2023年高考物理试题分类汇编牛顿运动定律（带详细解析）高中物理2.docx

2023年高考物理试题分类汇编——牛顿运动定律 〔全国卷1〕15．如右图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为、。重力加速度大小为g。那么有 A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【解析】在抽出木板的瞬时，弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变。对1物体受重力和支持力，mg=F,a1=0. 对2物体受重力和压力，根据牛顿第二定律 【命题意图与考点定位】此题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题，关键是区分瞬时力与延时力。 〔上海物理〕11. 将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，那么物体 〔A〕刚抛出时的速度最大 〔B〕在最高点的加速度为零 〔C〕上升时间大于下落时间 〔D〕上升时的加速度等于下落时的加速度 解析：，，所以上升时的加速度大于下落时的加速度，D错误； 根据，上升时间小于下落时间，C错误，B也错误，此题选A。 此题考查牛顿运动定律和运动学公式。难度：中。 〔上海物理〕32.〔14分〕如图，宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并且框架接触良好，以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标，金属棒从处以的初速度，沿x轴负方向做的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求： 〔1〕金属棒ab运动0.5m，框架产生的焦耳热Q； 〔2〕框架中aNPb局部的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系； 〔3〕为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出金属棒的运动距离s，以及0.4s时回路内的电阻R，然后代入 q=求解。指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。 解析： 〔1〕， 因为运动中金属棒仅受安培力作用，所以F=BIL 又，所以 且，得 所以 〔2〕，得，所以。 〔3〕错误之处：因框架的电阻非均匀分布，所求是0.4s时回路内的电阻R，不是平均值。 正确解法：因电流不变，所以。 此题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。难度：难。 〔江苏卷〕15．〔16分〕制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示，加在极板A、B间的电压作周期性变化，其正向电压为，反向电压为，电压变化的周期为2r，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。假设整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。 〔1〕假设，电子在0—2r时间内不能到达极板A，求d应满足的条件； 〔2〕假设电子在0—2r时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系； 〔3〕假设电子在第N个周期内的位移为零，求k的值。 解析： 〔1〕电子在0~T时间内做匀加速运动 加速度的大小 ① 位移 ② 在T-2T时间内先做匀减速运动，后反向作匀加速运动 加速度的大小 ③ 初速度的大小 ④ 匀减速运动阶段的位移 ⑤ 依据题意 ＞ 解得＞ ⑥ 〔2〕在2nT~(2n+1)T,(n=0,1,2, ……,99)时间内 ⑦ 加速度的大小 a′2= 速度增量 △v2=-a′2T ⑧ (a)当0≤t-2nt<T时 电子的运动速度 v=n△v1+n△v2+a1(t-2nT) ⑨ 解得 v=[t-(k+1)nT] ,(n=0,1,2, ……,99) ⑩ (b)当0≤t-(2n+1)T<T时 电子的运动速度 v=(n+1) △v1+n△v2-a′2[t-(2n+1)T] 解得v=[(n+1)(k+1)T-kl],(n=0,1,2, ……,99) 〔3〕电子在2(N-1)T~(2N-1)T时间内的位移x2N-1=v2N-2T+a1T2 电子在(2N-1)T~2NT时间内的位移x2N=v2N-1T-a′2T2 由式可知 v2N-2=(N-1)(1-k)T 由式可知 v2N-1=(N-Nk+k)T 依据题意 x2N-1+ x2N=0 解得 此题考查牛顿运动定律、运动学公式应用和归纳法解题。 难度：难。 〔福建卷〕17、如图〔甲〕所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图〔乙〕所示，那么 A.时刻小球动能最大 B. 时刻小球动能最大 C. ~这段时间内，小球的动能先增加后减少 D. ~这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 【答案】C 【解析】小球在接触弹簧之前做自由落体。碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为0，即重力等于弹簧弹力时速度到达最大值，而后往下做加速度不断增大的减速K^Sx5U运动，与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能。上升过程恰好与下降过程互逆。由乙图可知t1时刻开始接触弹簧；t2时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小；t3时刻小球往上运动恰好要离开弹簧；t2-t3这段时间内，小球的先加速后减速，动能先增加后减小，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能。 【命题特点】此题考查牛顿第二定律和传感器的应用，重点在于考查考生对图像的理解。 【启示】图像具有形象快捷的特点，考生应深入理解图像的含义并具备应用能力。 〔福建卷〕22.〔20分〕如以下图，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面。t=0时，电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零，加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。A的质量mA和B的质量mg均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数=0.05，B与水平面之间的动摩擦因数=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。求 〔1〕物体A刚运动时的加速度aA 〔2〕t=1.0s时，电动机的输出功率P； 〔3〕假设t=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为P`=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。那么在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少？ 解析： 〔1〕物体A在水平方向上受到向右的摩擦力，由牛顿第二定律得 代入数据解得 〔2〕t=1.0s，木板B的速度大小为 木板B所受拉力F，由牛顿第二定律有 解得：F=7N 电动机输出功率 P= Fv=7W 〔3〕电动机的输出功率调整为5W时，设细绳对木板B的拉力为，那么 解得 =5N 木板B受力满足 所以木板B将做匀速直线运动，而物体A那么继续在B上做匀加速直线运动直到A、B速度相等。设这一过程时间为，有 这段时间内的位移 ④ A、B速度相同后，由于F＞且电动机输出功率恒定，A、B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动，由动能定理有： 由以上各式代入数学解得： 木板B在t=1.0s到3.8s这段时间内的位移为： 〔四川卷〕23．(16分)质量为M的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s。耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为F，受到地面的阻力为自重的k倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变。求： (1)拖拉机的加速度大小。 (2)拖拉机对连接杆的拉力大小。 (3)时间t内拖拉机对耙做的功。 【答案】⑴ ⑵ ⑶ 【解析】⑴拖拉机在时间t内匀加速前进s，根据位移公式 ① 变形得 ② ⑵对拖拉机受到牵引力、支持力、重力、地面阻力和连杆拉力T，根据牛顿第二定律 ③ ②③连立变形得 ④ 根据牛顿第三定律连杆对耙的反作用力为 ⑤ 〔3〕闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏，流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有： 拖拉机对耙做功为 ⑥ 〔安徽卷〕22.〔14分〕质量为的物体在水平推力的作用下沿水平面作直线运动，一段时间后撤去，其运动的图像如以下图。取，求： (1)物体与水平面间的运动摩擦因数； (2)水平推力的大小； 〔3〕内物体运动位移的大小。 解析： 〔1〕设物体做匀减速直线运动的时间为△t2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2，那么 ① 设物体所受的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律，有 Ff=ma2 ② Ff=-μmg ③ 联立①②得 ④ 〔2〕设物体做匀加速直线运动的时间为△t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1，那么 ⑤ 根据牛顿第二定律，有 F+Ff=ma1 ⑥ 联立③⑥得 F=μmg+ma1=6N 〔3〕解法一：由匀变速直线运动位移公式，得 解法二：根据图象围成的面积，得