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1、專題04 牛頓運動定律
1.(2019·新課標全國Ⅲ卷)如圖(a),物塊和木板疊放在實驗臺上,物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連,細繩水平。t=0時,木板開始受到水平外力F的作用,在t=4 s時撤去外力。細繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關系如圖(b)所示,木板的速度v與時間t的關系如圖(c)所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由題給數據可以得出
A.木板的質量為1 kg
B.2 s~4 s內,力F的大小為0.4 N
C.0~2 s內,力F的大小保持不變
D.物塊與木板之間的動摩擦因數為0.2
【答案】AB
【解析】結合兩圖
2、像可判斷出0~2 s物塊和木板還未發(fā)生相對滑動,它們之間的摩擦力為靜摩擦力,此過程力F等于f,故F在此過程中是變力,即C錯誤;2~5 s內木板與物塊發(fā)生相對滑動,摩擦力轉變?yōu)榛瑒幽Σ亮?,由牛頓運動定律,對2~4 s和4~5 s列運動學方程,可解出質量m為1 kg,2~4 s內的力F為0.4 N,故A、B正確;由于不知道物塊的質量,所以無法計算它們之間的動摩擦因數μ,故D錯誤。
2.(2018·浙江選考)通過理想斜面實驗得出“力不是維持物體運動的原因”的科學家是
A.亞里士多德 B.伽利略
C.笛卡爾 D.牛頓
【答案】B
【解析】A、亞里士多德認為力是維持物體運動狀態(tài)的原因,故A
3、錯誤;B、伽利略通過理想斜面實驗提出了力不是維持物體運動的原因,故B正確;C、笛卡爾在伽利略研究的基礎上第一次表述了慣性定律,故C錯誤;D、牛頓在伽利略等前人研究的基礎上提出了牛頓第一定律,認為力是改變物體運動狀態(tài)的原因,但不是第一個根據實驗提出力不是維持物體運動原因的科學家,也不是第一個提出慣性的科學家,故D錯誤;
故選B。
3.(2018·新課標全國I卷)如圖,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊P,系統處于靜止狀態(tài),現用一豎直向上的力F作用在P上,使其向上做勻加速直線運動,以x表示P離開靜止位置的位移,在彈簧恢復原長前,下列表示F和x之間關系的圖象可能正確的是
A. B.
4、
C. D.
【答案】A
【解析】由牛頓運動定律,F–mg+F彈=ma,F彈=k(x0–x),kx0=mg,聯立解得F=ma+kx,對比題給的四個圖象,可能正確的是A。
4.(2018·浙江選考)如圖所示,小芳在體重計上完成下蹲動作,下列F-t圖像能反應體重計示數隨時間變化的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】對人的運動過程分析可知,人下蹲的過程可以分成兩段:人在加速下蹲的過程中,有向下的加速度,處于失重狀態(tài),此時人對傳感器的壓力小于人的重力的大小;在減速下蹲的過程中,加速度方向向上,處于超重狀態(tài),此時人對傳感器的壓力大于人的重力的大小,故C正確,A、B、D
5、錯誤;
故選C。
【點睛】人在加速下蹲的過程中,有向下的加速度,處于失重狀態(tài),在減速下蹲的過程中,加速度方向向上,處于超重狀態(tài)。
5.(2018·新課標全國Ⅲ卷)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機通過豎井運送至地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程
A.礦車上升所用的時間之比為4:5
B.電機的最大牽引力之比為2:1
C.電機輸出的最大功率之比為2:1
D.電機所做的功之比為4:5
【答案】A
6、C
【解析】設第②次所用時間為t,根據速度圖象的面積等于位移(此題中為提升的高度)可知,×2t0×v0=×(t+3t0/2)×v0,解得:t=5t0/2,所以第①次和第②次提升過程所用時間之比為2t0∶5t0/2=4∶5,選項A正確;由于兩次提升變速階段的加速度大小相同,在勻加速階段,由牛頓第二定律,F–mg=ma,可得提升的最大牽引力之比為1∶1,選項B錯誤;由功率公式,P=Fv,電機輸出的最大功率之比等于最大速度之比,為2∶1,選項C正確;加速上升過程的加速度a1=,加速上升過程的牽引力F1=ma1+mg=m(+g),減速上升過程的加速度a2=–,減速上升過程的牽引力F2=ma2+mg=m(g–),勻速運動過程的牽引力F3=mg。第①次提升過程做功W1=F1××t0×v0+F2××t0×v0=mgv0t0;第②次提升過程做功W2=F1××t0×v0+F3×v0×3t0/2+F2××t0×v0=mgv0t0;兩次做功相同,選項D錯誤。
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