2019届高考物理真题同步分类解析专题02牛顿定律.pdf
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1、专题 02 牛顿定律 1. 全国 2 卷 16物块在轻绳的拉动下沿倾角为30的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物 块与斜面之间的动摩擦因数为 3 3 ,重力加速度取10m/s 2。若轻绳能承受的最大张力为 1 500 N ,则物块的 质量最大为() A150kg B 100 3kg C 200 kg D 200 3kg 【答案】 A 【解析】牛顿定律,代入数据得kgm150, A 正确。 2. 全国 2 卷 25. (20 分) 一质量为m=2000 kg 的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机忽然发现前方100 m 处 有一警示牌。立即刹车。刹车过程中,汽车所受阻力
2、大小随时间变化可简化为图(a)中的图线。图(a) 中, 0t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间(这段时间内汽车所受阻力已忽略,汽车仍保持 匀速行驶),t1=0.8 s;t1t2时间段为刹车系统的启动时间,t2=1.3 s;从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定 工作,直至汽车停止,已知从t2时刻开始,汽车第1 s 内的位移为24 m,第 4 s 内的位移为1 m。 (1)在图( b)中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-t图线; (2)求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小; (3) 求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1t2时间内汽车克服阻力做的功;司机发现警
3、示牌到汽车停止, 汽车行驶的距离约为多少(以t1t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度)? 【解析】( 1)v-t图像如图所示。 (2)设刹车前汽车匀速行驶时的速度大小为v1,则t1时刻的速度也为v1,t2时刻的速度也为v2,在t2时刻 后汽车做匀减速运动,设其加速度大小为a,取 t=1s,设汽车在t2+n-1 t内的位移为sn,n=1,2,3, 。 若汽车在t2+3tt2+4t时间内未停止,设它在t2+3t时刻的速度为v3,在t2+4t时刻的速度为v4, 由运动学有 代入数据得24=v2-a/2 424 vva t 联立式,代入已知数据解得 4 17 m/s 6 v 这说
4、明在t2+4t时刻前,汽车已经停止。因此,式不成立。 由于在t2+3tt2+4t内汽车停止,由运动学公式 32 3 vva t 2 43 2asv 联立,代入已知数据解得解得 2 8 m/sa,v2=28 m/s 或者 2288 m/s 25 a,v2=29.76 m/s (3)设汽车的刹车系统稳定工作时,汽车所受阻力的大小为f1,由牛顿定律有 f1=ma 在t1t2时间内,阻力对汽车冲量的大小为 121 1 =() 2 If tt 由动量定理有 12 ImvmI =mv1-mv2 由动量定理,在t1t2时间内,汽车克服阻力做的功为 ? 联立 ? 式,代入已知数据解得 v1=30 m/s ?
5、? 从司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离s 约为 ? 代入已知数据解得s=87.5 m ? 3. 全国 3卷20如图( a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力 传感器相连,细绳水平。t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4 s 时撤去外力。细绳对物块的拉力 f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩 擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s 2。由题给数据可以得出 A木板的质量为1 kg B2 s4 s 内,力F的大小为 0.4 N C02 s 内,力F的大小保持不变 D物块与木板之间的动
6、摩擦因数为0.2 【答案】 AB 【解析】 t=4s5s ,外力撤去,只受摩擦力f N2.0,从图象知,加速度 a0.2m/s 2. 根据牛顿定律 maf, 得m=1kg.A 正确; 2 s4 s内,从图象知,加速度a2m/s 2,根据牛顿定律 F- maf,得F=0.4N,B 正确; 4. 北京卷 24 (20 分) 雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒,这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨 滴质量不变,重力加速度为g。 (1)质量为m的雨滴由静止开始,下落高度h 时速度为u,求这一过程中克服空气阻力所做的功W 。 (2)将雨滴看作半径为r 的球体,设其竖直落向地面的过程中
7、所受空气阻力f=kr2v2 ,其中 v 是雨滴的速 度, k 是比例系数。 a设雨滴的密度为 ,推导雨滴下落趋近的最大速度vm与半径 r 的关系式; b示意图中画出了半径为r1、r2 ( r1r2 )的雨滴在空气中无初速下落的vt 图线,其中 _对应 半径为 r1 的雨滴(选填、) ;若不计空气阻力,请在图中画出雨滴无初速下落的vt 图线。 (3)由于大量气体分子在各方向运动的几率相等,其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动 方向面积为S的圆盘,证明:圆盘以速度v 下落时受到的空气阻力f v2(提示:设单位体积内空气分子 数为 n,空气分子质量为m0 ) 。 【解析】( 1)根据动能
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