届人教版 牛顿运动定律B卷 单元测试Word下载.docx
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5.(多选)
如图所示,一根长度为2L、质量为m的绳子挂在定滑轮的两侧,左右两边绳子的长度相等.绳子的质量分布均匀,滑轮的质量和大小均忽略不计,不计一切摩擦.由于轻微扰动,右侧绳从静止开始竖直下降,当它向下运动的位移为x时,加速度大小为a,滑轮对天花板的拉力为FT.已知重力加速度大小为g,下列a-x、FT-x关系图象可能正确的是( )
6.
(多选)如图所示,物体A、B、C放在光滑水平面上并用细绳a、b连接,拉力F作用在A上,使三物体在水平面上运动,若在B上放一小物体D,D随B一起运动,且原来的拉力F保持不变,那么加上D后两绳中拉力的变化是(绳a中拉力大小用FTa表示,绳b中拉力大小用Tb表示)( )
A.Ta变大B.Tb变大
C.Ta变小D.Tb变小
7.
物体被钢索从地面吊起,该物体在竖直方向上运动的v-t图象如图所示,不计空气阻力.关于物体在0~46s内的运动,下列说法正确的是( )
A.在30s时物体距地面最高
B.在46s时物体距地面的高度为22m
C.在0~10s内物体处于失重状态
D.在30~36s内钢索最容易断裂
8.(多选)某同学用台秤研究电梯中的超、失重现象.地面上其体重为500N,再将台秤移至电梯内测其体重.电梯从t=0时由静止开始运动,到t=11s时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的情况如图所示,重力加速度g=10m/s2.则( )
A.电梯为下降过程
B.在10~11s内电梯的加速度大小为2m/s2
C.F3的示数为550N
D.电梯运行的总位移为19m
二、非选择题(本题包括4小题,共47分)
9.(7分)图甲为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图.图中小车A的质量为m1,连接在小车后的纸带穿过电火花打点计时器B,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮且足够长的木板上,P的质量为m2,C为力传感器,实验时改变P的质量,读出对应的力传感器的示数F,不计绳与滑轮间的摩擦.
(1)电火花打点计时器的工作电压为________(填“交”或“直”)流________V.
(2)下列说法正确的是________.
A.一端带有定滑轮的长木板必须保持水平
B.实验中通过打点计时器打出的点来求解小车运动时的加速度
C.实验中m2应远小于m1
D.传感器的示数始终为
m2g
(3)图乙为某次实验得到的纸带,纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度的大小是________m/s2.(交流电的频率为50Hz,结果保留二位有效数字)
(4)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象是图丙中的________.
10.
(7分)为了探究在质量不变时,物体的加速度与合力的关系,某学生想到用气垫导轨(物体在其上面运动时可认为摩擦力为0)和光电门及质量为m的滑块来进行实验.如图所示,他将气垫导轨的一端用木块垫高,使导轨有一个倾角θ,将滑块从导轨上端释放,光电门自动记录滑块经过A、B光电门时,滑块上挡光片的挡光时间分别为t1、t2,用游标卡尺测得挡光片的宽度为d,用量角器测得气垫导轨的倾角为θ,则
(1)要测出滑块的加速度还必须测出________________(同时用符号表示该测量量).
(2)滑块的加速度a=________________(用上面的已知量和测量量符号表示).
(3)要改变滑块受到的合力,只需改变________.在利用图象探究加速度与合力的关系时,以纵轴表示加速度,在不用合力表示横轴的情况下,可用________(填“sinθ”、“cosθ”或“tanθ”)表示横轴.
11.(13分)如图所示,三角形传送带以v=5m/s的速度逆时针匀速转动,传送带两边倾斜部分的长度都是L=6m,且与水平方向的夹角均为37°
.现有两个质量均为m=1kg的小物体A、B从传送带顶端都以v0=1m/s的初速度同时沿传送带下滑,物体与传送带间的动摩擦因数都是μ=0.75.取g=10m/s2,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8.求:
(1)A、B两物体到达传送带底端的时间差(结果可用分数表示);
(2)整个下滑过程中因摩擦产生的总热量.
12.
(20分)如图所示,粗糙水平面上放置一个质量M=2kg、长度L=5m的木板A,可视为质点的物块B放在木板A的最左端,其质量m=1kg.已知A、B间动摩擦因数为μ1=0.2,A与水平地面间的动摩擦因数为μ2=0.4.开始时A、B均处于静止状态,当B获得水平向右的初速度v0=8m/s的同时,对A施加水平向右的恒力,取g=10m/s2.
(1)为使物块B不从木板A的右端滑出,求力F的最小值.
(2)若F=22N,求物块B的最大速度.
周测三 牛顿运动定律(B卷)
1.B
对球进行受力分析,如图所示.水平方向有F1cos45°
-F2cos45°
=ma,竖直方向有F1sin45°
+F2sin45°
=mg,解得F1=
m(g+a)、F2=
m(g-a),故当a>
0时,不论加速度多么小,挡板对球的弹力F1都不可能为零,其大小与加速度的大小有关,而当a=g时,斜面对球的弹力F2为零,A、C错误,B正确;
据牛顿第二定律知,斜面和挡板对球的弹力、球的重力三个力的合力等于ma,D错误.
2.B 从设题内容不能确定粗绳是否受摩擦力,选项A错误;
设粗绳的质量为m,加速度为a,与地面的动摩擦因数为μ,以距A端x处的后面一段绳为研究对象有FT-μ
mg=
ma,即FT=-
x+(μmg+ma)或FT=-
x+F,若只增大恒力F,则FT-x直线斜率的绝对值变大,选项B正确;
因粗绳的质量m、加速度a、与地面的动摩擦因数μ均未知,选项C、D错误.
3.ABD 若v2<
v1且物体与传送带间的动摩擦因数μ≥tanθ,即加速度沿传送带向上,则物体沿传送带向上做匀加速运动至速度为v1后做匀速向上运动;
若v2<
v1且物体与传送带间的动摩擦因数μ<
tanθ,则物体沿传送带向上做匀减速运动至速度为0,后沿传送带向下做匀加速运动;
若v2>
v1且物体与传送带间的动摩擦因数μ≥tanθ,则物体沿传送带向上做匀减速运动至速度为v1后向上做匀速运动;
tanθ,则物体沿传送带向上做加速度a=gsinθ+μgcosθ的匀减速运动至速度为v1,后做加速度a=gsinθ-μgcosθ的匀减速运动,向上减速运动至速度为零后开始向下做加速度为a=gsinθ-μgcosθ的匀加速运动直至离开传送带.选项C错误,A、B、D正确.
4.ABC 本题考查摩擦力、牛顿第二定律等知识.若水平力作用在B上,当物块A和物块B处于平衡状态时,物块A不受摩擦力,物块B受到的滑动摩擦力与力F平衡,故A项正确;
若水平力作用在B上且物块A和物块B一起向右以加速度a运动时,由牛顿第二定律可得f1为ma,f2为2μmg,B项正确;
若水平力作用在A上,当物块A和物块B处于平衡状态时,A、B两物块受到的摩擦力大小相同且均为F,C项正确;
若水平力作用在A上且物块A和物块B一起向右以加速度a运动时,由牛顿第二定律可得物块A受到的摩擦力为f=F-ma,D项错.
5.AC 设单位长度绳子的质量为m,绳子的拉力为F,当右侧的绳子向下移动x时,左侧的绳子向上移动x,因为是同一根绳子,所以左右两侧绳子的加速度大小相等,由牛顿第二定律得,对右侧的绳子,m(L+x)g-F=m(L+x)a,对左侧的绳子,F-m(L-x)g=m(L-x)a,由以上两式解得a=
g,F=-
x2+mgL,选项A正确,选项B错误;
以滑轮为研究对象,由平衡条件得FT=2F=-
x2+2mgL,选项C正确,选项D错误.
6.AD 在放置D之前,以整体为研究对象有F=(mA+mB+mC)a1,以C为研究对象有Tb1=mCa1,故有Tb1=
,以B、C为研究对象有Ta1=(mB+mC)a1=
,在放置D之后,以整体为研究对象有F=(mA+mB+mC+mD)a2,得a2=
,以C为研究对象有Tb2=mCa2=
,以B、C和D为研究对象有Ta2=(mB+mC+mD)a2=
,显然Ta2>
Ta1,Tb2<
Tb1.故A、D正确.
7.B 由图可知0~36s内物体速度方向向上,故在36s时物体距地面最高,选项A错误;
在46s时物体距地面的高度h=
×
(20+36)×
1.0m-
10×
1.2m=22m,选项B正确;
在0~10s内物体加速度向上,故物体处于超重状态,选项C错误;
在30~36s内物体的加速度向下,故物体处于失重状态,钢索不容易断裂,选项D错误.
8.ABD 0~2s该同学的支持力小于重力,合力向下,加速度向下,由于初始为静止状态,所以0~2s内电梯匀加速下降,2~10s内该同学的支持力等于重力,此时为平衡状态,所以2~10s内电梯保持2s末的速度匀速直线运动,10~11s内该同学的支持力大于重力,合力向上,由于之前的速度向下,所以此阶段电梯向下匀减速运动,选项A正确.匀加速阶段加速度a=
=1m/s2,2s末的速度v2=at=2m/s,此阶段位移x1=
at2=2m;
匀速阶段位移x2=16m;
匀减速阶段时间t′=1s,初速度为2m/s,末速度等于0,所以此阶段加速度a′=
=2m/s2,根据牛顿第二定律F′N-G=ma′=
a′,解得此时的支持力F′N=600N,即F3=600N,此阶段位移x3=
t′=1m.总位移x=x1+x2+x3=19m,故B、D正确,C错误.
9.解题思路:
本题考查探究加速度与物体质量和物体受力的关系.
(1)电火花打点计时器工作电压为交流220V;
(2)该实验首先必须要平衡摩擦力,选项A错误;
根据打点计时器打出来的点,应用“逐差法”来求小车运动时的加速度,选项B正确;
由于该实验的这种连接方式,重物和小车的加速度不相同,小车在绳的拉力下加速运动,由于一根细绳中的弹力大小处处相等,故测力计示数等于此拉力,因此不需要用重物的重力来代替,故不要求重物质量远小于小车质量,选项C错误;
重物向下加速度运动,由牛顿第二定律m2g-2F=m2a,解得F=
m2(g-a),选项D错误;
(3)根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2,有Δx=(3.39-2.89)×
10-2m=a×
(0.1s)2[或者Δx=(2.89-2.40)×
10-2=a×
(0.1s)2],解得a=0.50m/s2(或者0.49m/s2);
(4)若没有平衡摩擦力,只有当F增加到一定值时,小车才可能加速运动,则当F≠0时,a=0,所以可能是图中的图线C.故选项C正确.
答案:
(1)交 220(每空1分)
(2)B(2分,多选不得分)
(3)0.49(或0.50)(2分)
(4)C(1分)
10.解题思路:
(1)
(2)由于光电门挡光片非常窄,且挡光时间短,所以用挡光片的宽度d除以挡光时间t得到的平均速度可近似当做瞬时速度.这样可求得滑块经过A、B两位置时的瞬时速度分别是v1=
,v2=
,又由运动学公式可知a=
,故要求加速度,还必须测量出A、B两光电门间的距离x.(3)由于滑块在气垫导轨上运动,可认为不受摩擦力,当气垫导轨一端垫高时,滑块在倾斜气垫导轨上所受重力沿导轨方向的分力F=mgsinθ即为滑块合力,要改变滑块合力大小,需要改变气垫导轨的倾角θ.当利用图象探究加速度与合力的关系时,以纵轴表示加速度,在不用合力表示横轴的情况下,可用sinθ来表示横轴.
(1)两光电门之间的距离x(1分)
(2)
(2分) (3)气垫导轨的倾角 sinθ(每空2分)
11.
解题思路:
(1)受力分析如图所示,
对物体A,设其刚开始时加速度为a,
则:
mgsin37°
+μmgcos37°
=ma(1分)
解得:
a=12m/s2(1分)
设经过时间t1,物体A与传送带达到共同速度,由运动学公式得:
v=v0+at1,解得:
t1=
s(1分)
此时物体A下滑的位移x=
t1=1m(1分)
这时物体A所受摩擦力方向变为沿斜面向上,又
mgsinθ-μmgcosθ=0(1分)
则物体将与传送带一起匀速运动到最底端,有L-x=vt2
t2=1s(1分)
物体A下滑的时间为:
tA=t1+t2=
对物体B受力分析可知,物体B一直做匀速直线运动,则物体B下滑的时间为tB=
=6s(1分)
A、B两物体到达传送带底端的时间差Δt=tB-tA=
(2)物体A在与传送带相对滑动的过程中,与传送带的相对路程为:
Δx1=vt1-x=
m(1分)
B一直匀速运动,但是与传送带的运动方向相反,故与传送带的相对路程为:
Δx2=vtB+v0tB=36m(1分)
因此滑动摩擦力产生的总热量为:
Q=μmg(Δx1+Δx2)cos37°
=220J(2分)
(1)
s
(2)220J
12.解题思路:
(1)物块B在木板A上做匀减速直线运动,由牛顿第二定律可知:
μ1mg=ma1(1分)
a1=2m/s2
物块B滑到A的右端时A、B速度相等,则物块B刚好不从木板A的右端滑出,A、B的相对位移为木板长L,设木板A的加速度为a2,由速度公式和位移公式可知:
木板A的速度为:
v=a2t(1分)
物块B的速度为:
v=v0-a1t(1分)
木板A的位移为:
xA=
t(1分)
物块B的位移为:
xB=
A、B的相对位移为木板长L:
L=xB-xA(1分)
联立以上各式解得:
a2=
m/s2
对木板A,由牛顿第二定律可知:
Fmin+μ1mg-μ2(m+M)g=Ma2(1分)
Fmin=18.8N(1分)
(2)物块B在木板A上先做匀减速直线运动,加速度为a1=2m/s2木板A做匀加速直线运动.对木板A,由牛顿第二定律可得:
F+μ1mg-μ2(m+M)g=Ma3(1分)
a3=6m/s2
设经过时间t1,A、B速度相同,大小都为v1
v1=v0-a1t1(1分)
v1=a3t1(1分)
联立解得:
t1=1s
v1=6m/s
在此过程中A、B的位移分别为xA1、xB1,则:
xA1=
t1(1分)
xB1=
A、B间的相对位移为:
Δx1=xB1-xA1(1分)
A、B速度相同后,木板A以a4的加速度继续匀加速运动,由牛顿运动定律可知:
F-μ1mg-μ2(m+M)g=Ma4(1分)
a4=4m/s2
由于a4>
a1,所以物块B也向右做匀加速运动,但相对木板A向左运动,经时间t2后物块B会从木板A的左端滑出,在这段时间内:
xA2=v1t2+
a4t
(1分)
xB2=v1t2+
a1t
A、B间的位移满足
Δx1=xA2-xB2(1分)
t2=2s
物块B从木板A的左端滑出时的速度为:
v3=v1+a1t2(1分)
v3=10m/s(1分)
物块B从木板A的左端滑出后落到地面上做匀减速运动,所以整个过程中,物块B从木板A的左端滑出时的速度为最大速度10m/s.
(1)18.8N
(2)10m/s
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