高考物理一轮复习阶段滚动检测第3章牛顿运动定律含答案

这是一份高考物理一轮复习阶段滚动检测第3章牛顿运动定律含答案，共10页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。1～5小题为单选,6～8小题为多选)
1．(2021·西安模拟)有时候投篮后篮球会停在篮网里不掉下来，如图所示，弹跳好的同学就会轻拍一下让它掉下来。我们可以把篮球下落的情境理想化：篮球脱离篮网静止下落，碰到水平地面后反弹，如此数次落下和反弹。若规定竖直向下为正方向，碰撞时间不计，空气阻力大小恒定，则下列图象中可能正确的是( )
【解析】选A。篮球向下运动时，受重力和空气阻力作用，根据牛顿第二定律有mg－f＝ma1，解得a1＝g－ eq \f(f,m) ；篮球反弹向上运动时，受重力和空气阻力作用，根据牛顿第二定律有mg＋f＝ma2，解得a2＝g＋ eq \f(f,m) ，联立得a1F3 D．F1＝F3
【解析】选A。根据v­t图象可以知道，在0～5 s内加速度为a1＝0.2 m/s2，方向沿斜面向下；在5～10 s内，加速度a2＝0；在10～15 s内加速度为a3＝－0.2 m/s2，方向沿斜面向上；受力分析如图。在0～5 s内，根据牛顿第二定律：mg sin θ－f－F1＝ma1，则F1＝mg sin θ－f－0.2m；在5～10 s内，根据牛顿第二定律：mg sin θ－f－F2＝ma2，则F2＝mg sin θ－f；在10～15 s内，根据牛顿第二定律：mg sin θ－f－F3＝ma3，则F3＝mg sin θ－f＋0.2m，故可以得到F3>F2>F1，故选项A正确。
3.(物体平衡)在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放另一截面也为半圆的柱状物体B，整个装置处于静止状态，截面如图所示。设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。在B上加一物体C，整个装置仍保持静止，则( )
A．F1保持不变，F3增大
B．F1增大，F3保持不变
C．F2增大，F3增大
D．F2增大，F3保持不变
【解析】选C。
先对B、C整体分析，受重力、墙壁支持力和A的支持力，根据平衡条件，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示：加上C物体，相当于整体的重力增加了，故墙对B的作用力F1增加，A对B的支持力也增加，根据牛顿第三定律，B对A的作用力F2也增加；再对A、B、C整体分析，受重力、地面支持力、地面的静摩擦力、墙壁的支持力，根据平衡条件，地面的支持力等于整体的重力，故加上C物体后，地面的支持力F3变大，故A、B、D错误，C正确。
4.(2021·玉溪模拟)某工人利用升降机将货物从一楼竖直运送到五楼。设此过程中货物随升降机一起先做匀加速直线运动,再做匀速运动,最后做匀减速直线运动到停止。则( )
A.货物在升降机中一直处于超重状态
B.货物在升降机中一直处于失重状态
C.升降机匀减速上升过程中,货物对底板的压力小于货物自身的重力
D.升降机匀加速上升过程中,货物对底板的压力大于底板对货物的支持力
【解析】选C。当电梯先竖直向上做匀加速运动时,电梯的加速度的方向向上,电梯处于超重状态;当电梯向上做匀速直线运动的过程中,电梯没有加速度,处于平衡状态;当电梯向上做减速运动的过程中,电梯的加速度的方向向下,所以电梯处于失重状态,故A、B错误;升降机匀减速上升过程中,货物处于失重状态,货物对底板的压力小于货物自身的重力,故C正确;不论升降机处于什么状态,货物对底板的压力和底板对货物的支持力是一对作用力和反作用力,始终大小相等,方向相反,故D错误。
5．(2021·宜昌模拟)绷紧的传送带与水平方向夹角为37°，传送带的图象如图所示。t＝0时刻质量为1 kg的楔形物体以某一初速度从B点滑上传送带，并沿传送带向上做匀速运动，2 s后开始减速，在t＝4 s时物体恰好到达最高点A点。重力加速度为g(g取10 m/s2)。对物体从B点运动到A点的过程中，下列说法不正确的是(sin37°＝0.6，cs37°＝0.8)( )
A.物体与传送带间的动摩擦因数为0.75
B．2 s后物体与传送带相对静止一起运动
C．2 s后物体受到的摩擦力沿传送带向下
D．传送带AB长度为6 m
【解析】选C。根据速度时间图象的斜率表示加速度，可得传送带运动的加速度为－1 m/s2，t＝0时刻质量为1 kg的楔形物体从B点滑上传送带并沿传送带向上做匀速运动，说明物体受力平衡，由平衡条件可知μmgcs37°＝mgsin37°，解得物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.75，故选项A正确；2 s末，传送带的速度为2 m/s，物体开始减速，分析可知，物体做匀速直线运动的速度为2 m/s，且2 s后物体与传送带一起做加速度为－1 m/s2的匀减速运动，在t＝4 s时物体恰好到达最高点A点，则传送带的长度lAB＝vt1＋ eq \f(v,2) t2＝2×2 m＋2× eq \f(2,2) m＝6 m，2 s后对物体，用牛顿第二定律：f＋mgsin37°＝ma解得f＝－5 N，可知2 s 后物体受到的摩擦力沿传送带向上，故选项C错误，BD正确。
6．(2021·昆明模拟)如图所示，水平地面上有一楔形物块a，其斜面上有一小物块b，b与平行于斜面的细绳的一端相连，细绳的另一端固定在斜面上的挡板上。a与b之间光滑，a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左匀速运动。当它们刚运动至轨道的粗糙段时，下列说法可能正确的是( )
A．绳的张力减小，地面对a的支持力不变
B．绳的张力减小，地面对a的支持力增加
C．绳的张力增加，斜面对b的支持力不变
D．绳的张力增加，斜面对b的支持力增加
【解析】选A、B。若二者在粗糙段上仍相对静止，应用整体法可知地面的支持力不变，隔离b研究，b受重力、斜面的支持力及细绳的张力，在地面轨道的光滑段时这三力的合力为0，滑上粗糙段后合力方向改为水平向右，重力不变、张力减小、斜面的支持力增大，A正确；若在粗糙段上，b相对于斜面向上运动，b对地有一个向上的加速度，系统处于超重状态，因此绳的张力减小，地面对整体的支持力增大，B正确，C、D错误。
7．(匀变速直线运动)某物体做直线运动，设该物体运动的时间为t，位移为x，其 eq \f(x,t2) ­ eq \f(1,t) 图象如图所示，则下列说法正确的是( )
A.物体做的是匀加速直线运动
B．t＝0时，物体的速度为2ab
C．0～b时间内物体的位移为2ab2
D．0～b时间内物体做匀减速直线运动，b～2b时间内物体做反向的匀加速直线运动
【解析】选B、D。根据位移的公式x＝v0t＋ eq \f(1,2) a′t2变形得 eq \f(x,t2) ＝ eq \f(v0,t) ＋ eq \f(1,2) a′，根据图象结合公式可知，直线的斜率为v0＝ eq \f(a,\f(1,2b)) ＝2ab，t＝0时，物体的速度为2ab，B正确；－a＝ eq \f(1,2) a′，a′＝－2a，故加速度为－2a，b时间内的位移为x＝2ab2＋ eq \f(1,2) (－2a)b2＝ab2，C错误；物体的速度为v＝2ab－2at，则0～b时间内物体做匀减速直线运动，b～2b时间内物体做反向的匀加速直线运动，A错误、D正确。
8．质量分别为M和m的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图甲所示，绳子平行于倾角为α的斜面，M恰好能静止在斜面上，不考虑M、m与斜面之间的摩擦。若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放M，斜面仍保持静止。则下列说法正确的是( )
A.轻绳的拉力等于Mg
B．轻绳的拉力等于mg
C．M运动的加速度大小为(1－sin α)g
D．M运动的加速度大小为 eq \f(M－m,M) g
【解析】选B、C、D。互换位置前，M静止在斜面上，则有：Mg sin α＝mg，互换位置后，对M有：Mg－FT＝Ma，对m有：FT′－mg sin α＝ma，又FT＝
FT′，解得：a＝(1－sin α)g＝ eq \f(M－m,M) g，FT＝mg，故A错误，B、C、D正确。
【加固训练】
(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢，当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为( )
A.8 B.10 C.15 D.18
【解析】选B、C。如图所示，假设挂钩P、Q东边有x节车厢，西边有y节车厢，每节车厢质量为m。当向东行驶时，以y节车厢为研究对象，则有F=mya；当向西行驶时，以x节车厢为研究对象，则有F=mxa，联立两式有y=x。可见，列车车厢总节数N=x+y=x，设x=3n(n=1，2，3，…)，则N=5n(n=1，2，3，…)，故可知选项B、C正确。
二、实验题(12分)
9．如图所示，某同学借用“探究加速度与力的关系的实验装置”完成以下实验：他在气垫导轨上安了一个光电门B ，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处静止释放。
(1)气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑块内表面之间形成很薄的气垫层。滑块就浮在气垫层上，与轨面脱离接触。实验前应该调节支脚上螺母使气垫导轨____________(选填“水平”“左高右低”或“左低右高”)。
(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间为t，还测得A、B间的距离为L，则滑块的加速度为__________(用d、L和t表示)。
(3)为了减小实验误差，下列措施中正确的一项是________(请填写选项前对应的字母)。
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使光电门B与释放滑块的位置A的距离近一些
C．遮光条要宽一些
D．应使滑轮与滑块间的细线与气垫导轨平行
(4)改变钩码的质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，若在进行处理数据时在直角坐标系中作出了t2­ eq \f(1,F) 图象，则该图象是________(请填写选项前对应的字母)。
A．抛物线 B．过原点的倾斜直线
C．不过原点的倾斜直线 D．双曲线
(5)若测得(4)中图线的斜率为k，还可以求得滑块的质量为________。 (用d、L和k表示)
【解析】(1)滑块浮在气垫层上，气垫层对滑块支持力为0，因此滑块不受摩擦力，不需要平衡摩擦力，因此调节支脚上螺母使气垫导轨水平。
(2)滑块通过B点的速度为v＝ eq \f(d,t) ，根据2aL＝v2可得a＝ eq \f(d2,2Lt2) 。
(3)由于使用了力传感器，因此不需要滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量；应使光电门B与释放滑块的位置A的距离适当大点，保证相对误差小点；遮光条要窄一些，保证平均速度更接近于瞬时速度，选项A、B、C错误。
(4)设滑块质量为m，根据F＝ma，a＝ eq \f(d2,2Lt2)
可得t2＝ eq \f(md2,2L) · eq \f(1,F) ，故t2­ eq \f(1,F) 图象为过原点的倾斜直线。
(5)t2＝ eq \f(md2,2L) · eq \f(1,F) ，k＝ eq \f(md2,2L) ，解得m＝ eq \f(2kL,d2)
答案：(1)水平 (2) eq \f(d2,2Lt2) (3)D (4)B (5) eq \f(2kL,d2)
三、计算题(本题共2小题，共40分。需写出规范的解题步骤)
10．(20分)(2021·宜昌模拟)一小轿车在倾角为37°的斜坡上行驶，在A点时发现前面C处有一池塘如图，立即松开油门滚动前行，此时小轿车速度为20 m/s，AB间距20 m，当小轿车到达底端B时进入一水平面，BC间距75 m，已知整个过程小轿车不采用刹车装置时的滚动摩擦因数为0.2，采用刹车装置时滑动摩擦因数为0.5(g取10 m/s2)。求：
(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度大小；
(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘，小轿车至少距离C点多远处开始刹车。
【解析】(1)小轿车在斜坡上行驶时，由牛顿第二定律得mgsin37°－
μmgcs37°＝ma1
代入数据得a1＝4.4 m/s2
由v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) －v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ＝2a1x1
得行驶至斜坡底端时的速度vB＝24 m/s
(2)在水平地面上不采用刹车装置时，由牛顿第二定律得μmg＝ma2
代入数据得a2＝2 m/s2
采用刹车装置时μ′mg＝ma3
代入数据得a3＝5 m/s2
设刹车时速度为v，距离C点为x，
则v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) －v2＝2a2(75－x)
v2＝2a3x
解得x＝46 m
答案：(1)24 m/s (2)46 m
11.(20分)(2021·绵阳模拟)如图所示,一足够长的木板在粗糙水平地面上向右运动。某时刻速度为v0=2 m/s,此时一与木板质量相等的小滑块(可视为质点)以v1=
4 m/s的速度从右侧滑上木板,经过1 s两者速度恰好相同,速度大小为v2=1 m/s,方向向左,重力加速度g取10 m/s2,试求:
(1)木板与滑块间的动摩擦因数μ1;
(2)木板与地面间的动摩擦因数μ2;
(3)从滑块滑上木板,到最终两者速度恰好相同的过程中,滑块相对木板的位移大小。
【解析】(1)以向左为正方向,对小滑块分析,其加速度为:a1== m/s2=
-3 m/s2,负号表示加速度方向向右,设小滑块的质量为m,根据牛顿第二定律有:-μ1mg=ma1,可以得到:μ1=0.3;
(2)对木板分析,向右减速运动过程,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到:
μ1mg+μ2·2mg=m
向左加速运动过程,根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到:
μ1mg-μ2·2mg=m
而且t1+t2=t=1 s
联立可以得到:μ2=0.05,t1=0.5 s,t2=0.5 s;
(3)在t1=0.5 s时间内,木板向右减速运动,
其向右运动的位移为:x1=·t1=0.5 m,方向向右;
在t2=0.5 s时间内,木板向左加速运动,其向左加速运动的位移为:x2=·t2=
0.25 m,方向向左;
在整个t=1 s时间内,小滑块向左减速运动,其位移为:
x=·t=2.5 m,方向向左
则整个过程中滑块相对木板的位移大小为:Δx=x+x1-x2=2.75 m。
答案:(1)0.3 (2)0.05 (3)2.75 m