高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢三 牛頓運動定律（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

單元質(zhì)檢三牛頓運動定律(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.伽利略開創(chuàng)了實驗研究和邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法,利用這種方法伽利略發(fā)現(xiàn)的規(guī)律有()A.力不是維持物體運動的原因B.物體之間普遍存在相互吸引力C.重物比輕物下落得快D.物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反答案:A解析:選項B和D內(nèi)容分別是牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律和牛頓第三定律,選項C內(nèi)容是在伽利略之前人們普遍存在的對自然的一種錯誤認識,選項A內(nèi)容是伽利略通過實驗和邏輯推理發(fā)現(xiàn)的。故A正確。2.如圖所示,在水平面上,有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物體A、B,兩物體與水平面的動摩擦因數(shù)均為μ,m1>m2,A、B間水平連接著一輕質(zhì)彈簧測力計。若用大小為F的水平力向右拉B,穩(wěn)定后B的加速度大小為a1,彈簧測力計示數(shù)為F1;如果改用大小為F的水平力向左拉A,穩(wěn)定后A的加速度大小為a2,彈簧測力計示數(shù)為F2。則以下關(guān)系式正確的是()A.a1=a2,F1>F2 B.a1=a2,F1<F2C.a1=a2,F1=F2 D.a1>a2,F1>F2答案:A解析:以整體為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律得F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a1F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a2得到a1=a2當F拉B時,以A為研究對象,則有F1-μm1g=m1a1得到F1=m1同理,當F拉A時,以B為研究對象得到F2=m2由于m1>m2,則F1>F2所以A正確,B、C、D錯誤。3.(2019·山東泰安一模)如圖所示,質(zhì)量為m的小球被非彈性繩A和B系住,其中B繩水平,下列說法正確的是()A.平衡時水平繩的拉力為mgsinαB.剪斷水平繩,斜繩的拉力不變C.剪斷水平繩,小球的加速度為gsinαD.剪斷斜繩,小球的加速度為gtanα答案:C解析:由題圖可知,平衡時水平繩的拉力為mgtanα,故選項A錯誤;剪斷水平繩,斜繩的拉力在瞬間可以突變,剪斷水平繩前,A繩的拉力為mgcosα,剪斷水平繩瞬間,A繩的拉力為mgcosα,故選項B錯誤;剪斷水平繩,將小球的重力沿繩的方向和垂直于繩的方向分解,垂直于繩的方向的分力產(chǎn)生加速度,加速度大小為a=mgsinαm=g4.水平地面上方A處有一小物塊,在豎直向上的恒力F作用下由靜止開始豎直向上運動,如圖所示。經(jīng)過時間t到達B處,此時撤去力F,又經(jīng)過2t時間物塊恰好落到地面。已知重力加速度大小為g,A處離地面的高度h=12gt2,忽略空氣阻力,則物塊的質(zhì)量為(A.5F8g B.Fg C.3答案:A解析:物塊在力F作用下做初速度為零的勻加速直線運動,設(shè)加速度大小為a,上升高度為h1,末速度大小為v1,則h1=12at2,v1=at;撤去力F后物塊做豎直上拋運動,則-(h1+h)=v1·2t-12g(2t)2,聯(lián)立解得a=35g,根據(jù)牛頓第二定律有F-mg=ma,解得5.如圖所示,質(zhì)量為m0、傾角為θ的斜劈在水平面上以一定的初速度向右滑動的過程中,質(zhì)量為m的光滑小球在斜面上恰好保持與斜劈相對靜止,已知斜劈與地面的動摩擦因數(shù)是μ,則下列說法正確的是()A.小球與斜面間的壓力是mgcosθB.小球與斜面的加速度大小是gtanθC.地面對斜劈的支持力一定大于(m0+m)gD.地面與斜劈間的動摩擦因數(shù)是g(1+sinθcosθ)答案:B解析:光滑小球恰好保持與斜面相對靜止,則有重力與斜面彈力的合力水平向左,根據(jù)力的合成與分解,得小球F合=mgtanθ,易得加速度大小是gtanθ,B正確;彈力FN=mgcosθ,A錯誤;由于在豎直方向上沒有加速度,所以整體在豎直方向上合力為零,有F支持=(m0+m)g,C錯誤;整體是由于摩擦力導(dǎo)致的減速,μ=tan6.如圖甲所示,傾角為θ的足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運行。t=0時,將質(zhì)量m=1kg的物體(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶上,物體相對地面的v-t圖像如圖乙所示。設(shè)沿傳送帶向下為正方向,重力加速度g取10m/s2,則()A.傳送帶的速率v0=10m/sB.傳送帶的傾角θ=30°C.物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5D.0~2.0s內(nèi)物體在傳送帶上留下的痕跡為6m答案:AC解析:由v-t圖像知,傳送帶速度大小v0=10m/s,a1=10m/s2,a2=2m/s2,由牛頓第二定律得,mgsinθ+μmgcosθ=ma1,mgsinθ-μmgcosθ=ma2,聯(lián)立得θ=37°,μ=0.5,故B錯誤,A、C正確。0~1.0s內(nèi)傳送帶位移x1=v0t1=10m,小物塊位移x2=5m,在傳送帶上的相對位移Δx1=x1-x2=5m,相對傳送帶向上,1.0~2.0s內(nèi)傳送帶位移x3=v0t2=10m,小物塊位移x4=11m,故相對位移Δx2=x4-x3=1m,相對傳送帶向下,故痕跡為5m,故D錯誤。7.(2019·北京首都師大附中月考)一雨滴從空中由靜止開始沿豎直方向落下,若雨滴下落過程中所受重力保持不變,且空氣對雨滴的阻力隨其下落速度的增大而增大,則下列圖像中可能正確反映雨滴整個下落過程運動情況的是()答案:AC解析:根據(jù)牛頓第二定律得,a=mg-8.如圖甲所示,一質(zhì)量為m0的長木板靜置于光滑水平面上,其上放置一質(zhì)量為m的小滑塊。木板受到隨時間t變化的水平拉力F作用時,用傳感器測出其加速度a,得到如圖乙所示的a-F圖像。g取10m/s2,則()A.滑塊的質(zhì)量m=4kgB.木板的質(zhì)量m0=6kgC.當F=8N時滑塊的加速度為2m/s2D.滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.1答案:AD解析:當F=6N時,加速度為a=1m/s2,對整體分析,由牛頓第二定律有F=(m0+m)a,代入數(shù)據(jù)解得m0+m=6kg;當F>6N時,根據(jù)牛頓第二定律得a=F-μmgm0=Fm0?μmgm0,知圖線的斜率k=1m0,解得m0=2kg,則滑塊的質(zhì)量m=4kg,故選項A正確,B錯誤;根據(jù)F>6N時的圖線知,F=4N時,a=0,代入數(shù)據(jù)解得μ=二、實驗題(20分)9.(10分)(2019·山東省實驗中學(xué)診斷)如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓運動定律,小車上固定一個盒子,盒子內(nèi)盛有沙子,沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m,小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m車。驗證在質(zhì)量不變的情況下,加速度與合外力成正比:甲同學(xué)從盒子中取出一些沙子,裝入沙桶中,稱量并記錄沙桶的總重力mg,將該力視為合外力F,對應(yīng)的加速度a從打下的紙帶中計算得出,多次改變合外力F的大小,每次都會得到一個相應(yīng)的加速度,本次實驗中,桶內(nèi)的沙子取自小車中,故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變,以合外力F為橫軸,以加速度a為縱軸,畫出a-F圖像。(1)實驗前已經(jīng)平衡好摩擦力,請問下圖中的圖線正確的是。

(2)a-F圖像斜率的物理意義是(用題目中所給字母表示)。

(3)你認為把沙桶的總重力mg當作合外力F是否合理?答:(選填“合理”或“不合理”)。

(4)本次實驗中,是否應(yīng)該滿足m車?m這樣的條件?答:(選填“是”或“否”)。

(5)乙同學(xué)利用上述裝置來探究加速度a和小車的質(zhì)量m車的關(guān)系,在其他步驟正確的前提下,由于沒有始終滿足m車?m的條件,結(jié)果得到的圖像應(yīng)是下列圖中的。

答案:(1)A(2)1m車+m(3)合理解析:(1)實驗前已經(jīng)平衡好摩擦力,根據(jù)題意可知,整個系統(tǒng)的合力為mg,將該力視為合外力F,則根據(jù)牛頓第二定律可知,mg=F=(m車+m)a,則a=1m車+mF,由于整個系統(tǒng)總質(zhì)量恒定,故(2)由(1)中分析可知a=1m車+mF(3)因為實驗的研究對象是整個系統(tǒng),系統(tǒng)受到的合外力等于mg,把mg當作合外力F是合理的。(4)系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg,不必滿足m車?m這樣的條件。(5)本實驗中,實驗原理是加速度與(m車+m)的質(zhì)量成反比,當滿足m車?m時,即m幾乎忽略不計,a與m車成反比,由于沒有始終滿足m車?m,所以a與m車的關(guān)系應(yīng)為D。10.(10分)某實驗小組在探究加速度與物體受力的關(guān)系實驗中,設(shè)計出如下的實驗方案,其實驗裝置如圖甲所示。已知小車質(zhì)量m1=214.6g,砝碼盤質(zhì)量m0=7.8g,所使用的打點計時器交流電源頻率f=50Hz。其實驗步驟是:甲A.按圖中所示安裝好實驗裝置;B.調(diào)節(jié)長木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長木板向下做勻速直線運動;C.取下細繩和砝碼盤,記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m;D.將小車置于打點計時器旁,先接通電源,再放開小車,打出一條紙帶,由紙帶求得小車的加速度a;E.重新掛上細繩和砝碼盤,改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)B~D步驟,求得小車在不同合外力F作用下的加速度?；卮鹣铝袉栴}:(1)按上述方案做實驗,是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量?(選填“是”或“否”)。

(2)實驗中打出的其中一條紙帶如圖乙所示,由該紙帶可求得小車的加速度a=m/s2。

乙(3)某同學(xué)將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的表格中,如下表。次數(shù)12345砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49小車的加速度a/(m·s-0.881.441.842.382.89他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖像(如圖丙)。造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是。從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是,其大小為。

丙答案:(1)否(2)0.88(3)在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力(只要涉及“未考慮砝碼質(zhì)量的因素”就算正確)砝碼盤的重力0.08N解析:(1)小車加速運動時所受的合外力即為砝碼和砝碼盤的總重力,而實驗中的研究對象是小車,因此,實驗中不必使砝碼及砝碼盤的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。(2)a=8.64+7.75-6.87-6.(3)實驗中本應(yīng)有(m0+m)g=m1a,由于實驗中未計入砝碼盤的質(zhì)量m0,測得的圖像與真實圖像相比沿F軸左移m0g,圖像將不過原點。由圖像及上述分析可知,m0g=0.08N。三、計算題(本題共2小題,共32分)11.(16分)如圖所示,在足夠長的光滑固定斜面底端放置一個長度l=2m、質(zhì)量m木=4kg的木板,木板的最上端放置一質(zhì)量m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點)?，F(xiàn)沿斜面向上對木板施加一個外力F,使其由靜止開始向上做勻加速直線運動,已知斜面傾角θ=30°,物塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ=32,g取10m/s2(1)當外力F=30N時,二者保持相對靜止,求二者共同運動的加速度大小。(2)當外力F=53.5N時,二者之間將會發(fā)生相對滑動,求二者完全分離時的速度各為多大。答案:(1)1m/s2(2)6.5m/s2.5m/s解析:(1)二者共同運動時,由牛頓第二定律得F-(m木+m)gsinθ=(m木+m)a解得a=1m/s2。(2)設(shè)木板和物塊的加速度分別為a1、a2,從開始運動到二者完全分離的時間為t,分離時速度分別為v1、v2,由牛頓第二定律得F-m木gsinθ-μmgcosθ=m木a1μmgcosθ-mgsinθ=ma2又l=12(a1-a2)t2,v1=a1t,v2=a2聯(lián)立解得v1=6.5m/s,v2=2.5m/s。12.(16分)如圖甲所示,光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m=2kg的物體。物體同時受到兩個水平力的作用,F1=4N,方向向右,F2的方向向左,大小隨時間均勻變化,如圖乙所示。物體從零時刻開始運動。(1)求當t=0.5s時物體的加速度大小。(2)物體在t=0至t=2s內(nèi)何時加速度最大?最大值為多少?(3)物體在t=0至t=2s內(nèi)何時速度最大?最大值為多少?答案:(1)0.5m/s2(2)當t=0時,am=1m/s2當t=2s時,am'=-1m/s2(3)t=1s時,v=0.5m/s解析:(1)由題圖乙可知F2=(2+2t)N,當t=0.5s時,F2=(2+2×0.5)