红对勾届高三物理一轮总复习单元综合测试三 牛顿运动定律.docx
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红对勾届高三物理一轮总复习单元综合测试三牛顿运动定律
单元综合测试三 (牛顿运动定律)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,试卷满分为100分.考试时间为90分钟.
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共10小题,每题4分,共40分.有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1.下列实例属于超重现象的是( )
A.汽车驶过拱形桥顶端
B.荡秋千的小孩通过最低点
C.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动
D.火箭点火后加速升空
解析:
汽车驶过拱形桥顶端时,加速度方向向下,属于失重现象,A错误;荡秋千的小孩通过最低点时,加速度方向向上,属于超重现象,B正确;跳水运动员被弹起后,只受重力作用,属于完全失重现象,C错误;火箭加速升空,加速度方向向上,属于超重现象,D正确.
答案:
BD
2.如下图所示,将一台电视机静止放在水平桌面上,则以下说法中正确的是( )
A.桌面对它支持力的大小等于它所受的重力,这两个力是一对平衡力
B.它所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C.它对桌面的压力就是它所受的重力,这两个力是同一种性质的力
D.它对桌面的压力和桌面对它的支持力是一对平衡力
解析:
电视机处于静止状态,桌面对它的支持力和它所受的重力的合力为零,是一对平衡力,故A正确,B错误;电视机对桌面的压力和桌面对它的支持力是作用力和反作用力,故D错误;压力和重力是两个性质不同的力,故C错误.
答案:
A
3.一辆空车和一辆满载货物的同型号汽车,在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶.两辆汽车同时紧急刹车后(即车轮不滚动只滑动),以下说法正确的是( )
A.满载货物的汽车由于惯性大,滑行距离较大
B.满载货物的汽车由于受到的摩擦力较大,滑行距离较小
C.两辆汽车滑行的距离相同
D.满载货物的汽车比空车先停下来
解析:
同种型号的汽车,在同一路面上行驶时,汽车急刹车时,车轮与路面间的动摩擦因数相同,因此减速的加速度大小相同,由v2-v
=2ax可知,两车滑行距离相同,C正确,A、B错误,由t=
可知,两车滑行时间相同,D错误.
答案:
C
4.(2013·南平模拟)如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端.B与小车平板间的动摩擦因数为μ.若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为( )
A.mg,竖直向上
B.mg
,斜向左上方
C.mgtanθ,水平向右
D.mg
,斜向右上方
解析:
由小球A可知小车的加速度a=gtanθ,方向水平向右,因此B受到向右的摩擦力Ff=ma=mgtanθ,对B受力分析如右图所示.小车对B的作用力即为FN与Ff的合力F,F=
=mg
,故选D.
答案:
D
5.(2012·江苏高考)将一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是( )
解析:
设皮球受到的阻力为F=kv,根据牛顿第二定律可得mg+F=ma,两式联立可得mg+kv=ma,皮球上升过程中速度逐渐减小,则加速度也逐渐减小,当v→0时a=g,故选项C正确.
答案:
C
6.(2013·山东潍坊一模)如图所示,一个质量为m的圆环套在一根固定的水平长直杆上,环与杆的动摩擦因数为μ.现给环一个水平向右的恒力F,使圆环由静止开始运动,同时对环施加一个竖直向上、大小随速度变化的作用力F1=kv,其中k为常数,则圆环运动过程中( )
A.最大加速度为
B.最大加速度为
C.最大速度为
D.最大速度为
解析:
圆环在竖直方向受力:
竖直向下的重力G,竖直向上的外力F1,水平直杆的弹力FN;在水平方向受力:
水平向右的恒力F,水平向左的摩擦力Ff,圆环先做加速度越来越大的加速运动,再做加速度越来越小的加速运动,最后做匀速运动.当G=F1时,FN=0,Ff=0,此时圆环的加速度最大,a=
;当匀速运动时圆环的速度最大,此时物体处于平衡状态,水平方向有F=Ff,竖直方向有F1-mg-FN=0,又Ff=μFN,可得最大速度v=
.故A、C正确.
答案:
AC
7.如图所示,小车上有一个定滑轮,跨过定滑轮的绳一端系一重球,另一端系在弹簧测力计上,弹簧测力计固定在小车上,开始时小车处于静止状态.当小车匀加速向右运动时,与静止状态相比较,下列说法中正确的是( )
A.弹簧测力计读数变大,小车对地面的压力变大
B.弹簧测力计读数变大,小车对地面的压力变小
C.弹簧测力计读数变大,小车对地面的压力不变
D.弹簧测力计读数不变,小车对地面的压力变大
解析:
对小球静止时,FT1=mg,匀加速向右运动时,小球相对小车往左摆,FT2>mg,弹簧测力计读数变大;对整体进行受力分析可知,FN=(M+m)g,小车对地面的压力不变,选项C正确.
答案:
C
8.“儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳.质量为m的小明如图静止悬挂时,两橡皮绳的拉力大小均恰为mg,若此时小明左侧橡皮绳断裂,则小明此时( )
A.速度为零
B.加速度a=g,沿原断裂绳的方向斜向下
C.加速度a=g,沿未断裂绳的方向斜向上
D.加速度a=g,方向竖直向下
解析:
速度不能发生突变,左侧橡皮绳断裂瞬间,小明速度为零,选项A正确,断裂前,FT左=FT右=mg,受力分析如图所示.橡皮绳形变量比较大,不会发生突变,断裂瞬间,FT右与mg合力沿断裂绳的反向延长线,大小等于mg,选项B正确.
答案:
AB
9.如图(a)所示,在倾角为θ的光滑斜面上放一物体,用一水平外力F作用于物体上,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图(b)所示,若物体的初速度为零,重力加速度g取10m/s2.根据图(b)中所提供的信息可以计算出( )
A.斜面的高度
B.物体的质量
C.斜面的长度
D.加速度为6m/s2时物体的速度
解析:
当外力为0时,加速度为-6m/s2,即-mgsinθ=ma,可以求出斜面的倾角;当外力等于30N时,加速度为6m/s2,即Fcosθ-mgsinθ=ma′,即立可求出物体的质量m.由a=
F-gsinθ知,物体沿斜面向下先做初速度为零的加速度逐渐减小的加速运动,再做加速度逐渐增大的减速运动,由运动的对称性知a=6m/s2时物体速度为零.故选BD.
答案:
BD
10.水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查.如图为一水平传送带装置示意图.紧绷的传送带AB始终保持v=1m/s的恒定速率运行.旅客把行李无初速度地放在A处,设行李与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,AB间的距离为2m,g取10m/s2.若乘客把行李放到传送带的同时也以v=1m/s的恒定速度平行于传送带运动去取行李,则( )
A.乘客与行李同时到达B
B.乘客提前0.5s到达B
C.行李提前0.5s到达B
D.若传送带速度足够大,行李最快也要2s才能到达B
解析:
行李放在传送带上,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动.加速度为a=μg=1m/s2,历时t1=
=1s达到共同速度,位移x1=
t1=0.5m,此后匀速运动t2=
=1.5s到达B,共用2.5s;乘客到达B,历时t=
=2s,故B正确.若传送带速度足够大,行李一直加速运动时间最短,最短时间tmin=
=2s,D正确.
答案:
BD
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(本题共2小题,每题8分,共16分)
11.(2013·江苏三校联考)如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力与质量的关系”的实验装置.
(1)该实验应用的研究方法是________.
(2)在小车总质量不变时,改变所挂钩码的数量,多次重复测量,可画出a—F关系图线(如图所示).
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______________________________.
②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是________.
(3)若保持所挂钩码数量不变,改变小车质量,多次重复测量,可以研究加速度a与质量m的关系,则应该绘制什么关系图线?
答:
____________________.
解析:
研究加速度和力与质量的关系实验应用的研究方法是控制变量法.分析此图线的OA段可得出的实验结论是:
质量一定的情况下,加速度与合外力成正比.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:
没有使小车质量远大于钩码质量.若保持所挂钩码数量不变,即小车所受拉力不变.改变小车质量,多次重复测量,可以研究加速度a与质量m的关系,则应该绘制a-
关系图线.
答案:
(1)控制变量法
(2)①质量一定的情况下,加速度与合外力成正比 ②没有使小车质量远大于钩码质量
(3)a-
关系图线
12.(2013·江西六校联考)某实验小组设计了如下图(a)所示的实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如下图(b)所示.
(a) (b)
(1)图线________是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的(选填“①”或“②”).
(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m=________kg;滑块和轨道间的动摩擦因数μ=________.
解析:
(1)图线①所受拉力F=0时加速度不为零,说明图线①是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的.
(2)根据图线①,由拉力F1=0,加速度a1=2m/s2,可得:
F1+mgsinθ-Ff=ma1;由拉力F2=1N,加速度a2=4m/s2,可得:
F2+mgsinθ-Ff=ma2;联立解得m=0.5kg;根据图线②,F=1N=μmg,解得μ=0.2.
答案:
(1)①
(2)0.5 0.2
三、计算题(本题共4小题,13、14题各10分,15、16题各12分,共44分,计算时必须有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(2013·铜陵模拟)如图所示,一个质量m=2kg的滑块在倾角为θ=37°的固定斜面上,受到一个大小为40N的水平推力F作用,以v0=10m/s的速度沿斜面匀速上滑.(sin37°=0.6,取g=10m/s2)
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数;
(2)若滑块运动到A点时立即撤去推力F,求这以后滑块再返回A点经过的时间.
解析:
(1)在F的作用下,物体做匀速运动,
有Fcos37°=mgsin37°+μ(mgcos37°+Fsin37°)
解得μ=0.5
(2)撤去F后,物体往上滑时
a=gsin37°+gμcos37°=10m/s2
t1=
=1s s=
t1=5m
往下滑时a′=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
s=
at
t2=
s
t=t1+t2=(1+
)s
答案:
(1)0.5
(2)(1+
)s
14.长征二号F型火箭托着载有三名宇航员的“神舟七号”飞船飞向太空.已知火箭总长58.3m,发射塔高105m.点火后,经7s火箭离开发射塔.设火箭的运动为匀加速运动,则在火箭离开发射塔的过程中,(结果保留三位有效数字)
(1)火箭的加速度多大?
(2)质量为60kg的宇航员受到的飞船对他的作用力多大?
(g取10m/s2)
解析:
(1)由x=
at2
得a=
=
m/s2=4.29m/s2.
(2)对宇航员受力分析知,其受重力mg,支持力FN,由牛顿第二定律:
FN-mg=ma
解得FN=mg+ma=60×(10+4.29)N=857N.
答案:
(1)4.29m/s2
(2)857N
15.如下图所示,薄板A长L=5m,其质量M=5kg,放在水平桌面上,板右端与桌边相齐.在A上距右端s=3m处放一物体B(大小可忽略,即可看成质点),其质量m=2kg.已知A、B间动摩擦因数μ1=0.1,A与桌面间和B与桌面间的动摩擦因数均为μ2=0.2,原来系统静止.现在在板的右端施一大小一定的水平力F持续作用在A上直到将A从B下抽出才撤去,且使B最后停于桌的右边缘.求:
(1)B运动的时间;
(2)力F的大小.
解析:
(1)对于B,在未离开A时,其加速度为:
aB1=
=1m/s2
设经过时间t1后B离开A,离开A后B的加速度为:
aB2=-
=-2m/s2
根据题意可作出B的速度图象如右图所示.有vB=aB1t1和
aB1t
+
=s
代入数据解得t1=2s
t2=
=1s
所以B运动的时间是:
t=t1+t2=3s.
(2)设A的加速度为aA,则根据相对运动的位移关系得
aAt
-
aB1t
=L-s
解得aA=2m/s2
根据牛顿第二定律得
F-μ1mg-μ2(m+M)g=MaA
代入数据得F=26N.
答案:
(1)3s
(2)26N
16.(2012·重庆理综)某校举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道,比赛距离为s.比赛时,某同学将球置于球拍中心,以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动,当速度达到v0时,再以v0做匀速直线运动跑至终点.整个过程中球一直保持在球拍中心不动.比赛中,该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ0,如右图所示.设球在运动中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m,重力加速度为g.
(1)求空气阻力大小与球速大小的比例系数k;
(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随速度v变化的关系式;
(3)整个匀速跑阶段,若该同学速度仍为v0,而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变,不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化,为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落,求β应满足的条件.
解析:
(1)在匀速运动阶段,有mgtanθ0=kv0
得k=
(2)加速阶段,设球拍对球的支持力N′,有
N′sinθ-kv=ma
N′cosθ=mg
得tanθ=
+
tanθ0
(3)以速度v0匀速运动时,设空气阻力与重力的合力为F,有
F=
球拍倾角为θ0+β时,空气阻力与重力的合力不变,设球沿球拍面下滑的加速度大小为a′
有Fsinβ=ma′
设匀速跑阶段所用时间为t,有t=
-
球不从球拍上掉落的条件
a′t2≤r
得sinβ≤
答案:
(1)
(2)tanθ=
+
tanθ0
(3)sinβ≤
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