2021高考物理一輪復(fù)習(xí)單元評(píng)估檢測(cè)三牛頓運(yùn)動(dòng)定律含解析

1、單元評(píng)估檢測(cè)(三) (第三章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題7分,共49分,15題為單選題,6、7題為多選題)1.愛(ài)因斯坦曾把物理一代代科學(xué)家探索自然奧秘的努力,比作福爾摩斯偵探小說(shuō)中的警員破案。下列說(shuō)法符合物理史實(shí)的是()a.著名物理學(xué)家亞里士多德曾指出,如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向b.與伽利略同時(shí)代的科學(xué)家笛卡兒通過(guò)“斜面實(shí)驗(yàn)”得出推斷:若沒(méi)有摩擦阻力,球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去c.科學(xué)巨人牛頓在伽利略和笛卡兒的工作基礎(chǔ)上,提出了動(dòng)力學(xué)的一條基本定律,那就是慣性定律d.牛頓在反復(fù)研究亞里士多德和伽利略實(shí)驗(yàn)資料的

2、基礎(chǔ)上提出了牛頓第二定律【解析】選c。笛卡兒指出,如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),既不會(huì)停下來(lái)也不會(huì)偏離原來(lái)的方向,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;通過(guò)“斜面實(shí)驗(yàn)”得出若沒(méi)有摩擦阻力,球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去這一結(jié)論的是伽利略,不是笛卡兒,選項(xiàng)b錯(cuò)誤;牛頓在伽利略和笛卡兒的工作基礎(chǔ)上,提出了動(dòng)力學(xué)的一條基本定律,那就是牛頓第一定律,而牛頓第一定律又叫作慣性定律,選項(xiàng)c正確;牛頓在伽利略和笛卡兒研究的基礎(chǔ)上提出了牛頓第一定律,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。2.如圖所示,水平面上放有三個(gè)木塊a、b、c,質(zhì)量均為m=1 kg,a、c與地面間的接觸面光滑,b與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,a、b之間用輕彈簧相連,

3、b、c之間用輕繩相連。現(xiàn)在給c一個(gè)水平向右、大小為4 n的拉力f,使a、b、c三個(gè)木塊一起以相同的加速度向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。某一時(shí)刻撤去拉力f,則撤去力f的瞬間,輕繩中的張力t為(重力加速度g取10 m/s2)()a.0b.1 nc.2 nd.3 n【解析】選b。在拉力作用下,對(duì)整體,由牛頓第二定律可得f-mg=3ma,解得a=1 m/s2,對(duì)a,由牛頓第二定律可得f彈=ma=1 n。當(dāng)撤去外力后,把b、c作為整體,由牛頓第二定律可知f彈+mg=2ma,解得a=1 m/s2,方向向左,對(duì)c受力分析,由牛頓第二定律可得t=ma=1 n,故b正確。3.如圖所示,物塊a放在輕彈簧上,物塊b放在物塊

4、a上靜止。當(dāng)用力f使物塊b豎直向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),在下面的四個(gè)圖象中,能反映物塊b脫離物塊a前的過(guò)程中力f隨時(shí)間t變化規(guī)律的是()【解析】選c。剛開(kāi)始物塊a、b平衡,有kx0=mg,有拉力f作用后,根據(jù)牛頓第二定律,有f+kx-mg=ma,由于物塊a、b做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故x=x0-12at2,由上述兩式得f=ma+k(12at2),故選c。4.(2020煙臺(tái)模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小球被水平繩ao和與豎直方向成角的輕彈簧系著處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將繩ao燒斷,在繩ao燒斷的瞬間,重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是()a.小球的加速度方向沿彈簧收縮的方向b.小球處于平衡狀態(tài)c.小球的加速度大小為a

5、=gtan d.小球在接下來(lái)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒【解析】選c。根據(jù)共點(diǎn)力的平衡,求得彈簧的彈力f=mgcos,燒斷繩子的瞬間,彈簧來(lái)不及發(fā)生形變,彈力不變。燒斷前,繩子的拉力t=mgtan。燒斷后的瞬間,彈力不變,彈力與重力的合力與燒斷前的繩子拉力等值反向,所以燒斷后的瞬間,小球的合力為mgtan ,根據(jù)牛頓第二定律,加速度a=gtan ,方向沿ao方向,故a、b錯(cuò)誤,c正確。小球在接下來(lái)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于彈力做功,故小球的機(jī)械能不守恒,故d錯(cuò)誤。5.(2019衡水模擬)用細(xì)線(xiàn)將籃球拴在升降機(jī)光滑的側(cè)壁上,當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí),出現(xiàn)如圖所示的情形。重力加速度為g,四位同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象做出了分析與判斷

6、,其中可能正確的是()a.升降機(jī)的加速度大于g,側(cè)壁對(duì)球無(wú)擠壓b.升降機(jī)的加速度小于g,側(cè)壁對(duì)球有擠壓c.升降機(jī)的加速度等于g,側(cè)壁對(duì)球無(wú)擠壓d.升降機(jī)的加速度等于g,側(cè)壁對(duì)球有擠壓【解析】選c。當(dāng)升降機(jī)加速下降的加速度等于g時(shí),籃球完全失重,在豎直方向上僅受重力,拉力為零,由于籃球在水平方向上平衡,可知側(cè)壁對(duì)籃球無(wú)擠壓,故c項(xiàng)正確,d項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)升降機(jī)加速下降,加速度大于g時(shí),籃球受重力、繩子的拉力,由于水平方向上平衡,則側(cè)壁對(duì)籃球有彈力,即側(cè)壁對(duì)球有擠壓,故a項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)升降機(jī)加速下降,加速度小于g時(shí),不會(huì)出現(xiàn)如圖所示的情況,球會(huì)在懸點(diǎn)下方,故b項(xiàng)錯(cuò)誤。6.水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站

7、,用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行安全檢查。如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖,緊繃的傳送帶ab始終保持v=1 m/s 的恒定速率運(yùn)行。旅客把行李無(wú)初速度地放在a處,設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,ab間的距離為2 m,g取10 m/s2。若旅客把行李放到傳送帶的同時(shí)也以v=1 m/s的恒定速度平行于傳送帶運(yùn)動(dòng)去b處取行李,則 ()a.旅客與行李同時(shí)到達(dá)bb.旅客提前0.5 s到達(dá)bc.行李提前0.5 s到達(dá)bd.若傳送帶速度足夠大,行李最快也要2 s才能到達(dá)b【解析】選b、d。行李放在傳送帶上,傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。加速度

8、為a=g=1 m/s2,歷時(shí)t1=va=1 s 達(dá)到共同速度,位移s1=v2t1=0.5 m,此后勻速運(yùn)動(dòng)t2=2-s1v=1.5 s到達(dá)b,共用2.5 s。旅客到達(dá)b,歷時(shí)t=2v=2 s,故b正確。若傳送帶速度足夠大,行李一直加速運(yùn)動(dòng),最短運(yùn)動(dòng)時(shí)間tmin= 22a=2 s,d項(xiàng)正確。7.如圖甲所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m1=1 kg的小物塊放在質(zhì)量m2=2 kg的長(zhǎng)木板正中央位置,長(zhǎng)木板靜止在水平地面上,連接物塊的輕質(zhì)細(xì)繩與水平方向的夾角為37,現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)木板施加水平向左的拉力f=18 n,長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示,sin 37=0.6,g取10 m/s2()a.長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)1 s后離開(kāi)小

9、物塊b.長(zhǎng)木板長(zhǎng)度為2 mc.長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5d.物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)長(zhǎng)木板的運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段,即離開(kāi)小物塊前和離開(kāi)小物塊后。(2)長(zhǎng)木板與小物塊接觸時(shí),它們之間的壓力不一定等于小物塊的重力?！窘馕觥窟xb、c。從圖線(xiàn)可知,木板運(yùn)動(dòng)2 s后離開(kāi)小物塊,a項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖線(xiàn)可知,02 s內(nèi)木板的位移x=212 m=1 m,所以l=2x=2 m,b項(xiàng)正確。在23 s,由圖線(xiàn)可得a2=vt=4 m/s2,又a2=f-2m2gm2,解得2=0.5,c項(xiàng)正確。在02 s,對(duì)小物塊,有f支+tsin37=m1g,tcos37=f1,而f1

10、=1f支,長(zhǎng)木板a1=vt=0.5 m/s2,a1=f-f1-2(m2g+f支)m2,聯(lián)立解得1=819,d項(xiàng)錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】質(zhì)量為m的光滑小球恰好放在質(zhì)量也為m的圓弧槽內(nèi),它與槽左右兩端的接觸處分別為a點(diǎn)和b點(diǎn),圓弧槽的半徑為r,oa與水平線(xiàn)ab成60角。槽放在光滑的水平桌面上,通過(guò)細(xì)線(xiàn)和滑輪與重物c相連,細(xì)線(xiàn)始終處于水平狀態(tài)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道,當(dāng)槽的加速度很大時(shí),小球?qū)牟壑袧L出,滑輪與繩質(zhì)量都不計(jì),要使小球不從槽中滾出,則重物c的最大質(zhì)量為()a.233mb.2mc.(3-1)md.(3+1)m【解析】選d。當(dāng)小球剛好要從槽中滾出時(shí),小球受重力和槽上a點(diǎn)的支持力,由牛頓第二定律得mgtan

11、60=ma,解得a=gtan60;以整體為對(duì)象,由牛頓第二定律得有mg=(m+2m)a,解得m=(3+1)m,d項(xiàng)正確。二、實(shí)驗(yàn)題(6分)8.(2019全國(guó)卷)如圖(a),某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50 hz的交流電源,紙帶等?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)=_(用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)整木板與水平面的夾角=30。接通電源。開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,釋放鐵塊,鐵塊從靜止開(kāi)始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶,如圖(b)所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)?/p>

12、個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出)。重力加速度為9.8 m/s2。可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)(結(jié)果保留2位小數(shù))。【解析】(1)以鐵塊為研究對(duì)象,受力分析如圖所示由牛頓第二定律得mgsin-mgcos=ma,故=gsin-agcos。(2)由逐差法求加速度a=s-s9t2,由紙帶可得s=(76.39-31.83)10-2 m,t=0.10 s,s=(31.83-5.00)10-2 m,a=(76.39-31.83)10-2-(31.83-5.00)10-2910-2 m/s2=1.97 m/s2,代入=gsin-agcos,解得=0.35。答案:(1)gsin-agcos(2)0.

13、35三、計(jì)算題(本題共3小題,共45分,需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟)9.(13分)俯式冰橇是冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目之一,其賽道可簡(jiǎn)化為起點(diǎn)和終點(diǎn)高度相差120 m、長(zhǎng)度為1 200 m的斜坡。假設(shè)某運(yùn)動(dòng)員從起點(diǎn)開(kāi)始,以平行賽道的恒力f=40 n推動(dòng)質(zhì)量m=40 kg的冰橇沿斜坡向下運(yùn)動(dòng),出發(fā)4 s內(nèi)冰橇發(fā)生的位移為12 m,8 s末運(yùn)動(dòng)員迅速登上冰橇與冰橇一起沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)直到終點(diǎn)。設(shè)運(yùn)動(dòng)員登上冰橇前后冰橇速度不變,不計(jì)空氣阻力,求:(g取10 m/s2,取賽道傾角的余弦值為1,正弦值按照題目要求計(jì)算)(1)冰橇與賽道間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)比賽中運(yùn)動(dòng)員的最大速度的大小?！窘馕觥?1)設(shè)出發(fā)4 s內(nèi)冰橇的加速度

14、為a1,出發(fā)4 s內(nèi)冰橇發(fā)生的位移s1=12a1t12解得a1=1.5 m/s2由牛頓第二定律有f+mgsin-mgcos=ma1解得=0.05。(2)8 s后冰橇的加速度為a2,由牛頓第二定律有(m+m)gsin-(m+m)gcos=(m+m)a28 s末冰橇的速度v1=a1t2出發(fā)8 s內(nèi)冰橇發(fā)生的位移s2=12a1t22=48 m到達(dá)終點(diǎn)時(shí)速度最大,設(shè)最大速度為v2,則v22-v12=2a2(s-s2)聯(lián)立解得v2=36 m/s。答案:(1)0.05(2)36 m/s【加固訓(xùn)練】(2019常德模擬)如圖甲所示,質(zhì)量為60 kg的消防隊(duì)員從一根固定的豎直金屬桿上由靜止滑下,經(jīng)2.5 s落地

15、。消防隊(duì)員受到豎直向上的摩擦力變化的情況如圖乙所示,取g=10 m/s2。在消防隊(duì)員下滑的過(guò)程中,問(wèn):(1)他落地時(shí)的速度為多大?(2)他在后1.5 s內(nèi)下滑的高度是多少?【解析】(1)在第1 s內(nèi),由牛頓第二定律得mg-f1=ma1解得a1=g-f1m=4 m/s2在1 s末的速度v1=a1t1=4 m/s后1.5 s內(nèi)由牛頓第二定律得,f2-mg=ma2解得a2=f2m-g=2 m/s2落地時(shí)的速度v=v1-a2t2=1 m/s。(2)在后1.5 s內(nèi)下滑的高度h2=v12-v22a2=3.75 m。答案:(1)1 m/s(2)3.75 m10.(16分)(2019江蘇高考)如圖所示,質(zhì)量

16、相等的物塊a和b疊放在水平地面上,左邊緣對(duì)齊。a與b、b與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。先敲擊a,a立即獲得水平向右的初速度,在b上滑動(dòng)距離l后停下。接著敲擊b,b立即獲得水平向右的初速度,a、b都向右運(yùn)動(dòng),左邊緣再次對(duì)齊時(shí)恰好相對(duì)靜止,此后兩者一起運(yùn)動(dòng)至停下。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。求:(1)a被敲擊后獲得的初速度大小va;(2)在左邊緣再次對(duì)齊的前、后,b運(yùn)動(dòng)加速度的大小ab、ab;(3)b被敲擊后獲得的初速度大小vb?！窘馕觥?1)由牛頓運(yùn)動(dòng)定律知,a加速度的大小aa=g由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有2aal=va2解得va=2gl(2)設(shè)a、b的質(zhì)量均為m對(duì)齊前,b所受合外力大小

17、f=3mg由牛頓運(yùn)動(dòng)定律f=mab,得ab=3g對(duì)齊后,a、b所受合外力大小f=2mg由牛頓運(yùn)動(dòng)定律f=2mab,得ab=g(3)設(shè)敲擊b后經(jīng)過(guò)時(shí)間t,a、b達(dá)到共同速度v,位移分別為sa、sb,a加速度的大小等于aa則v=aat,v=vb-abtsa=12aat2,sb=vbt-12abt2且sb-sa=l解得vb=22gl。答案:(1)2gl(2)3gg(3)22gl11.(16分)如圖所示,ab、cd為兩個(gè)光滑的平臺(tái),一傾角為37、長(zhǎng)為5 m的傳送帶與兩平臺(tái)平滑連接?，F(xiàn)有一小物體以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),小物體恰好能滑到平臺(tái)cd上。(g取10 m/s2,si

18、n37=0.6,cos37=0.8)(1)求小物體跟傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)當(dāng)小物體在平臺(tái)ab上的運(yùn)動(dòng)速度低于某一數(shù)值時(shí),無(wú)論傳送帶順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的速度有多大,小物體都不能到達(dá)平臺(tái)cd,求這個(gè)臨界速度的大小;(3)若小物體以8 m/s的速度沿平臺(tái)ab向右運(yùn)動(dòng),欲使小物體能到達(dá)平臺(tái)cd,傳送帶至少以多大的速度順時(shí)針運(yùn)動(dòng)?【解析】(1)傳送帶靜止時(shí),小物體在傳送帶上受力如圖甲所示,根據(jù)牛頓第二定律得:mgcos37+mgsin37=ma1bc過(guò)程,有:v02=2a1l解得:a1=10 m/s2,=0.5。 (2)當(dāng)小物體在傳送帶上受到的摩擦力始終向上時(shí),最容易到達(dá)傳送帶頂端,此時(shí),小物體受力如圖乙所示,根據(jù)牛頓第二定律得:mgsin37-mgcos37=ma2若恰好能到達(dá)平臺(tái)cd,有:v2=2a2l解得:v=25 m/s,a2=2 m/s2即當(dāng)小物體在平臺(tái)ab上向右運(yùn)動(dòng)的速度小于25 m/s時(shí),無(wú)論傳送帶順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的速度有多大,小物體都不能到達(dá)平臺(tái)cd。(3)設(shè)小物體在平臺(tái)ab上的運(yùn)動(dòng)速度為v1,傳送帶順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的速度大小為v2。從小物體滑上傳送帶至小物體速度減小到傳送帶速度過(guò)程,有:v12-