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2019年高考物理试题分类解析

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量最大为（ ） A．150kg 【答案】A

B．1003kg

C．200 kg D．2003kg 32

，重力加速度取10m/s。若轻绳能承受的最大张力为1 500 N，则物块的质3【解析】牛顿定律Fm?mgsin???mgcos?，代入数据得m?150kg，A正确。 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，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，0~t1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；t1~t2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t1~t2时间内汽车克服阻力做的功；司机发现警示牌到汽车停止，汽车行驶的距离约为多少（以t1~t2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。

1

（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Δt=1s，设汽车在t2+n-1Δt内的位移为sn，n=1,2,3,…。 若汽车在t2+3Δt~t2+4Δt时间内未停止，设它在t2+3Δt时刻的速度为v3，在t2+4Δt时刻的速度为v4，由运动学有

s1?s4?3a(Δt)2①

1s1?v2Δt?a(Δt)2②代入数据得24=v2-a/2

2v4?v2?4aΔt③

联立①②③式，代入已知数据解得

v4??17m/s④ 6这说明在t2+4Δt时刻前，汽车已经停止。因此，①式不成立。 由于在t2+3Δt~t2+4Δt内汽车停止，由运动学公式

v3?v2?3aΔt⑤

2⑥ 2as4?v3联立②⑤⑥，代入已知数据解得6.25a?122a?576?0解得

a?8m/s2，v2=28 m/s⑦

2或者a?288m/s2，v2=29.76 m/s 25（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=ma⑧

在t1~t2时间内，阻力对汽车冲量的大小为

I=1f1(t2?t1)⑨ 2由动量定理有

I??mv1?m2I’=mv1-mv2⑩

由动量定理，在t1~t2时间内，汽车克服阻力做的功为

2

W?1212mv1?mv2? 22联立⑦⑨⑩?式，代入已知数据解得 v1=30 m/s ?

W?1.16?105J ?

从司机发现警示牌到汽车停止，汽车行驶的距离s约为

21v2s?v1t1?(v1?v2)(t2?t1)??

22a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

2

可以忽略。重力加速度取g=10 m/s。由题给数据可以得出

A．木板的质量为1 kg

B．2 s~4 s内，力F的大小为0.4 N C．0~2 s内，力F的大小保持不变 D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 【答案】AB

2

【解析】t=4s~5s，外力撤去，只受摩擦力f?0.2N，从图象知，加速度a?0.2m/s.根据牛顿定律

f?ma,得m=1kg.A正确；

2 s~4 s内，从图象知，加速度a?2m/s2，根据牛顿定律 F-f?ma,得F=0.4N,B正确； 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。

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