山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢三 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 新人教版.docx

單元質(zhì)檢三牛頓運(yùn)動(dòng)定律(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第15題只有一項(xiàng)符合題目要求,第68題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.牛頓在總結(jié)C.雷恩、J.沃利斯和C.惠更斯等人的研究結(jié)果后,提出了著名的牛頓第三定律,闡述了作用力和反作用力的關(guān)系,從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學(xué)體系。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(duì)地面產(chǎn)生壓力,然后地面才對(duì)物體產(chǎn)生支持力B.物體對(duì)地面的壓力和地面對(duì)物體的支持力互相平衡C.人推車加速前進(jìn),人對(duì)車的作用力的大小等于車對(duì)人的作用力的大小D.物體在地面上滑行,物體對(duì)地面的摩擦力大于地面對(duì)物體的摩擦力答案C解析物體對(duì)地面的壓力和地面對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力與反作用力,是同時(shí)產(chǎn)生的,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體對(duì)地面的壓力和地面對(duì)物體的支持力分別作用在地面和物體上,是一對(duì)作用力與反作用力,不是平衡力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;人對(duì)車的作用力與車對(duì)人的作用力是一對(duì)作用力與反作用力,大小相等,選項(xiàng)C正確;物體對(duì)地面的摩擦力與地面對(duì)物體的摩擦力是一對(duì)作用力與反作用力,大小相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2018山東煙臺(tái)一模)如圖所示,質(zhì)量為M=3 kg的足夠長的木板放在光滑水平地面上,質(zhì)量為m=1 kg的物塊放在木板上,物塊與木板之間有摩擦,兩者都以大小為4 m/s的初速度向相反方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)木板的速度為3 m/s時(shí),物塊處于()A.勻速運(yùn)動(dòng)階段B.減速運(yùn)動(dòng)階段C.加速運(yùn)動(dòng)階段D.速度為零的時(shí)刻答案B解析物塊和木板相對(duì)運(yùn)動(dòng),物塊和木板間有摩擦力Ff,所以物塊做加速度a=Ffm的勻減速運(yùn)動(dòng);木板做加速度a=FfM=13a的勻減速運(yùn)動(dòng);故當(dāng)木板速度為3m/s時(shí),物塊速度為1m/s,兩者的速度方向不變,之后木板繼續(xù)做減速運(yùn)動(dòng),物塊速度先減到零后反向做勻加速運(yùn)動(dòng),木板繼續(xù)減速,當(dāng)木板和物塊速度相同后,兩者一起做勻速運(yùn)動(dòng)。故當(dāng)木板的速度為3m/s時(shí),物塊必處于勻減速運(yùn)動(dòng)階段,所以B正確,ACD錯(cuò)誤。3.(2018吉林長春高三質(zhì)檢)如圖所示,物體A、B由跨過定滑輪且不可伸長的輕繩連接,由靜止釋放,在物體A加速下降的過程中(此過程中物體B未碰到滑輪),下列判斷正確的是()A.物體A和物體B均處于超重狀態(tài)B.物體A和物體B均處于失重狀態(tài)C.物體A處于超重狀態(tài),物體B處于失重狀態(tài)D.物體A處于失重狀態(tài),物體B處于超重狀態(tài)答案D解析AB是連接體,A加速下降,B加速上升,A的加速度向下,處于失重狀態(tài);B的加速度向上,處于超重狀態(tài),故D正確。4.(2018湖北八校二聯(lián))質(zhì)量為m的光滑小球恰好放在質(zhì)量也為m的圓弧槽內(nèi),它與槽左右兩端的接觸處分別為A點(diǎn)和B點(diǎn),圓弧槽的半徑為R,OA與水平線AB成60角。槽放在光滑的水平桌面上,通過細(xì)線和滑輪與重物C相連,細(xì)線始終處于水平狀態(tài)。通過實(shí)驗(yàn)知道,當(dāng)槽的加速度很大時(shí),小球?qū)牟壑袧L出,滑輪與繩質(zhì)量都不計(jì),要使小球不從槽中滾出,則重物C的最大質(zhì)量為()A.233mB.2mC.(3-1)mD.(3+1)m答案D解析當(dāng)小球剛好要從槽中滾出時(shí),小球受力為重力和斜面給的支持力,由牛頓第二定律得mgcot60=ma,解得a=gcot60以整體為對(duì)象,由牛頓第二定律得Mg=(m+2m)a解得M=(3+1)m。故選D。5.為了使雨滴能盡快地淌離房頂,要設(shè)計(jì)好房頂?shù)母叨?設(shè)雨滴沿房頂下淌時(shí)做無初速度無摩擦的運(yùn)動(dòng),那么如圖所示的四種情況中符合要求的是()答案C解析設(shè)屋檐的底角為,底邊長為2L(不變)。雨滴做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律得加速度a=mgsinm=gsin,位移大小x=12at2,而x=Lcos,2sincos=sin2,聯(lián)立以上各式得t=4Lgsin2。當(dāng)=45時(shí),sin2=1為最大值,時(shí)間t最短,故選項(xiàng)C正確。6.(2018江西新干縣等四校聯(lián)考)傳送機(jī)的皮帶與水平方向的夾角為,如圖所示,將質(zhì)量為m的物體放在皮帶傳送機(jī)上,隨皮帶一起向下以加速度為a(a>gsin )勻加速直線運(yùn)動(dòng),則()A.小物體受到的靜摩擦力的方向一定沿皮帶向上B.小物體受到的靜摩擦力的方向一定沿皮帶向下C.小物塊受到的靜摩擦力的大小可能等于mgsin D.小物塊受到的靜摩擦力的大小可能等于零答案BC解析由牛頓第二定律列方程得:mgsin+Ff=ma>mgsin,故靜摩擦力的方向一定沿皮帶向下,故AD錯(cuò)誤B正確。由牛頓第二定律列方程得:Ff=ma-mgsin,當(dāng)加速度等于2gsin時(shí),小物塊受到的靜摩擦力的大小等于mgsin,所以C正確。7.(2015海南卷)如圖,物塊a、b和c的質(zhì)量相同,a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連,通過系在a上的細(xì)線懸掛于固定點(diǎn)O。整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將細(xì)線剪斷,將物塊a的加速度的大小記為a1,S1和S2相對(duì)于原長的伸長量分別記為l1和l2,重力加速度大小為g。在剪斷的瞬間()A.a1=3gB.a1=0C.l1=2l2D.l1=l2答案AC解析細(xì)線剪斷前,a受細(xì)線向上的拉力F1=3mg,還受重力mg以及彈簧S1向下的拉力F2=2mg。細(xì)線剪斷瞬間,線的拉力F1突然消失,但彈簧S1對(duì)其拉力不能突變。此時(shí),a受的合力F=3mg,方向向下,由F=ma知,其加速度大小a1=3g,故A正確,B錯(cuò)誤;此瞬間因彈簧形變未來得及發(fā)生改變,此時(shí)仍有l(wèi)1=2mgk,l2=mgk,所以,l1=2l2,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。8.(2018山東棗莊二模)平昌冬奧會(huì)單人無舵雪橇項(xiàng)目中,某運(yùn)動(dòng)員和雪橇的總質(zhì)量m=75 kg,沿傾角=37的長直雪道從靜止自由滑下。假設(shè)滑動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)員和雪橇所受的空氣總阻力與速度大小成正比,比例系數(shù)(即空氣阻力系數(shù))未知。設(shè)運(yùn)動(dòng)員和雪橇運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖中曲線OA所示,圖中BA是曲線OA的漸近線,OC是曲線OA過原點(diǎn)的切線,且C點(diǎn)的坐標(biāo)為(5,20)。已知sin 37=0.60,cos 37=0.80,重力加速度g取10 m/s2,全程運(yùn)動(dòng)員都不用撐桿加力。則下列判斷正確的是()A.t=0時(shí),雪橇的加速度大小為1.25 m/s2B.雪橇與雪道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25C.當(dāng)v=5 m/s時(shí),運(yùn)動(dòng)員和雪橇受到的空氣阻力大小為30 ND.當(dāng)v=5 m/s時(shí),運(yùn)動(dòng)員和雪橇的加速度大小為2 m/s2答案BD解析t=0時(shí),OC的斜率等于加速度的大小,a=vt=205m/s2=4m/s2,A錯(cuò)誤;取人和雪橇為研究對(duì)象,由牛頓第二定律,得mgsin-Ff1-Ff2=ma,即mgsin-kv-mgcos=ma由v-t圖象知,t=0時(shí),v=0,a=4m/s2;當(dāng)速度達(dá)到最大值時(shí),vm=10m/s,a=0,代入上式解得=0.25,k=30kg/s,B正確;當(dāng)v=5m/s時(shí),運(yùn)動(dòng)員和雪橇受到的空氣阻力為150N,加速度a=2m/s2,D正確,C錯(cuò)誤。二、實(shí)驗(yàn)題(12分)9.(2019安徽亳州高三質(zhì)檢)在“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。(1)甲同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系,帶滑輪的長木板和彈簧測(cè)力計(jì)均水平固定。實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是。a.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)Fb.改變沙和沙桶質(zhì)量,打出幾條紙帶c.用天平測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量d.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)若甲同學(xué)測(cè)出的a-F圖象的斜率為k,則小車的質(zhì)量為。(3)乙同學(xué)用如圖乙所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系,得到a-F圖象如圖丙所示。乙丙圖線一次是木板水平做的,一次是木板傾斜做的,則圖線是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的(選填“”或“”);在軌道水平時(shí),小車運(yùn)動(dòng)的阻力F=N;(4)圖丙中,圖線在末端彎曲的原因是。答案(1)ab(2)2k(3)0.5(4)沒有滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量解析(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是:小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),步驟a正確;改變沙和沙桶質(zhì)量,打出幾條紙帶,步驟b正確;因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)可讀出小車所受的拉力,故沒必要用天平測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量,也沒必要保證沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,步驟cd錯(cuò)誤,故選ab;(2)根據(jù)牛頓定律可知:2F=Ma,則a=2MF,因2M=k,則M=2k;(3)圖線說明在沒給小車加力時(shí)小車就已經(jīng)有了加速度,說明軌道右側(cè)抬高成為斜面;由圖線可知,當(dāng)F=0.5N時(shí)小車開始做加速運(yùn)動(dòng),可知當(dāng)木板水平時(shí),小車受到的摩擦力為0.5N;(4)圖丙中,圖線在末端彎曲的原因是:未滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量。三、計(jì)算題(本題共3小題,共40分)10.(10分)(2018江蘇蘇州一模)如圖所示,傾角=37、斜面長為1 m的斜面體放在水平面上。將一質(zhì)量為2 kg的小物塊從斜面頂部由靜止釋放,1 s后到達(dá)底端,斜面體始終保持靜止。重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求:(1)小物塊沿斜面下滑的加速度和到達(dá)底端時(shí)速度的大小;(2)小物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù);(3)小物塊運(yùn)動(dòng)過程中,水平面對(duì)斜面體的摩擦力大小和方向。答案(1)2 m/s(2)0.5(3)3.2 N水平向左解析(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=12at2得a=2m/s2由v=at得v=2m/s。(2)由牛頓第二定律mgsin-mgcos=ma得=0.5。(3)mgcossin>mgcos2水平面對(duì)斜面體的摩擦力向左大小Ff=mgcossin-mgcos2=3.2N。11.(15分)(2019湖南醴陵二中月考)如圖所示,一水平的長L=2.25 m的傳送帶與平板緊靠在一起,且上表面在同一水平面,皮帶以v0=4 m/s勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)在傳送帶上左端靜止放上一質(zhì)量為m=1 kg的煤塊(視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶及煤塊與平板上表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為1=0.2。經(jīng)過一段時(shí)間,煤塊被傳送到傳送帶的右端,此過程在傳送帶上留下了一段黑色痕跡,隨后煤塊在平穩(wěn)滑上右端平板上的同時(shí),在平板右側(cè)施加一個(gè)水平向右的恒力F=17 N,F作用了t0=1 s時(shí)煤塊與平板速度恰相等,此時(shí)刻撤去F,最終煤塊沒有從平板上滑下,已知平板質(zhì)量M=4 kg(重力加速度g取10 m/s2),求:(1)傳送帶上黑色痕跡的長度;(2)求平板與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)2的大小;(3)平板上表面至少多長(本小問計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案(1)3.75 m(2)0.3(3)1.6 m解析(1)對(duì)煤塊由牛頓第二定律:1mg=ma1得a1=2m/s2若煤塊一直加速到右端,設(shè)到右端速度為v1得v12=2a1L解得:v1=3m/s因?yàn)関1<v0,所以煤塊一直加速到右端,設(shè)需t1時(shí)間到右端,則:t1=v1a1=32st1時(shí)間內(nèi)皮帶位移:s皮=v0t1=432m=6ms=s皮-L=(6-2.25)m=3.75m(2)煤塊滑上平板時(shí)速度v1=3m/s,a1=2m/s2兩者速度相等有:v共=v1-a1t0=a2t0,解得a2=1m/s2v共=1m/s對(duì)平板由牛頓第二定律:F+1mg-2(M+m)g=Ma2解得:2=0.3(3)由于2>1,共速后煤塊將以a1勻減速到停止,而平板以a3勻減速對(duì)平板由牛頓第二定律:1mg-2(M+m)g=Ma3得a3=-134m/s2t2=0-v共a3=-0-1134s=413s全過程平板位移:s板=0+v共2(t0+t2)解得s板=1726m全過程煤塊位移:s煤=v122a1=94m所以板長L=s煤-s板1.6m12.(15分)(2015全國卷,25)下暴雨時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。某地有一傾角為=37(sin 37=35)的山坡C,上面有一質(zhì)量為m的石板B,其上下表面與斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示。假設(shè)某次暴雨中,A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊),在極短時(shí)間內(nèi),A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)1減小為38,B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)2減小為0.5,A、B開始運(yùn)動(dòng),此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn);在第2 s末,B的上表面突然變?yōu)楣饣?2保持不變,已知A開始運(yùn)動(dòng)時(shí),A離B下邊緣的距離l=27 m,C足夠長。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。重力加速度g大小取10 m/s2。求:(1)在02 s時(shí)間內(nèi)A和B加速度的大小;(2)A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。答案(1)3 m/s21 m/s2(2)4 s解析(1)在02s時(shí)間內(nèi),A和B的受力分別如圖甲、乙所示,甲乙其中Ff1、FN1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小,Ff2、FN2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小,方向如圖所示。由滑動(dòng)摩擦力公式和力的平衡條件得Ff1=1FN1FN1=mgcosFf2=2FN2FN2=FN1+mgcos規(guī)定沿斜面向下為正。設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2,由牛頓第二定律得mgsin-Ff1=ma1mgsin-Ff2+Ff1=ma2聯(lián)立式,并代入題給條件得a1=3m/s2a2=1m/s2(2)在t1=2s時(shí),設(shè)A和B的速度分別為v1和v2,則v1=a1t1=6m/sv2=a2t1=2m/st>t1時(shí),設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2。此時(shí)A與B之間摩擦力為零,同理可得a1=6m/s2a2=-2m/s2即B做減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)經(jīng)過時(shí)間t2,B的速度減為零,則有v2+a2t2=0聯(lián)立式得t2=1s在t1+t2時(shí)間內(nèi),A相對(duì)于B運(yùn)動(dòng)的距離為s=12a1t12+v1t2+12a1t22-12a2t12+v2t2+12a2t22=12m<27m此后B靜止不動(dòng),A繼續(xù)在B上滑動(dòng)。設(shè)再經(jīng)過時(shí)間t3后A離開B,則有l(wèi)-s=(v1+a1t2)t3+12a1t32可得t3=1s(另一解不合題意,舍去)設(shè)A在B上總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t總,有t總=t1+t2+t3=4s