2021高考物理大一轮复习领航检测：第三章　牛顿运动定律 章末检测3 Word版含解析

这是一份2021高考物理大一轮复习领航检测：第三章　牛顿运动定律 章末检测3 Word版含解析，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，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题每小题只有一个选项正确，6～8小题有多个选项符合题目要求，全选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分)
1．下列关于力学及其发展历史，正确的说法是( )
A．牛顿根据伽利略等前辈的研究，用实验验证得出牛顿第一定律
B．牛顿通过研究发现物体受到的外力总是迫使其改变运动状态，而不是维持其运动状态
C．由牛顿第二定律得到m＝eq \f(F,a)，这说明物体的质量跟所受外力成正比，跟物体的加速度成反比
D．牛顿等物理学家建立的经典力学体系不但适用于宏观、低速研究领域，也能充分研究微观、高速运动的物体
解析：选B.因为不受力作用的物体是不存在的，所以牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证，所以A项错．牛顿研究发现力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，所以B项正确；因为物体的质量由其所含物质的多少决定，与其他因素无关，所以C项错；牛顿等物理学家建立的经典力学体系只适用于宏观、低速研究领域，当研究微观、高速运动的物体时用爱因斯坦的相对论，所以D项错．
2．如图，一人站在测力计上保持静止，下列说法中正确的是( )
A．人所受的重力和人对测力计的压力是一对平衡力
B．人所受的重力和人对测力计的压力是一对作用力与反作用力
C．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力
D．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对平衡力
解析：选C.人所受的重力和测力计对人的支持力，这两个力作用在同一个物体上，大小相等、方向相反，是一对平衡力；人对测力计的压力和人所受的重力同方向，不是平衡力，也不是相互作用力，选项A、B错误．人对测力计的压力和测力计对人的支持力是一对作用力与反作用力，选项C正确，D错误．
3．为了让乘客乘车更为舒适，某研究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示，当此车减速上坡时(仅考虑乘客与水平面之间的作用)，关于乘客下列说法正确的是( )
A．不受摩擦力的作用
B．受到水平向左的摩擦力作用
C．处于超重状态
D．所受合力竖直向上
解析：选B.对乘客进行受力分析，乘客受重力、支持力，由于乘客加速度沿斜面向下，而静摩擦力必沿水平方向，乘客有水平向左的分加速度，所以受到向后(水平向左)的摩擦力作用，选项A错误，B正确；此车减速上坡，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，选项C错误；由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向下，选项D错误．
4．在地面上以初速度v0竖直向上抛出一小球，经过2t0时间小球落回抛出点，其速率为v1，已知小球在空中运动时所受空气阻力与小球运动的速率成正比．则小球在空中运动时速率v随时间t的变化规律可能是( )
解析：选A.因为空气阻力做负功，小球的机械能要减小，v1＜v0，在上升阶段，小球的速率减小，加速度a＝eq \f(mg＋kv,m)是减小的，v­t图象中图线越来越缓，在下降阶段，小球的速率增加，加速度a＝eq \f(mg－kv,m)是减小的，v­t图象中图线也越来越缓，选项A正确．
5．如图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一个质量为m0的小桶(底面水平)，桶中放有一质量为m的物体，当桶静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了L，今向下拉桶使弹簧再伸长ΔL后静止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度内，则下列说法中正确的是( )
①刚松手瞬间桶对物体的支持力大小为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(ΔL,L)))mg
②刚松手瞬间桶对物体的支持力大小为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(ΔL,L)))(m＋m0)g
③刚松手瞬间物体的加速度为eq \f(ΔL,L)g，方向向上
④刚松手瞬间物体的加速度为eq \f(ΔL,L)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(m0,m)))g，方向向上
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：选A.本题的常规解法是先取桶与物体为整体，利用平衡条件、牛顿第二定律求解，这样做费时易错，若用假设法求解，则能迅速选出正确选项．
假设没有向下拉弹簧，即ΔL＝0，则由平衡条件知刚松手瞬间盘对物体的支持力大小仍为mg，将ΔL＝0分别代入①②，可得①对②错；又由牛顿第二定律知刚松手瞬间物体的加速度为a＝eq \f(FN－mg,m)＝eq \f(ΔL,L)g，方向向上，③对④错，A正确．
6．在光滑水平面上，a、b两小球沿水平面相向运动．当小球间距小于或等于L时，受到大小相等，方向相反的相互排斥恒力作用．小球间距大于L时，相互排斥力为零．小球在相互作用区间运动时始终未接触，两小球运动时速度v随时间t的变化关系图象如图所示，由图可知( )
A．a球质量大于b球质量
B．在t1时刻两小球间距最小
C．在0～t2时间内两小球间距逐渐减小
D．在0～t3时间内b球所受排斥力方向始终与运动方向相反
解析：选AC.两个小球受到的斥力大小相同，但是加速度大小不同，根据a＝eq \f(F,m)可知加速度小的小球质量大，所以a球质量大于b球质量，A正确.0～t1时间内，两小球相向运动，距离越来越小，t1～t2时间内两小球运动方向相同，但a小球速度大，两小球的距离继续减小，t2时刻两小球距离最小，B错误，C正确．t1～t3时间内b球所受排斥力方向始终与运动方向相同，D错误．
7．如图所示，光滑的水平地面上有三块木块a、b、c，质量均为m，a、c之间用轻质细绳连接．现用一水平恒力F作用在b上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动．则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是( )
A．无论粘在哪块木块上面，系统的加速度都不变
B．若粘在a木块上面，绳的张力减小，a、b间摩擦力不变
C．若粘在b木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小
D．若粘在c木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力一定都增大
解析：选CD.将a、b、c看做一个整体，对整体受分力析，整体受力不变，但整体的质量增大，根据牛顿第二定律得整体加速度减小，A错误；如果粘在a上，对c受力分析，绳的拉力就是c受到的合力，根据牛顿第二定律得c受到的拉力减小；对b受力分析，水平恒力F和a对b的摩擦力的合力即为b受到的合力，根据牛顿第二定律得b受到的合力减小，故a、b间摩擦力增大，B错误；如果粘在b上，对c受力分析，绳的拉力即为c受到的合力，根据牛顿第二定律得c受到的拉力减小，对a、c整体受力分析，b对a的摩擦力即为两者的合力，根据牛顿第二定律得a、c整体受到的合力减小，故b对a的摩擦力减小，C正确；如果粘在c上，对b受力分析，水平恒力F减去a对b的摩擦力即为b受到的合力，根据牛顿第二定律得b受到的合力减小，故a、b间的摩擦力增大，对a受力分析．b对a的摩擦力减去绳的拉力即为a受到的合力，根据牛顿第二定律得a受到的合力减小，说明绳的拉力增大，D正确．
8．如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ＜tan θ，则图中能客观地反映小木块的运动情况的是( )
解析：选BD.小木块刚放上之后的一段时间内所受摩擦力沿斜面向下，由牛顿第二定律可得：
mgsin θ＋μmgcs θ＝ma1，小木块与传送带同速后，因μ＜tan θ，小木块将继续向下加速运动，此时有：mgsin θ－μmgcs θ＝ma2，有a1＞a2，故B、D正确，A、C错误．
二、非选择题(共4小题，52分)
9．(10分)在探究加速度与力、质量的关系的实验中，采用如下图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用m表示，盘及盘中重物的总质量用m0表示，小车的加速度可由打点计时器打在纸带上的点计算出．
(1)当m与m0的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中重物的重力．
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中重物的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地确定出加速度a与质量m的关系，应该作a与__________的图象．
(3)如图(a)为甲同学根据测量数据作出的a－F图线，说明实验存在的问题是________________________________________________．
(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？______________________
解析：从实验原理入手，对照本实验的操作要求，弄清各图象的物理意义，讨论实验中处理数据的方法．
(1)当m≫m0时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中重物的总重力．
(2)因由实验画的a－m图线是一条曲线，难以判定它所对应的函数式，从而难以确定a与m的定量关系，所以在实验中应作a－eq \f(1,m)图象而不是a－m图象来分析实验结果．
(3)图(a)为甲同学根据测量数据作出的a－F图线，图线没有过原点，而是与F轴交于一点，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，两图线的斜率不同，说明两个同学做实验时的小车及车中砝码的质量不同．
答案：(1)m≫m0 (2)eq \f(1,m) (3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 (4)小车及车中砝码的质量不同
10．(12分)为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置，板上有两个光电门相距为d，滑块通过细线与重物相连，细线的拉力F大小等于力传感器的示数．让滑块从光电门1由静止释放，记下滑到光电门2的时间t，改变重物质量来改变细绳拉力大小，重复以上操作5次．得到下列表格中5组数据.
(1)若测得两光电门之间距离为d＝0.5 m，运动时间t＝0.5 s，则a＝________ m/s2；
(2)依据表中数据在坐标纸上画出a­F图象．
(3)由图象可得滑块质量m＝________ kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________(g取10 m/s2)
解析：(1)滑块在两个光电门之间从静止开始做匀加速直线运动，d＝eq \f(1,2)at2，代入距离和时间得加速度a＝eq \f(2d,t2)＝eq \f(2×0.5,0.52) m/s2＝4.0 m/s2.
(2)描点作图，注意根据牛顿第二定律F－μmg＝ma，所以a­F是一条倾斜的直线．而且由于摩擦力，所以不过原点．
(3)根据牛顿第二定律可得a＝eq \f(1,m)F－μg，即a­F图象斜率表示eq \f(1,m)＝eq \f(4－1,1.5－0.76)，整理得m＝0.25 kg，当加速度等于0时，则有0＝eq \f(1,m)F－μg＝4×0.5－10μ，整理得μ＝0.2.
答案：(1)4.0 (2)图象如下 (3)0.25 0.2
11．(15分) 如图是某同学的航模飞机，操作遥控器使飞机起飞时，飞机受到空气竖直向上的恒定推动力，大小是重力的eq \f(4,3)倍．一次试飞中，让飞机由静止从地面竖直上升，3 s末关闭发动机．(忽略空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2)
(1)此飞机最高可上升到距地面多高处？
(2)关闭发动机多长时间后重新启动，才能使飞机恰好安全落地？
解析：(1)飞机加速上升阶段，由牛顿第二定律可得：
F－mg＝ma1
解得：a1＝eq \f(1,3)g
3 s末的速度为v1＝a1t1＝10 m/s
上升的高度为h1＝eq \f(1,2)a1teq \\al(2,1)＝15 m
减速上升阶段有a2＝g
上升的高度为h2＝eq \f(v\\al(2,1),2g)＝5 m
故总上升的高度为H＝h1＋h2＝20 m
(2)设飞机上升到最高点后经过时间Δt启动发动机，再经Δt′飞机安全落地，则由运动学公式可得：
v＝gΔt＝eq \f(1,3)gΔt′
eq \f(1,2)g(Δt)2＋eq \f(1,2)×eq \f(1,3)g(Δt′)2＝H
解得：Δt＝1 s，Δt′＝3 s
关闭发动机后上升的时间为t2＝eq \f(v1,g)＝1 s
故关闭发动机后经过t＝Δt＋t2＝2 s，重新启动发动机，飞机安全落地．
答案：(1)20 m (2)2 s
12．(15分)如图所示，薄板A长L＝5 m，其质量M＝5 kg，放在水平桌面上，板右端与桌边相齐．在A上距右端s＝3 m处放一物体B(可看成质点)，其质量m＝2 kg.已知A、B间动摩擦因数μ1＝0.1，A与桌面间和B与桌面间的动摩擦因数均为μ2＝0.2，原来系统静止．现在在板的右端施加一大小一定的水平力F持续作用在A上直到将A从B下抽出才撤去，且使B最后停于桌的右边缘．求：
(1)B运动的时间；
(2)力F的大小．
解析：(1)对于B，在未离开A时，其加速度为：
aB1＝eq \f(μ1mg,m)＝1 m/s2
设经过时间t1后B离开A，离开A后B的加速度为：
aB2＝－eq \f(μ2mg,m)＝－2 m/s2
设物体B离开A时的速度为vB，则vB＝aB1t1
eq \f(1,2)aB1teq \\al(2,1)＋eq \f(v\\al(2,B),－2aB2)＝s，
代入数据解得t1＝2 s，t2＝eq \f(vB,－aB2)＝1 s，所以B运动的时间是：t＝t1＋t2＝3 s.
(2)设A的加速度为aA，则根据相对运动的位移关系得
eq \f(1,2)aAteq \\al(2,1)－eq \f(1,2)aB1teq \\al(2,1)＝L－s
解得：aA＝2 m/s2，由牛顿第二定律得
F－μ1mg－μ2(m＋M)g＝MaA，
代入数据得：F＝26 N.
答案：(1)3 s (2)26 N
次数
a/(m·s－2)
F/N
1
1.0
0.76
2
2.0
0.99
3
3.0
1.23
4
4.0
1.50
5
5.0
1.76