【新高考】山东省2011-2020年高考试卷分类汇编之2 —牛顿运动定律（解析卷）

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山东省2011-2020年高考试卷分类汇编之2—
牛顿运动定律
（1）牛顿运动定律的应用
1.2018年山东卷I、15．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是 （ A ）
A
解析：由牛顿运动定律，
联立解得，对比题给的四个图像，可能正确的是图像A。
2.2016年山东卷18. 一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则（ ）
A. 质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B. 质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C. 质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D. 质点单位时间内速率的变化量总是不变
答案：BC
解析：质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点的合外力为该恒力
①若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点做曲线运动，质点速度方向时刻与恒力方向不同，故A错；
②若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点作曲线运动，力与运动方向夹角会发生变化，例如平抛运动，故B正确；
③由牛顿第二定律可知，质点加速度方向与其所受合外力方向相同；
④根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，速率变化量不一定相同，故D错。
（2）超重和失重现象
3.2012年理综山东卷16．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v-t 图像如图所示。以下判断正确的是（ ）
A．前3s内货物处于超重状态
B．最后2s内货物只受重力作用
C．前3s内与最后2s内货物的平均速度相同
D．第3s末至第5s末的过程中，货物的机械能守恒
答：AC
解析：根据v-t 图像可知，前3s内货物向上做匀加速直线运动，加速度向上，处于超重状态，选项A正确；最后2s内货物做匀减速直线运动，加速度大小为，受重力和拉力作用，选项B错误；根据匀变速直线运动平均速度公式，前3s内与最后2s内货物的平均速度相同，都为3m/s，选项C正确；第3s末至第5s末的过程中，货物匀速上升，机械能不守恒，选项D错误。
4.2020年山东卷1.一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）
A. 0~t1时间内，v增大，FN>mg
B. t1~t2 时间内，v减小，FNC. t2~t3 时间内，v增大，FN D. t2~t3时间内，v减小，FN >mg
【答案】D
【解析】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FNB．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则FN=mg，选项B错误；
CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则FN>mg，选项C错误，D正确；
故选D。
（3）整体法和隔离法
5. 2013年山东卷15、如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向夹角为30°，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为（ ）
A、 B、
C、 D、
答案：D。
解析：设弹簧的劲度系数为k，小球的质量为m，设弹簧A的拉力为FA，弹簧C的拉力为FC，把两球看作一个整体，则有：FAsin300=FC，即FA=2FC，两弹簧的伸长量之比为2：1，即答案D正确。
6.2015年理综山东卷16．如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A（A、B接触面竖直），此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为
μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为 （ B ）
A．?? ?????????? B．? ?
C．?? ?????????? D．
解析：物体AB整体在水平方向；
对物体B在竖直方向有：；
联立解得：，选项B正确.
（4）力和运动
7. 2014年理综山东卷23、（18分）研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间），但饮酒会导致反应时间延长，在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L＝39m。减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度的大小g=10m/s2。求：
（1）减速过程汽车加速度的大小及所用时间；
（2）饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少？
（3）减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。
【解析】（1）设减速过程中汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由题可得初速度v0=20m/s，末速度，位移s=25m，由运动学公式得 ① ②
联立①②式，代入数据得 a=8m/s2 ③ t=2.5s ④
（2）设志愿者反应时间为t', 反应时间的增加量为，由运动学公式得
⑤ ⑥
联立⑤⑥式，代入数据得 ⑦
（3）设志愿者所受合外力的大小为F，汽车对志愿者作用力的大小为F0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得 ⑧
由平行四边形定则得 ⑨
联立③⑧⑨式,代入数据得 ⑩
8. 2013年山东卷
22、（15分）如图所示，一质量m=0.4kg的小物块，以v0=2m/s的初速度，在与斜面成某一角度的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t=2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10m。已知斜面倾角，物块与斜面之间的动摩擦因数，重力加速度g取10m/s2.
（1）求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。
（2）拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？
解：（1）设物块加速度的大小为a，到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得：

联立①②两式，代入数据得
a=3m/s2………………③
v=8m/s…………… …④
（2）设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，
拉力与斜面间的夹角为，受力分析如图所示，
由牛顿第二定律得：
Fcosα-mgsinθ-Ff=ma…………⑤
Fsinα+FN-mgcosθ=0…………⑥
又 Ff=μFN……………………⑦
联立⑤⑥⑦式得：
……⑧
由数学知识得：
……⑨
由⑧⑨式可知对应F最小的夹角=300……⑩
联立③⑧⑩式，代入数据得F的最小值为
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