2019年高考物理真题同步分类解析专题02牛顿定律含解析-13.pdf
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1、专题 02 牛顿定律专题 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,重力加速度取 10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为 1 500 N,则物块的质 3 3 量最大为( ) A150kg Bkg C200 kg Dkg 100 3200 3 【答案】A 【解析】牛顿定律,代入数据得,A正确。kgm150 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,
2、 汽车所受阻力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
3、车克服阻力做的功 ; 司机发现警示牌到汽车停止, 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-1t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 42 4 vva t 联立式,代入
4、已知数据解得 4 17 m/s 6 v 这说明在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 ,v2=28 m/s 2 8 m/sa 或者,v2=29.76 m/s 2 288 m/s 25 a (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 I=mv1-mv2 12 Imvm 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
5、已知数据解得 v1=30 m/s 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/s2。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
6、木板之间的动摩擦因数为0.2 【答案】AB 【解析】t=4s5s,外力撤去,只受摩擦力,从图象知,加速度0.2m/s2.根据牛顿定律fN2 . 0 a ,得m=1kg.A正确;maf 2 s4 s 内,从图象知,加速度2m/s2,根据牛顿定律 a F-,得F=0.4N,B正确;maf 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
7、面的过程中所受空气阻力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】(
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