高中物理 第18周 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決力學(xué)問題（二）培優(yōu)試題

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第18周 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決力學(xué)問題（二）(測(cè)試時(shí)間:45分鐘，總分：70分)班級(jí)：_ 姓名：_ 座號(hào):_ 得分:_一、選擇題（共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得3分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分）1從地面上以初速度v0豎直上拋一質(zhì)量為m的小球，若運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力與其速率成正比,小球運(yùn)動(dòng)的速率隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，小球在t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn)后再落回地面，落地速率為v1，且落地前小球已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說法中不正確的是a小球到達(dá)

2、最高點(diǎn)時(shí)的加速度為gb在速度達(dá)到v1之前小球的加速度大小先增大后減小c小球下降過程中的平均速度大于d小球拋出瞬間的加速度大小為【答案】b直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于，速度時(shí)間圖象與時(shí)間軸包圍的面積表示位移，從圖象可以看出,小球下降過程的平均速度大于,故c正確;空氣阻力與其速率成正比，最終以v1勻速下降，有，小球拋出瞬間，有，聯(lián)立解得小球拋出瞬間的加速度大小，故d正確；故選b。2如圖所示,光滑的水平地面上有三塊木塊a、b、c，質(zhì)量均為m,a、c之間用輕質(zhì)細(xì)繩連接.現(xiàn)用一水平恒力f作用在b上，三者開始一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中把一塊橡皮泥粘在某一木塊上面,系統(tǒng)仍加速運(yùn)動(dòng)，且始終沒有相對(duì)滑動(dòng)。則在粘上橡

3、皮泥并達(dá)到穩(wěn)定后，下列說法不正確的是a無論粘在哪塊木塊上面,系統(tǒng)的加速度都不變b若粘在b木塊上面，繩的張力和a、b間摩擦力一定都減小c若粘在a木塊上面，繩的張力減小，a、b間摩擦力變大d若粘在c木塊上面，繩的張力和a、b間摩擦力都增大【答案】a3如圖所示，ab、cd為兩個(gè)光滑的平臺(tái)，一傾角為37,長為5 m的傳送帶與兩平臺(tái)平滑連接?，F(xiàn)有一小煤塊以10 m/s的速度沿平臺(tái)ab向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，小煤塊恰好能滑到平臺(tái)cd上，則下列說法錯(cuò)誤的是(重力加速度g=10 m/s2,sin 37=0。6,cos 37=0.8)a小煤塊跟傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5b當(dāng)小煤塊在平臺(tái)ab上的運(yùn)動(dòng)速度v=4

4、 m/s時(shí)，無論傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的速度多大,小煤塊都不能到達(dá)平臺(tái)cdc若小煤塊以v=8 m/s的速度沿平臺(tái)ab向右運(yùn)動(dòng)，傳送帶至少要以3 m/s的速度順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，才能使小煤塊到達(dá)平臺(tái)cdd若小煤塊以v=8 m/s的速度沿平臺(tái)ab向右運(yùn)動(dòng),傳送帶以4 m/s的速度順時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳送帶上留下的痕跡長度為2.4 m【答案】d【解析】a、傳送帶靜止時(shí)，小煤塊受力如圖甲所示。多大，小煤塊總也不能到達(dá)高臺(tái)cd，故b正確；c、以表示傳送帶順時(shí)針傳動(dòng)的速度大小,對(duì)從小煤塊滑上傳送帶到小煤塊速度減小到傳送帶速度過程有,對(duì)從小煤塊速度減小到運(yùn)動(dòng)到恰滑上cd高臺(tái)過程，有,，解得，即傳送帶至少以3 m/s的速度順時(shí)針運(yùn)

5、動(dòng)，小煤塊才能到達(dá)高臺(tái)cd，故c正確；d、對(duì)小煤塊的位移,，t=1 s，傳送帶的位移,，傳送帶上留下的痕跡長度，故d錯(cuò)誤；故選d。4質(zhì)量為m020 kg、長為l=5 m的木板放在水平面上，木板與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為1=0.15。將質(zhì)量m=10 kg的小木塊（可視為質(zhì)點(diǎn))，以v0=4 m/s的速度從木板的左端被水平拋射到木板上(如圖所示)，小木塊與木板面的動(dòng)摩擦因數(shù)為2=0。4（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g=10 m/s2)。則下列判斷正確的是a木板一定靜止不動(dòng),小木塊不能滑出木板b木板一定靜止不動(dòng)，小木塊能滑出木板c木板一定向右滑動(dòng)，小木塊不能滑出木板d木板一定向右滑動(dòng)，小木塊能滑出木板【答

6、案】c由牛頓第二定律,對(duì)木板，由牛頓第二定律有，設(shè)經(jīng)過時(shí)間t，小木塊和木板速度相等,即:44t=0.5t，得,共同速度，小木塊的位移，木板的位移，小木塊相對(duì)木板的位移,所以小木塊不能滑出長木板,故c正確。5一物塊以一定的初速度從光滑斜面底端a點(diǎn)上滑,最高可滑至b點(diǎn),后又滑回至a點(diǎn)，c是ab的中點(diǎn)，全程物塊的加速度不變。如圖所示，已知物塊從a上滑至b所用時(shí)間為t，下列分析正確的是a物塊從c運(yùn)動(dòng)到b所用的時(shí)間等于從b運(yùn)動(dòng)到c所用的時(shí)間b物塊從c運(yùn)動(dòng)到b所用的時(shí)間大于從b運(yùn)動(dòng)到c所用的時(shí)間c物塊下滑時(shí)從b運(yùn)動(dòng)至c所用時(shí)間為d物塊上滑通過c點(diǎn)時(shí)的速度大小大于整個(gè)上滑過程中平均速度的大小【答案】b【解析

7、】全程物塊的加速度不變，物塊從c運(yùn)動(dòng)到b與物塊從b運(yùn)動(dòng)到c的過程可逆,物塊從c運(yùn)動(dòng)到b所用的時(shí)間等于從b運(yùn)動(dòng)到c所用的時(shí)間，故a正確b錯(cuò)誤。物塊從a上滑至b所用時(shí)間為t，設(shè)ab間距離為x,物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a0；根據(jù)運(yùn)動(dòng)的可逆性，。物塊下滑時(shí)從b運(yùn)動(dòng)至c滑行的距離為，初速度為零,則,解得,故c正確.物塊通過c點(diǎn)時(shí)的速度，整個(gè)上滑過程的平均速度，故d正確。故選b。6質(zhì)量為m的光滑圓槽放在光滑水平面上，一水平恒力f作用在其上促使質(zhì)量為m的小球靜止在圓槽上,如圖所示，則a小球?qū)A槽的壓力為b小球?qū)A槽的壓力為c水平恒力f變大后,如果小球仍靜止在圓槽上,小球?qū)A槽的壓力增加d水平恒力f變大后，如果小球

8、仍靜止在圓槽上，小球?qū)A槽的壓力減小【答案】ac由牛頓第三定律可知小球?qū)A槽的壓力為,a正確,b錯(cuò)誤；由壓力的表達(dá)式知，f增大,小球?qū)A槽的壓力增加，故c正確，d錯(cuò)誤。7如圖甲所示,質(zhì)量為m2的長木板靜止在光滑的水平面上，其上靜置一質(zhì)量為m1的小滑塊?，F(xiàn)給木板施加一隨時(shí)間均勻增大的水平力f，滿足f=kt(k為常數(shù)，t代表時(shí)間），長木板的加速度a隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。已知小滑塊所受到的最大靜摩擦力。下列說法正確的是a在02 s時(shí)間內(nèi)，小滑塊與長木板間的摩擦力不變b在23 s時(shí)間內(nèi)，小滑塊與長木板間的摩擦力在數(shù)值上等于m2的大小cm1與m2之比為1:2d當(dāng)小滑塊從長木板上脫離時(shí),其速度比長木

9、板小0.5 m/s【答案】bd受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為，對(duì)長木板分析，可知，如果小滑塊一直在木板上，則木板的at圖象將恒定不變，而從圖中可知在3 s末木板的加速度發(fā)生突變，所以在3 s末小滑塊離開木板，故在02 s過程中，由可知,在3 s末,小滑塊離開木板，木板不再受小滑塊的摩擦力，故根據(jù)可知，聯(lián)立解得，在3 s前后,根據(jù)牛頓第二定律可得:，兩式聯(lián)立可得，b正確，c錯(cuò)誤；在2 s時(shí)刻小滑塊與長木板速度相同，在23 s時(shí)間內(nèi)，小滑塊運(yùn)動(dòng)的at圖象如圖中紅色線段所示，小滑塊的速度的變化量為,長木板的速度的變化量為，所以在3 s時(shí)，長木板比小滑塊的速度大0。5 m/s，故d正確。8如圖甲所示

10、,勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直放置，下端固定在水平地面上，一質(zhì)量為m的小球，從離彈簧上端高h(yuǎn)處由靜止釋放，落在彈簧上后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，小球的速度v隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示，其中oa段為直線,ab段是與oa相切于a點(diǎn)的曲線，bcd是平滑的曲線.若小球開始下落的位置為原點(diǎn)，沿豎直向下方向建立坐標(biāo)軸ox，則關(guān)于a、b、c、d各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小球下落的位置坐標(biāo)x及所對(duì)應(yīng)的加速度的大小，以下說法正確的是 a， b，c, d，【答案】bc故的坐標(biāo)為，故c正確；到達(dá)點(diǎn)時(shí)，速度為，所以到達(dá)點(diǎn)時(shí)形變量要大于點(diǎn)的形變量，故的坐標(biāo)大于，加速度,故d錯(cuò)誤.故選bc。二、實(shí)驗(yàn)題(共2小題,共12分)9（6分）物

11、理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊,其一端與穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 hz.開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列點(diǎn)。（1)圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=_m/s2（保留兩位有效數(shù)字）.(2）為了測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)

12、量的是_.a木板的長度lb木板的質(zhì)量m1c滑塊的質(zhì)量m2d托盤和砝碼的總質(zhì)量m3e滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t（3）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)=_(用被測(cè)物理量的字母表示,重力加速度為g）?！敬鸢浮浚?）0。49 (2）cd （3）（每空2分），對(duì)滑塊受力分析，據(jù)牛頓第二定律得：,聯(lián)立解得：，故cd兩項(xiàng)正確。（2）由第二問解答知：。10（6分）根據(jù)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)完成下面的題目。（1）有關(guān)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)處理，下列說法正確的是_。a應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差b可以用天平測(cè)出小桶和砂的總質(zhì)量m及小車和砝碼的總質(zhì)量m；根據(jù)公式，求出小車的加速度c處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采

13、用描點(diǎn)法畫圖象，是為了減小誤差d處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷(2）某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí),把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大。他所得到的af關(guān)系可用圖甲中的哪個(gè)表示？_（圖中a是小車的加速度，f是細(xì)線作用于小車的拉力).(3)某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置按如圖乙所示安裝好,準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)。他的裝置圖中,明顯的錯(cuò)誤是_。（寫出兩個(gè)）（4）圖丙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,a、b、c、d、e、f、g為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為:xab=4.22 cm、xbc=4。65 cm、xcd=5.08 cm、xde=5.49

14、cm,xef=5。91 cm，xfg=6。34 cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 hz，則小車的加速度a=_m/s2。（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）【答案】（1）acd（1分） （2)c(1分） （3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流電源;小車與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的距離太長；木板水平，沒有平衡摩擦力（2分） (4）0.42（2分)(2）在平衡摩擦力時(shí),把長木板的一側(cè)墊得過高,使得傾角偏大，小車重力沿木板向下的分力大于小車受到摩擦力，小車受到的合力大于砂桶的拉力，在砂桶對(duì)小桶施加拉力前，小車已經(jīng)有加速度；在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí),作出的af在a軸上有截距，故c正確；（3）由實(shí)驗(yàn)原理圖可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的必須是低

15、壓交流電，圖中用的是直流電,所以采用的電源不對(duì),小車釋放的位置應(yīng)該靠近計(jì)時(shí)器,以便測(cè)量更多的數(shù)據(jù)來減小誤差.同時(shí)木板水平，沒有平衡摩擦力。(4)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有：x=at2，xdexab=3a1t2；xefxbc=3a2t2；xfgxcd=3a3t2,為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值,得:。三、計(jì)算題（共3小題,共34分）11（9分）在水平地面上有一質(zhì)量為10 kg的物體，在水平拉力f的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),10 s后拉力大小減為f/4,方向不變，再經(jīng)過20 s停止運(yùn)動(dòng)。該物體的速度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示，g取10 m/s2.求：（1)整個(gè)過程中物體的位移大小；（2）

16、物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)?！敬鸢浮?1）150 m （2）0.1(2分）對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律可知:fmg=ma1（1分)(1分)解得：=0.1（1分）12（11分）如圖所示，一質(zhì)量m=3.0 kg、足夠長的木板b放在光滑的水平面上，其上表面放置質(zhì)量m=1。0 kg的小木塊a，a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài)，a與b間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0。30，且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等?，F(xiàn)給木塊a施加一隨時(shí)間t變化的水平力f=kt（k=2。0 n/s),取g=10 m/s。（1)若木板b固定,則經(jīng)過多少時(shí)間木塊a開始滑動(dòng)；（2)若木板b固定，求t2=2.0 s時(shí)木塊a的加速度大小；(3)若木板b不固定，求

17、t1=2。0 s時(shí)木塊a受到的摩擦力大小.【答案】（1）1。5 s （2）1 m/s2 （3）3 n（2）t=2s時(shí),有：f=kt=2。02 n=4 n,（1分)有牛頓第二定律有：fmg=ma,；（2分)（3)若木板b不固定,假設(shè)a、b間摩擦達(dá)到最大靜摩擦，此時(shí)兩物體的加速度相同,由b應(yīng)用牛頓第二定律有：，解得,（2分）再對(duì)ab整體應(yīng)用牛頓第二定律有：f=（m+m）a=4 n，（2分）由f=kt可知,當(dāng)t1=2.0 s時(shí)f=4 n，即此時(shí)ab相對(duì)靜止，所以木塊a受到的摩擦為最大靜摩擦力即為3 n。（2分）13（14分）如圖所示，斜面于水平面間的夾角=37。物體a和b的質(zhì)量分別為ma=10 kg、mb=5 kg。a、b間用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩相連.試求：(1）當(dāng)斜面光滑時(shí)，兩個(gè)物體的加速度及繩的張力各是多少？(2）當(dāng)a和b與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0。2時(shí)，兩個(gè)物體的加速度及繩的張力各是多少？（3）當(dāng)a和b與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為a=0。2、b=0。8時(shí),則釋放后的開始階段，兩個(gè)物體的加速度及繩的張力又各是多少？【答案】（1）aa=ab=6 m/s2 ft=0 （2)aa=ab=4。4 m/s2 ft=0 （3)aa=4。4m/s2 ab=0 ft=0【解析】（1）