2020版高考物理一轮复习全程训练计划周测三牛顿运动定律含解析.pdf
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1、牛顿运动定律牛顿运动定律 夯基提能卷 立足于练题型悟技法保底分 (本试卷满分 95 分) 一、选择题(本题包括 8 小题,每小题 6 分,共 48 分在每小题给出的四个选项中,有 的小题只有一个选项是正确的,有的小题有多个选项是正确的全部选对的得 6 分,选不全 的得 3 分,有选错或不答的得 0 分) 1如图所示,在光滑水平面上以水平恒力F拉动小车和木块,让它们一起做无相对滑 动的加速运动,若小车质量为M,木块质量为m,加速度大小为a,木块和小车间的动摩擦 因数为.对于这个过程,某班同学有以下 4 个式子表达木块受到的摩擦力的大小,你认为 一定正确的是( ) AFMa B(Mm)a Cmg
2、DMa 答案:A 解析:以小车和木块组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律可得F(Mm)a,以木 块为研究对象,有fma,以小车为研究对象,有FfMa,其中ff,故fFMa, 选项 A 正确本题特别需要指出的是 : 由于小车和木块间没有相对滑动,所以它们之间的摩 擦力应该是静摩擦力 2. 如图所示,质量为m0、倾角为的斜面体静止在水平地面上,有一质量为m的小物块 放在斜面上,轻推一下小物块后,它沿斜面向下匀速运动若给小物块持续施加沿斜面向下 的恒力F,斜面体始终静止,重力加速度大小为g.施加恒力F后,下列说法正确的是( ) A小物块沿斜面向下运动的加速度为F m B斜面体对地面的压力大小等于(m
3、m0)gFsin C地面对斜面体的摩擦力方向水平向左 D斜面体对小物块的作用力的大小和方向都变化 答案:A 解析 : 根据题述,小物块沿斜面向下匀速运动,摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,可 得mgcosmgsin,给小物块持续施加沿斜面向下的恒力F,对小物块,由牛顿第二定 律有,Fmgcosmgsinma,联立解得a ,选项 A 正确;小物块沿斜面向下匀速 F m 运动时,对小物块和斜面体整体受力分析,根据平衡条件可得,地面对斜面体的支持力等于 斜面体和小物块重力之和,大小为(mm0)g.给小物块持续施加沿斜面向下的恒力F后,小 物块对斜面体的压力和摩擦力均不变, 即斜面体对小物块的作用力的大
4、小和方向都不变, 地 面对斜面体的摩擦力为零,斜面体对地面的压力大小等于(mm0)g,选项 B、C、D 错误 3. 如图所示,A、B两球完全相同, 质量均为m, 用两根等长的细线悬挂在升降机天花板的O 点, 两球之间连着一根劲度系数为k的轻质弹簧, 已知重力加速度为g, 当升降机以加速度a 竖直向上加速运动时,两根细线之间的夹角为60,在运动过程中O、A间的细线被 g 2 剪断瞬间,下列关于A、B两球的加速度的说法正确的是( ) AA球的加速度大小为g,方向竖直向下 BB球的加速度大小为g,方向竖直向上 CA球的加速度大小为g,方向斜向左下方 7 2 DA球的加速度大小为g,方向沿OA方向3
5、答案:C 解析: O、A间的细线被剪断前, 对小球A, 受力分析如图所示, 根据牛顿第二定律有F2cos30 mgma,F2sin30F10, 解得F1kxmg, 在O、A间的细线被剪断瞬间,F2突然消失, 3 2 但F1不突变,所以A球有水平向左的加速度aAxg,竖直向下的加速度aAyg,则A F1 m 3 2 球的加速度大小为aAg,方向斜向左下方;而B球的加速度仍为a ,方向a 2Axa2Ay 7 2 g 2 竖直向上,C 正确 4如图所示,A、B两物体质量均为m,叠放在轻质弹簧上(弹簧下端固定于地面上), 对A施加一竖直向下、大小为F(F2mg)的力,将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于
6、弹性限 度内)而处于平衡状态,现突然撤去力F,设两物体向上运动过程中A、B间的相互作用力大 小为FN,不计空气阻力,则关于FN的说法正确的是(重力加速度为g)( ) A刚撤去力F时,FNmgF 2 B弹簧弹力大小为F时,FNF 2 CA、B的速度最大时,FN2mg D弹簧恢复原长时,FNmg 答案:B 解析:对A施加一竖直向下、大小为F(F2mg)的力,将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终 处于弹性限度内)而处于平衡状态,弹簧弹力大小为F2mg.刚撤去力F时,A、B向上加速 运动, 由牛顿第二定律可得,a, 对A受力分析, 由牛顿第二定律有FNmgma, 解得FN F 2m , 选项 A 错误 当弹
7、簧弹力大小为F时, 对A、B整体, 由牛顿第二定律有,F2mg2ma1, 2mgF 2 隔离A,由牛顿第二定律有,FNmgma1,解得FN ,选项 B 正确A、B的速度最大时, F 2 加速度为零,弹簧弹力大小为 2mg,FNmg,选项 C 错误弹簧恢复原长时,A、B只受重力 向上运动,FN0,选项 D 错误 5(多选)如图甲所示,质量M0.5 kg 的木板静止在光滑水平面上,质量m1 kg 的物 块以初速度v04 m/s 滑上木板的左端,物块与木板之间的动摩擦因数为0.2,在物块 滑上木板的同时,给木板施加一水平向右的恒力F.当恒力F取某一值时,物块在木板上相 对于木板滑动的路程为s, 给木
8、板施加不同大小的恒力F, 得到 和F的关系图象如图乙所示, 1 s 其中AB与横轴平行,且AB段的纵坐标为 1 m1,B点和C点所对应的横坐标分别为a N、b N 将物块视为质点, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 重力加速度大小g10 m/s2.则有 ( ) ABC段表示物块最终从木板的右端离开 BDE段表示物块最终从木板的左端离开 Ca1 Db2 答案:BC 解析 : 经分析可知,AB段表示物块从木板的右端离开,BC段表示物块没有离开木板,DE 段表示物块从木板左端离开,故 A 错误,B 正确B点表示物块刚好滑到木板右端与木板相 对静止,由AB段可知木板的长度为l1 m,物块的加速度大小为a物
9、g2 m/s2,设经 过时间t物块与木板相对静止,则有 xlv0t1 m,可得t0.5 s,则木板的加速度 1 2 大小为a木 m/s26 m/s2, 对木板受力分析可得a木6 m/s2, 代入 42 0.5 0.5 Famg M 得Fa1 N,C 正确C点表示物块与木板刚好相对静止时的最大外力,则有Fb(Mm)g3 N,故 D 错误 6如图所示,套在水平直杆上质量为m的小球开始时静止,现对小球沿杆方向施加恒 力F0,垂直于杆方向施加竖直向上的力F,且F的大小始终与小球的速度成正比,即F kv(图中未标出)已知小球与杆间的动摩擦因数为,小球运动过程中未从杆上脱落,且 F0mg.下列关于运动中的
10、速度时间图象正确的是( ) 答案:C 解析:开始时小球所受支持力方向向上,随着时间的增加,小球速度增大,F增大,则 支持力减小,摩擦力减小,根据牛顿第二定律,可知这一阶段小球的加速度增大当竖直向 上的力F的大小等于小球重力的大小时, 小球的加速度最大 再往后竖直向上的力F的大小 大于重力的大小,直杆对小球的弹力向下,F增大,则弹力增大,摩擦力增大,根据牛顿第 二定律,小球的加速度减小,当加速度减小到零时,小球做匀速直线运动,故 C 正确 7. 一质量为m2.0 kg的木箱静止在粗糙的水平地面上,木箱与地面间的动摩擦因数 0.2,现对木箱施加一沿水平方向的大小随时间变化的拉力F,使木箱由静止开始
11、运动,测 得 02 s 内其加速度a随时间t变化的关系图象如图所示 已知重力加速度g10 m/s2, 下 列关于木箱所受拉力F的大小和运动速度v随时间t变化的图象正确的是( ) 答案:A 解析:在 02 s 内,木箱加速度由 4 m/s2逐渐减小到 0,由加速度图象可得a4 2t(m/s2), 由牛顿第二定律得Fmgma, 可得F124t(N), 即在 02 s 内, A 正确, B 错误 ; 在 02 s 内, 木箱速度增加 4 m/s,2 s 后木箱加速度为零, 木箱的速度为 4 m/s, C、 D 错误 8. (多选)如图所示,某科研单位设计了一质量为m的空间飞行器,飞行器从地面起飞时,
12、 发动机提供的动力方向与水平方向的夹角60,使飞行器恰沿与水平方向成30 角的直线斜向右上方匀加速飞行,经t时间后,将动力的方向沿逆时针旋转 60,同时适 当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,重力加 速度大小为g,下列说法中正确的是( ) A加速时动力的大小等于mg B加速时加速度的大小为g C减速时动力的大小等于mg 3 2 D减速飞行t时间后速度为零 答案:BC 解析:画出飞行器沿与水平方向成30角的直线斜向右上方匀加速飞行时的受力 示意图,如图 1 所示,由图中几何关系可知F合mg,由mgcos30 ,可得加速时动力的 F 2 大小Fmg,选项 A
13、错误,B 正确;画出飞行器沿原方向匀减速飞行时的受力示意图,如3 图 2 所示,由 sin60,可得减速时动力的大小Fmg,选项 C 正确 ; 加速飞行t F mg 3 2 时间后的速度为vatgt,减速飞行时的合外力大小为mgcos60,减速飞行时的加 mg 2 速度大小为 ,减速飞行 2t时间后速度为零,选项 D 错误 g 2 二、非选择题(本题包括 4 小题,共 47 分) 9(8 分)如图甲所示,力传感器A与计算机(未画出)相连接,可获得拉力随时间变化 的规律将力传感器固定在水平桌面上,测力端通过轻质细绳与一滑块相连,调节力传感器 高度使细绳水平,滑块放在较长的小车上,滑块的质量m1.
14、5 kg,小车的质量M1.65 kg.一根轻质细绳跨过光滑的轻质定滑轮,其一端连接小车,另一端系一只空砂桶,调节滑 轮使桌面上部细绳水平,整个装置处于静止状态现打开力传感器,同时缓慢向砂桶里倒入 砂子,当小车刚好开始运动时,立即停止倒砂子若力传感器采集的Ft图象如图乙所示, 重力加速度g10 m/s2,则: (1)滑块与小车间的动摩擦因数_;若忽略小车与水平桌面间的摩擦, 滑块从小车上滑落前,小车稳定运动的加速度大小a_m/s2. (2)若实验中力传感器测力端与滑块间的细绳不水平,左端略高一些,由此而引起动摩 擦因数的测量结果_(选填“偏大”或“偏小”) 答案:(1)0.2(3 分) 0.25
15、(3 分) (2)偏小(2 分) 解析:(1)结合题图乙可知,滑块与小车间的最大静摩擦力fmax3.5 N,此时砂桶及所 装砂子的总重力m0gfmax,解得 :m00.35 kg.小车在运动时与滑块间的滑动摩擦力f 3.0 N,由fmg,解得 :0.2; 对砂桶、砂子、小车组成的整体,根据牛顿第二定律得 :m0gf(M m0)a,解得:a0.25 m/s2.(2)若力传感器测力端与滑块间的细绳不水平,左端略高一 些,导致压力减小,则滑动摩擦力偏小,因此动摩擦因数的测量结果偏小 10(8 分)用图甲的装置“验证牛顿第二定律”时有两个“巧妙”的设计,一是要求小 车的质量远大于砂和砂桶的质量之和;二
16、是对小车要进行“平衡摩擦力”操作 回答下列问题: (1)实 验 要 求 “小 车 质 量 远 大 于 砂 和 砂 桶 质 量 之 和 ”的 目 的 是 _ _. (2)对小车进行“平衡摩擦力”操作时,下列必须进行的是_(填字母序号) A取下砂和砂桶 B在空砂桶的牵引下,轻推一下小车,小车能做匀速直线运动 C小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,打点计时器的电源应断开 D把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度 (3)在满足实验条件下,某同学得到了如图乙的图线(M为小车和砝码的总质量),图线 在纵轴上截距不为零的原因是 _ 答案 : (1)绳的拉力(近似)等于砂和砂桶的重力之和小车所受的合外力(
17、近似)等于砂和 砂桶重力之和(3 分) (2)AD(选不全的不给分)(3 分) (3)长木板的倾角过大(平衡摩擦力过度)(2 分) 解析:(1)根据实验原理,只有“小车质量远大于砂和砂桶质量之和”才能认为绳的拉 力等于砂和砂桶的重力之和 (2)平衡摩擦力时应该取下砂和砂桶, 选项 A 正确, 选项 B 错误 ; 小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,打点计时器的电源应该开启,选项 C 错误; 把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度,用来平衡摩擦力,选项 D 正确(3)图线在纵轴 上截距不为零的原因是平衡摩擦力过度 11(15 分)如图所示,水平地面上有三个质量均为m1 kg 的小物块A、B、
18、C,A、B间 用一根轻绳水平相连 一水平恒力F作用于A上, 使三物块以相同加速度运动一段时间后撤 去F.已知B与C间的动摩擦因数10.5,A和C与地面间的动摩擦因数均为20.2, 若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取 10 m/s2.求: (1)F的最大值; (2)从撤去F到三物块停止运动的过程中,B受到的摩擦力 解析:(1)B、C恰好要相对滑动时 对C:1mg2(mm)gma(3 分) 解得a1 m/s2(1 分) 由题意知,A、B、C相对静止时,F有最大值Fmax 对A、B、C整体:Fmax2(mmm)g3ma(2 分) 解得Fmax9 N(1 分) (2)撤去F后,设B、C相对静止 对A、
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