2020版高考物理總復習 沖A方案 專題摸底三 牛頓運動定律（含解析）新人教版

專題摸底卷(三)牛頓運動定律時間:60分鐘分值:70分一、單項選擇題(本題共15小題,每小題2分,共30分)1.如圖D3-1所示,測量示數(shù)的單位屬于國際單位制中基本單位的是()圖D3-12.亞里士多德在其著作物理學中說:一切物體都具有某種“自然本性”,物體由其“自然本性”決定的運動稱之為“自然運動”,而物體受到推、拉、提、舉等作用后的非“自然運動”稱之為“受迫運動”.伽利略、笛卡兒、牛頓等人批判地繼承了亞里士多德的這些說法,建立了新物理學,新物理學認為一切物體都具有的“自然本性”是“慣性”.下列關(guān)于“慣性”和“運動”的說法中不符合新物理學觀點的是()A. 一切物體的“自然運動”都是速度不變的運動靜止或者勻速直線運動B. 作用在物體上的力是使物體做“受迫運動”即變速運動的原因C. 豎直向上拋出的物體受到了重力,卻沒有立即反向運動,而是繼續(xù)向上運動一段距離后才反向運動,是由于物體具有慣性D. 將物體由地球上帶到月球上,物體的慣性消失3.圖D3-2是月球車示意圖.月球車能完成月球探測、考察、采集樣品等任務(wù),當它在月球表面行駛時()圖D3-2A.不受重力B.不受阻力C.仍有慣性D.不遵循牛頓運動定律4.如圖D3-3所示是我國一種傳統(tǒng)的民族體育項目“押加”,實際上相當于兩個人拔河.如果繩質(zhì)量不計,且保持水平,甲、乙兩人在“押加”比賽中甲獲勝,則下列說法中正確的是()圖D3-3A.甲對乙的拉力始終大于乙對甲的拉力B.甲對乙的拉力始終等于乙對甲的拉力C.甲把乙加速拉過去時,甲對乙的拉力大于乙對甲的拉力D.只有當甲把乙勻速拉過去時,甲對乙的拉力才等于乙對甲的拉力5.下列關(guān)于作用力和反作用力的說法正確的是()A.物體先對地面產(chǎn)生壓力,然后地面才對物體產(chǎn)生支持力B.物體在地面上滑行,不論物體的速度有多大,物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力大小始終相等C.物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡D.人推車加速前進,人對車的作用力大于車對人的作用力6.關(guān)于超重和失重,下列說法正確的是()A.物體在超重或失重時重力發(fā)生了改變B.只要物體向上運動,就一定處于超重狀態(tài)C.物體向上運動,且受到向上的力,就一定處于超重狀態(tài)D.無論物體做何種運動,若只受重力,則都處于完全失重狀態(tài)圖D3-47.如圖D3-4所示,帶支架的平板小車沿水平面向左做直線運動,小球A用細線懸掛于支架前端,質(zhì)量為m的物塊B始終相對于小車靜止地擺放在右端.B與小車平板間的動摩擦因數(shù)為.若某時刻觀察到細線偏離豎直方向角,則此刻小車對物塊B產(chǎn)生的作用力的大小和方向為(重力加速度為g)()A. mg,豎直向上B. mg1+2,斜向左上方C. mgtan ,水平向右D. mg1+tan 2,斜向右上方圖D3-58.將一質(zhì)量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出,圖D3-5甲是小球向上運動的頻閃照片,圖乙是下降時的頻閃照片,O是運動過程中的最高點,上升、下降過程閃光頻率相同,重力加速度為g.假設(shè)小球所受的阻力大小不變,則可估算小球受到的阻力大小為()A.mgB.13mgC.12mgD.110mg圖D3-69.“尋血獵犬”號超音速汽車是一輛搭載新型戰(zhàn)斗機發(fā)動機以及位于車頂?shù)幕旌匣鸺l(fā)動機的超級汽車.據(jù)報道,“尋血獵犬”號超音速汽車在2016年欲沖擊陸地速度紀錄.假設(shè)某次測試中,“尋血獵犬”號超音速汽車在40 s內(nèi)勻加速到1000 km/h,勻速一段時間后,勻減速完成測試.假設(shè)全程測試20公里,加速和減速的加速度大小相等,加速階段所受阻力恒定,約為重力的15.已知“尋血獵犬”號超音速汽車質(zhì)量為4000 kg,在20 常溫下,聲速為340 m/s.下列說法正確的是(g取10 m/s2)()A.超音速汽車勻速階段運行時間為80 sB.加速階段系統(tǒng)需要提供約為8000 N的動力C.加速階段的加速度大小約為6.9 m/s2D.超音速汽車勻速階段的速度是聲速的10倍10.慣性制導系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導彈工程中,這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計,加速度計構(gòu)造原理的示意圖如圖D3-7所示:沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連,兩彈簧的另一端與固定壁相連,滑塊上有指針,可通過標尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統(tǒng)進行制導.設(shè)某段時間內(nèi)導彈沿水平方向運動,指針向左偏離O點距離為s,則這段時間內(nèi)導彈的加速度()圖D3-7A.方向向左,大小為ksmB.方向向右,大小為ksmC.方向向左,大小為2ksmD.方向向右,大小為2ksm11.一個質(zhì)量為20 kg的物體靜止在傾角為30°的固定坡面上(足夠長),對其施加一個沿斜面向上、大小為300 N的推力后,物體以4 m/s2的加速度沿斜面向上運動,g取10 m/s2,下列說法正確的是()A.物體處于失重狀態(tài)B.物體受到滑動摩擦力,大小為280 NC.若撤去推力,由于慣性,物體還要沿斜面加速運動一段時間,再減速運動D.若撤去推力,則物體的加速度大小為11 m/s212.如圖D3-8甲所示為某景區(qū)內(nèi)的高空滑索運動,質(zhì)量為m的游客可利用輕繩通過輕質(zhì)滑環(huán)懸吊下滑.假設(shè)某階段鋼索與水平方向的夾角=30°,輕繩始終保持豎直,示意圖如圖乙所示,重力加速度為g,則在這一階段()圖D3-8A.鋼索對滑環(huán)的摩擦力為0B.鋼索對滑環(huán)的支持力為0.5mgC.游客運動的加速度為0D.鋼索與滑環(huán)間的動摩擦因數(shù)為32圖D3-913.將一個質(zhì)量為1 kg的小球豎直向上拋出,小球最終落回拋出點,運動過程中所受阻力大小恒定,方向與運動方向相反.該過程的v-t圖像如圖D3-9所示,g取10 m/s2.下列說法中正確的是()A.小球上升與下落所用時間之比為23B.小球回落到拋出點的速度大小為86 m/sC.小球下落過程,受到向上的空氣阻力,處于超重狀態(tài)D.小球所受重力和阻力大小之比為4114.如圖D3-10甲所示,粗糙斜面與水平面的夾角為30°,質(zhì)量為0.3 kg的小物塊靜止在A點,現(xiàn)有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物塊上,作用一段時間后撤去推力F,小物塊能到達的最高位置為C點,小物塊從A到C的v-t圖像如圖乙所示,g取10 m/s2,則下列說法錯誤的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)()圖D3-10A.小物塊到C點后將沿斜面下滑B.小物塊從A點沿斜面向上滑行的最大位移為1.8 mC.小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為33D.推力F的大小為4 N15.如圖D3-11所示,A、B兩球質(zhì)量相等,光滑斜面的傾角為,圖甲中A、B兩球用輕彈簧相連,圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連,系統(tǒng)靜止時,擋板C與斜面垂直,彈簧、輕桿均與斜面平行.在突然撤去擋板的瞬間,則()圖D3-11A.兩圖中兩球的加速度均為gsin B.兩圖中A球的加速度均為零C.圖乙中輕桿的作用力一定不為零D.圖甲中B球的加速度是圖乙中B球加速度的2倍二、實驗題(本題共2小題,16題5分,17題5分,共10分)16.(1)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,某同學組裝了如圖D3-12所示的裝置.關(guān)于平衡摩擦力的操作過程,下列說法中正確的是(填選項前的字母). 圖D3-12A.應(yīng)將長木板的右端適當墊高B.應(yīng)將小桶通過細線與小車相連C.應(yīng)將紙帶穿過打點計時器并與小車相連D.如果小車在長木板上能保持靜止,就表明已經(jīng)平衡了摩擦力(2)下面有4條用電磁打點計時器(所用的交流電頻率為50 Hz)打出的紙帶1、2、3、4,其中有兩條分別是做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”和“驗證機械能守恒定律”實驗時得到的,某同學在每條紙帶上取了點跡清晰連續(xù)的4個點A、B、C、D,用刻度尺分別測出相鄰兩個點間距離如下表.紙帶AB/cmBC/cmCD/cm11.141.361.5821.621.721.9232.102.492.8843.563.563.56紙帶1上打下B點時的速度為 m/s(保留3位有效數(shù)字);紙帶(選填“1”“2”“3”或“4”)是做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時得到的;紙帶(選填“1”“2”“3”或“4”)是“驗證機械能守恒定律”實驗得到的. 17.在“探究物體的加速度與物體所受外力、物體質(zhì)量間的關(guān)系”的實驗中,采用如圖D3-13甲所示的實驗裝置.小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示.圖D3-13(1)當M與m的大小關(guān)系滿足時,才可以認為繩子對小車的拉力大小近似等于盤和盤中砝碼所受的重力.  (2)某一組同學先保持盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m不變來做實驗,其具體操作步驟如下,以下做法正確的是(填選項前的字母).  A. 平衡摩擦力時,應(yīng)將盤及盤中砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上B. 每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力C. 實驗時,先放開小車,再接通打點計時器的電源D. 用天平測出m以及M,小車運動的加速度可直接用公式a=mgM求出(3)另兩組同學保持小車及車中砝碼的質(zhì)量M不變,探究加速度a與所受外力F的關(guān)系,由于他們操作不當,這兩組同學得到的a-F關(guān)系圖像分別如圖乙和圖丙所示,回答下列問題:乙圖上端不是直線的原因是:;  丙圖不過原點的原因是:.  三、計算題(本題共3小題,18題10分,19題10分,20題10分,共30分)18.2017年4月26日,中國首艘國產(chǎn)航母順利下水,后續(xù)將完善儀器安裝并開展各項測試和訓練.如圖D3-14所示,假設(shè)在某次“逃逸復飛”訓練中,質(zhì)量為2.0×104 kg的艦載機以40 m/s的初速度著艦后做勻減速直線運動,減速至一定速度時以25 m/s2的加速度沿航母跑道勻加速滑行90 m后,以70 m/s的速度離艦復飛.若艦載機從著艦至復飛的整個過程始終沿水平直線運動,發(fā)生的總位移大小為150 m,運動過程中艦載機的質(zhì)量不變,航母保持靜止狀態(tài).艦載機在上述運動過程中,求:(1)運動的最小速度;(2)運動的總時間;(3)做勻減速運動時受到的合力大小.圖D3-1419.如圖D3-15所示為能豎直起降的遙控無人機.當按上升鍵后,無人機從地面由靜止開始豎直上升,當放開上升鍵后,無人機立即失去升力,當無人機速度減小到零時,無人機又自動恢復升力與重力平衡,使無人機懸浮在空中.某次試飛時,小明按上升鍵6 s,無人機一共飛行7 s后懸浮在離地42 m高空.若無人機質(zhì)量為3 kg,無人機加速上升時提供的升力和所受空氣阻力大小均不變.求:(1)無人機在飛行過程中的最大速率;(2)無人機所受空氣阻力f的大小;(3)無人機在上升過程中升力F的大小.圖D3-1520.某人騎電動自行車經(jīng)過如圖D3-16甲所示的鐵路涵洞,圖乙是其道路示意圖,傾斜道路AB、CD與水平道路BC的夾角均為30°,AD與BC的高度差為2.5 m,當他從A點向下行時,為了避免因速度過大而造成危險,他適當用力握住手剎,使車所受阻力為人和車總重力的14.已知人和車的總質(zhì)量為m=100 kg,在A點時行駛速度很小(可視為零),行駛在CD段時受到的摩擦力恒為其重力的110.(1)求車在AB段下行的加速度大小a1;(2)求車到達B點時的速度大小vB;(3)欲使車沿CD上行而不會減速,求電動機工作使車受到的最小牽引力大小Fmin.圖D3-16專題摸底卷(三)1.A解析 A圖中的 m是國際單位制中力學的基本單位,故A正確.B圖中的N是導出單位,故B錯誤.C圖中的V是導出單位,故C錯誤.D圖中的km/h是導出單位,故D錯誤.2.D解析 一切物體的“自然運動”都是速度不變的運動,A說法符合;力是改變物體運動狀態(tài)的原因,B說法符合;豎直向上拋出的物體由于具有慣性而繼續(xù)向上運動一段距離后才反向運動,C說法符合;慣性是物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì),是物體的固有屬性,一切物體在任何時刻、任何情況下都具有慣性,D說法不符合.3.C4.B解析 甲拉乙的力與乙拉甲的力是一對作用力與反作用力,大小始終相等,與運動狀態(tài)無關(guān),故A、C、D錯誤,B正確.5.B解析 作用力與反作用力同時產(chǎn)生,同時變化,同時消失,物體對地面產(chǎn)生壓力,同時地面對物體產(chǎn)生支持力,故A錯誤;物體在地面上滑行,不論物體的速度有多大,物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力都是一對相互作用,始終大小相等、方向相反,作用在兩個物體上,故B正確;物體對地面的壓力和地面對物體的支持力作用在不同的物體上,作用效果不能抵消,不能合成,不能互相平衡,故C錯誤;人推車加速前進,人對車的作用力與車對人的作用力是作用力與反作用力,大小相等,方向相反,而車加速前進是由于人對車的作用力大于車受到的阻力,故D錯誤.6.D解析 物體處于超重或失重狀態(tài)時,其重力都沒有變化,故A錯誤;物體向上運動,可以是向上的減速運動,此時有向下的加速度,處于失重狀態(tài),故B錯誤;物體向上運動,且受到向上的力,加速度可能向下,處于失重狀態(tài),故C錯誤;無論物體做何種運動,若只受重力,則加速度一定豎直向下且為g,所以都處于完全失重狀態(tài),故D正確.7.D解析 以A為研究對象,分析受力如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律得mAgtan =mAa,解得a=gtan ,方向水平向右,小車對B的摩擦力為f=ma=mgtan ,方向水平向右,小車對B的支持力大小為FN=mg,方向豎直向上,則小車對物塊B產(chǎn)生的作用力的大小為F=FN2+f2=mg1+tan2,方向斜向右上方,故D正確.8.C解析 設(shè)每塊磚的厚度是d,向上運動時,有9d-3d=a1T2,向下運動時,有3d-d=a2T2,解得a1a2=31,根據(jù)牛頓第二定律,向上運動時,有mg+f=ma1,向下運動時,有mg-f=ma2,解得f=12mg,C正確.9.C解析 先將速度單位從km/h轉(zhuǎn)換成m/s,則t勻=s-v2(t加+t減)v=32 s,故A錯誤;加速階段,由a=vt,可知a=6.9 m/s2,故C正確;由F動-F阻=ma,a=vt,可得F動=3.58×104 N,故B錯誤;在20 常溫下,聲速為340 m/s,超音速汽車勻速運動時的速度為1000m3.6s=277.78 m/s,并非聲速的10倍,故D錯誤.10.D11.D解析 物體加速度沿斜面向上,處于超重狀態(tài),選項A錯誤;由牛頓第二定律得F-mgsin 30°-f=ma,解得f=120 N,選項B錯誤;若撤去推力,根據(jù)牛頓第二定律的瞬時性,由mgsin 30°+f=ma',解得a'=11 m/s2,由于慣性,物體還要沿斜面向上運動,但做的是減速運動,選項C錯誤,D正確.12.C解析 輕繩始終保持豎直,則可以判斷游客勻速下滑,選項C正確.將鋼索以及游客看作整體,根據(jù)受力分析可知f=mgsin 、FN=mgcos ,選項A、B錯誤.由f=FN可知=33,選項D錯誤.13.B解析 根據(jù)圖像可得,上升的過程中,加速度的大小為a上=24-02 m/s2=12 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律可得mg+f=ma上,所以受到的阻力的大小為f=ma上-mg=1×12 N-10 N=2 N,在下降的過程中,受到的合力為F=mg-f=10 N-2 N=8 N,所以下降的過程中,加速度的大小為a下=Fm=81 m/s2=8 m/s2,根據(jù)x=12at2可得,運動的時間為t=2xa,所以時間之比為t上t下=a下a上=23,故A錯誤;小球勻減速上升的位移為x=12×2×24 m=24 m,根據(jù)v2=2a下x得v=2a下x=2×8×24 m/s=86 m/s,故B正確;小球下落過程,加速度向下,處于失重狀態(tài),故C錯誤;由A的分析可知,重力與阻力之比為mgf=102=51,故D錯誤.14.A解析 當撤去推力F后,小物塊在滑動摩擦力作用下做勻減速直線運動,由v-t圖像可求得小物塊在斜面上加速和減速兩個過程中的加速度大小分別為a1=103 m/s2,a2=10 m/s2,在勻減速直線運動過程中,由牛頓第二定律知mgsin 30°+mgcos 30°=ma2,解得=33,故mgsin 30°=1.5 N,受到的最大靜摩擦力為mgcos 30°=1.5 N,故小物塊到C點后將靜止,A錯誤,C正確;在勻加速運動階段,有F-mgsin 30°-mgcos 30°=ma1,解得F=4 N,D正確;小物塊從A點到C點的位移大小與v-t圖線和t軸所圍成的面積相等,x=12×1.2×3 m=1.8 m,B正確.15.D16.(1)AC(2)0.62513解析 (1)應(yīng)將長木板遠離滑輪的一端適當墊高,故A正確;平衡摩擦力時,不要掛小桶,故B錯誤;應(yīng)將紙帶穿過打點計時器并與小車相連,如果紙帶上打出的點間隔相等,則摩擦力完全被平衡了,故C正確;平衡摩擦力后,輕推小車,小車能在長木板上做勻速直線運動,故D錯誤.(2)紙帶1上打下B點時的速度等于AC段的平均速度,即vB=xAB+xBC2T=0.011 4+0.013 62×0.02 m/s=0.625 m/s.對于紙帶1,有xBC-xAB=xCD-xBC=aT2=0.22 cm,解得a=5.5 m/s2,是勻加速運動;對于紙帶2,有xBC-xAB=0.10 cm,xCD-xBC=0.20 cm,不是勻變速運動;對于紙帶3,有xBC-xAB=xCD-xBC=aT2=0.39 cm,解得a=9.8 m/s2,是加速度等于重力加速度的勻加速運動;對于紙帶4,有xBC-xAB=xCD-xBC=aT2=0,解得a=0,是勻速運動;所以紙帶1是做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時得到的,紙帶3是做“驗證機械能守恒定律”實驗時得到的.17.(1)mM(2)B(3)隨著F的增大,不滿足m遠小于M的條件沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足18.(1)20 m/s(2)4 s(3)2.0×105 N解析 (1)設(shè)艦載機的最小速度為v1,離艦速度為v2,在勻加速復飛階段,有v22-v12=2a2x2解得v1=20 m/s(2)設(shè)艦載機著艦速度為v0,減速階段運動位移為x1,運動時間為t1,加速階段運動時間為t2,則x1=x-x2=60 m,x1=v0+v12t1,x2=v1+v22t2解得t1=2 s,t2=2 s所以從著艦到復飛整個過程的運動時間為t=t1+t2=4 s(3)設(shè)艦載機在勻減速階段所受合力大小為F,加速度大小為a,則F=ma,v1=v0-at1聯(lián)立解得F=2.0×105 N19.(1)12 m/s(2)6 N(3)42 N解析 (1)飛行器飛行時間為t=7 s,設(shè)其最大速率為v m,有H=12v mt解得vm=2Ht=12 m/s(2)飛行器減速飛行時間為t2=1 s,設(shè)其減速時加速度大小為a2,有vm=a2t2解得a2=12 m/s2由牛頓第二定律得mg+f=ma2解得f=6 N(3)飛行器加速飛行時間為t1=6 s,設(shè)其加速時加速度大小為a1,有vm=a1t1解得a1=2 m/s2由牛頓第二定律得F-mg-f=ma1解得F=42 N20.(1)2.5 m/s2(2)5 m/s(3)600 N解析 (1)在AB段,由牛頓第二定律得mg·sin 30°-f1=ma1,又f1=0.25mg解得a1=2.5 m/s2(2)AB過程為勻加速直線運動,有LAB=hsin30°=2hvB2=2a1LAB解得vB =5 m/s(3)要沿CD上行而不減速,必須滿足Fmgsin 30°+f2故Fmin=mgsin 30°+f2=600 N- 10 -