2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 周測三 牛頓運動定律(含解析)
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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 周測三 牛頓運動定律(含解析) 夯基提能卷③ 立足于練題型悟技法——保底分 (本試卷滿分95分) 一、選擇題(本題包括8小題,每小題6分,共48分.在每小題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項是正確的,有的小題有多個選項是正確的.全部選對的得6分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分) 1.如圖所示,在光滑水平面上以水平恒力F拉動小車和木塊,讓它們一起做無相對滑動的加速運動,若小車質(zhì)量為M,木塊質(zhì)量為m,加速度大小為a,木塊和小車間的動摩擦因數(shù)為μ.對于這個過程,某班同學(xué)有以下4個式子表達木塊受到的摩擦力的大小,你認為一定正確的是( )
2、 A.F-Ma B.(M+m)a C.μmg D.Ma 答案:A 解析:以小車和木塊組成的系統(tǒng)為研究對象,由牛頓第二定律可得F=(M+m)a,以木塊為研究對象,有f=ma,以小車為研究對象,有F-f′=Ma,其中f′=f,故f=F-Ma,選項A正確.本題特別需要指出的是:由于小車和木塊間沒有相對滑動,所以它們之間的摩擦力應(yīng)該是靜摩擦力. 2. 如圖所示,質(zhì)量為m0、傾角為θ的斜面體靜止在水平地面上,有一質(zhì)量為m的小物塊放在斜面上,輕推一下小物塊后,它沿斜面向下勻速運動.若給小物塊持續(xù)施加沿斜面向下的恒力F,斜面體始終靜止,重力加速度大小為g.施加恒力F后,下列
3、說法正確的是( ) A.小物塊沿斜面向下運動的加速度為 B.斜面體對地面的壓力大小等于(m+m0)g+Fsinθ C.地面對斜面體的摩擦力方向水平向左 D.斜面體對小物塊的作用力的大小和方向都變化 答案:A 解析:根據(jù)題述,小物塊沿斜面向下勻速運動,摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,可得μmgcosθ=mgsinθ,給小物塊持續(xù)施加沿斜面向下的恒力F,對小物塊,由牛頓第二定律有,F(xiàn)-μmgcosθ+mgsinθ=ma,聯(lián)立解得a=,選項A正確;小物塊沿斜面向下勻速運動時,對小物塊和斜面體整體受力分析,根據(jù)平衡條件可得,地面對斜面體的支持力等于斜面體和小物塊重力之和,大小為(m+m0
4、)g.給小物塊持續(xù)施加沿斜面向下的恒力F后,小物塊對斜面體的壓力和摩擦力均不變,即斜面體對小物塊的作用力的大小和方向都不變,地面對斜面體的摩擦力為零,斜面體對地面的壓力大小等于(m+m0)g,選項B、C、D錯誤. 3. 如圖所示,A、B兩球完全相同,質(zhì)量均為m,用兩根等長的細線懸掛在升降機天花板的O點,兩球之間連著一根勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,已知重力加速度為g,當升降機以加速度a=豎直向上加速運動時,兩根細線之間的夾角為θ=60°,在運動過程中O、A間的細線被剪斷瞬間,下列關(guān)于A、B兩球的加速度的說法正確的是( ) A.A球的加速度大小為g,方向豎直向下 B.B球的加速度大小為g
5、,方向豎直向上 C.A球的加速度大小為g,方向斜向左下方 D.A球的加速度大小為g,方向沿OA方向 答案:C 解析: O、A間的細線被剪斷前,對小球A,受力分析如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律有F2cos30°-mg=ma,F(xiàn)2sin30°-F1=0,解得F1=kx=mg,在O、A間的細線被剪斷瞬間,F(xiàn)2突然消失,但F1不突變,所以A球有水平向左的加速度aAx==g,豎直向下的加速度aAy=g,則A球的加速度大小為aA==g,方向斜向左下方;而B球的加速度仍為a=,方向豎直向上,C正確. 4.如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量均為m,疊放在輕質(zhì)彈簧上(彈簧下端固定于地面上),對A施加一豎
6、直向下、大小為F(F>2mg)的力,將彈簧再壓縮一段距離(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))而處于平衡狀態(tài),現(xiàn)突然撤去力F,設(shè)兩物體向上運動過程中A、B間的相互作用力大小為FN,不計空氣阻力,則關(guān)于FN的說法正確的是(重力加速度為g)( ) A.剛撤去力F時,F(xiàn)N= B.彈簧彈力大小為F時,F(xiàn)N= C.A、B的速度最大時,F(xiàn)N=2mg D.彈簧恢復(fù)原長時,F(xiàn)N=mg 答案:B 解析:對A施加一豎直向下、大小為F(F>2mg)的力,將彈簧再壓縮一段距離(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))而處于平衡狀態(tài),彈簧彈力大小為F+2mg.剛撤去力F時,A、B向上加速運動,由牛頓第二定律可得,a=,對A受力分析,
7、由牛頓第二定律有FN-mg=ma,解得FN=,選項A錯誤.當彈簧彈力大小為F時,對A、B整體,由牛頓第二定律有,F(xiàn)-2mg=2ma1,隔離A,由牛頓第二定律有,F(xiàn)N-mg=ma1,解得FN=,選項B正確.A、B的速度最大時,加速度為零,彈簧彈力大小為2mg,F(xiàn)N=mg,選項C錯誤.彈簧恢復(fù)原長時,A、B只受重力向上運動,F(xiàn)N=0,選項D錯誤. 5.(多選)如圖甲所示,質(zhì)量M=0.5 kg的木板靜止在光滑水平面上,質(zhì)量m=1 kg的物塊以初速度v0=4 m/s滑上木板的左端,物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,在物塊滑上木板的同時,給木板施加一水平向右的恒力F.當恒力F取某一值時,物塊在木
8、板上相對于木板滑動的路程為s,給木板施加不同大小的恒力F,得到和F的關(guān)系圖象如圖乙所示,其中AB與橫軸平行,且AB段的縱坐標為1 m-1,B點和C點所對應(yīng)的橫坐標分別為a N、b N.將物塊視為質(zhì)點,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度大小g=10 m/s2.則有( ) A.BC段表示物塊最終從木板的右端離開 B.DE段表示物塊最終從木板的左端離開 C.a(chǎn)=1 D.b=2 答案:BC 解析:經(jīng)分析可知,AB段表示物塊從木板的右端離開,BC段表示物塊沒有離開木板,DE段表示物塊從木板左端離開,故A錯誤,B正確.B點表示物塊剛好滑到木板右端與木板相對靜止,由AB段可知木板的長度
9、為l=1 m,物塊的加速度大小為a物=μg=2 m/s2,設(shè)經(jīng)過時間t物塊與木板相對靜止,則有Δx=l=v0t=1 m,可得t=0.5 s,則木板的加速度大小為a木= m/s2=6 m/s2,對木板受力分析可得a木==6 m/s2,代入得Fa=1 N,C正確.C點表示物塊與木板剛好相對靜止時的最大外力,則有Fb=(M+m)μg=3 N,故D錯誤. 6.如圖所示,套在水平直桿上質(zhì)量為m的小球開始時靜止,現(xiàn)對小球沿桿方向施加恒力F0,垂直于桿方向施加豎直向上的力F,且F的大小始終與小球的速度成正比,即F=kv(圖中未標出).已知小球與桿間的動摩擦因數(shù)為μ,小球運動過程中未從桿上脫落,且F0>μm
10、g.下列關(guān)于運動中的速度—時間圖象正確的是( ) 答案:C 解析:開始時小球所受支持力方向向上,隨著時間的增加,小球速度增大,F(xiàn)增大,則支持力減小,摩擦力減小,根據(jù)牛頓第二定律,可知這一階段小球的加速度增大.當豎直向上的力F的大小等于小球重力的大小時,小球的加速度最大.再往后豎直向上的力F的大小大于重力的大小,直桿對小球的彈力向下,F(xiàn)增大,則彈力增大,摩擦力增大,根據(jù)牛頓第二定律,小球的加速度減小,當加速度減小到零時,小球做勻速直線運動,故C正確. 7. 一質(zhì)量為m=2.0 kg的木箱靜止在粗糙的水平地面上,木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,現(xiàn)對木箱施加一沿水平方向的大小隨
11、時間變化的拉力F,使木箱由靜止開始運動,測得0~2 s內(nèi)其加速度a隨時間t變化的關(guān)系圖象如圖所示.已知重力加速度g=10 m/s2,下列關(guān)于木箱所受拉力F的大小和運動速度v隨時間t變化的圖象正確的是( ) 答案:A 解析:在0~2 s內(nèi),木箱加速度由4 m/s2逐漸減小到0,由加速度圖象可得a=4-2t(m/s2),由牛頓第二定律得F-μmg=ma,可得F=12-4t(N),即在0~2 s內(nèi),A正確,B錯誤;在0~2 s內(nèi),木箱速度增加4 m/s,2 s后木箱加速度為零,木箱的速度為4 m/s,C、D錯誤. 8. (多選)如圖所示,某科研單位設(shè)計了一質(zhì)量為m的空間飛行器,飛行
12、器從地面起飛時,發(fā)動機提供的動力方向與水平方向的夾角α=60°,使飛行器恰沿與水平方向成θ=30°角的直線斜向右上方勻加速飛行,經(jīng)t時間后,將動力的方向沿逆時針旋轉(zhuǎn)60°,同時適當調(diào)節(jié)其大小,使飛行器依然可以沿原方向勻減速飛行,飛行器所受空氣阻力不計,重力加速度大小為g,下列說法中正確的是( ) A.加速時動力的大小等于mg B.加速時加速度的大小為g C.減速時動力的大小等于mg D.減速飛行t時間后速度為零 答案:BC 解析:畫出飛行器沿與水平方向成θ=30°角的直線斜向右上方勻加速飛行時的受力示意圖,如圖1所示,由圖中幾何關(guān)系可知F合=mg,由mgcos30°=,可得加速時
13、動力的大小F=mg,選項A錯誤,B正確;畫出飛行器沿原方向勻減速飛行時的受力示意圖,如圖2所示,由sin60°=,可得減速時動力的大小F′=mg,選項C正確;加速飛行t時間后的速度為v=at=gt,減速飛行時的合外力大小為mgcos60°=,減速飛行時的加速度大小為,減速飛行2t時間后速度為零,選項D錯誤. 二、非選擇題(本題包括4小題,共47分) 9.(8分)如圖甲所示,力傳感器A與計算機(未畫出)相連接,可獲得拉力隨時間變化的規(guī)律.將力傳感器固定在水平桌面上,測力端通過輕質(zhì)細繩與一滑塊相連,調(diào)節(jié)力傳感器高度使細繩水平,滑塊放在較長的小車上,滑塊的質(zhì)量m=1.5 kg,小車的質(zhì)量M=
14、1.65 kg.一根輕質(zhì)細繩跨過光滑的輕質(zhì)定滑輪,其一端連接小車,另一端系一只空砂桶,調(diào)節(jié)滑輪使桌面上部細繩水平,整個裝置處于靜止狀態(tài).現(xiàn)打開力傳感器,同時緩慢向砂桶里倒入砂子,當小車剛好開始運動時,立即停止倒砂子.若力傳感器采集的F-t圖象如圖乙所示,重力加速度g=10 m/s2,則: (1)滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)μ=____________;若忽略小車與水平桌面間的摩擦,滑塊從小車上滑落前,小車穩(wěn)定運動的加速度大小a=________________m/s2. (2)若實驗中力傳感器測力端與滑塊間的細繩不水平,左端略高一些,由此而引起動摩擦因數(shù)μ的測量結(jié)果________(選填“
15、偏大”或“偏小”). 答案:(1)0.2(3分) 0.25(3分) (2)偏小(2分) 解析:(1)結(jié)合題圖乙可知,滑塊與小車間的最大靜摩擦力fmax=3.5 N,此時砂桶及所裝砂子的總重力m0g=fmax,解得:m0=0.35 kg.小車在運動時與滑塊間的滑動摩擦力f=3.0 N,由f=μmg,解得:μ=0.2;對砂桶、砂子、小車組成的整體,根據(jù)牛頓第二定律得:m0g-f=(M+m0)a,解得:a=0.25 m/s2.(2)若力傳感器測力端與滑塊間的細繩不水平,左端略高一些,導(dǎo)致壓力減小,則滑動摩擦力偏小,因此動摩擦因數(shù)μ的測量結(jié)果偏小. 10.(8分)用圖甲的裝置“驗證牛頓第二定律”
16、時有兩個“巧妙”的設(shè)計,一是要求小車的質(zhì)量遠大于砂和砂桶的質(zhì)量之和;二是對小車要進行“平衡摩擦力”操作. 回答下列問題: (1)實驗要求“小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶質(zhì)量之和”的目的是__________________________________________________________ ______________________________________________________. (2)對小車進行“平衡摩擦力”操作時,下列必須進行的是________(填字母序號). A.取下砂和砂桶 B.在空砂桶的牽引下,輕推一下小車,小車能做勻速直線運動 C.小車拖著穿
17、過打點計時器的紙帶做勻速運動時,打點計時器的電源應(yīng)斷開 D.把長木板沒有定滑輪的一端墊起適當高度 (3)在滿足實驗條件下,某同學(xué)得到了如圖乙的圖線(M為小車和砝碼的總質(zhì)量),圖線在縱軸上截距不為零的原因是_________________________________________________________. 答案:(1)繩的拉力(近似)等于砂和砂桶的重力之和[小車所受的合外力(近似)等于砂和砂桶重力之和](3分) (2)AD(選不全的不給分)(3分) (3)長木板的傾角過大(平衡摩擦力過度)(2分) 解析:(1)根據(jù)實驗原理,只有“小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶質(zhì)量之和”才
18、能認為繩的拉力等于砂和砂桶的重力之和.(2)平衡摩擦力時應(yīng)該取下砂和砂桶,選項A正確,選項B錯誤;小車拖著穿過打點計時器的紙帶做勻速運動時,打點計時器的電源應(yīng)該開啟,選項C錯誤;把長木板沒有定滑輪的一端墊起適當高度,用來平衡摩擦力,選項D正確.(3)圖線在縱軸上截距不為零的原因是平衡摩擦力過度. 11.(15分)如圖所示,水平地面上有三個質(zhì)量均為m=1 kg的小物塊A、B、C,A、B間用一根輕繩水平相連.一水平恒力F作用于A上,使三物塊以相同加速度運動一段時間后撤去F.已知B與C間的動摩擦因數(shù)μ1=0.5,A和C與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ2=0.2,若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10 m
19、/s2.求: (1)F的最大值; (2)從撤去F到三物塊停止運動的過程中,B受到的摩擦力. 解析:(1)B、C恰好要相對滑動時 對C:μ1mg-μ2(m+m)g=ma(3分) 解得a=1 m/s2(1分) 由題意知,A、B、C相對靜止時,F(xiàn)有最大值Fmax 對A、B、C整體:Fmax-μ2(m+m+m)g=3ma(2分) 解得Fmax=9 N(1分) (2)撤去F后,設(shè)B、C相對靜止 對A、B、C整體:μ2(m+m+m)g=3ma′(2分) 解得a′=2 m/s2(1分) 對C:μ2(m+m)g-fBC=ma′(2分) 解得fBC=2 N≤fBm=μ1mg=5 N
20、(2分) 故假設(shè)成立,由牛頓第三定律可知,B受到的摩擦力為2 N,方向水平向左(1分) 12.(16分)如圖甲所示,“”形木塊放在光滑水平地面上,木塊水平表面AB粗糙,BC光滑且與水平面夾角為θ=37°.木塊右側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個力傳感器,當力傳感器受壓時,其示數(shù)為正值;當力傳感器被拉時,其示數(shù)為負值.一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的滑塊從C點由靜止開始下滑,運動過程中,傳感器記錄到的力和時間的關(guān)系如圖乙所示.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10 m/s2).求: (1)斜面BC的長度s; (2)滑塊與木塊AB表面之間的動摩擦因數(shù)μ. 解析:(1)分析滑塊受力,
21、由牛頓第二定律得 a1=gsinθ=6 m/s2(4分) 通過題圖乙可知滑塊在斜面上運動時間為t1=1 s(1分) 由運動學(xué)公式得斜面BC的長度為s=a1t=3 m(3分) (2)由答圖可知 滑塊對斜面的壓力N1′=mgcosθ(1分) 木塊對傳感器的壓力 F′1=F1=N′1sinθ(2分) 由題圖乙可知:F1=12 N 解得m=2.5 kg(1分) 滑塊在AB上運動時 傳感器對木塊的拉力F2=f′=μmg=5 N(3分) μ==0.2(1分) 探究創(chuàng)新卷③ 著眼于練模擬悟規(guī)范——爭滿分 (本試卷滿分95分) 一、選擇題(本題包括8小題,每小題6分
22、,共48分.在每小題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項是正確的,有的小題有多個選項是正確的.全部選對的得6分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分) 1. 如圖所示,三個物體質(zhì)量分別為m1=1.0 kg、m2=2.0 kg、m3=3.0 kg,已知斜面上表面光滑,斜面傾角θ=30°,m1和m2之間的動摩擦因數(shù)μ=0.8.不計繩和滑輪的質(zhì)量及摩擦.初始用外力使整個系統(tǒng)靜止,當撤掉外力時,m2將(g取10 m/s2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)( ) A.和m1一起沿斜面下滑 B.和m1一起沿斜面上滑 C.相對于m1上滑 D.相對于m1下滑 答案:D 解析:假設(shè)m1和m2
23、保持相對靜止,對整體分析,整體的加速度a==2.5 m/s2.對m2分析,根據(jù)牛頓第二定律得f-m2gsin30°=m2a,解得f=m2gsin30°+m2a=15 N,最大靜摩擦力fm=μm2gcos30°=8 N,可知f>fm,則m2的加速度應(yīng)小于m1的加速度,m2相對于m1下滑,故D正確. 2.如圖甲所示,一根質(zhì)量分布均勻的粗繩AB長為l,在水平恒力F的作用下沿水平面運動.繩上距A端x處的張力FT與x的關(guān)系如圖乙所示(F和l為已知量).下列說法正確的是( ) A.粗繩一定不受摩擦力作用 B.若只增大恒力F,則FT-x直線斜率的絕對值變大 C.若已知粗繩的質(zhì)量,則可求出粗繩運
24、動的加速度 D.若已知粗繩運動的加速度,則可求出粗繩的質(zhì)量 答案:B 解析:從設(shè)題內(nèi)容不能確定粗繩是否受摩擦力,選項A錯誤;設(shè)粗繩的質(zhì)量為m,加速度為a,與地面的動摩擦因數(shù)為μ,以距A端x處的后面一段繩為研究對象有FT-μmg=ma,即FT=-x+(μmg+ma)或FT=-x+F,若只增大恒力F,則FT-x直線斜率的絕對值變大,選項B正確;因粗繩的質(zhì)量m、加速度a、與地面的動摩擦因數(shù)μ均未知,選項C、D錯誤. 3.[2019·河南開封模擬]以初速度v豎直向上拋出一小球,小球所受空氣阻力與速度的大小成正比,下列圖象中,能正確反應(yīng)小球從拋出到落回原處的過程中速度隨時間變化情況的是( )
25、 答案:D 解析:設(shè)小球所受的阻力f=kv,小球的質(zhì)量為m,則在小球上升的過程中有mg+f=ma,得a=g+,由于上升過程中小球的速度越來越小,小球的加速度a也越來越小,故v-t圖象的斜率的絕對值越來越小,A、B錯誤;在下落過程中有a=g-,下落過程中小球的速度越來越大,故小球的加速度越來越小,則v-t圖象的斜率的絕對值越來越小,選項C圖象的斜率的絕對值越來越大,C錯誤、D正確. 4.[2019·廣州深圳中學(xué)模擬](多選)如圖所示,甲圖為光 滑水平桌面上質(zhì)量為M的物體,用輕繩通過定滑輪與質(zhì)量為m的物體相連,m所受重力為5 N;乙圖為同一物體M在光滑水平桌面上用輕繩通過定滑輪施
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