2014年高考物理(高考真題+模擬新題)分類匯編：C單元 牛頓運動定律

1、 C 單元 牛頓運動定律 C1 牛頓第一定律、牛頓第三定律 912014 四川卷 石墨烯是近些年發(fā)現的一種新材料，其超高強度及超強導電、導熱等非凡的物理化學性質有望使 21 世紀的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現者由此獲得 2010年諾貝爾物理學獎用石墨烯制作超級纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀實現科學家們設想，通過地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運行，實現外太空和地球之間便捷的物資交換 (1)若“太空電梯”將貨物從赤道基站運到距地面高度為 h1的同步軌道站，求軌道站內質量為 m1的貨物相對地心運動的動能設地球自轉角速度為 ，地球半徑為 R. (2)當電梯

2、倉停在距地面高度 h24R 的站點時，求倉內質量 m250 kg 的人對水平地板的壓力大小取地面附近重力加速度 g 取 10 m/s2，地球自轉角速度 7.3 105 rad/s，地球半徑 R6.4 103 km. 9(1)12m12(Rh1)2 (2)11.5 N 解析 (1)設貨物相對地心的距離為 r1，線速度為 v1，則 r1Rh1 v1r1 貨物相對地心的動能為 Ek12m1v21 聯立得 Ek12m12(Rh1)2 (2)設地球質量為 M， 人相對地心的距離為 r2， 向心加速度為 an， 受地球的萬有引力為 F，則 r2Rh2 an2r2 FGm2Mr22 gGMR2 設水平地板對

3、人的支持力大小為 N，人對水平地板的壓力大小為 N，則 FNm2an NN 聯立式并代入數據得 N11.5 N11 1 （2014 湖北黃岡期末湖北黃岡期末）下列關于牛頓運動定律的說法中正確的是( ) A慣性就是物體保持靜止狀態(tài)的性質 B一對作用力與反作用力的作用效果總相同 C物體運動狀態(tài)改變的難易程度就是加速度 D力的國際制單位“牛頓”是根據牛頓第二定律定義的 1D 解析 慣性就是物體保持原有運動狀態(tài)的性質，選項 A 錯誤；一對作用力與反作用力的作用效果不相同，選項 B 錯誤；物體運動狀態(tài)改變的難易程度與質量有關，選項 C錯誤；單位 “牛頓”是根據牛頓第二定律定義的，選項 D 正確 牛頓第二

4、定律 單位制 5 2014 重慶卷 以不同的初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時， 一個物體所受空氣阻力可忽略， 另一個物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比， 下列分別用虛線和實線描述兩物體運動的 vt 圖像可能正確的是( ) A B C D 5D 解析 本題考查 vt 圖像當不計阻力上拋物體時，物體做勻減速直線運動，圖像為一傾斜直線，因加速度 ag，故該傾斜直線的斜率的絕對值等于 g.當上拋物體受空氣阻力的大小與速率成正比時，對上升過程，由牛頓第二定律得mgkvma，可知物體做加速度逐漸減小的減速運動，通過圖像的斜率比較，A 錯誤從公式推導出，上升過程中，|a|g ，當 v0 時，物

5、體運動到最高點，此時 ag，而 B、C 圖像的斜率的絕對值均小于 g，故 B、C 錯誤，D 正確 102014 天津卷 如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車 A，質量 mA4 kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計可視為質點的物塊 B 置于 A 的最右端，B 的質量 mB2 kg.現對 A 施加一個水平向右的恒力 F10 N，A 運動一段時間后，小車左端固定的擋板與 B 發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后 A、B 粘合在一起，共同在 F 的作用下繼續(xù)運動，碰撞后經時間 t0.6 s，二者的速度達到 vt2 m/s.求： (1)A 開始運動時加速度 a 的大??； (2)A、B 碰撞后

6、瞬間的共同速度 v 的大??； (3)A 的上表面長度 l. 10(1)2.5 m/s2 (2)1 m/s (3)0.45 m 解析 (1)以 A 為研究對象，由牛頓第二定律有 FmAa 代入數據解得 a2.5 m/s2 (2)對 A、B 碰撞后共同運動 t0.6 s 的過程，由動量定理得 Ft(mAmB)vt(mAmB)v 代入數據解得 v1 m/s (3)設 A、B 發(fā)生碰撞前，A 的速度為 vA，對 A、B 發(fā)生碰撞的過程，由動量守恒定律有 mAvA(mAmB)v A 從開始運動到與 B 發(fā)生碰撞前，由動能定理有 Fl12mAv2A 由式，代入數據解得 l0.45 m 11 2014 天津

7、卷 如圖所示， 兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角 30 的斜面上，導軌電阻不計，間距 L0.4 m導軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為 MN，中的勻強磁場方向垂直斜面向下，中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁場感應度大小均為 B0.5 T在區(qū)域中，將質量 m10.1 kg，電阻 R10.1 的金屬條 ab 放在導軌上， ab 剛好不下滑 然后， 在區(qū)域中將質量 m20.4 kg， 電阻 R20.1 的光滑導體棒 cd 置于導軌上， 由靜止開始下滑 cd 在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中，ab、cd 始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，取 g10 m/s2，問 (1)c

8、d 下滑的過程中，ab 中的電流方向； (2)ab 剛要向上滑動時，cd 的速度 v 多大； (3)從 cd 開始下滑到 ab 剛要向上滑動的過程中，cd 滑動的距離 x3.8 m，此過程中 ab上產生的熱量 Q 是多少？ 11(1)由 a 流向 b (2)5 m/s (3)1.3 J 解析 (1)由右手定則可以直接判斷出電流是由 a 流向 b. (2)開始放置 ab 剛好不下滑時，ab 所受摩擦力為最大靜摩擦力，設其為 Fmax，有 Fmaxm1gsin 設 ab 剛好要上滑時，cd 棒的感應電動勢為 E，由法拉第電磁感應定律有 EBLv 設電路中的感應電流為 I，由閉合電路歐姆定律有 IE

9、R1R2 設 ab 所受安培力為 F安，有 F安ILB 此時 ab 受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有 F安m1gsin Fmax 綜合式，代入數據解得 v5 m/s (3)設 cd 棒的運動過程中電路中產生的總熱量為 Q總，由能量守恒有 m2gxsin Q總12m2v2 又 QR1R1R2Q總 解得 Q1.3 J 10 在如圖所示的豎直平面內， 水平軌道 CD 和傾斜軌道 GH 與半徑 r944 m的光滑圓弧軌道分別相切于 D 點和 G 點，GH 與水平面的夾角 37 .過 G 點、垂直于紙面的豎直平面左側有勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應強度 B1.25 T；過 D 點

10、、垂直于紙面的豎直平面右側有勻強電場，電場方向水平向右，電場強度 E1 104 N/C.小物體 P1質量m2 103 kg、電荷量 q8 106 C，受到水平向右的推力 F9.98 103 N 的作用，沿CD 向右做勻速直線運動，到達 D 點后撤去推力當 P1到達傾斜軌道底端 G 點時，不帶電的小物體 P2在 GH 頂端靜止釋放，經過時間 t0.1 s 與 P1相遇P1與 P2與軌道 CD、GH間的動摩擦因數均為 0.5，g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8，物體電荷量保持不變，不計空氣阻力求： (1)小物體 P1在水平軌道 CD 上運動速度 v 的大小； (2)

11、傾斜軌道 GH 的長度 s. 10(1)4 m/s (2)0.56 m 解析 (1)設小物體 P1在勻強磁場中運動的速度為 v，受到向上的洛倫茲力為 F1，受到的摩擦力為 f，則 F1qvB f(mgF1) 由題意，水平方向合力為零 Ff0 聯立式，代入數據解得 v4 m/s (2)設 P1在 G 點的速度大小為 vG，由于洛倫茲力不做功，根據動能定理 qErsin mgr(1cos )12mv2G12mv2 P1在 GH 上運動，受到重力、電場力和摩擦力的作用，設加速度為 a1，根據牛頓第二定律 qEcos mgsin (mgcos qEsin )ma1 P1與 P2在 GH 上相遇時，設

12、P1在 GH 上運動的距離為 s1，則 s1vGt12a1t2 設 P2質量為 m2，在 GH 上運動的加速度為 a2，則 m2gsin m2gcos m2a2 P1與 P2在 GH 上相遇時，設 P2在 GH 上運動的距離為 s2，則 s212a2t2 聯立式，代入數據得 ss1s2 s0.56 m11 112014 四川卷 如圖所示，水平放置的不帶電的平行金屬板 p 和 b 相距 h，與圖示電路相連，金屬板厚度不計，忽略邊緣效應p 板上表面光滑，涂有絕緣層，其上 O 點右側相距 h 處有小孔 K；b 板上有小孔 T，且 O、T 在同一條豎直線上，圖示平面為豎直平面質量為 m、電荷量為q(q

13、0)的靜止粒子被發(fā)射裝置(圖中未畫出)從 O 點發(fā)射，沿 p 板上表面運動時間 t 后到達 K 孔，不與板碰撞地進入兩板之間粒子視為質點，在圖示平面內運動，電荷量保持不變，不計空氣阻力，重力加速度大小為 g. (1)求發(fā)射裝置對粒子做的功； (2)電路中的直流電源內阻為 r，開關 S 接“1”位置時，進入板間的粒子落在 b 板上的 A點，A 點與過 K 孔豎直線的距離為 l.此后將開關 S 接“2”位置，求阻值為 R 的電阻中的電流強度； (3)若選用恰當直流電源，電路中開關 S 接“1”位置，使進入板間的粒子受力平衡，此時在板間某區(qū)域加上方向垂直于圖面的、磁感應強度大小合適的勻強磁場(磁感應

14、強度 B 只能在 0Bm()215 m()212 qt范圍內選取)，使粒子恰好從 b 板的 T 孔飛出，求粒子飛出時速度方向與 b 板板面的夾角的所有可能值(可用反三角函數表示) 11 (1)mh22t2 (2)mhq（Rr）g2h3l2t2 (3)0B0 滿足題目要求，夾角 趨近0，即 0016 則題目所求為 0m2，則 x1x2 D若 m16 m，故行人有危險 圖 X4- 1 1 （2014 山東濟寧期末山東濟寧期末）如圖 X4- 1 所示，一根輕繩跨過定滑輪，兩端分別系著質量分別為 m1、m2的小物塊 A 和 B，A 放在地面上，B 離地面有一定高度當 B 的質量發(fā)生變化時，A 上升的加

15、速度 a 的大小也將隨之變化已知重力加速度為 g，則圖 X4- 2 中能正確反映 a 與 m2關系的圖像是( ) 圖 X4- 2 1C 解析 當 m2m1時，分別對 B、A 應用牛頓第二定律得 m2gFm2a，Fm1gm1a，解得加速度 ag2m1m1m2g，符合規(guī)律的圖像是圖 C. 4. （2014 浙江金麗衢十二校期末浙江金麗衢十二校期末）從地面上以初速度 v0豎直上拋一個質量為 m 的小球 若小球在運動過程中受到的空氣阻力與其速率成正比， 小球運動的速率隨時間變化的規(guī)律如圖 X4- 5 所示，t1時刻到達最高點，落地速率為 v1，且落地前小球已經做勻速運動，則下列說法正確的是( ) 圖

16、X4- 5 A小球的加速度在上升過程中逐漸減小，在下降過程也逐漸減小 B小球拋出瞬間的加速度大小為1v0v1g C小球被拋出時的加速度值最大，到達最高點時的加速度值最小 D小球上升過程的平均速度小于v02 4ABD 解析 由牛頓第二定律可知，上升過程小球的加速度大小 a1mgkvm隨速度的減小而減小，下降過程小球的加速度大小 a2mgkvm隨速度的增大而減小，拋出瞬間加速度最大，在最高點時加速度等于重力加速度，勻速下落時加速度最小(大小為 0)，選項 A正確，選項 C 錯誤；做勻速運動時，有 mgkv1，剛拋出時的加速度 a0mgkv0m1v0v1g，選項 B 正確；由圖像知小球上升過程的位移

17、小于相同初速度、相同時間情況下勻減速運動的位移，則其平均速度小于v02，選項 D 正確 5. （2014 武漢武漢 11 月調研月調研）如圖 X4- 6 所示，在光滑的水平面上放著質量為 M 的木板，在木板的左端有一個質量為 m 的木塊，在木塊上施加一個水平向右的恒力 F，木塊與木板由靜止開始運動，經過時間 t 分離下列說法正確的是( ) 圖 X4- 6 A若僅增大木板的質量 M，則時間 t 增大 B若僅增大木塊的質量 m，則時間 t 增大 C若僅增大恒力 F，則時間 t 增大 D若僅增大木塊與木板間的動摩擦因數，則時間 t 增大 5BD 解析 設木塊與木板間的動摩擦因數為 ，則木塊的加速度

18、a1FmgmFmg， 木板的加速度 a2mgM， 兩者恰好分離的條件為12(a1a2)t2L， 時間 t2LFmmMM g.由此可知，僅增大 M 或 F，時間 t 減小，僅增大 m 或 ，時間 t 增大，選項 B、D 正確 9 （2014 武昌調研武昌調研）如圖 X4- 11 甲所示，在風洞實驗室里，一根足夠長的固定的均勻直細桿與水平方向成 37 角，質量 m1 kg 的小球穿在細桿上且靜止于細桿底端 O 處，開啟送風裝置，有水平向右的恒定風力 F 作用于小球上，在 t12 s 時刻風停止小球沿細桿運動的部分 v- t 圖像如圖乙所示，g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8，忽略浮力求： (1)小球在 02 s 內的加速度 a1和 25 s 內的加速度 a2； (2)