2017年高考物理分类汇编-完整版

A1 直线运动的概念、匀速直线运动 A2 匀变速直线运动的规律及应用22．A2[2017·全国卷Ⅰ] 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30 s 共滴下46个小水滴)图(a)图(b)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是____________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的．(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A 点位置时的速度大小为________m/s ，加速度大小为________m/s 2.(结果均保留2位有效数字)22．[答案] (1)从右向左 (2)0.19 0.037[解析] (1)小车在桌面上做减速直线运动，由图(b)可知小车在桌面上是从右向左运动的． (2)滴水周期T ＝3045 s ＝23 s ，小车运动到图(b)中A 点位置时的速度v A ＝117＋1332×23×10－3m/s ＝0.19 m/s ，加速度a ＝150＋133－117－1004×⎝⎛⎭⎫232×10－3 m/s 2＝0.037 m/s 2. 25．C2、C5、A2、A8[2017·全国卷Ⅰ] 真空中存在电场强度大小为E 1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v 0.在油滴处于位置A 时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变．持续一段时间t 1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B 点．重力加速度大小为g .(1)求油滴运动到B 点时的速度；(2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t 1和v 0应满足的条件．已知不存在电场时，油滴以初速度v 0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B 、A 两点间距离的两倍．25．[答案] (1)v 0－2gt 1 (2)略[解析] (1)设油滴质量和电荷量分别为m 和q ，油滴速度方向向上为正．油滴在电场强度大小为E 1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上．在t ＝0时，电场强度突然从E 1增加至E 2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小a 1满足qE 2－mg ＝ma 1 ①油滴在时刻t 1的速度为 v 1＝v 0＋a 1t 1 ②电场强度在时刻t 1突然反向，油滴做匀变速运动，加速度方向向下，大小a 2满足qE 2＋mg ＝ma 2 ③油滴在时刻t 2＝2t 1的速度为 v 2＝v 1－a 2t 1 ④由①②③④式得v 2＝v 0－2gt 1 ⑤(2)由题意，在t ＝0时刻前有 qE 1＝mg ⑥油滴从t ＝0到时刻t 1的位移为 s 1＝v 0t 1＋12a 1t 21 ⑦油滴在从时刻t 1到时刻t 2＝2t 1的时间间隔的位移为s 2＝v 1t 1－12a 2t 21 ⑧由题给条件有v 20＝2g (2h ) ⑨式中h 是B 、A 两点之间的距离． 若B 点在A 点之上，依题意有s 1＋s 2＝h ○10 由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑪ 为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑫即当0<t 1<⎝ ⎛⎭⎪⎫1－32v 0g⑬ 或t 1>⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋32v 0g⑭ 才是可能的；条件⑬式和⑭式分别对应于v 2>0和v 2<0两种情形． 若B 点在A 点之下，依题意有s 1＋s 2＝－h ⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑯为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑰即t 1>⎝⎛⎭⎪⎫52＋1v 0g⑱另一解为负，不合题意，已舍去．A3 自由落体运动10．A3、E3、F2[2017·卷] 如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为m A＝2 kg、m B＝1 kg.初始时A静止于水平地面上，B悬于空中．现将B竖直向上再举高h＝1.8 m (未触及滑轮)，然后由静止释放．一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触．取g＝10 m/s2，空气阻力不计．求：图1(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；(2)A的最大速度v的大小；(3)初始时B离地面的高度H.10．[答案] (1)0.6 s (2)2 m/s (3)0.6 m[解析] (1)B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有h＝12gt2①代入数据解得t＝0.6 s ②(2)设细绳绷直前瞬间B速度大小为v B，有v B＝gt③细绳绷直瞬间，细绳力远大于A、B的重力，A、B相互作用，由动量守恒得m B v B＝(m A＋m B)v④之后A做匀减速运动，所以细绳绷直后瞬间的速度v即为最大速度，联立②③④式，代入数据解得v＝2 m/s ⑤(3)细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有12(m A＋m B)v2＋m B gH＝m A gH⑥代入数据解得H＝0.6 m ⑦A4 竖直上抛运动A5 运动图象A6 追及与相遇问题A7 实验：研究匀变速直线运动（长度的测量）22．A7[2017·全国卷Ⅱ] 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度，如图(b)所示，v－表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间的平均速度大小，求出v－；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出v­Δt图，如图(c)所示．完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用v A表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v－与v A、a和Δt的关系式为v－＝________．(2)由图(c)可求得，v A＝________cm/s，a＝________cm/s2.(结果保留3位有效数字)22．[答案] (1)v A＋a2Δt(2)52.1 16.3[解析] (1)挡光片完全经过光电门时的速度v＝v A＋aΔt，又因为v＝v A＋v2，解得v＝v A＋12aΔt.(2)根据图像可知v A＝52.1 cm/s，求得a＝16.3 cm/s2.A8 直线运动综合25．C2、C5、A2、A8[2017·全国卷Ⅰ] 真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0.在油滴处于位置A时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变．持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B点．重力加速度大小为g.(1)求油滴运动到B点时的速度；(2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t 1和v 0应满足的条件．已知不存在电场时，油滴以初速度v 0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B 、A 两点间距离的两倍．25．[答案] (1)v 0－2gt 1 (2)略[解析] (1)设油滴质量和电荷量分别为m 和q ，油滴速度方向向上为正．油滴在电场强度大小为E 1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上．在t ＝0时，电场强度突然从E 1增加至E 2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小a 1满足qE 2－mg ＝ma 1 ①油滴在时刻t 1的速度为 v 1＝v 0＋a 1t 1 ②电场强度在时刻t 1突然反向，油滴做匀变速运动，加速度方向向下，大小a 2满足 qE 2＋mg ＝ma 2 ③油滴在时刻t 2＝2t 1的速度为 v 2＝v 1－a 2t 1 ④由①②③④式得v 2＝v 0－2gt 1 ⑤(2)由题意，在t ＝0时刻前有 qE 1＝mg ⑥油滴从t ＝0到时刻t 1的位移为 s 1＝v 0t 1＋12a 1t 21 ⑦油滴在从时刻t 1到时刻t 2＝2t 1的时间间隔的位移为s 2＝v 1t 1－12a 2t 21 ⑧由题给条件有v 20＝2g (2h ) ⑨式中h 是B 、A 两点之间的距离． 若B 点在A 点之上，依题意有s 1＋s 2＝h ○10 由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑪ 为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑫即当0<t 1<⎝ ⎛⎭⎪⎫1－32v 0g⑬ 或t 1>⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋32v 0g⑭ 才是可能的；条件⑬式和⑭式分别对应于v 2>0和v 2<0两种情形． 若B 点在A 点之下，依题意有s 1＋s 2＝－h ⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑯ 为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑰即t 1>⎝⎛⎭⎪⎫52＋1v 0g⑱另一解为负，不合题意，已舍去．24．A8[2017·全国卷Ⅱ] 为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s 0和s 1(s 1<s 0)处分别设置一个挡板和一面小旗，如图所示．训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以初速度v 0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗．训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处．假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v 1.重力加速度大小为g .求：图1(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数； (2)满足训练要求的运动员的最小加速度．24．[答案] (1)v 20－v 212gs 0 (2)s 1（v 1＋v 0）22s 2[解析] (1)设冰球的质量为m ，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，由动能定理得 －μmgs 0＝12mv 21－12mv 20 ①解得μ＝v 20－v 212gs 0②(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a 1和a 2，所用的时间为t .由运动学公式得v 20－v 21＝2a 1s 0 ③ v 0－v 1＝a 1t ④s 1＝12a 2t 2 ⑤联立③④⑤式得a 2＝s 1（v 1＋v 0）22s 2⑥ 25．A8、C5、F4[2017·全国卷Ⅲ] 如图，两个滑块A 和B 的质量分别为m A ＝1 kg 和m B ＝5 kg ，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m ＝4 kg ，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v 0＝3 m/s.A 、B 相遇时，A 与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g ＝10 m/s 2.求：图1(1)B 与木板相对静止时，木板的速度； (2)A 、B 开始运动时，两者之间的距离． 25．[答案] (1)1 m/s (2)1.9 m[解析] (1)滑块A 和B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A 、B 所受木板的摩擦力和木板所受地面的摩擦力大小分别为f 1、f 2和f 3，A 和B 相对于地面的加速度大小分别为a A 和a B ，木板相对于地面的加速度大小为a 1.在滑块B 与木板达到共同速度前有f 1＝μ1m Ag ① f 2＝μ1m B g ②f 3＝μ2(m ＋m A ＋m B )g ③由牛顿第二定律得f 1＝m A a A ④ f 2＝m B a B ⑤f 2－f 1－f 3＝ma 1 ⑥设在t 1时刻，B 与木板达到共同速度，其大小为v 1.由运动学公式有 v 1＝v 0－a B t 1 ⑦ v 1＝a 1t 1 ⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得v 1＝1 m/s ⑨(2)在t 1时间间隔，B 相对于地面移动的距离为 s B ＝v 0t 1－12a B t 21 ⑩设在B 与木板达到共同速度v 1后，木板的加速度大小为a 2.对于B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有f 1＋f 3＝(m B ＋m )a 2 ⑪由①②④⑤式知，a A ＝a B ；再由⑦⑧式知，B 与木板达到共同速度时，A 的速度大小也为v 1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和B 相遇时，A 与木板的速度相同，设其大小为v 2.设A 的速度大小从v 1变到v 2所用的时间为t 2，则由运动学公式，对木板有v 2＝v 1－a 2t 2 ⑫ 对A 有v 2＝－v 1＋a A t 2 ⑬在t 2时间间隔，B (以及木板)相对地面移动的距离为s 1＝v 1t 2－12a 2t 22 ⑭在(t 1＋t 2)时间间隔，A 相对地面移动的距离为s A ＝v 0(t 1＋t 2)－12a A (t 1＋t 2)2 ⑮A 和B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同．因此A 和B 开始运动时，两者之间的距离为 s 0＝s A ＋s 1＋s B ⑯联立以上各式，并代入数据得s0＝1.9 m ⑰(也可用如图的速度—时间图线求解)B1 力、重力、弹力17．B1、B4[2017·全国卷Ⅲ] 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度)( )A．86 cm B．92 cm C．98 cm D．104 cm17．B [解析] 由题可知，挂上钩码后，如图甲所示．此时弹性绳长度为100 cm，则θ＝37°，sin θ＝0.6.对结点O进行受力分析如图乙所示，则由图乙得2T sin θ＝mg，当将两端缓慢移动至同一点时，由受力分析可得：2T′＝mg，由弹性绳上弹力为F＝kx得出Tx＝T′x′，由题可知x＝100 cm－80 cm＝20 cm，则移动后弹性绳伸长长度为x′＝12 cm，那么弹性绳总长度变为L＝L0＋x′＝92 cm，B正确．B2 摩擦力B3 力的合成与分解B4 受力分析物体的平衡22．E3、B4、I1[2017·卷] 如图5所示，长l＝1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°.已知小球所带电荷量q＝1.0×10－6 C，匀强电场的场强E＝3.0×103 N/C，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：图5(1)小球所受电场力F的大小；(2)小球的质量m；(3)将电场撤去，小球回到最低点时速度v的大小．22．[答案] (1)3.0×10－3 N (2)4.0×10－4 kg (3)2.0 m/s[解析] (1)F＝qE＝3.0×10－3 N(2)由qEmg＝tan 37°得m＝4.0×10－4 kg(3)由mgl(1－cos 37°)＝12mv2得v＝2gl（1－cos 37°）＝2.0 m/s14．B4、E2[2017·卷] 如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R.C的质量为m，A、B的质量都为m2，与地面间的动摩擦因数均为μ.现用水平向右的力拉A，使A缓慢移动，直至C恰好降到地面．整个过程中B保持静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：图1(1)未拉A时，C受到B作用力的大小F；(2)动摩擦因数的最小值μmin；(3)A移动的整个过程中，拉力做的功W.14．[答案] (1)33mg(2)32(3)(2μ－1)(3－1)mgR[解析] (1)C受力平衡，则2F cos 30°＝mg解得F＝33 mg(2)C恰好降到地面时，B受C压力的水平分力最大，为F x max＝32 mgB受地面的摩擦力f＝μmg根据题意f min＝F x max，解得μmin＝3 2(3)C下降的高度h＝(3－1)RA的位移x＝2(3－1)R摩擦力做功的大小W f＝fx＝2(3－1)μmgR根据动能定理得W－W f＋mgh＝0－0解得W＝(2μ－1)(3－1)mgR17．B1、B4[2017·全国卷Ⅲ] 一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度)( )A．86 cm B．92 cm C．98 cm D．104 cm17．B [解析] 由题可知，挂上钩码后，如图甲所示．此时弹性绳长度为100 cm，则θ＝37°，sin θ＝0.6.对结点O进行受力分析如图乙所示，则由图乙得2T sin θ＝mg，当将两端缓慢移动至同一点时，由受力分析可得：2T′＝mg，由弹性绳上弹力为F＝kx得出Tx＝T′x′，由题可知x＝100 cm－80 cm＝20 cm，则移动后弹性绳伸长长度为x′＝12 cm，那么弹性绳总长度变为L＝L0＋x′＝92 cm，B正确．8．B4(多选)[2017·卷] 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说确的是( )图1A．绳的右端上移到b′，绳子拉力不变B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移8．AB [解析] 绳的右端上下移动及改变绳子两端高度差都不会改变两部分绳间的夹角，A 正确，C错误；两绳间的夹角与衣服的质量大小无关，D错误；将杆N向右移一些，两部分绳间的夹角变大，绳子拉力变大，B正确．B5 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系B6 实验：验证力的平行四边形定则22．B6[2017·全国卷Ⅲ] 某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N.(ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；图(a)图(b)(ⅱ)F 合的大小为________N ，F 合与拉力F 的夹角的正切值为________．若F 合与拉力F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差围之，则该实验验证了力的平行四边形定则．22．[答案] (1)4.0(2)(ⅰ)F 1、F 2和F 合如图所示(ⅱ)4.0 0.05[解析] (ⅱ)用刻度尺量出F 合的线段长为20.02 mm ，所以，F 合大小约为4.0 N ，F 合与拉力F 的夹角的正切值为0.05.B7 力与平衡问题综合21．B7(多选)[2017·全国卷Ⅰ] 如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定，其中间某点M 拴一重物，用手拉住绳的另一端N ，初始时，OM 竖直且MN 被拉直，OM 与MN 之间的夹角为α(α>π2)．现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变，在OM 由竖直被拉到水平的过程中( )图1 A．MN上的力逐渐增大B．MN上的力先增大后减小C．OM上的力逐渐增大D．OM上的力先增大后减小21．AD [解析] OM的力F1和MN的力F2的合力F不变，关系如图所示，Fsin（180°－α）＝F1 sin β＝F2sin γ，将重物向右上方缓慢拉起，夹角α不变，β由钝角逐渐减小到锐角，γ由锐角逐渐增大到直角，则MN上的力F2逐渐增大，OM上的力F1先增大后减小，选项A、D正确．16．B7[2017·全国卷Ⅱ] 如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动，物块与桌面间的动摩擦因数为( )图1A．2－ 3 B.3 6C.33D.3216．C [解析] 因为物块均做匀速直线运动，所以拉力水平时，F＝μmg，拉力倾斜时，将F沿水平方向和竖直方向分解，根据平衡条件有F cos 60°＝μ(mg－F sin 60°)，解得μ＝33.C1 牛顿第一定律、牛顿第三定律C2 牛顿第二定律单位制25．C2、C5、A2、A8[2017·全国卷Ⅰ] 真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0.在油滴处于位置A时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变．持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B 点．重力加速度大小为g .(1)求油滴运动到B 点时的速度；(2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t 1和v 0应满足的条件．已知不存在电场时，油滴以初速度v 0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B 、A 两点间距离的两倍．25．[答案] (1)v 0－2gt 1 (2)略[解析] (1)设油滴质量和电荷量分别为m 和q ，油滴速度方向向上为正．油滴在电场强度大小为E 1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上．在t ＝0时，电场强度突然从E 1增加至E 2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小a 1满足qE 2－mg ＝ma 1 ①油滴在时刻t 1的速度为 v 1＝v 0＋a 1t 1 ②电场强度在时刻t 1突然反向，油滴做匀变速运动，加速度方向向下，大小a 2满足 qE 2＋mg ＝ma 2 ③油滴在时刻t 2＝2t 1的速度为 v 2＝v 1－a 2t 1 ④由①②③④式得v 2＝v 0－2gt 1 ⑤(2)由题意，在t ＝0时刻前有 qE 1＝mg ⑥油滴从t ＝0到时刻t 1的位移为 s 1＝v 0t 1＋12a 1t 21 ⑦油滴在从时刻t 1到时刻t 2＝2t 1的时间间隔的位移为s 2＝v 1t 1－12a 2t 21 ⑧由题给条件有v 20＝2g (2h ) ⑨式中h 是B 、A 两点之间的距离． 若B 点在A 点之上，依题意有s 1＋s 2＝h ○10 由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑪ 为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑫即当0<t 1<⎝ ⎛⎭⎪⎫1－32v 0g⑬ 或t 1>⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋32v 0g⑭ 才是可能的；条件⑬式和⑭式分别对应于v 2>0和v 2<0两种情形． 若B 点在A 点之下，依题意有s 1＋s 2＝－h ⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑯为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑰即t 1>⎝⎛⎭⎪⎫52＋1v 0g⑱另一解为负，不合题意，已舍去．C3 超重和失重9．C3、E3(多选)[2017·卷] 如图所示，三个小球A 、B 、C 的质量均为m ，A 与B 、C 间通过铰链用轻杆连接，杆长为L .B 、C 置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长．现A 由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角α由60°变为120°.A 、B 、C 在同一竖直平面运动，弹簧在弹性限度，忽略一切摩擦，重力加速度为g .则此下降过程中( )图1A ．A 的动能达到最大前，B 受到地面的支持力小于32mgB ．A 的动能最大时，B 受到地面的支持力等于32mgC ．弹簧的弹性势能最大时，A 的加速度方向竖直向下D ．弹簧的弹性势能最大值为32mgL 9．AB [解析] A 球由静止下降经过先加速达到速度最大、再减速至速度为零的过程．当A 动能达到最大，即速度最大时，其所受合力为零，此时以A 、B 、C 整体为研究对象，整体的加速度为零，故地面对整体的支持力等于整体的重力，B 受到地面的支持力等于32mg ，选项B 正确；在A 下降加速达到最大速度之前，A 处于失重状态，以A 、B 、C 整体为研究对象，地面对整体的支持力小于整体的重力，故B 受到地面的支持力小于32mg ，选项A 正确；当弹簧的弹性势能最大时，弹簧长度最大，此时，A 处于最低点，之后A 竖直向上先加速再减速，回到原位置，以后周期性运动，选项C 错误；对整个系统由机械能守恒定律得，E pmax ＝mg (L cos 30°－L cos 60°)＝3－12mgL ，选项D 错误．C4 实验：验证牛顿定律C5 牛顿运动定律综合25．C2、C5、A2、A8[2017·全国卷Ⅰ] 真空中存在电场强度大小为E 1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v 0.在油滴处于位置A 时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变．持续一段时间t 1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B 点．重力加速度大小为g .(1)求油滴运动到B 点时的速度；(2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t 1和v 0应满足的条件．已知不存在电场时，油滴以初速度v 0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B 、A 两点间距离的两倍．25．[答案] (1)v 0－2gt 1 (2)略[解析] (1)设油滴质量和电荷量分别为m 和q ，油滴速度方向向上为正．油滴在电场强度大小为E 1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上．在t ＝0时，电场强度突然从E 1增加至E 2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小a 1满足qE 2－mg ＝ma 1 ①油滴在时刻t 1的速度为 v 1＝v 0＋a 1t 1 ②电场强度在时刻t 1突然反向，油滴做匀变速运动，加速度方向向下，大小a 2满足 qE 2＋mg ＝ma 2 ③油滴在时刻t 2＝2t 1的速度为 v 2＝v 1－a 2t 1 ④由①②③④式得v 2＝v 0－2gt 1 ⑤(2)由题意，在t ＝0时刻前有 qE 1＝mg ⑥油滴从t ＝0到时刻t 1的位移为 s 1＝v 0t 1＋12a 1t 21 ⑦油滴在从时刻t 1到时刻t 2＝2t 1的时间间隔的位移为s 2＝v 1t 1－12a 2t 21 ⑧由题给条件有v 20＝2g (2h ) ⑨式中h 是B 、A 两点之间的距离． 若B 点在A 点之上，依题意有s 1＋s 2＝h ○10 由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑪ 为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1＋14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑫即当0<t 1<⎝ ⎛⎭⎪⎫1－32v 0g⑬或t 1>⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋32v 0g⑭ 才是可能的；条件⑬式和⑭式分别对应于v 2>0和v 2<0两种情形． 若B 点在A 点之下，依题意有s 1＋s 2＝－h ⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12E 1 ⑯为使E 2>E 1，应有2－2v 0gt 1－14⎝⎛⎭⎫v 0gt 12>1 ⑰即t 1>⎝⎛⎭⎪⎫52＋1v 0g⑱另一解为负，不合题意，已舍去．25．A8、C5、F4[2017·全国卷Ⅲ] 如图，两个滑块A 和B 的质量分别为m A ＝1 kg 和m B ＝5 kg ，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m ＝4 kg ，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v 0＝3 m/s.A 、B 相遇时，A 与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g ＝10 m/s 2.求：图1(1)B 与木板相对静止时，木板的速度； (2)A 、B 开始运动时，两者之间的距离． 25．[答案] (1)1 m/s (2)1.9 m[解析] (1)滑块A 和B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A 、B 所受木板的摩擦力和木板所受地面的摩擦力大小分别为f 1、f 2和f 3，A 和B 相对于地面的加速度大小分别为a A 和a B ，木板相对于地面的加速度大小为a 1.在滑块B 与木板达到共同速度前有 f 1＝μ1m A g ① f 2＝μ1m B g ②f 3＝μ2(m ＋m A ＋m B )g ③由牛顿第二定律得f 1＝m A a A ④ f 2＝m B a B ⑤f 2－f 1－f 3＝ma 1 ⑥设在t 1时刻，B 与木板达到共同速度，其大小为v 1.由运动学公式有 v 1＝v 0－a B t 1 ⑦ v 1＝a 1t 1 ⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得v 1＝1 m/s ⑨(2)在t 1时间间隔，B 相对于地面移动的距离为 s B ＝v 0t 1－12a B t 21 ⑩设在B 与木板达到共同速度v 1后，木板的加速度大小为a 2.对于B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有f 1＋f 3＝(m B ＋m )a 2 ⑪由①②④⑤式知，a A ＝a B ；再由⑦⑧式知，B 与木板达到共同速度时，A 的速度大小也为v 1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和B 相遇时，A 与木板的速度相同，设其大小为v 2.设A 的速度大小从v 1变到v 2所用的时间为t 2，则由运动学公式，对木板有v 2＝v 1－a 2t 2 ⑫ 对A 有v 2＝－v 1＋a A t 2 ⑬在t 2时间间隔，B (以及木板)相对地面移动的距离为s 1＝v 1t 2－12a 2t 22 ⑭在(t 1＋t 2)时间间隔，A 相对地面移动的距离为s A ＝v 0(t 1＋t 2)－12a A (t 1＋t 2)2 ⑮A 和B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同．因此A 和B 开始运动时，两者之间的距离为 s 0＝s A ＋s 1＋s B ⑯联立以上各式，并代入数据得s 0＝1.9 m ⑰(也可用如图的速度—时间图线求解)D1 运动的合成与分解 D2 抛体运动2．D2[2017·卷] 如图所示，A 、B 两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t 在空中相遇．若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为( )图1A ．t B.22t C.t 2 D.t 42．C [解析] 设A 和B 两小球的水平距离为x AB ，A 和B 两小球平抛的初速度分别为v A 和v B ，小球从抛出到相遇的时间t ＝x ABv A ＋v B.当A 和B 两小球平抛的速度都变为原来的2倍时，小球从抛出到相遇的时间t ′＝x AB 2（v A ＋v B ）＝t2，所以C 正确．15．D2[2017·全国卷Ⅰ] 发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)．速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，其原因是( )A ．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B ．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C ．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D ．速度较大的球在相同时间间隔下降的距离较大15．C [解析] 水平射出的乒乓球做平抛运动，两乒乓球在竖直方向做自由落体运动，运动情况相同，选项A 、B 、D 错误；水平方向上做匀速直线运动，由运动规律x ＝v 0t 可得速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少，选项C 正确．D3 实验：研究平抛物体的运动 D4 圆周运动15．D4[2017·全国卷Ⅱ] 一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为23892U →23490Th ＋42He.下列说确的是( )A ．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B ．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C ．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D ．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量15．B [解析] 衰变过程动量守恒，生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向，根据E k＝p 22m，可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能，所以B 正确，A 错误；半衰期是一半数量的铀核衰变需要的时间，C 错误；衰变过程放出能量，质量发生亏损，D 错误．D5 万有引力与天体运动17．D5[2017·卷] 利用引力常量G 和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是( ) A ．地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)B ．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C ．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D ．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离17．D [解析] 由mg ＝G Mm R 2，可得M ＝gR 2G ，由选项A 中数据可以求出地球质量．由G MmR2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2R ，可得M ＝4π2R3GT 2，其中R 表示地球半径，又知2πR ＝vT ，由选项B 中数据可以求出地球质量．由G Mm r 2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r ，可得M ＝4π2r3GT 2，其中r 表示月球与地球之间的距离，由选项C 中数据可以求出地球质量．由选项D 中数据不能求出地球质量．6．D5(多选)[2017·卷] “天舟一号”货运飞船于2017年4 月20日在航天发射中心成功发射升空．与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约380 km 的圆轨道上飞行，则其( )A ．角速度小于地球自转角速度B ．线速度小于第一宇宙速度C ．周期小于地球自转周期。