2013高考物理力与运动问题精选.docx

2013高考物理力与运动问题精选山东省高唐县琉寺中学李洪生蒋庆荣例1（2013年上海卷）秋千的吊绳有些磨损。在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千（ ）A在下摆过程中 B在上摆过程中C摆到最高点时 D摆到最低点时解析：当秋千摆到最低点时吊绳中拉力最大，吊绳最容易断裂。故选D。例2（2013年全国新课标卷）一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间关系的图象是（ ）解析：设物体所受滑动摩擦力为f，在水平拉力F作用下，物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，F-f=ma，F= ma+f，所以能正确描述F与a之间关系的图象是C。故选C。例3（2013年浙江卷）如图1所示，总质量为460kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2，当热气球上升到180m时，以5m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g=10m/s2 。关于热气球，下列说法正确的是（ ）A所受浮力大小为4830NB加速上升过程中所受空气阻力保持不变C从地面开始上升10s后的速度大小为5m/sD以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N解析：热气球离开地面后做加速度逐渐减小的加速运动，对热气球从地面刚开始竖直上升时，由牛顿第二定律，F-mg=ma，解得所受浮力大小为4830N；加速上升过程中所受空气阻力逐渐增大；由于做加速度逐渐减小的加速运动，热气球从地面开始上升10s后的速度小于5m/s；由平衡条件可得，F-mg-f=0，以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为f=F-mg=4830N -4600N =230N。故选AD。例4（2013年安徽卷）如图2所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行.在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力为FN分别为（重力加速度为g）（ ）A.T=m (gsin+ acos)，FN= m(gcos- asin)B.T=m(gsin+ acos) ，FN= m(gsin- acos)C.T=m(acos- gsin) ，FN= m(gcos+ asin)D.T=m(asin- gcos) ，FN= m(gsin+ acos)解析：当加速度a较小时，小球与斜面一起运动，此时小球受重力、绳子拉力和斜面的支持力，绳子平行于斜面；小球的受力如图3所示，将绳子的拉力T和斜面弹力FN分解为水平方向和竖直方向。由牛顿第二定律得：Tcos- FN sin=ma 由受力平衡得：Tsin+FN cos=mg 联立两式解方程组，得T=m(gsin+ acos) ，FN= m(gcos- asin)。故选A。例5（2013年天津卷）质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点，现用F=10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在B点，A、B两点相距x=20m，物块与地面间的动摩擦因数=0.2,g取10m/s2,求：（l）物块在力F作用过程发生位移xl的大小：（2）撤去力F后物块继续滑动的时间t。解析：（1）设物块受到的滑动摩擦力为F1，则F1=mg， 根据动能定理，对物块由A到B的整个过程，有：Fx1-F1x=0。代入数据解得：x1=16m。（2）设刚撤去力F时物块的速度为v，此后物块的加速度为a，滑动的位移为x2，则x2=x- x1，由牛顿第二定律得：F1=ma，由匀变速直线运动规律得，v2=2ax2， 以物块运动方向为正方向，由动量定理，得-F1t=0-mv。 代入数据解得：t=2s。例6（2013年山东卷）如图4所示，一质量m=0.4kg的小物块，以v0=2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力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=30o，物块与斜面之间的动摩擦因数。重力加速度g取10 m/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与斜面的夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？解析：（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：L= v0t+at2，v= v0+at 联立式，代入数据解得：a=3m/s2， v=8m/s（2）设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，拉力与斜面之间的夹角为。受力分析如图5所示。由牛顿第二定律得：Fcos-mgsin-Ff=ma，Fsin+FN-mgcos=0， 又Ff=FN 联立解得：F=由数学知识得：cos+sin=sin(60+)， 由式可知对应的F最小值的夹角=30 联立式，代入数据得F的最小值为：Fmin=N。例7（2013年福建卷）质量为M、长为L的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环。已知重力加速度为g，不计空气影响。（1）现让杆和环均静止悬挂在空中，如图6甲，求绳中拉力的大小：（2）若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图6乙所示。求此状态下杆的加速度大小a；为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？解析：（1）如图7所示，以环为研究对象，环处于静止状态，合力为零，设两绳的夹角为2。则，得。设绳子的拉力大小为T，由平衡条件得：2Tcos=mg。解得（2）对小铁环受力分析如图8所示，设绳子的拉力大小为T，则根据牛顿第二定律得：T+Tcos60=mg，Tsin60=ma。解得如图9所示，设外力大小为F，方向与水平方向成角斜向右上方。对整体：由牛顿第二定律得：Fcos=（M+m）a，Fsin=（M+m）g。解得，=60，即外力方向与水平方向夹角为60斜向右上方。例8（2013年上海卷)如图10所示，质量为M、长为L、高为h的矩形滑块置于水平地面上，滑块与地面间动摩擦因数为；滑块上表面光滑，其右端放置一个质量为m的小球。用水平外力击打滑块左端，使其在极短时间内获得向右的速度v0，经过一段时间后小球落地。求小球落地时距滑块左端的水平距离。解析：滑块上表面光滑，小球水平方向不受力的作用，故当滑块的左端到达小球正上方这段时间内，小球速度始终为零，则对于滑块：a=, v1=。当滑块的左端到达小球正上方后，小球做自由落体运动，落地时间t=，滑块的加速度a?=g。若此时滑块的速度没有减小到零，在t时间内滑块向右运动的距离为：s=v1t-a?t2=-g()2=-h。若在t时间内滑块已经停下来，则：s=-L。例9(2013年江苏卷）如图11所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为和，各接触面间的动摩擦因数均为。重力加速度为g。（1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；（3）本实验中，=0.5kg，=0.1kg，=0.2，砝码与纸板左端的距离d=0.1m，取g=10m/s2。若砝码移动的距离超过=0.002m，人眼就能感知。为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？解析：(1)砝码对纸板的摩擦力：，桌面对纸板的摩擦力：， 。解得(2)设砝码的加速度为,纸板的加速度为，则，发生相对运动需要。解得。(3)纸板抽出前，砝码运动的距离，纸板运动的距离。纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离：，由题意知：，解得代入数据得 F=22.4N。