高考物理总复习质量评估（三）：牛顿运动定律.doc

牛顿运动定律牛顿运动定律 (时间:90 分钟 满分:100 分) 一、选择题一、选择题(本题包括 10 小题,共 40 分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的 有多个选项正确,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,错选或不选的得 0 分) 1.(2010 安徽皖南八校二联安徽皖南八校二联,14)2008 年 9 月 25 日,“神舟七号”载人飞船成功发射,设近地加速时, 飞船以 5g 的加速度匀加速上升,g 为重力加速度.则质量为 m 的宇航员对飞船底部的压力为( ) A.6mgB.5mgC.4mgD.1mg 解析解析:对宇航员由牛顿运动定律:FNmg=ma,得 FN=6mg,再由牛顿第三定律可判定 A 项正确. 答案答案:A 2.吊扇通过吊杆悬挂在屋顶，设吊扇的重力为 G，当吊扇正常转动时，吊杆对吊扇的拉力为 F，则下列说法正确的是( ) A.F=GB.FGC.FGD.无法确定 解析解析:当吊扇转动时，扇叶对空气的作用力向下，空气对扇叶的反作用力 f 向上，则 F=Gf，所以 FG，选项 C 正确. 答案答案:C 3.引体向上是同学们经常做的一项健身运动.该运动的规范动作是:两手正握单杠,由悬垂开始, 上拉时,下颚须超过单杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂(如图 3-1 所示).这样上拉下放,重复动作, 达到锻炼臂力和腹肌的目的.关于做引体向上动作时人的受力,以下判断正确的是( )图 3-1 A.上拉过程中,人受到两个力的作用 B.上拉过程中,单杠对人的作用力大于人的重力 C.下放过程中,单杠对人的作用力小于人的重力 D.下放过程中,在某瞬间人可能只受到一个力的作用 解析解析:在上拉过程中,人受到重力和单杠对人的作用力,A 正确;上拉过程中,要先加速,后减速,即 先超重,后失重,单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力,B 错误;同理,下放过程中, 单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力,C 错误;刚开始下放的过程中,人加速向 下,其加速度可能为重力加速度,此时,人完全失重,单杠对人没有作用力,即人只受到一个重力的 作用,D 正确. 答案答案:AD 4.如图 3-2 所示,两光滑斜面的倾角分别为 30°和 45°,质量分别为 2m 和 m 的两个滑块用不可伸 长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦),分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两 滑块位置,再由静止释放.则在上述两种情形中正确的有( )图 3-2 A.质量为 2m 的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力作用 B.质量为 m 的滑块均沿斜面向上运动 C.绳对质量为 m 的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力 D.系统在运动中机械能均守恒解析解析:因所谓“下滑力”是重力沿斜面向下的分力,在对 2m 进行受力分析时不能把重力与“下滑 力”重复地加在物体上,所以 A 项错误.两种情况下 2m 的“下滑力”都比 m 的“下滑力”大,故 m 滑 块均向上运动,B 项正确.由牛顿第三定律可知,C 项错误.因斜面光滑,在运动过程中只有重力做 功,故系统机械能守恒,D 项正确. 答案答案:BD 5.质量为 m=1 kg 的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数为 =0.2.现对物体 施加一个大小变化、方向不变的水平力 F，为使物体在 3 s 时间内发生的位移最大，力 F 的 大小应如下面的哪一幅图所示( )图 3-3 解析解析:此题可采用排除法.物体与地面间的滑动摩擦力 f=mg=2 N，A、C 中第 1 s 内 F1 N， 物体不会动，比较可知这两种情况下 3 s 内的位移一定小于 D 中 3 s 内的位移.B 中第 1 s 内加 速、第 2 s 内减速、第 3 s 内加速，而 D 中前 2 s 内一直加速，分析可知 B 中 3 s 内的位移也 比 D 中 3 s 内的位移小.故选 D. 答案答案:D 6.(2010 安徽皖南八校二联安徽皖南八校二联,18)如图 3-4 所示，A、B 是两个位于固定斜面上的正方体物块,它们 的质量相等,F 是沿水平方向作用于 A 上的外力,已知 A、B 的接触面,A、B 与斜面的接触面均 光滑,下列说法正确的是( )图 3-4 A.A 对 B 的作用力大于 B 对 A 的作用力 B.A、B 可能沿斜面向下运动 C.A、B 对斜面的压力相等 D.A、B 受的合外力沿水平方向的分力相等 解析解析:由牛顿第三定律可知:A、B 间的作用力大小相等、方向相反,故 A 项错误;A、B 有可能静 止在斜面上,还有可能沿斜面向上或向下运动,故 B 项正确;由于水平力 F 有使 A 压紧斜面的效 果,可知 A 对斜面的压力大于 B 对斜面的压力,故 C 项错误;不管 A、B 做何种性质的运动,它们 的运动情况相同,它们沿水平方向的分运动的加速度相同,由 F合=ma,可知它们受到的合外力沿 水平方向的分力相等,故 D 项正确. 答案答案:BD 7.如图 3-5 所示,圆柱形的仓库内有三块长度不同的滑板 aO、bO、cO,其下端都固定于底部圆 心 O,而上端则搁在仓库侧壁上,三块滑板与水平面的夹角依次是 30°、45°、60°.若有三个小孩 同时从 a、b、c 处开始下滑(忽略阻力),则( )图 3-5 A.a 处小孩最后到 O 点 B.b 处小孩最后到 O 点 C.c 处小孩最先到 O 点 D.a、c 处小孩同时到 O 点解析解析:三块滑板与圆柱形仓库构成的斜面底边长度均为圆柱形底面半径,则,sin21 cos2gtR当 =45°时,t 最小,当 =30°和 60°时,sin2 的值相同,故只有 D 正确.,2sin42 gRt 答案答案:D 8.如图 3-6 所示,光滑水平面上放置质量分别为 m 和 2m 的四个木块,其中两个质量为 m 的木块 间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是 mg.现用水平拉力 F 拉其中一个质量 为 2m 的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对 m 的最大拉力为( )图 3-6A.B.C.D.3mg53 mg 43 mg 23 mg解析解析:对四个木块组成的整体进行受力分析,设整体加速度为 a,水平方向受拉力 F 的作用,F=6ma;如果对左边的两个木块组成的整体受力分析,水平方向只受拉力 T,对左;23FmaT边质量为 2m 的木块受力分析,水平方向只受静摩擦力作用,f=2ma;对除右边质量为 2m 以外的 三个木块组成的整体受力分析,水平方向只受静摩擦力作用,由 f=4ma,所以,这时整体受到的静摩擦力最大,f=mg,B 正确.,43,4mgTga答案答案:B 9.一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与车顶相连.小球某时刻正处于图 示状态.设斜面对小球的支持力为 N,细绳对小球的拉力为 T,关于此时刻小球的受力情况,下列 说法正确的是( )图 3-7 A.若小车向左运动,N 可能为零 B.若小车向左运动,T 可能为零 C.若小车向右运动,N 不可能为零 D.若小车向右运动,T 不可能为零 解析解析:当小车具有向右的加速度时,可以是 N 为零;当小车具有向左的加速度时,可以使绳的张力T 为零.考生如果不知道这两种临界情况,肯定无法解答 A 的;另外还有注意到是小车具有向左 的加速度时,可以有两种运动情形,即向左加速运动,或向右减速运动.本题难度中等. 答案答案:AB 10.如图 3-8,水平地面上有一楔形物体 b,b 的斜面上有一小物块 a;a 与 b 之间、b 与地面之间均 存在摩擦.已知楔形物体 b 静止时,a 静止在 b 的斜面上.现给 a 和 b 一个共同的向左的初速度, 与 a 和 b 都静止时相比,此时可能( )图 3-8 A.a 与 b 之间的压力减小,且 a 相对 b 向下滑动 B.a 与 b 之间的压力增大,且 a 相对 b 向上滑动 C.a 与 b 之间的压力增大,且 a 相对 b 静止不动 D.b 与地面之间的压力不变,且 a 相对 b 向上滑动 解析解析:当楔形物体静止时,a 静止在 b 的斜面上,设 a 的质量为 m,楔形物体斜面的倾角为 ,此时 b 对 a 的支持力 N=mgcos,现给 a 和 b 一个共同向左的初速度,由于摩擦,地面对 b 产生向右的 摩擦力,使 b 向左做减速运动,因此 a、b 组成的系统在水平方向上有向右的加速度.如果 a、b 间的动摩擦因数较大,使得 a、b 仍保持相对静止,此时对水平向右的加速度 a 沿斜面和垂直于 斜面分解,则有 Nmgcos=masin,N大于 N,b 对 a 的支持力增大,C 对;若 a、b 间的静摩擦力 不足以保证 a、b 保持相对静止,则 a 由于惯性向上滑动,则 b 对 a 的动摩擦力,使 a 相对于 b 产 生沿斜面向下的加速度,a 相对于地面的合加速度仍有垂直于斜面向上的分量,因而可得,a 对 b 的压力相对于不动时增大,B 对,A、D 错. 答案答案:BC 二、填空与实验题二、填空与实验题(本题包括 2 小题,共 20 分.把答案填在相应的横线上或按题目要求作答) 11.(10 分)如图 3-9 所示,在倾角为 30°的斜面上,一辆动力小车沿斜面下滑,在小车下滑的过程中,小 车支架上连接着小球的轻绳恰好水平.已知小球的质量为 m,则小车运动的加速度大小为 _,绳对小球的拉力大小为_.图 3-9解析解析:对小球受力分析如图,小球的加速度沿斜面向下,由牛顿第二定律得gmmg mFa22合由图可得:.330cotmgmgF答案答案:2g mg312.(10 分)某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否 有关.实验室提供如下器材: A.表面光滑的长木板(长度为 L);B.小车;C.质量为 m 的钩码若干个;D.方木块(备用于垫木板);E. 米尺;F.秒表.实验过程: 第一步,在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系.实验中,通过向小车放入钩码来改变 物体质量,只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间 t,就可以由公式 a=_求出 a. 某同学记录的数据如下表所示:MM+mM+2m11.421.411.4221.401.421.3931.411.381.42根据以上信息,我们发现,在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间_(填“改变”或 “不改变”),经过分析得出加速度与质量的关系为_.第二步,在物体质量不变时,探究加速 度与倾角的关系.实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角,由于没有量角器,因此 通过测量出木板顶端到水平面高度 h,求出倾角 的正弦值 sin=h/L. 某同学记录了高度和加速度的对应值,并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图如图 3-10, 请根据他所作的图线求出当地的重力加速度 g=_ m/s2.进一步分析可知,光滑斜面上物 体下滑的加速度与倾角的关系为_.图 3-10解析解析:斜面长度 L 已知,测出小车由斜面顶端运动到斜面底端的时间 t,由得2 21atL 22 tLa 分析表中数据,发现小车质量改变时,下滑时间不变(略有不同是因为实验中存在误差),因此 加速度与质量无关. 小车沿光滑斜面下滑时,受力如图.则 ma=mgsin 所以 a=gsin(可见与质量无关) 则 asin 图象中图线的斜率表示 g 的大小.由图象中取两点,读出其横、纵坐标(sin1,a1)、(sin2,a2),那么1212 sinsinaag质质量量时时间间 次次数数例如.m/s80. 9m/s030. 0094. 222g答案答案: 不改变 无关 9.80 a=gsin22 tL三、计算题三、计算题(本题包括 4 小题,共 40 分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤, 只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题目,答案中必须明确写出数值和单位) 13.(8 分)如图 3-11 所示，固定在水平面上的斜面倾角 =37°，长方体木块 A 的 MN 面上钉着 一颗小钉子，质量 m=1.5 kg 的小球 B 通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直，木块与 斜面间的动摩擦因数 =0.50.现将木块由静止释放，木块将沿斜面下滑.求在木块下滑的过程 中小球对木块 MN 面的压力.(取 g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)图3-11 解析解析:由于木块与斜面间有摩擦力的作用，所以小球 B 与木块间有压力的作用，并且它们以共 同的加速度 a 沿斜面向下运动.将小球和木块看做一个整体，设木块的质量为 M，根据牛顿第 二定律可得(M+m)gsin(M+m)gcos=(M+m)a 代入数据得 a=2.0 m/s2 选小球为研究对象，设 MN 面对小球的作用力为 FN， 根据牛顿第二定律有 mgsinFN=ma 代入数据得 FN6.0 N 根据牛顿第三定律，小球对 MN 面的压力大小为 6.0 N，方向沿斜面向下. 答案答案:6.0 N，方向沿斜面向下 14.(10 分)(2010 安徽皖南八校二联安徽皖南八校二联,24)质量为 m=1.0 kg 的小滑块(可视为质点)放在质量为 m=3.0 kg 的长木板的右端,木板上表面光滑,木板与地面之间的动摩擦因数为 =0.2,木板长 L=1.0 m 开始时两者都处于静止状态,现对木板施加水平向右的恒力 F=12 N,如图 3-12 所示,为 使小滑块不掉下木板,试求:(g 取 10 m/s2)图 3-12 (1)水平恒力 F 作用的最长时间; (2)水平恒力 F 做功的最大值. 解析解析:(1)撤力前木板加速,设加速过程的位移为 x1,加速度为 a1,加速运动的时间为 t1;撤力后木 板减速,设减速过程的位移为 x2,加速度为 a2,减速运动的时间为 t2.由牛顿第二定律得撤力前: F(m+M)g=Ma1(1 分)解得(1 分)2 1m/s34a撤力后:(m+M)g=Ma2(1 分)解得(1 分)2 2m/s38a(1 分)2 2222 11121,21taxtax为使小滑块不从木板上掉下,应满足 x1+x2L(1 分)又 a1t1=a2t2(1 分) 由以上各式可解得 t11 s 所以水平恒力作用的最长时间为 1 s.(1 分)(2)由上面分析可知,木板在拉力 F 作用下的最大位移(1 分)m32m134 21 212 111tax可得 F 做功的最大值(1 分). J8J32121 FxW答案答案:(1)1 s (2)8 J 15.(10 分)将金属块 m 用压缩的轻质弹簧卡在一个矩形的箱中,如图 3-13 所示,在箱的上顶板和 下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动.当箱以 a=2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速 运动时,上顶板的传感器显示的压力为 6.0 N,下底板的传感器显示的压力为 10.0 N.(取 g=10 m/s2)图 3-13 (1)若上顶板传感器的示数是下底板传感器示数的一半,试判断箱的运动情况. (2)使上顶板传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的? 解析解析:上顶板传感器显示的示数为上顶板对金属块的弹力,设为 F上,下底板传感器显示的示数 为弹簧的弹力,设为 F下. 当箱竖直向上做匀减速运动时,则有 F上F下+mg=ma即.kg5 . 0gaFFm下上(1)当上顶板传感器的示数为下底板传感器示数的一半时箱的加速度为 a1,因为弹簧长度不变,所以 F下不变,则有01mmgFFa下上因此,箱处于静止状态或匀速直线运动状态.(2)当上顶板传感器的示数为零时,设此时箱的加速度为 a2,并取竖直向下为正方向,则有2 2m/s0 .10mFmga下因此,此时箱的加速度竖直向上,由此得,箱可能向上做匀加速运动,也可能向下做匀减速运 动. 答案答案:(1)箱处于静止状态或匀速直线运动状态 (2)箱可能向上做匀加速运动,也可能向下做匀减速运动 16.(12 分)杂技演员在进行“顶竿”表演时,用的是一根质量可忽略不计的长竹竿.质量为 m=30 kg 的演员自竹竿顶部由静止开始下滑,滑到竹竿底端时速度恰好为零.为了研究下滑演员沿竿的 下滑情况,在顶竿演员与竹竿底部之间安装一个传感器.由于竹竿处于静止状态,传感器显示的 就是下滑演员所受摩擦力的情况,如图 3-14 所示,g 取 10 m/s2.求:图 3-14 (1)下滑演员下滑过程中的最大速度; (2)竹竿的长度. 解析解析:(1)由图象可知,下滑演员在 t1=1 s 内匀加速下滑,设下滑的加速度为 a,则根据牛顿第二定 律,有 mgF=ma22m/s4m/s30180300mFmga1 s 末下滑演员的速度达最大 vm=at1=4 m/s. (2)由图象可知,1 s 末3 s 末下滑演员做匀减速运动,末速度为零,则杆长为或m6m)21 (4 21)(2121mttvL22m/s2m/s30300360''mmgFa.m6)'21(212 22m2 1tatvatL答案答案:(1)4 m/s (2)6 m