新教材2023年高考物理總復習考案3周測卷三牛頓運動定律

考案(三)周測卷三牛頓運動定律本試卷滿分100分，考試時間90分鐘。一、單項選擇題：本題共8小題，每小題4分，共32分。每小題只有一個選項符合題目要求。1．(2023·合肥高三階段檢測)某同學為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿著球筒的中部，另一手用力F擊打羽毛球筒的上端，則(A)A．該同學是在利用羽毛球的慣性B．該同學無法取出羽毛球C．羽毛球會從筒的下端出來D．羽毛球筒向下運動過程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會從上端出來[解析]用力F擊打羽毛球筒的上端時，球筒會在力的作用下向下運動，而羽毛球由于慣性而保持靜止，所以羽毛球會從筒的上端出來，故A正確，BC錯誤；球筒向下運動，羽毛球相對于球筒向上運動，所以羽毛球受到向下的摩擦力，故D錯誤。2．(2023·江蘇模擬預測)C919大型客機是我國自行研制、具有自主知識產(chǎn)權的大型噴氣式民用飛機。如圖，客機斜向上勻速飛行，下列說法正確的是(C)A．客機處于超重狀態(tài)B．客機處于失重狀態(tài)C．客機速度變化率為零D．客機受到的合力逐漸增大[解析]客機斜向上勻速飛行，處于平衡狀態(tài)，合力為零，所以加速度為零，客機速度變化率為零，故C正確，ABD錯誤。3．(2022·重慶二模)一個熱氣球與沙包的總質量為M，在空氣中以加速度eq\f(1,2)g下降。為了使它以同樣大小的加速度上升，需拋掉沙包中的沙子，若熱氣球所受浮力不變，應該拋掉的沙的質量為(C)A．eq\f(1,2)M B．eq\f(1,3)MC．eq\f(2,3)M D．eq\f(3,4)M[解析]設空氣對熱氣球與沙包的浮力大小為F。在空氣中以加速度a＝eq\f(1,2)g下降過程中，根據(jù)牛頓第二定律可得Mg－F＝Ma，為了使它以同樣大小的加速度上升，設應該拋掉的沙的質量為m，拋出后，根據(jù)牛頓第二定律可得F－(M－m)g＝(M－m)a，聯(lián)立解得m＝eq\f(2,3)M。故選C。4．(2022·山東臨沭高三模擬)如圖所示，質量為m的物塊放在水平固定木板上，在水平拉力F＝mg的作用下做加速度大小為a的勻加速運動；現(xiàn)將木板右端升高，使木板與水平方向成θ＝37°角，將該物塊放在木板右端由靜止釋放，物塊沿木板下滑的加速度大小為eq\f(1,2)a，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為(B)A．0.20 B．0.33C．0.67 D．0.75[解析]在水平拉力作用時，根據(jù)牛頓第二定律有F－μmg＝ma，木板右端升高，由靜止釋放時，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝m·eq\f(1,2)a，聯(lián)立解得，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.33，故選B。5．(2023·山東日照高三模擬)如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面的夾角為37°，當傳送帶靜止時，物塊以3m/s2的加速度沿著傳送帶加速下滑，當物塊加速至v0時，傳送帶突然啟動并立即逆時針方向做勻加速運動，g取10m/s2，sin37°＝0.6，下列判斷正確的是(C)A．啟動傳送帶后物塊下滑的加速度大小始終大于3m/s2B．若物塊與傳送帶能夠共速，則共速后物塊一定和傳送帶相對靜止C．若物塊與傳送帶能夠共速，則共速后物塊所受摩擦力可能為0D．若物塊與傳送帶能夠共速，則共速后物塊所受摩擦力的方向一定沿傳送帶向下[解析]傳送帶啟動后，物塊與傳送帶共速前所受滑動摩擦力沿傳送帶向上，故物塊加速度大小不變，A錯誤；若傳送帶的加速度大于3m/s2且小于等于9m/s2，共速后，物塊就和傳送帶相對靜止一起加速，若傳送帶的加速度大于9m/s2，共速后兩者一定有相對滑動，B錯誤；若傳送帶的加速度等于6m/s2，物塊與傳送帶共速后相對靜止一起勻加速，故物塊所受摩擦力為0，C正確，D錯誤。故選C。6．(2023·河南高三階段練習)2022年2月6日，中國女足時隔16年重奪亞洲杯冠軍。某學習小組在研究足球運動規(guī)律時，將足球在地面上方某高度處豎直向上拋出，足球在空中運動過程中受空氣阻力的大小與速率成正比。規(guī)定豎直向上為正方向，關于反映足球運動的v－t圖像，下列正確的是(D)ABCD[解析]上升階段，小球受到重力和向下的空氣阻力，根據(jù)牛頓第二定律，有mg＋f＝ma，又f＝kv，得a＝g＋eq\f(kv,m)，知加速度隨著速度減小而減小，當v＝0時，a＝g；下降階段，小球受到重力和向上的空氣阻力，根據(jù)牛頓第二定律，有mg－f＝ma，又f＝kv，得a＝g－eq\f(kv,m)，知加速度隨著速度增大而減小，結合v－t圖像的斜率等于加速度，知圖像的切線斜率不斷減小，故ABC錯誤，D正確。7．(2023·陜西寶雞市渭濱區(qū)模擬預測)如圖所示，光滑的水平面上兩個質量分別為mA＝2kg、mB＝8kg的物體，中間用輕質彈簧秤連接，在大小為F＝30N的水平拉力作用下一起勻加速運動，則(B)A．mA、mB加速度大小為2m/s2B．某時刻突然撤去拉力F的瞬間，mA加速度大小為3m/s2C．彈簧秤的示數(shù)是12ND．某時刻突然撤去拉力F的瞬間，mB加速度大小為4m/s2[解析]根據(jù)題意，對A、B整體分析，根據(jù)牛頓第二定律有F＝(mA＋mB)a，解得a＝3m/s2，故A錯誤；根據(jù)題意，對A分析，設彈簧的彈力為FT，根據(jù)牛頓第二定律有FT＝mAa，代入數(shù)據(jù)解得FT＝6N，故C錯誤；某時刻突然撤去拉力F的瞬間，彈簧彈力不變，根據(jù)牛頓第二定律，對物體A有FT＝mAaA，解得aA＝3m/s2則mA加速度大小為3m/s2，對物體B，根據(jù)牛頓第二定律有FT＝mBaB，解得mB＝eq\f(3,4)m/s2，則mB加速度大小為eq\f(3,4)m/s2，故D錯誤，B正確。8．(2022·廣東韶關模擬預測)如圖，公共汽車沿水平面向右做勻變速直線運動，小球A用細線懸掛車頂上，質量為m的一位中學生手握固定于車廂頂部的扶桿，始終相對于汽車靜止地站在車廂底板上，學生鞋底與公共汽車間的動摩擦因數(shù)為μ。若某時刻觀察到細線偏離豎直方向θ角(取θ＝60°)，則此刻公共汽車對學生產(chǎn)生的作用力的大小和方向為(D)A．大小等于μmg，方向水平向左B．大小等于mg，方向豎直向上C．大小大于eq\f(mg,tanθ)，方向水平向左D．大小等于eq\f(mg,cosθ)，方向斜向左上方[解析]以小球為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律，得m球gtanθ＝m球a，得到a＝gtanθ，以人為研究對象，人與球的加速度相同，均水平向左，作出人的受力圖，如圖設汽車對學生的作用力與豎直方向的夾角為α，根據(jù)牛頓第二定律，得mgtanα＝ma，F(xiàn)＝eq\f(mg,cosa)，將a＝gtanθ代入，得α＝θ，F(xiàn)＝eq\f(mg,cosθ)，方向斜向左上方。ABC錯誤，D正確。二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．(2022·陜西西安高三期末)關于牛頓運動定律，下列說法正確的是(CD)A．兩個力大小相等，方向相反就一定是作用力和反作用力B．牛頓第一定律也稱慣性定律，可以通過實驗來驗證C．牛頓認為力是產(chǎn)生加速度的原因D．國際單位制中規(guī)定，力學物理量所選用的基本量是長度、質量、時間[解析]兩個力大小相等，方向相反不一定是作用力和反作用力，也可能是平衡力，A錯誤；牛頓第一定律也稱慣性定律，不可以通過實驗來驗證，B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律可得，力是產(chǎn)生加速度的原因，C正確；國際單位制中規(guī)定，力學物理量所選用的基本量是長度、質量、時間，D正確。故選CD。10．(2023·河南高三模擬)在直升飛機豎直降落的過程中，開始時飛機勻速降落，期間兩次規(guī)避障礙，飛行員對座椅的壓力情況如圖所示，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列說法正確的是(BD)A．飛行員的質量為70kgB．飛行員在t1時刻的加速度方向向下C．飛行員在t2時刻的加速度方向向下D．從圖中可知飛行員在這兩次規(guī)避障礙過程中的加速度的最大值為6m/s2[解析]由題圖可知，飛行員受到的重力大小為500N，則質量為50kg，A錯誤；飛行員在t1時刻對座椅的壓力小于其受到的重力，合力方向向下，加速度方向向下，B正確；飛行員在t2時刻對座椅的壓力大于其受到的重力，合力方向向上，加速度方向向上，C錯誤；由題圖可知，飛行員在t1時刻受到的合力最大，則有mg－F＝mamax，解得amax＝6m/s2，D正確。11．(2023·河北唐山高三模擬)如圖所示，一物塊以初速度v0沿粗糙斜面上滑，取沿斜面向上為正向。則物塊速度隨時間變化的圖像可能正確的是(AD)ABCD[解析]設物塊重力為mg，所受滑動摩擦力大小為f，斜面傾角為θ，則根據(jù)牛頓第二定律可得物塊上滑過程中加速度大小為a1＝eq\f(mgsinθ＋f,m)＝gsinθ＋eq\f(f,m)，下滑過程中加速度大小為a2＝eq\f(mgsinθ－f,m)＝gsinθ－eq\f(f,m)<a1，當物塊與斜面間最大靜摩擦力不小于重力沿斜面方向的分力時，則物塊上滑至最高點后將靜止；當物塊與斜面間最大靜摩擦力小于重力沿斜面方向的分力時，則物塊上滑至最高點后將沿斜面下滑，且物塊下滑時速度沿負方向，再結合v-t圖像的斜率表示加速度可以判斷AD可能正確。故選AD。12．(2022·江西高三期末)冰壺比賽是北京冬奧會的比賽項目之一，運動員把冰壺沿水平冰面投出，冰壺僅在摩擦力作用下自由滑行，比賽過程中可在冰壺運動前方用毛刷來回擦掃冰面，減少冰面的動摩擦因數(shù)以調節(jié)冰壺的滑行距離。某場比賽中，一運動員以v0的速度投擲冰壺，冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)為μ，冰壺能在冰面上滑行s的距離，若在冰壺速度減為eq\f(v0,2)時開始持續(xù)擦掃冰面，則冰壺能再滑行eq\f(1,2)s的距離。冰壺的運動可視為直線運動，已知重力加速度為g，則擦掃后冰壺與冰面的動摩擦因數(shù)μ′為(AC)A．eq\f(1,2)μ B．eq\f(3,4)μC．eq\f(v\o\al(2,0),4sg) D．eq\f(v\o\al(2,0),3sg)[解析]未擦掃時，根據(jù)牛頓第二定律μmg＝ma，根據(jù)速度位移關系2as＝veq\o\al(2,0)，若在冰壺速度減為eq\f(v0,2)時開始持續(xù)擦掃冰面，減為eq\f(v0,2)之后，根據(jù)牛頓第二定律μ′mg＝ma′，根據(jù)速度位移關系2a′×eq\f(s,2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0,2)))2，聯(lián)立可解得μ′＝eq\f(1,2)μ，μ′＝eq\f(v\o\al(2,0),4sg)。故選AC。三、非選擇題：本題共5小題，共52分。13．(6分)(2023·湖南長沙高三模擬)如圖1所示是用輕桿、小球和硬紙板等制作一個簡易加速度計，粗略測量運動物體的加速度。在輕桿上端裝上轉軸，固定于豎直紙板上的O點，輕桿下端固定一小球，桿可在豎直平面內(nèi)自由轉動。將此裝置固定于運動物體上，當物體向右加速(減速)運動時，桿便向左(向右)擺動。為了制作加速度計的刻度盤，某同學進行了如下操作：(1)為了測量當?shù)氐闹亓铀俣?，該同學讓重錘做自由落體運動，利用打點計時器打出的紙帶如圖2所示，相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02s，測得的重力加速度g＝_9.75__m/s2(保留三位有效數(shù)字)。(2)測量出當?shù)刂亓铀俣群?，還應測量的物理量是_D__(填入所選物理量前的字母)；A．小球的質量mB．輕桿的長度LC．小球的直徑dD．輕桿與豎直方向的夾角θ(3)寫出加速度與被測物理量之間的關系式_a＝gtan_θ__(用被測物理量的字母表示)。[解析](1)根據(jù)逐差法可得加速度為g＝eq\f(xCE－xAC,4T2)，代入數(shù)據(jù)解得g＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(12.52－7.05×10－2－7.05－3.14×10－2,4×0.022)m/s2＝9.75m/s2。(2)(3)假設小球由于加減速發(fā)生了偏轉，由牛頓第二定律得mgtanθ＝ma，解得a＝gtanθ，可知，為了在表盤上標上對應的加速度，還需要測量輕桿與豎直方向的夾角θ。故選D。14．(9分)(2023·海南模擬預測)某實驗小組利用圖1所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關系。主要實驗步驟如下：(1)用游標卡尺測量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖2所示，d＝_0.40__cm；(2)小球A、B用跨過光滑輕質定滑輪的足夠長輕繩相連、B球上套有5個相同的槽碼，系統(tǒng)靜止；(3)將n(依次取n＝1,2,3,4,5)個槽碼套在A球上，其余5－n個仍留在B球上；(4)接通電源，每次讓遮光條由距離光電門x＝5cm處由靜止釋放，記錄A球上槽碼個數(shù)n與對應的遮光條擋光時間Δt，求相應的加速度a；(5)對應不同n的a值如下表。已知n＝2時Δt＝20.0ms，求出此時小球A的速度大小為_0.20__m/s，系統(tǒng)的加速度a＝_0.40__m/s2(結果均保留2位有效數(shù)字)；n12345a/(m·s－2)0.190.590.801.00(6)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖3上描點，繪制圖線。[答案]見解析(7)若每個槽碼的質量m0＝0.01kg，重力加速度g取10m/s2，則A、B球的總質量M總＝_0.95__kg(結果保留2位有效數(shù)字)。[解析](1)由題圖2可知，游標尺的第10個刻度與主尺上某刻度對齊，因此游標卡尺的讀數(shù)為d＝0.40cm。(5)由遮光條的平均速度近似等于小球A的瞬時速度，則有v2＝eq\f(d,Δt)＝eq\f(0.40×10－2,20×10－3)m/s＝0.20m/s，由勻變速直線運動的速度位移公式，可得系統(tǒng)的加速度為a＝eq\f(v\o\al(2,2),2x)＝eq\f(0.202,2×5×10－2)m/s2＝0.40m/s2。(6)描點繪制圖線，如圖所示。(7)由題意可知，在系統(tǒng)靜止時則有mAg＝mBg＋5m0g，mA＝mB＋5m0，由題表中的數(shù)據(jù)可知，當n＝5時，由牛頓第二定律則有eq\f(10m0g,mA＋mB＋5m0)＝1.00m/s2，解得mA＋mB＝0.95kg。15．(11分)(2022·海南模擬預測)如圖所示，物塊A和B的質量分別為M＝2kg和m＝1kg，它們通過跨過光滑定滑輪的輕繩連接，物塊A置于傾角為α(α未知)的光滑固定斜面上，恰好處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)互換A、B兩物塊的位置，然后釋放A，物塊A、B會加速運動起來，已知重力加速度g取10m/s2。斜面上方的輕繩始終與斜面平行，則A、B運動過程中，求：(1)A運動的加速度大??；(2)輕繩的拉力大小。[答案](1)a＝5m/s2(2)T＝10N[解析](1)當系統(tǒng)靜止時Mgsinα＝mg，解得α＝30°，A、B位置互換后，對A、B整體由牛頓第二定律得Mg－mgsinα＝(M＋m)a，兩式聯(lián)立解得a＝5m/s2。(2)對物塊B由牛頓第二定律得T－mgsinα＝ma，解得T＝10N。16．(12分)(2023·湖南高三階段檢測)一個滑雪運動員從靜止開始沿山坡直線下滑，山坡的傾角θ＝30°，如圖所示，滑雪板與雪地間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),4)，運動員一直在山坡上運動，不計空氣阻力，重力加速度g＝10m/s2。求運動員下滑t＝4s內(nèi)運動的路程和t＝4s末速度的大小。[答案]