考点2 牛顿运动定律—高考物理一轮复习考点创新题训练

这是一份考点2 牛顿运动定律—高考物理一轮复习考点创新题训练，共15页。试卷主要包含了45 m等内容，欢迎下载使用。

A.B.C.D.
2.采棉机（如图甲）在运输圆柱形棉包的过程中缓慢经过一段如图乙所示路面（运动时，圆柱形棉包在前，路段足够长），为水平路面，M点为倾角最大的位置，倾角为30°。棉包放在如图丙所示的“V”形挡板上，两板间夹角恒为120°，初始时OA与水平面的夹角为30°。运动过程中，忽略“V”形挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g。则( )
A.从D到M斜面对采棉机的作用力越来越小
B.从D到M棉包对OA板的压力先增大后减小
C.从D到M棉包对OB板的压力一直增大
D.采棉机在EF段做减速运动，加速度可以为
3.现在很多智能手机都有加速度传感器，能通过图像显示加速度情况，用手掌托着智能手机，打开加速度传感器，把手机向上抛出，然后又在抛出点接住手机，得到如图所示的加速度随时间变化的图像，图，取重力加速度，由此可判断出( )
A.时刻手机的速度最大
B.时刻手机离开手掌
C.时刻手机处于超重状态
D.手机离开手掌后上升的最大高度为0.45 m
4.如图所示，送水工人用推车运桶装水，到达目的地后，工人抬起把手，带动板OA转至水平即可将水桶卸下。水桶对板OA、OB的压力大小分别为，若桶与接触面之间的摩擦不计，为锐角且保持不变，在OA由竖直缓慢转到水平的过程中( )
A.一直增大B.先增大后减小
C.先减小后不变D.先增大后减小
5.如图所示为一种机械装置的示意图，具有在撤去外力后自动恢复到初始状态的功能，经常在自动门上使用，图示中为固定的挡板，在挡板A上通过铰链连接一长为L的刚性轻杆，杆的另一端与可在水平方向滑动的挡板C接触，初始时杆处于竖直状态，弹簧处于原长状态，现在杆中央位置施加一个垂直于杆的外力F，可使挡板C向右滑动，当撤去外力后，在弹簧弹力作用下，挡板C将恢复到初始状态。已知弹簧劲度系数为k，忽略一切摩擦力，不考虑挡板C出现翻转的可能，设杆与水平方向夹角为θ，在缓慢推动挡板C右移的过程中，需要施加的力F随θ变化的关系可表示为( )
A.B.C.D.
6.如图，竖直放置的T形光滑框架上有三个质量均为m的物块，A固定不动，均串在竖直杆上。A与与C间均用原长为L、劲度系数为k的轻弹簧相连；B与与D间均用长度为L的轻杆通过铰链连接。D是质量为的物块，可以以可变的角速度ω绕T形框架的竖直杆匀速旋转。重力加速度为g，α是两轻杆间的夹角，已知时，CD杆恰好没有弹力，，则( )
A.弹簧的劲度系数为B.若层，则α一定是60°
C.间弹簧总比间弹簧长D.间距离不会小于
7.如图所示，生活中我们经常用到挂衣架，从侧面观看，我们可以把挂衣架简化为一个倒“T”型，竖直杆与底座中点固定连接。已知某个挂衣架高度为，底座长度为2L，挂衣架上挂有总质量为m的衣服，忽略挂衣架自身重力。现在有持续强风垂直于“II”平面刮过挂衣架，强风对衣服有水平风力，使得衣服与竖直方向成夹角β，已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A.若水平风力减小，衣架对衣服作用力增大
B.当水平风力大小超过时，挂衣架会翻倒
C.当水平风力大小超过时，挂衣架就会翻倒
D.为防止挂衣架被风刮倒，可以减少悬挂衣服的质量
8.如图甲所示，水平地面上有一长木板，将一小物块放在长木板上，给小物块施加一水平外力F，已知长木板及小物块的加速度a随外力F的变化关系图像如图乙所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，以下说法正确的是( )
A.小物块与长木板间的动摩擦因数
B.长木板与地面间的动摩擦因数
C.小物块的质量
D.长木板的质量
9.如图所示，三根不可伸长的轻绳结点为O，轻绳1水平，轻绳2与竖直方向夹角为，轻绳3下端悬挂的重物保持静止。现对重物施加始终与绳3垂直的力F，让重物缓慢向右升高，直到轻绳3与轻绳2垂直。则该过程中( )
A.轻绳1上的张力逐渐减小B.外力F逐渐增加
C.轻绳2、3上张力比值的最小值为D.轻绳1、2上张力的比值逐渐增加
10.户外露营现在已经成为一项非常受欢迎的活动。如图所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架，它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起，每根杆均可绕铰链自由转动。将三脚架置于水平地面上，吊锅通过细铁链挂在三脚架正中央，相邻轻杆与地面接触点之间的距离始终保持相等，此时相邻轻杆与地面接触点之间的距离刚好等于杆长，装置始终处于静止状态，吊锅和细铁链的总质量为m，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，支架与铰链之间的摩擦忽略不计，则( )
A.每根杆中的弹力大小均为
B.杆与地面间的动摩擦因数至少为
C.如果增加相邻轻杆与地面接触点之间的距离，每根杆对地面的压力不变
D.如果增加相邻轻杆与地面接触点之间的距离，每根杆与地面间的摩擦力将减小
11.如图所示，水平地面上静止放置着三个完全相同的砖块A、B、C，质量均为m.A、B之间和B、C之间的动摩擦因数均为。用两根长度相同的轻绳分别连接砖块A与砖块C，并将两根轻绳系于O点，现将一个竖直向上的力F作用于O点，不考虑砖块的转动，最大静摩擦力约等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是( )
A.若在F作用下三个砖块保持相对静止的一起向上运动，则三个砖块的加速度为
B.若，则无论F多大，砖块A、B、C都将保持相对静止
C.若，且，则砖块A、B之间的摩擦力为
D.若，且，则砖块A、B之间的摩擦力为
12.如图所示，两段不可伸长的轻绳拴接一长方体并悬挂于竖直挡板上的O点，已知，长方体质量为m。某时刻保持轻绳与挡板的夹角不变，以PQ为轻轴将挡板沿逆时针方向缓慢转过一小角度，不计一切摩擦，重力加速度为g，则( )
A.挡板竖直时，每段轻绳的拉力大小为
B.挡板竖直时，长方体对挡板的压力大小为
C.缓慢转动过程，轻绳的拉力逐渐减小
D.缓慢转动过程，挡板所受的压力逐渐减小
13.小明在家中找到两个外观完全相同但来自不同床垫的弹簧，想通过测量两弹簧的劲度系数来判断床垫的软硬。
实验过程如下：
①记两个弹簧为A、B，用如图1所示装置，将待测弹簧固定在铁架台上；
②使刻度尺的零刻度线与待测弹簧上端对齐；
③记录下不悬挂钩码时弹簧的长度，然后依次增加钩码个数并记录对应的弹簧长度。已知重力加速度大小为。
（1）先对弹簧A进行测量，增加钩码个数，测得稳定时弹簧的长度如下表所示，请根据表中数据在图2中作出图像（F表示所挂钩码的重力，x表示悬挂钩码后弹簧的长度），由图像可知弹簧A的劲度系数为_________N/m（保留3位有效数字）；
（2）使用弹簧B作为研究对象得到的图像上有两点坐标分别为A（0.282，0.5）、B（0.476，2.5），可知弹簧B的劲度系数为_________N/m（保留3位有效数字）；
（3）取自较硬床垫的弹簧是_________（填“弹簧A”或“弹簧B”）。
14.如图所示，倾角的光滑且足够长的斜面固定在水平面上，质量为2 kg的物块A和质量为1 kg的物块B用一轻弹簧连接放在斜面上，物块B与斜面底端垂直于斜面固定的挡板P接触，斜面顶端有一光滑定滑轮D，质量为2 kg的小球C固定在长为1 m的轻杆一端，轻杆另一端连接在光滑固定转轴O上，杆可在竖直面内转动，小球C与滑块A用不可伸长的细线连接，给小球C一个向上的拉力F，使小球保持静止，此时细线刚好与斜面顶端的定滑轮D接触，细线与斜面平行，轻杆与细线垂直，物块B刚好要离开挡板P，不计滑轮的大小及质量，不计物块及小球的大小，，，重力加速度g取。
（1）求拉力F的大小；
（2）撤去拉力F的一瞬间，求小球C的加速度大小；
（3）撤去拉力后，若小球运动至轻杆水平时，物块B对挡板的压力为12 N，求此时小球的速度大小。（细线始终存在张力）
15.地表附近存在着环境电场，该电场可视为场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场，蜘蛛可以通过向空中吐出带电蛛丝实现飞行。如图，在无风的天气里，质量为m的蜘蛛，从地面向空中吐出4根蛛丝，恰好可以使它脱离地面；在有水平风的天气里，时蜘蛛从地面向空中吐出n（且为偶数）根蛛丝，T时刻咬断一半蛛丝，经过一段时间后落到地面完成“迁徙”，假设蜘蛛吐出的每根蛛丝都相同，且电荷集中在蛛丝顶端，蜘蛛自身始终不带电。已知重力加速度为g，水平风力大小恒为，忽略空气对蜘蛛的其他作用力。
（1）判断蛛丝的电性，求每根蛛丝的电荷量q；
（2）蜘蛛要实现空中“迁徙”，求n的值；
（3）求蜘蛛“迁徙”一次飞行的水平距离x（计算结果可以保留根号）。
答案以及解析
1.答案：C
解析：对货物进行受力分析如答图甲所示，沿运动方向有，垂直运动方向有，根据题图乙可知，垂直运动方向受力分析如答图乙所示，有，解得，C正确。
2.答案：C
解析：第一步：判断采棉机的受力情况
采棉机在斜面上缓慢行驶时受到重力和斜面对采棉机的作用力，受力平衡，所以斜面对采棉机的作用力与重力等大、反向，A错误。
第二步：判断棉包对OA板、OB板的压力变化
采棉机从D点运动到M点的过程中，棉包重力大小和方向不变，OA板、OB板对棉包的作用力夹角不变，与竖直方向的夹角变大，作出力矢量三角形的外接圆如图1所示，可知一直减小，一直增大，B错误，C正确。
第三步：计算加速度的临界值
采棉机在EF段做减速运动，挡板OB对棉包的支持力为0时棉包受力如图2所示，此时采棉机的加速度满足，解得，当加速度大于时，棉包会从采棉机上滚下来，D错误。
3.答案：D
解析：时刻，手机的加速度最大，方向向上，与速度方向相同，手机向上加速，则速度不是最大，故A错误；时刻，手机的加速度为零，则手机所受的合力为零，不可能离开手掌，故B错误；时刻，手机的加速度方向向下，处于失重状态，故C错误；手机在时离开手掌，做竖直上抛运动，时被接住，则手机离开手掌后上升的最大高度，故D正确.
4.答案：B
解析：根据牛顿第三定律可知板对水桶的支持力大小分别为，对水桶初始状态受力分析，作出力的矢量三角形如图所示，分析可知，在转动过程中，与的夹角始终不变，因此与夹角的补角α始终保持不变，重力mg与之间的夹角逐渐增大，则可知重力mg与之间夹角的补角γ从90°开始逐渐减小，直至为0，重力mg与之间的夹角为钝角，逐渐减小，当减小至90°时，板AO还未水平，将继续减小直至板AO水平，则可知重力mg与之间夹角的补角β逐渐增大，当增大至90°时将继续增大，根据正弦定理可得，由以上分析可知为定值，始终减小，则始终减小，由于β角从锐角增大至90°后将继续增大一定角度，则先增大后减小，因此先增大后减小，B正确。
5.答案：C
解析：挡板C对杆的弹力方向垂直于接触面，方向水平向左，设挡板C对杆的弹力大小为，根据杠杆平衡条件，有，得，挡板C缓慢移动的过程中，弹簧弹力大小等于杆对挡板C的弹力大小，设弹簧的形变量为，则，根据牛顿第三定律和胡克定律有，联立解得，C正确。
6.答案：B
解析：由时CD杆恰好无弹力可知，，得，此时B、C间的距离，对C受力分析，有，解得，故A错误；当时，设轻杆与水平方向间的夹角均为θ，两轻杆的弹力大小分别为，对D受力分析，竖直方向有，水平方向有，解得，此时B、C间的距离所受弹簧的弹力，以C为研究对象，C受力平衡，有，联立解得，则，故B正确；以B、C、D整体为研究对象，分析可知，为定值，则AB的长度为定值，而B、C间弹簧长度随ω变化而变化，故C错误；由余弦定理可知AB与BD间的夹角β越小，AD越小，，当时，，实际上，故，而，故当ω很大时，A、D间距离会小于，故D错误。
7.答案：B
解析：A.对衣服受力分析，设水平方向的风力为，衣架对衣服的作用力为T，根据平衡条件
所以，若水平风力减小，衣架对衣服作用力减小，故A错误；
BCD.挂衣架将要翻倒的临界情况受力分析，设风力为F，地面对挂衣架的作用力为N，如图所示
由几何关系可知
根据平衡条件
解得
当悬挂衣服的质量越大时，挂衣架将要翻倒的临界情况所受风力越大，故B正确，CD错误。
故选B。
8.答案：BCD
解析：由题图乙可知，当时，长木板开始相对地面滑动，有，当时，小物块与长木板一起做加速运动，对整体根据牛顿第二定律有，解得，结合题图乙可知，解得，当时，小物块与长木板发生相对滑动，对小物块根据牛顿第二定律有，解得，结合题图乙可得，解得，，A错误，B、C正确；当时，长木板的加速度为，根据牛顿第二定律有，解得，D正确。
9.答案：BD
解析：设轻绳3与竖直方向的夹角为θ，对重物受力分析，如图1所示，有增加时，F增加，B正确。对结点O分析，竖直方向有，则从0°增加到60°，则比值逐减小，最小值为，C错误。对结点O分析，轻绳1上的拉力与轻绳2上的拉力的合力与绳3上的拉力等大反向，根据图1可知的矢量末端点在圆弧上移动，如图2所示，可以看出整个过程绳1上的拉力先增加后减小，A错误。在及组成的矢量三角形中，曲正弦定理有从0°增加到60°时，从30°增加到90°，从90°减小到30°，一直增加，D正确。
10.答案：AC
解析：设轻杆与竖直方向的夹角为θ，由几何关系可得，轻杆的弹力方向沿杆向上，根据平衡条件有，可得，A正确；地面对每根杆的摩擦力大小，当摩擦力为最大静摩擦力时，有，代入数据可得动摩擦因数，B错误；由以上分析可知，如果增加相邻轻杆与地面接触点之间的距离，则θ增大，则每根杆与地面间的摩擦力将增大，D错误；由整体法可得，地面对每根杆的支持力始终为，地面对每根杆的支持力始终不变，根据牛顿第三定律可知，每根杆对地面的压力始终不变，与θ无关，C正确。
11.答案：BCD
解析：若在F作用下三个砖块保持相对静止的一起向上运动，对A、B、C整体分析，有，得，故A错误；设3个砖块刚好相对静止一起加速向上运动，此时A、B和B、C之间的摩擦力均为最大静摩擦力，对B受力分析，竖直方向根据牛顿第二定律，又，水平方向，得，易得当时，A、B和B、C之间的摩擦力为静摩擦力，无论F多大，砖块A、B、C都将保持相对静止，故B正确；若，且，A、B和B、C之间的摩擦力为静摩擦力，砖块A、B、C保持相对静止向上匀加速运动，对B，有，得，故C正确；若，且，砖块A、B、C发生相对滑动，得，故D正确。
12.答案：BC
解析：设绳的拉力大小分别为，由对称性可知，由几何关系可知O点到ab边的距离为，又，则两绳拉力的合力与挡板的夹角为，大小，对长方体受力分析，如图所示，解得，则，A错误，B正确；以PQ为转轴将挡板沿逆时针方向缓慢转过一角度α，由正弦定理有，又为一小角度，则β逐渐增大，逐渐减小，所以逐渐增大，F逐渐减小，C正确，D错误。
13.答案：（1）如图所示；27.8
（2）10.3
（3）弹簧A
解析：（1）根据题表数据做出图像如答图所示，根据直线的两点式方程得，可知弹簧A的劲度系数为27.8 N/m。
（2）根据两点式直线方程可得，可知弹簧B的劲度系数为10.3 N/m。
（3）由（1）（2）分析可知，弹簧A的劲度系数大于弹簧B的劲度系数，因此，弹簧A取自较硬床垫。
14.答案：（1）50 N
（2）
（3）
解析：（1）根据题意，细线的拉力
对小球研究，沿细线方向根据力的平衡有
解得
（2）撤去拉力的一瞬间，设小球C的加速度大小为a，由于物块A与小球C通过不可伸长的细线连接，所以二者的加速度大小相同。由于弹簧弹力不突变，故物块B的加速度为0。
对物块B研究，弹簧的弹力
对物块A研究，根据牛顿第二定律有
对小球C研究，根据牛顿第二定律有
解得
（3）小球运动至轻杆水平时，设弹簧的弹力为，对物块B研究，
沿斜面方向根据力的平衡有
解得
由于，则此过程弹簧的弹性势能变化量为零。
根据几何关系，小球C下降的高度
物块A下降的高度
当轻杆水平时，根据运动分解可知，物块A的速度为0，设小球C的速度为v，根据机械能守恒定律有
解得
15.答案：（1）负电；
（2）6
（3）
解析：（1）以蜘蛛和蛛丝整体为研究对象，蜘蛛所受重力大小与蛛丝所受电场力大小相等、方向相反，所以蛛丝带负电。由二力平衡知，
解得。
（2）依题意，蜘蛛要完成起飞，则；咬断一半蛛丝后，能够降落，则，故，
又n为偶数，则。
（3）设蜘蛛咬断蛛丝前、后，竖直方向加速度大小分别为，咬断蛛丝前，有，
咬断蛛丝后，有，
设咬断蛛丝时，蜘蛛速度为v，上升了，有，
蜘蛛咬断蛛丝后，设继续飞行时间为t，有，
蜘蛛在空中飞行时，设水平加速度为，有，
迁徙距离，
联立解得。钩码的总质量
悬挂钩码后弹簧的长度
1
0.05
0.127
2
0.10
0.145
3
0.15
0.163
4
0.20
0.181
5
0.25
0.199
6
0.30
0.216