高三物理牛顿定律与图象试题答案及解析

高三物理牛顿定律与图象试题答案及解析

1. 如图所示，静止放在水平桌面上的纸带，其上有一质量为m="0.1" kg的铁块，它与纸带右端的距离为L=0.5m，所有接触面之间的动摩擦因数相同。现用水平向左的恒力，经2s时间将纸带从铁块下抽出，当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘且速度为v=2m/s。已知桌面高度为H=0.8m，不计纸带重力，铁块视为质点。重力加速度g取10m/s2，求：

（1）铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离；

（2）动摩擦因数；

（3）纸带抽出过程中系统产生的内能。

【答案】（1）0.8m （2）0.1 （3）0.3J．

【解析】（1）设铁块离开桌面后经时间t落地

水平方向：x＝vt ①

竖直方向：H＝gt2 ②

由①②联立解得：x=0．8 m．

（2）设铁块的加速度为a1，运动时间为，由牛顿第二定律，得μmg＝ma1③

纸带抽出时，铁块的速度v＝a1t1④

③④联立解得μ=0．1．

（3）铁块的位移x1＝a1t12 ⑤

设纸带的位移为x2；由题意知，x2－x1＝L ⑥

由功能关系可得纸带抽出过程中系统产生的内能E＝μmgx2＋μmgL ⑦

由③④⑤⑥⑦联立解得E＝0．3 J

【考点】牛顿第二定律、运动学公式以及平抛运动的综合运用

2. 如图，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成q=300角固定，轨距为L=1m，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计。空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T。P、M间接有阻值R1的定值电阻，Q、N间接变阻箱R。现从静止释放ab，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到与的关系如图所示。若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取l0m/s2。求：

（1）金属杆的质量m和定值电阻的阻值R1； （2）当变阻箱R取4Ω时，且金属杆ab运动的加速度为gsinq时，此时金属杆ab运动的速度；

（3）当变阻箱R取4Ω时，且金属杆ab运动的速度为时，定值电阻R1消耗的电功率。

【答案】（1）0.1kg 1Ω （2）0.8m/s （3）0.16W

【解析】（1）总阻值:

当达到最大速度时杆平衡：

根据图像代入数据，得：

（2）金属杆ab运动的加速度为时

根据牛顿第二定律：

代入数据得：

（3）当变阻箱R取4Ω时，根据图像得

【考点】切割情况下电磁感应 闭合电路欧姆定律 物体平衡条件的应用 牛顿第二定律

3. 如图所示，倾角为θ的足够长传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行。t=0时，将质量

m=1kg的小物块（可视为质点）轻放在传送带上，物块速度随时间变化的图象如图所示。设沿传送带向下为正方向，取重力加速度g=10m/s2。则

A．摩擦力的方向始终沿传送带向下

B．1~2s内，物块的加速度为2m/s2

C．传送带的倾角θ=30°

D．物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5

【答案】BD

【解析】初始阶段，物体速度小于传送带速度，相对传送带向上滑动，摩擦力与相对运动方向相反沿斜面向下，加速度，速度时间图像的斜率表示加速度，结合图像在内，物体速度等于传送带速度后，相对传送带有向下滑动的趋势，所以受到沿斜面向上的摩擦力，根据速度时间图像可知此阶段仍是加速，即摩擦力小于重力沿斜面向下的分力，加速度，内加速度，选项B对。和摩擦力方向不同，选项A错。根据和可解得，即，选项C错。动摩擦因数，选项D对。

【考点】牛顿运动定律

4. （16分）固定光滑斜面与地面成一定倾角，一物体在平行斜面向上的拉力作用下向上运动，拉力F和物体速度v随时间的变化规律如图所示，取重力加速度g=10m/s2．求物体的质量及斜面与地面间的夹角θ．

【答案】θ=300

【解析】解：由图可得，0～2内物体的加速度为 ① （4分）

由牛顿第二定律可得： ② （4分）

2s后有： ③ （4分）

联立①②③，并将

代入解得： （4分）

【考点】本题考查牛顿定律应用。

5. 静止在光滑水平面上的物体，突然受到一个如图所示的水平外力的作用，则

A．物体沿水平面做往复运动

B．物体始终沿水平面朝一个方向运动

C．物体沿水平面先做匀加速运动，后做匀减速运动

D．物体沿水平面一直做匀加速运动

【答案】B

【解析】从图中可知，物体受到的外力等于物体的合力，由于F的方向始终不变，只是大小在变化，所以根据牛顿第二定律可得物体运动的加速度方向始终不变，又知道物体是从静止开始运动的，所以物体一直做单向直线运动，B正确，

【考点】考查了牛顿运动定律与图形

6. 如图1所示，一个物体放在粗糙的水平地面上。从t=0时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在0到t0时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图2所示。已知物体与地面间的动摩擦因数处处相等。则以下说法正确的是（ ）

A．在0到t0时间内，物体的速度逐渐变小

B．t0时刻，物体速度增加到最大值

C．在0到t0时间内，物体做匀变速直线运动

D．在0到t0时间内，力F大小保持不变 【答案】B

【解析】由a-t图象知a随时间均匀减小，物体做加速度减小的加速直线运动，当t=t0时，a=0，物体速度达到最大后做匀速直线运动，故A、C选项错误,B选项正确；由牛顿第二定律知：，F减小，D选项错误。

【考点】a-t图象 牛顿第二定律

7. 如图甲所示，静止在水平地面的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则（ ）

A．0～t1时间内F的功率逐渐增大

B．t2时刻物块A的加速度最大

C．t2时刻后物块A做反向运动

D．t3时刻物块A的动能最大

【答案】BD

【解析】据题意，从乙图可知，在t1时刻拉力F等于最大静摩擦力，在0 t1时间内物体处于静止状态，则拉力功率为0，A选项错误；之后物体滑动，t2时刻拉力达到最大值，据可知此时加速度最大，故B选项正确；之后拉力F减小，合力减小，但合力方向与速度方向一致，物体做加速度减小的加速运动，则C选项错误；到达时刻t3拉力F与阻力f相等，此时速度最大，故动能最大，所以D选项正确。

【考点】本题考查对力 时间图像的理解。

8. 如图甲所示，两物体A、B叠放在光滑水平面上，对物体A施加一水平力F， F－t关系图象如图乙所示．两物体在力F作用下由静止开始运动，且始终相对静止，则（ ）

A．A对B的摩擦力方向始终与力F的方向相同

B．0～1s时间内两物体间的摩擦力大小不变

C．两物体做匀变速直线运动

D．两物体沿直线做往复运动

【答案】A

【解析】根据牛顿第二定律得知，两物体的加速度a=，由图看出，F周期性变化，则加速度也作周期性变化，所以两物体做的不是匀变速直线运动．C错误;设0～1s时间内两物体间的摩擦力大小为f，以B为研究对象，则有f=mBa=，这段时间内F增大，则f增大．B错误．由f=mBa=看出，f与F方向总是相同,A正确;物体在0～2s内沿正方向做变加速运动，2～4s内继续沿正方向做变减速运动，接下来周而复始．所以物体做单向的直线运动．故D错误．

【考点】本题考查牛顿第二定律、图象。

9. 一轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一自由端位于O点，现用一滑块将弹簧的自由端(与滑块未拴接)从O点压缩至A点后由静止释放，运动到B点停止，如图甲所示，滑块自A运动到B的v-t图象可能是图乙中的( )

【答案】 D

【解析】在v-t图象中，图线的斜率表示了物体运动的加速度，滑块由A处释放瞬间，受弹簧向右的推力F和地面的向左的滑动摩擦力f作用，将向右做加速运动，弹簧的压缩量逐渐减小，即推力F逐渐减小，根据牛顿第二定律可知，滑块将先向右做加速度逐渐减小的加速运动，故选项A、B错误；当推力F减小到等于滑动摩擦力f时，滑块的加速度减小至零，此时获得了向右运动的最大速度，此后推力F继续减小，因此滑块将做加速度逐渐增大的减速运动，当滑块运动至O点时，弹簧恢复原长，又由于滑块与弹簧未拴接，因此滑过O点后弹簧与滑块分离，滑块仅在滑动摩擦力f的作用下做匀减速直线运动，故选项C错误；选项D正确。

【考点】本题主要考查了物体的受力分析、牛顿第二定律的瞬时性，以及对v-t图象的理解与应用问题，属于中档题。

10. 如图所示，在光滑水平面上叠放着甲、乙两物体。现对甲施加水平向右的拉力F，通过传感器可测得甲的加速度a随拉力F变化的关系如图所示。巳知重力加速度g="10" m/s2，由图线可知（ ）

A．甲的质量是2kg

B．甲的质量是6kg

C．甲、乙之间的动摩擦因数是0.2

D．甲、乙之间的动摩擦因数是0.6

【答案】BC

【解析】由图像可以看出，水平拉力F达到48N之前，两物体一起加速，水平拉力超过48N之后，两物体发生相对滑动，设摩擦因数为，以整体为研究对象分析受力有：，以甲为研究对象分析受力有：，结合图像可知，当水平拉力小于48N时，直线的斜率倒数等于8，即甲乙两物体的质量之和为8kg，同理，当水平拉力大于48N时，求得甲的质量为6kg，故A错误、B正确；取坐标点（8，60）代入方程可解得，所以C正确、D错误；

【考点】牛顿运动定律的应用

11. 在同一直线上运动的甲乙两物体的速度图像如图所示，若在两物体之间仅存在相互作用，则

A.两物体在t1时刻相遇

B两物体在t1时刻速度相同

C.两物体的质量之比m甲/m乙=4/1

D两物体的质量之比 m甲/m乙=1/3

【答案】BD

【解析】在v t图象中，两图线的交点表示在此时刻两物体运动速度相同，所以A错误，B正确；因为两物体之间仅存在相互作用，所以作用力大小相等，从图像可知甲乙物体运动的加速度大小