2021届高考物理粤教版一轮学案：第三章章末质量检测（三）

章末质量检测(三)

(时间：40分钟)

一、选择题(本题共8小题，1～5题为单项选择题，6～8题为多项选择题)

1.如图1，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为(　　)

图1

A.失重、失重   B.超重、超重

C.失重、超重   D.超重、失重

解析　运动员在空中的过程中，加速度方向总是竖直向下，大小为g，所以运动员越过横杆前、后在空中都是处于完全失重状态，故A项正确。

答案　A

2.某同学为了取出如图2所示羽毛球筒中的羽毛球，一只手拿着球筒的中部，另一只手用力击打羽毛球筒的上端，则(　　)

图2

A.此同学无法取出羽毛球

B.羽毛球会从筒的下端出来

C.羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来

D.该同学是在利用羽毛球的惯性

解析　羽毛球筒被手击打后迅速向下运动，而羽毛球具有惯性要保持原来的静止状态，所以会从筒的上端出来，D正确。

答案　D

3.如图3所示是火箭点火发射的某一瞬间，下列说法正确的是(　　)

图3

A.火箭受重力、地面推力、空气阻力作用

B.火箭加速升空过程中处于失重状态

C.发动机喷出气体对火箭的作用力等于火箭所受的重力

D.发动机喷出气体对火箭的作用力等于火箭对喷出气体的作用力

解析　一对相互作用力时刻等大、反向、共线，选项D正确；火箭点火加速上升过程中，处于超重状态，受到重力、气体反作用力、空气阻力，且气体作用力大于重力，选项A、B、C均错误。

答案　D

4.(2019·上海浦东二模)如图4所示，细绳一端系在小球O上，另一端固定在天花板上A点，轻质弹簧一端与小球连接，另一端固定在竖直墙上B点，小球处于静止状态。将细绳烧断的瞬间，小球的加速度方向(　　)

图4

A.沿BO方向   B.沿OB方向

C.竖直向下   D.沿AO方向

解析　小球平衡时，对小球受力分析，受重力、弹簧弹力、绳的拉力。当细绳烧断的瞬间，绳的拉力变为零，重力、弹力不变，所以重力与弹力的合力与绳的拉力等大反向，故D正确。

答案　D

5.如图5所示为某一游戏的局部简化示意图。D为弹射装置，AB是长为21 m的水平轨道，倾斜直轨道BC固定在竖直放置的半径为R＝10 m的圆形支架上，B为圆形支架的最低点，轨道AB与BC平滑连接，且在同一竖直平面内。某次游戏中，无动力小车在弹射装置D的作用下，以v0＝10 m/s的速度滑上轨道AB，并恰好能冲到轨道BC的最高点。已知小车在轨道AB上受到的摩擦力为其重力的0.2倍，轨道BC光滑，则小车从A到C的运动时间是(取g＝10 m/s2)(　　)

图5

A. 5 s   B.4.8 s

C.4.4 s   D.3 s

解析　小车在AB段，由题意知Ff＝μmg，得μ＝0.2，其加速度大小为a1＝μg＝2 m/s2，由运动学公式得LAB＝v0t1－a1t ，解得t1＝3 s，或t1′＝7 s(舍去)。从B到C运动时，如图所示，LBC＝2Rsin θ，加速度为a2＝gsin θ，所以LBC＝a2t，得t2＝2 s，所以从A到C的时间为t＝t1＋t2＝5 s。

答案　A

6.如图6，水平地面上的小车上固定有一硬质弯杆，质量均为m的小球A、B由细线相连，小球A固定在杆的水平段末端，当小车向右匀加速运动时细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)

图6

A.小车的加速度大小等于gtan θ

B.细线对小球B的拉力大小等于mgsin θ

C.杆对小球A的作用力大小等于

D.杆对小球A的作用力方向水平向右

解析　对小球B受力分析可知，B受重力、拉力的作用而随小车做匀加速直线运动，受力分析如图所示，由牛顿第二定律mgtan θ＝ma，则B的加速度a＝gtan θ，故A正确；细线对小球的拉力大小FT＝，故B错误；对A、B整体分析可知，整体水平方向所受合力为2mgtan θ，竖直方向所受重力等于2mg，则杆对A球的作用力F＝＝，故C正确；由C的分析可知，杆对小球A的作用力不会沿水平方向，故D错误。

答案　AC

7.(2019·广东肇庆一模)静止在光滑水平面上质量为m的小物块，在直线MN的左边只受到水平力F1作用(小物块可视为质点)，在MN的右边除受F1外还受到与F1在同一条直线上的恒力F2作用，现使小物块由A点从静止开始运动，B点为直线MN与水平面的交点，如图7甲所示。小物块运动的v－t图象如图乙所示，下列说法中正确的是(　　)

图7

A.在B点的右边加速度大小为

B.小物块在经过B点后向右运动的时间为t2－t1

C.F2的大小为

D.小物块在B点右边运动的最大距离为

解析　图中t1～t3时间内物块在MN的右方运动，根据图线的斜率等于加速度可知，物块在MN的右方加速度大小为a2＝，故A正确；在0～t1时间内，物块在MN的左方向右做匀加速直线运动；在t1～t2时间内在MN的右方向右做匀减速直线运动，在t2～t3时间内在MN的右方向左做匀加速直线运动，根据运动过程的对称性得知，小物块在经过B点后向右运动的时间为t2－t1，故B正确；在0～t1时间内，加速度大小为a1＝，由牛顿第二定律得F1＝ma1，F2－F1＝ma2，解得F2＝＋，故C错误；小物块在B点右边运动的最大距离等于t1～t2时间内的位移s＝，故D正确。

答案　ABD

8.如图8甲所示，在水平地面上有一长木板B，其上叠放木块A。假定木板与地面之间、木块与木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等。用一水平力F作用于B，A、B的加速度与F的关系如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)

图8

A.A的质量为0.25 kg

B.B的质量为1.0 kg

C.B与地面间的动摩擦因数为0.2

D.A、B间的动摩擦因数为0.2

解析　由题图乙知，B与地面间的最大静摩擦力f＝3 N，当F1＝9 N时，A、B达到最大的共同加速度a1＝4 m/s2，对A、B整体由牛顿第二定律得F1－f＝(mA＋mB)a1。水平力再增大时，A、B发生相对滑动，A的加速度仍为4 m/s2，B的加速度随水平力的增大而增大，当F2＝13 N时，aB＝8 m/s2，对B有F2－f－mAa1＝mBaB，解得mB＝1 kg，mA＝0.5 kg，进一步求得B与地面间的动摩擦因数μ1＝＝0.2，A、B间的动摩擦因数μ2＝＝0.4，B、C项正确，A、D项错误。

答案　BC

二、非选择题

9.(1)如图9甲所示是《物理必修1》中“探究加速度与力、质量的关系”的参考案例 ，图乙是实验室常见的器材，则该案例需要用的器材是________(填图中器材的字母代号)。

甲

图9

(2)下列关于(1)中案例的说法正确的是________。

A.该案例可以计算出加速度的具体数值

B.实验时不需要平衡摩擦力

C.连接小盘与小车的细绳应与木板平行

D.用刻度尺测出两个小车的位移，位移之比等于它们的加速度之比

(3)某同学采用图丙的方案做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，在一次实验中得到加速度a＝5.01 m/s2，该同学确认自己的操作正确，请根据现有的知识分析，该同学的结论是否合理____________(选填“合理”“不合理”或“无法确定”)。

解析　(1)该方案是定性判断，F合＝ma，s＝at2，s∝a，只需用刻度尺测出长度即可，故选项D正确。

(2)该方案不用具体算出加速度的值，但需平衡摩擦力，选项A、B错误，C、D表述正确。

(3)由图丙可知，采用隔离法对小车M：FT＝Ma，对塑料桶及桶内的砂子：mg－FT＝ma，联立代入数据得a＝＝5 m/s2，得M＝m，不符合Mm的条件，故不合理。

答案　(1)D　(2)CD　(3)不合理

10.如图10(a)，由小车、斜面及粗糙程度可以改变的水平长直木板构成伽利略理想斜面实验装置。实验时，在水平长直木板旁边放上刻度尺，小车可以从斜面平稳地滑行到水平长直木板。利用该装置与器材，完成能体现如图(b)“伽利略理想斜面实验思想与方法”的实验推论(设重力加速度为g)。

图10

(1)请指出，实验时必须控制的实验条件：___________________________。

(2)请表述，由实验现象可以得出的实验推论：________________________

__________________________________________________。

(3)图(c)是每隔Δt时间曝光一次得到的小车在粗糙水平面上运动过程中的五张照片，测得小车之间的距离分别是s1、s2、s3、s4，由此可估算出小车与水平面间的动摩擦因数μ＝________(需要用s1、s2、s3、s4、g、Δt表示)。

解析　(1)根据伽利略“理想实验”的内容与原理可知，需要小车到达水平面时的速度是相同的，所以在实验的过程中要求小车从同一个位置释放，可知需要控制的条件为释放小车的竖直高度相同。

(2)根据实验的情况，可以得出的结论为：水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远。

(3)小车在水平面内做匀变速直线运动，结合匀变速直线运动的推论，则a＝

根据牛顿第二定律可知a＝＝μg

所以小车与水平面间的动摩擦因数

μ＝。

答案　(1)释放小车的竖直高度相同

(2)水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远

(3)

11.如图11所示，光滑杆弯曲成相互垂直的两段后固定于竖直平面内，已知LAB＝4 m，α＝37°。一个质量为m的小环套在杆上，以v0＝8 m/s 的初速度从A点沿杆上滑。不计小环经过B点时的能量损失，g取10 m/s2。则：

图11

(1)小环在AB段运动的加速度a大小和方向怎样？

(2)小环运动到B点时的速度大小vB为多少？

(3)若杆不光滑，且各部分粗糙程度相同，要使小环能够到达C点，小环和杆之间的动摩擦因数μ应小于多少？

解析　(1)小环在AB段运动过程中，根据牛顿第二定律可得mgsin α＝ma

代入数据解得a＝6 m/s2，方向沿斜面向下。

(2)根据运动学公式v－v＝－2aLAB，整理并代入数据解得vB＝＝ m/s＝4 m/s。

(3)在BC段，考虑到mgsin 53°>μmgcos 53°，小环一定向下做匀加速直线运动，故要使小环能够运动到C点，只要小环能运动到B点即可。

设小环到B点时速度为零，根据运动学公式有

02－v＝2a′LAB，解得a′＝－8 m/s2

根据牛顿第二定律有－mgsin 37°－μmgcos 37°＝ma′，

解得μ＝0.25。

答案　(1)6 m/s2　方向沿斜面向下　(2)4 m/s

(3)0.25

12.如图12所示，t＝0时一质量m＝1 kg的滑块A在大小为10 N、方向与水平向右方向成θ＝37°角的恒力F作用下由静止开始在粗糙水平地面上做匀加速直线运动，t1＝2 s时撤去力F；t＝0时在A右方s0＝7 m处有一滑块B正以v0＝7 m/s的初速度水平向右运动。已知A与地面间的动摩擦因数μ1＝0.5，B与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，取重力加速度大小g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。两滑块均视为质点，求：

图12

(1)两滑块在运动过程中速率相等的时刻；

(2)两滑块间的最小距离。

解析　(1)设B的质量为mB，0～2 s内，根据牛顿第二定律

对A有Fcos θ－μ1(mg－Fsin θ)＝ma1

对B有μ2mBg＝mBa2

解得a1＝6 m/s2，a2＝1 m/s2

设A加速运动过程中与B速率相等的时刻为t2，

则a1t2＝v0－a2t2

得t2＝1 s

2 s末A的速度大小v1＝a1t1

A减速运动过程中，根据牛顿第二定律有

μ1mg＝ma1′

解得a1′＝5 m/s2

设A减速运动过程中与B速率相等的时刻为t3，

则v1－a1′(t3－t1)＝v0－a2t3

解得t3＝3.75 s。

(2)由(1)问得v1＝12 m/s

当t3＝3.75 s时两滑块间的距离最小

A的位移大小s1＝t1＋v1(t3－t1)－a1′(t3－t1)2

B的位移大小s2＝v0t3－a2t

两滑块间的最小距离Δs＝s0＋s2－s1＝0.875 m。

答案　(1)1 s和3.75 s　(2)0.875 m