2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 高考真題備選題庫(kù) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律.DOC
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 高考真題備選題庫(kù) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 1.(xx上海高考)牛頓第一定律表明,力是物體____________發(fā)生變化的原因;該定律引出的一個(gè)重要概念是____________。 解析:力的作用效果是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或使物體產(chǎn)生形變;牛頓第一定律通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因;從而引出一切物體都有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性,即慣性。 答案:運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 慣性 2.(xx新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ)下圖是伽利略1604年做斜面實(shí)驗(yàn)時(shí)的一頁(yè)手稿照片,照片左上角的三列數(shù)據(jù)如下表。表中第二列是時(shí)間,第三列是物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的距離,第一列是伽利略在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)添加的。根據(jù)表中的數(shù)據(jù),伽利略可以得出的結(jié)論是( ) 1 1 32 4 2 130 9 3 298 16 4 526 25 5 824 36 6 1 192 49 7 1 600 64 8 2 104 A.物體具有慣性 B.斜面傾角一定時(shí),加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān) C.物體運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間的平方成正比 D.物體運(yùn)動(dòng)的加速度與重力加速度成正比 解析:選C 本題考查物理學(xué)史及物理方法,意在考查考生對(duì)研究物理問(wèn)題常用方法的理解和推理能力。由表可以看出第二列數(shù)據(jù)與第一列為二次方關(guān)系,而第三列數(shù)據(jù)與第一列在誤差范圍內(nèi)成正比,說(shuō)明物體沿斜面通過(guò)的距離與時(shí)間的二次方成正比,故選項(xiàng)C正確。 3.(xx新課標(biāo))伽俐略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn),提出了慣性的概念,從而奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)。早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說(shuō)法,其中正確的是( ) A.物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性 B.沒(méi)有力的作用,物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài) C.行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性 D.運(yùn)動(dòng)物體如果沒(méi)有受到力的作用,將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng) 解析:慣性是物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì),故A對(duì);根據(jù)慣性定律可知沒(méi)有力的作用,物體將保持原來(lái)的狀態(tài),即靜止?fàn)顟B(tài)或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故B錯(cuò);行星在圓軌道上的運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),是在萬(wàn)有引力作用下的運(yùn)動(dòng),所以C錯(cuò);運(yùn)動(dòng)物體如果不受力作用, 將保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即繼續(xù)以同一速度沿著同一直線運(yùn)動(dòng),D對(duì)。 答案:AD 第2節(jié) 牛頓第二定律 兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1. (xx上海高考)如圖,水平地面上的矩形箱子內(nèi)有一傾角為θ的固定斜面,斜面上放一質(zhì)量為m的光滑球。靜止時(shí),箱子頂部與球接觸但無(wú)壓力。箱子由靜止開(kāi)始向右做勻加速運(yùn)動(dòng),然后改做加速度大小為a的勻減速運(yùn)動(dòng)直至靜止,經(jīng)過(guò)的總路程為s,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為v。 (1)求箱子加速階段的加速度大小a′。 (2)若a>gtan θ ,求減速階段球受到箱子左壁和頂部的作用力。 解析:(1)設(shè)加速過(guò)程中加速度為a′,由勻變速運(yùn)動(dòng)公式 s1= s2= s=s1+s2=+ 解得a′= (2)設(shè)球不受車(chē)廂作用,應(yīng)滿足Nsin θ=ma,Ncos θ=mg 解得a=gtan θ 減速時(shí)加速度由斜面支持力N與左壁支持力P共同決定,當(dāng)a>gtan θ時(shí),P=0 球受力如圖。 由牛頓定律Nsin θ=ma,Ncos θ-Q=mg 解得Q=m(acot θ-g) 答案:(1) (2)0 m(acot θ-g) 2.(xx全國(guó)卷Ⅰ)如圖,用橡皮筋將一小球懸掛在小車(chē)的架子上,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)使小車(chē)從靜止開(kāi)始向左加速,加速度從零開(kāi)始逐漸增大到某一值,然后保持此值,小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi))。與穩(wěn)定在豎直位置時(shí)相比,小球的高度( ) A.一定升高 B.一定降低 C.保持不變 D.升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定 解析:選A 設(shè)橡皮筋的原長(zhǎng)為L(zhǎng),開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),小球受到的合力為零,橡皮筋處于豎直方向,橡皮筋懸點(diǎn)O距小球的高度L1=L+;當(dāng)小車(chē)向左加速,穩(wěn)定時(shí),橡皮筋與豎直方向的夾角為θ,對(duì)小球受力分析,由圖可知:橡皮筋上的彈力kx=,橡皮筋懸點(diǎn)O距小球的高度L2=cos θ=Lcos θ+??梢?jiàn),L1>L2,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。 3.(xx全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)利用圖(a)所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車(chē)加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖,如圖(b)所示。實(shí)驗(yàn)中小車(chē)(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g,實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪,小車(chē)的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到?;卮鹣铝袉?wèn)題: (1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果,小車(chē)的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。 (2)由圖(b)可知,a m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),可能的原因是________________。 (3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車(chē)質(zhì)量不變的情況下,小車(chē)的加速度與作用力成正比”的結(jié)論,并直接以鉤碼所受重力mg作為小車(chē)受到的合外力,則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是________________________,鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是________________________。 解析:(1)根據(jù)題圖(b)坐標(biāo)系中給出的數(shù)據(jù),連線,小車(chē)的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。 (2)根據(jù)題圖(b)中數(shù)據(jù),小車(chē)受到鉤碼的拉力的作用,但沒(méi)有加速度,故未平衡摩擦力或傾角過(guò)小,沒(méi)有完全平衡摩擦力。 (3)在實(shí)驗(yàn)中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車(chē)受到的合外力”需要滿足兩個(gè)條件:①平衡摩擦力;②鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)(含發(fā)射器)的質(zhì)量。 答案:(1)非線性 (2)存在摩擦力 (3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力 遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量 4.(xx全國(guó)卷Ⅰ)公路上行駛的兩汽車(chē)之間應(yīng)保持一定的安全距離。當(dāng)前車(chē)突然停止時(shí),后車(chē)司機(jī)可以采取剎車(chē)措施,使汽車(chē)在安全距離內(nèi)停下而不會(huì)與前車(chē)相碰。通常情況下,人的反應(yīng)時(shí)間和汽車(chē)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1 s。當(dāng)汽車(chē)在晴天干燥瀝青路面上以108 km/h的速度勻速行駛時(shí),安全距離為120 m。設(shè)雨天時(shí)汽車(chē)輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的2/5。若要求安全距離仍為120 m,求汽車(chē)在雨天安全行駛的最大速度。 解析:設(shè)路面干燥時(shí),汽車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ0,剎車(chē)時(shí)汽車(chē)的加速度大小為a0,安全距離為s,反應(yīng)時(shí)間為t0,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得μ0mg=ma0① s=v0t0+② 式中,m和v0分別為汽車(chē)的質(zhì)量和剎車(chē)前的速度。 設(shè)在雨天行駛時(shí),汽車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,依題意有μ=μ0③ 設(shè)在雨天行駛時(shí)汽車(chē)剎車(chē)的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為v,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 μmg=ma④ s=vt0+⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得 v=20 m/s(或72 km/h)?、? 答案:20 m/s(或72 km/h) 5.(xx全國(guó)卷Ⅱ)xx年10月,奧地利極限運(yùn)動(dòng)員菲利克斯鮑姆加特納乘氣球升至約39 km的高空后跳下,經(jīng)過(guò)4分20秒到達(dá)距地面約1.5 km高度處,打開(kāi)降落傘并成功落地,打破了跳傘運(yùn)動(dòng)的多項(xiàng)世界紀(jì)錄。取重力加速度的大小g=10 m/s2。 (1)若忽略空氣阻力,求該運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始下落至1.5 km高度處所需的時(shí)間及其在此處速度的大小; (2)實(shí)際上,物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到空氣的阻力,高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力的大小可近似表示為f=kv2,其中v為速率,k為阻力系數(shù),其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān)。已知該運(yùn)動(dòng)員在某段時(shí)間內(nèi)高速下落的v t圖像如圖所示。若該運(yùn)動(dòng)員和所帶裝備的總質(zhì)量m=100 kg,試估算該運(yùn)動(dòng)員在達(dá)到最大速度時(shí)所受阻力的阻力系數(shù)。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字) 解析:根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和平衡條件解題。 (1)設(shè)該運(yùn)動(dòng)員從開(kāi)始自由下落至1.5 km高度處的時(shí)間為t,下落距離為s,在1.5 km高度處的速度大小為v。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v=gt ① s=gt2 ② 根據(jù)題意有 s=3.9104 m-1.5103 m=3.75104 m ③ 聯(lián)立①②③式得t=87 s ④ v=8.7102 m/s ⑤ (2)該運(yùn)動(dòng)員達(dá)到最大速度vmax時(shí),加速度為零,根據(jù)平衡條件有mg=kv⑥ 由所給的v t圖像可讀出 vmax≈360 m/s ⑦ 由⑥⑦式得k=0.008 kg/m ⑧ 答案:(1)87 s 8.7102 m/s (2)0.008 kg/m 6.(xx大綱卷)一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動(dòng)。當(dāng)物塊的初速度為v時(shí),上升的最大高度為H,如圖所示;當(dāng)物塊的初速度為時(shí),上升的最大高度記為h。重力加速度大小為g。物塊與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)和h分別為( ) A.tan θ和 B.tan θ和 C.tan θ和 D.tan θ和 解析:選D 物塊沿斜坡向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,對(duì)其受力分析,如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律可得N=mgcos θ,μN(yùn)+mgsin θ=ma,可得a=μgcos θ+gsin θ。由圖中幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得v2=2a, =2a,可得h=,μ=tan θ,選項(xiàng)D正確,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤。 7.(xx大綱卷)現(xiàn)用頻閃照相方法來(lái)研究物塊的變速運(yùn)動(dòng)。在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,用頻閃相機(jī)拍攝 的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示。拍攝時(shí)頻閃頻率是10 Hz;通過(guò)斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度h和斜面的長(zhǎng)度s。數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g=9.80 m/s2。 單位:cm x1 x2 x3 x4 h s 10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00 根據(jù)表中數(shù)據(jù),完成下列填空: (1)物塊的加速度a=________m/s2(保留3位有效數(shù)字)。 (2)因?yàn)開(kāi)_______,可知斜面是粗糙的。 解析:(1)頻閃照相中相鄰影像點(diǎn)的時(shí)間間隔相等,利用逐差法求物塊的加速度a==4.30 m/s2。 (2)若物塊沿光滑斜面下滑,對(duì)其受力分析,由牛頓第二定律可得:a′=g=5.88 m/s2,由物塊加速度a小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度a′,可知斜面是粗糙的。 答案:(1)4.30 (2)物塊加速度小于g=5.88 m/s2(或:物塊加速度小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度) 8.(xx北京高考)應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象,可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物體,由靜止開(kāi)始豎直向上運(yùn)動(dòng),直至將物體拋出。對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是( ) A.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,物體始終處于超重狀態(tài) B.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,物體始終處于失重狀態(tài) C.在物體離開(kāi)手的瞬間,物體的加速度大于重力加速度 D.在物體離開(kāi)手的瞬間,手的加速度大于重力加速度 解析:選D 手托物體由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng),一定先做加速運(yùn)動(dòng),物體處于超重狀態(tài);而后可能勻速上升,也可能減速上升,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。在物體離開(kāi)手的瞬間,二者分離,不計(jì)空氣阻力,物體只受重力,物體的加速度一定等于重力加速度;要使手和物體分離,手向下的加速度一定大于物體向下的加速度,即手的加速度大于重力加速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 9.(xx山東高考)某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺,測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度。 實(shí)驗(yàn)步驟: ①用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力,記作G; ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過(guò)水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連,如圖甲所示。在A端向右拉動(dòng)木板,待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后,將讀數(shù)記作F; ③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②; 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示: G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61 ④如圖乙所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊置于木板上左端C處,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪分別與滑塊和重物P連接,保持滑塊靜止,測(cè)量重物P離地面的高度h; ⑤滑塊由靜止釋放后開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞),測(cè)量C、D間的距離s。 完成下列作圖和填空: (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F-G圖線。 (2)由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=______(保留2位有效數(shù)字)。 (3)滑塊最大速度的大小v=________(用h、s、μ和重力加速度g表示)。 解析:(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出圖像如圖所示。 (2)根據(jù)F=μG可知,圖像的斜率表示滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),由圖可知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)為0.40。 (3)根據(jù)滑塊在木板上滑動(dòng)的總距離為s,由于重物P離地面的高度為h,所以加速過(guò)程的距離也為h,在此后的過(guò)程中在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻減速運(yùn)動(dòng),直到靜止。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2-v=2as可得,v2-0=2μg(s-h(huán)),v=。 答案:(1)如圖所示 (2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確) (3) 10.(xx山東高考)研究表明,一般人的剎車(chē)反應(yīng)時(shí)間(即圖甲中“反應(yīng)過(guò)程”所用時(shí)間)t0=0.4 s,但飲酒會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。在某次試驗(yàn)中,志愿者少量飲酒后駕車(chē)以v0=72 km/h的速度在試驗(yàn)場(chǎng)的水平路面上勻速行駛,從發(fā)現(xiàn)情況到汽車(chē)停止,行駛距離L=39 m。減速過(guò)程中汽車(chē)位移s與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示,此過(guò)程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。取重力加速度的大小g=10 m/s2。求: (1)減速過(guò)程汽車(chē)加速度的大小及所用時(shí)間; (2)飲酒使志愿者的反應(yīng)時(shí)間比一般人增加了多少; (3)減速過(guò)程汽車(chē)對(duì)志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值。 解析:(1)設(shè)減速過(guò)程汽車(chē)加速度的大小為a,所用時(shí)間為t,由題可得初速度v0=20 m/s,末速度vt=0,位移s=25 m,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v=2as ① t= ② 聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得 a=8 m/s2 ③ t=2.5 s ④ (2)設(shè)志愿者反應(yīng)時(shí)間為t′,反應(yīng)時(shí)間的增加量為Δt,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 L=v0t′+s ⑤ Δt=t′-t0 ⑥ 聯(lián)立⑤⑥式,代入數(shù)據(jù)得 Δt=0.3 s ⑦ (3)設(shè)志愿者所受合外力的大小為F,汽車(chē)對(duì)志愿者作用力的大小為F0,志愿者質(zhì)量為m,由牛頓第二定律得 F=ma ⑧ 由平行四邊形定則得 F=F2+(mg)2 ⑨ 聯(lián)立③⑧⑨式,代入數(shù)據(jù)得 = ⑩ 答案:見(jiàn)解析 11.(xx新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ)一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時(shí)刻開(kāi)始,物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。以a表示物塊的加速度大小,F(xiàn)表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是( ) 解析:選C 本題考查摩擦力、牛頓第二定律等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn),意在考查考生應(yīng)用相關(guān)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。設(shè)物塊所受滑動(dòng)摩擦力為f,在水平拉力F作用下,物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,F(xiàn)-f=ma,F(xiàn)=ma+f,所以能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是C,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 12.(xx安徽理綜)如圖所示,細(xì)線的一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定在傾角為θ的光滑斜面體頂端,細(xì)線與斜面平行。在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,小球始終靜止在斜面上,小球受到細(xì)線的拉力T和斜面的支持力為FN分別為(重力加速度為g)( ) A.T=m(gsin θ+acos θ) FN= m(gcos θ-asin θ) B.T=m(gcos θ+asin θ) FN= m(gsin θ-acos θ) C.T=m(acos θ-gsin θ) FN= m(gcos θ+asin θ) D.T=m(asin θ-gcos θ) FN= m(gsin θ+acos θ) 解析:選A 本題考查受力分析和牛頓第二定律,意在考查考生對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的理解。對(duì)小球受力分析,并沿水平、豎直方向正交分解。水平方向:Tcos θ-FNsin θ=ma,豎直方向:Tsin θ+FNcos θ=mg。聯(lián)立求解得選項(xiàng)A正確。 13.(xx安徽理綜)如圖所示,放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑, 若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下的恒力F,則( ) A.物塊可能勻速下滑 B.物塊仍以加速度a勻加速下滑 C.物塊將以大于a的加速度勻加速下滑 D.物塊將以小于a的加速度勻加速下滑 解析:對(duì)物塊進(jìn)行受力分析,設(shè)斜面的角度為θ,可列方程mgsin θ-μmgcos θ=ma,sin θ-μcos θ=a/g,當(dāng)加上力F后,由牛頓第二定律得(mg+F)sin θ-μ(mg+F)cos θ=ma1,即mgsin θ-μmgcos θ+Fsin θ-Fcos θ=ma1,ma+Fsin θ-μFcos θ=ma1,F(xiàn)sin θ-μFcos θ=F(sin θ-μcos θ)=Fa/g,F(xiàn)a/g大于零,代入上式知,a1大于a。物塊將以大于a的加速度勻加速下滑。只有C項(xiàng)正確。 答案:C 14.(xx浙江理綜)如圖所示,A、B兩物體疊放在一起,以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力).下列說(shuō)法正確的是( ) A.在上升和下降過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力一定為零 B.上升過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力 C.下降過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力 D.在上升和下降過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力等于A物體受到的重力 解析:本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用——超重和失重的知識(shí).A、B兩物體拋出以后處于完全失重狀態(tài),無(wú)論是上升還是下降,A物體對(duì)B物體的壓力一定為零,A選項(xiàng)正確. 答案:A 第3節(jié) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 1.(xx重慶高考)以不同初速度將兩個(gè)物體同時(shí)豎直向上拋出并開(kāi)始計(jì)時(shí),一個(gè)物體所受空氣阻力可忽略,另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比,下列用虛線和實(shí)線描述兩物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像可能正確的是( ) 解析:選D 不受空氣阻力的物體,整個(gè)上拋過(guò)程中加速度恒為g,方向豎直向下,題圖中的虛線表示該物體的速度-時(shí)間圖像;受空氣阻力的物體在上升過(guò)程中,mg+kv=ma,即a=g+,隨著物體速度的減小,物體的加速度不斷減小,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;物體上升到最高點(diǎn)時(shí),速度為零,此時(shí)物體的加速度也是g,方向豎直向下,故圖中實(shí)線與t軸交點(diǎn)處的切線的斜率應(yīng)與虛線的斜率相同,故D項(xiàng)正確,B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.(xx山東高考)一質(zhì)點(diǎn)在外力作用下做直線運(yùn)動(dòng),其速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖。在圖中標(biāo)出的時(shí)刻中,質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向相同的有( ) A.t1 B.t2 C.t3 D.t4 解析:選AC 已知質(zhì)點(diǎn)在外力作用下做直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)它的速度-時(shí)間圖像可知,在圖中標(biāo)出的t1時(shí)刻所在的過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)的速度越來(lái)越大,但斜率越來(lái)越小,說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)做加速度越來(lái)越小的變加速直線運(yùn)動(dòng),因此t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向相同,因此A選項(xiàng)正確;在圖中標(biāo)出的t2時(shí)刻所在的過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)在做勻減速直線運(yùn)動(dòng),因此質(zhì)點(diǎn)所受合外力方向與速度方向相反,故B選項(xiàng)不正確;在圖中標(biāo)出的t3時(shí)刻所在的過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)在做反向的勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以t3時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向也相同,由此可知C選項(xiàng)也正確;同理t4時(shí)刻所在的過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)在做反向變減速直線運(yùn)動(dòng),因此合外力的方向與速度的方向相反,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.(xx江蘇高考)如圖所示,A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2 m和m,靜止疊放在水平地面上。A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g?,F(xiàn)對(duì)A施加一水平拉力F,則( ) A.當(dāng)F<2μmg時(shí),A、B都相對(duì)地面靜止 B.當(dāng)F=μmg時(shí),A的加速度為μg C.當(dāng)F>3μmg時(shí),A相對(duì)B滑動(dòng) D.無(wú)論F為何值,B的加速度不會(huì)超過(guò)μg 解析:選BCD A、B間的最大靜摩擦力為2μmg,B和地面之間的最大靜摩擦力為μmg,對(duì)A、B整體,只要F>μmg,整體就會(huì)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)A對(duì)B的摩擦力為最大靜摩擦力時(shí),A、B將要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),故A、B一起運(yùn)動(dòng)的加速度的最大值滿足2μmg-μmg=mamax,B運(yùn)動(dòng)的最大加速度amax=μg,選項(xiàng)D正確;對(duì)A、B整體,有F-μmg=3mamax,則F>3μmg時(shí)兩者會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;當(dāng)F=μmg時(shí),兩者相對(duì)靜止,一起滑動(dòng),加速度滿足F-μmg=3ma,解得a=μg,選項(xiàng)B正確。 4.(xx福建高考)如圖,滑塊以初速度v0沿表面粗糙且足夠長(zhǎng)的固定斜面,從頂端下滑,直至速度為零。對(duì)于該運(yùn)動(dòng)過(guò)程,若用h、s、v、a分別表示滑塊的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示時(shí)間,則下列圖像最能正確描述這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律的是( ) 解析:選B 滑塊沿斜面下滑過(guò)程中,受重力、支持力和滑動(dòng)摩擦力作用,做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故速度圖像為向下傾斜的直線,C項(xiàng)錯(cuò);滑塊加速度保持不變,D項(xiàng)錯(cuò);設(shè)滑塊的加速度大小為a,則滑塊的位移s=v0t-at2,st圖像為開(kāi)口向下的拋物線,B項(xiàng)對(duì);設(shè)斜面傾角為θ,滑塊下降高度h=ssin θ,所以ht圖像也是開(kāi)口向下的拋物線,A項(xiàng)錯(cuò)。 5.(xx四川高考)如圖所示,水平傳送帶以速度v1勻速運(yùn)動(dòng),小物體P、Q由通過(guò)定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,t=0時(shí)刻P在傳送帶左端具有速度v2,P與定滑輪間的繩水平,t=t0時(shí)刻P離開(kāi)傳送帶。不計(jì)定滑輪質(zhì)量和摩擦,繩足夠長(zhǎng)。正確描述小物體P速度隨時(shí)間變化的圖像可能是( ) 解析:選BC 本題需考慮速度之間的關(guān)系及摩擦力與Q重力之間的關(guān)系,分別討論求解。 若v1>v2,且P受到的滑動(dòng)摩擦力大于Q的重力,則可能先向右勻加速,加速至v1后隨傳送帶一起向右勻速,此過(guò)程如圖B所示,故B正確。若v1>v2,且P受到的滑動(dòng)摩擦力小于Q的重力,此時(shí)P一直向右減速,減速到零后反向加速。若v2>v1,P受到的滑動(dòng)摩擦力向左,開(kāi)始時(shí)加速度a1=,當(dāng)減速至速度為v1時(shí),摩擦力反向,若有FT>μmg,此后加速度a2=,故C正確,A、D錯(cuò)誤。 6.(xx重慶理綜)圖甲為伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的示意圖,讓小球由傾角為θ的光滑斜面滑下,然后在不同的θ角條件下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),最后推理出自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻加速直線運(yùn)動(dòng)。分析該實(shí)驗(yàn)可知,小球?qū)π泵娴膲毫?、小球運(yùn)動(dòng)的加速度和重力加速度與各自最大值的比值y隨θ變化的圖像分別對(duì)應(yīng)圖乙中的( ) 甲 乙 A.①、②和③ B.③、②和① C.②、③和① D.③、①和② 解析:選B 本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律及圖像分析,意在考查考生的圖像分析能力。根據(jù)斜面模型,小球在光滑的斜面上時(shí),對(duì)斜面的壓力為FN=mgcos θ,壓力FN與其最大值的比值為cos θ,此比值與θ的圖線對(duì)應(yīng)圖像中的③;下滑過(guò)程中小球的加速度a=gsin θ,加速度與其最大值的比值為sin θ,此比值與θ的圖線對(duì)應(yīng)圖像中的②;重力加速度是恒定值,與其最大值的比值為1,此比值與θ的圖線對(duì)應(yīng)圖像中的①。所以B項(xiàng)正確;A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7.(xx浙江理綜)如圖所示,水平木板上有質(zhì)量m=1.0 kg的物塊,受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用,用力傳感器測(cè)出相應(yīng)時(shí)刻物塊所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度g=10 m/s2,下列判斷正確的是( ) A.5 s內(nèi)拉力對(duì)物塊做功為零 B.4 s末物塊所受合力大小為4.0 N C.物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4 D.6 s~9 s內(nèi)物塊的加速度大小為2.0 m/s2 解析:選D 本題考查物體的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析,意在考查考生對(duì)力的平衡條件、牛頓第二定律及圖象的理解。由Fft圖象知物塊所受的最大靜摩擦力為4 N,滑動(dòng)摩擦力為3 N,4 s末物塊所受的合力為零,則B項(xiàng)錯(cuò)誤;因前4 s內(nèi)物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),5 s內(nèi)物塊的位移即第5 s內(nèi)物塊的位移不為零,則5 s內(nèi)拉力對(duì)物塊所做的功不為零,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;由μmg=3 N,得物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,則C項(xiàng)錯(cuò)誤;6 s~9 s內(nèi)物塊所受的合力為5 N-3 N=2 N,由F合=ma,得物塊的加速度大小a=2 m/s2,故D項(xiàng)正確。 8.(xx浙江理綜)如圖所示,總質(zhì)量為460 kg的熱氣球,從地面剛開(kāi)始豎直上升時(shí)的加速度為0.5 m/s2,當(dāng)熱氣球上升到180 m時(shí),以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)。若離開(kāi)地面后熱氣球所受浮力保持不變,上升過(guò)程中熱氣球總質(zhì)量不變,重力加速度g=10 m/s2 。關(guān)于熱氣球,下列說(shuō)法正確的是( ) A.所受浮力大小為4 830 N B.加速上升過(guò)程中所受空氣阻力保持不變 C.從地面開(kāi)始上升10 s后的速度大小為5 m/s D.以5 m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230 N 解析:選AD 本題考查熱氣球的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析,意在考查考生對(duì)力的平衡條件、牛頓第二定律的運(yùn)用能力。熱氣球從地面剛開(kāi)始上升時(shí),由牛頓第二定律有:F合=F?。璵g=ma,得熱氣球所受的浮力F?。絤(g+a)=460(10+0.5) N=4 830 N,則A項(xiàng)正確;加速上升過(guò)程中,速度增大,所受空氣阻力也增大,則B項(xiàng)錯(cuò)誤;熱氣球以5 m/s的速度勻速上升時(shí),由平衡條件知所受的空氣阻力Ff=F?。璵g=4 830 N-46010 N=230 N,則D項(xiàng)正確;熱氣球從地面上升10 s內(nèi),它做變加速運(yùn)動(dòng),故10 s時(shí)其速度大小不是5 m/s,則C項(xiàng)錯(cuò)誤。 9.(xx新課標(biāo)Ⅱ)一長(zhǎng)木板在水平地面上運(yùn)動(dòng),在t=0時(shí)刻將一相對(duì)于地面靜止的物塊輕放到木板上,以后木板運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖像如圖所示。己知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦。物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且物塊始終在木板上。取重力加速度的大小g=10 m/s2,求: (1)物塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)從t=0時(shí)刻到物塊與木板均停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊相對(duì)于木板的位移的大小。 解析:本題主要考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、速度圖像、疊加體及其相關(guān)知識(shí),意在考查考生靈活應(yīng)用相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。 (1)從t=0時(shí)開(kāi)始,木板與物塊之間的摩擦力使物塊加速,使木板減速,此過(guò)程一直持續(xù)到物塊和木板具有共同速度為止。由題圖可知,在t1=0.5 s時(shí),物塊和木板的速度相同。設(shè)t=0到t=t1時(shí)間間隔內(nèi),物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2,則 a1=?、? a2=?、? 式中v0=5 m/s、v1=1 m/s分別為木板在t=0、t=t1時(shí)速度的大小。 設(shè)物塊和木板的質(zhì)量均為m,物塊和木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2,由牛頓第二定律得 μ1mg=ma1?、? (μ1+2μ2)mg=ma2?、? 聯(lián)立①②③④式得 μ1=0.20?、? μ2=0.30?、? (2)在t1時(shí)刻后,地面對(duì)木板的摩擦力阻礙木板運(yùn)動(dòng),物塊與木板之間的摩擦力改變方向。設(shè)物塊與木板之間的摩擦力大小為f,物塊和木板的加速度大小分別為a′1和a′2,則由牛頓第二定律得 f=ma′1?、? 2μ2mg-f=ma′2?、? 假設(shè)f<μ1mg,則a′1=a′2;由⑤⑥⑦⑧式得f=μ2mg>μ1mg,與假設(shè)矛盾。 故f=μ1mg?、? 由⑦⑨式知,物塊加速度的大小a′1等于a1;物塊的vt圖像如圖中點(diǎn)劃線所示。 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可推知,物塊和木板相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)距離分別為 s1=2 ⑩ s2=t1+ ? 物塊相對(duì)于木板的位移的大小為 s=s2-s1 ? 聯(lián)立①⑤⑥⑧⑨⑩??式得 s=1.125 m ? 答案:(1)0.20 0.30 (2)1.125 m 10.(xx江蘇)如圖所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動(dòng)很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g。 (1)當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí),求紙板所受摩擦力大??; (2)要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng),求所需拉力的大??; (3)本實(shí)驗(yàn)中,m1=0.5 kg,m2=0.1 kg,μ=0.2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1 m,取g=10 m/s2。若砝碼移動(dòng)的距離超過(guò)l=0.002 m,人眼就能感知。為確保實(shí)驗(yàn)成功,紙板所需的拉力至少多大? 解析:本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用,意在考查考生應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的能力。 (1)砝碼對(duì)紙板的摩擦力f1=μm1g,桌面對(duì)紙板的摩擦力f2=μ(m1+m2)g f=f1+f2,解得f=μ(2m1+m2)g (2)設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則 f1=m1a1,F(xiàn)-f1-f2=m2a2,發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),a2>a1,解得F>2μ(m1+m2)g (3)紙板抽出前,砝碼運(yùn)動(dòng)的距離x1=a1t, 紙板運(yùn)動(dòng)的距離d+x1=a2t 紙板抽出后,砝碼在桌面上運(yùn)動(dòng)的距離x2=a3t,l=x1+x2 由題意知a1=a3,a1t1=a3t2, 解得F=2μ[m1+(1+)m2]g 代入數(shù)據(jù)得F=22.4 N 答案:(1)μ(2m1+m2)g (2)F>2μ(m1+m2)g (3)22.4 N 11.(xx江蘇)如圖所示,一夾子夾住木塊,在力F作用下向上提升。夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M,夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f。若木塊不滑動(dòng),力F的最大值是( ) A.2f(m+M)/M B.2f(m+M)/m C.2f(m+M)/M-(m+M)g D.2f(m+M)/m+(m+M)g 解析:當(dāng)夾子與木塊兩側(cè)間的摩擦力達(dá)到最大摩擦力f時(shí),拉力F最大,系統(tǒng)向上的加速度為a。先以m為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律可知: F-2f-mg=ma, 再以M為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律可知: 2f-Mg=Ma, 兩式聯(lián)立可解得F=,A正確。 答案:A 12.(xx北京理綜)摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯,行程超過(guò)百米,電梯的簡(jiǎn)化模型如圖1所示??紤]安全、舒適、省時(shí)等因素,電梯的加速度a是隨時(shí)間t變化的。已知電梯在t=0時(shí)由靜止開(kāi)始上升,a-t圖像如圖2所示。電梯總質(zhì)量m=2.0103 kg。忽略一切阻力,重力加速度g取10 m/s2。 (1)求電梯在上升過(guò)程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2; (2)類(lèi)比是一種常用的研究方法。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),教科書(shū)中講解了由v-t圖像求位移的方法。請(qǐng)你借鑒此方法,對(duì)比加速度和速度的定義,根據(jù)圖2所示a-t圖像,求電梯在第1 s內(nèi)的速度改變量Δv1和第2 s末的速率v2; (3)求電梯以最大速率上升時(shí),拉力做功的功率P;再求在0~11 s時(shí)間內(nèi),拉力和重力對(duì)電梯所做的總功W。 解析:(1)由牛頓第二定律,有F-mg=ma 由a-t圖像可知,F(xiàn)1和F2對(duì)應(yīng)的加速度分別是a1=1.0 m/s2,a2=-1.0 m/s2, F1=m(g+a1)=2.0103(10+1.0)N=2.2104 N F2=m(g+a2)=2.0103(10-1.0)N=1.8104 N (2)類(lèi)比可得,所求速度變化量等于第1 s內(nèi)a-t圖線下的面積 Δv1=0.5 m/s 同理可得Δv2=v2-v0=1.5 m/s v0=0,第2 s末的速率v2=1.5 m/s (3)由a-t圖像可知,11 s~30 s內(nèi)速率最大,其值等于0~11 s內(nèi)a-t圖線下的面積,有 vm=10 m/s 此時(shí)電梯做勻速運(yùn)動(dòng),拉力F等于重力mg,所求功率 P=Fvm=mgvm=2.01031010 W=2.0105 W 由動(dòng)能定理,總功 W=Ek2-Ek1=mv-0=2.0103102 J=1.0105 J 答案:(1)F1=2.2104 N F2=1.8104 N (2) Δv1=0.5 m/s v2=1.5 m/s (3)P=2.0105 W W=1.0105 J 13.(2011新課標(biāo)全國(guó))如圖,在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊.假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù)),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2.下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是( ) 解析:本題中開(kāi)始階段兩物體一起做加速運(yùn)動(dòng),有 F=(m1+m2)a,即a=,兩物體加速度相同且與時(shí)間成正比.當(dāng)兩物體間的摩擦力達(dá)到μm2g后兩者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng).對(duì)m2有F-f=ma2,在相對(duì)滑動(dòng)之前f逐漸增大,相對(duì)滑動(dòng)后f=μm2g 不再變化,a2=,故其圖象斜率增大;而對(duì)m1,在發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)后,有μm2g=m1a1,故a1=為定值.故A選項(xiàng)正確. 答案:A 14.(xx浙江理綜)如圖所示,A、B兩物體疊放在一起,以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力).下列說(shuō)法正確的是( ) A.在上升和下降過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力一定為零 B.上升過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力 C.下降過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力 D.在上升和下降過(guò)程中A物體對(duì)B物體的壓力等于A物體受到的重力 解析:本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用——超重和失重的知識(shí).A、B兩物體拋出以后處于完全失重狀態(tài),無(wú)論是上升還是下降,A物體對(duì)B物體的壓力一定為零,A選項(xiàng)正確. 答案:A 15.(xx山東理綜)如圖甲所示,物體沿斜面由靜止滑下,在水平面上滑行一段距離后停止,物體與斜面和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,斜面與水平面平滑連接.圖乙中v、a、f和s分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程.圖乙中正確的是( ) 解析:本題考查牛頓第二定律、受力方向、滑動(dòng)摩擦力、直線運(yùn)動(dòng)和速度圖象、加速度圖象、摩擦力圖象及路程隨時(shí)間變化的圖象等知識(shí)點(diǎn),意在考查考生對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力.物體在斜面上下滑,受到重力、支持力和摩擦力的作用,其合外力為恒力,加速度為恒量,物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),其加速度圖象應(yīng)為一平行時(shí)間橫軸的直線段,速度v=at,其速度圖象應(yīng)為一向上傾斜的直線段,路程s=at2/2,路程隨時(shí)間變化的圖象應(yīng)為一開(kāi)口向上的拋物線,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤;物體滑到水平面上后,在摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其摩擦力大于在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力,所以選項(xiàng)C正確. 答案:C- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 高考真題備選題庫(kù) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 2019 2020 年高 物理 一輪 復(fù)習(xí) 高考 備選 題庫(kù) 第三 牛頓 運(yùn)動(dòng) 定律
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