(3)若在小物品与传送带达到同速刹时撤去恒力F ，小物品还需多少时间离开传送带． 解析：(1)物品在达到与传送带速度v ＝4 m/s 相等前，由牛顿第二定律： F ＋μmg cos37°－mg sin37°＝ma 1
由运动学公式：a 1＝v t 1 解得：μ＝
(2)共速以后，由牛顿第二定律得：F －μmg cos37°－mg sin37°＝ma 2，
解得a 2＝0，即滑块匀速上滑，
加速运动位移x 1＝v 2
t 1 由几何关系：x 2＝H
sin37°
－x 1 匀速运动位移x 2＝vt 2
上升时间t ＝t 1＋t 2 得：t ＝1 s
(3)由牛顿第二定律：mg sin37°－μmg cos37°＝ma 2 由运动学公式：x 2＝vt ′－12
a 2t ′2 得：t ′＝2－2(s)．
答案：(1) (2)1 s (3)2－2s。