專題3：牛頓定律(學生版)

第三章：牛頓定律一、選擇題1.一質(zhì)點做勻速直線運動?，F(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變，則（）。A. 質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B. 質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C. 質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D. 質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變2.如圖，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點P。它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點的過程中，克服摩擦力做的功為W。重力加速度大小為g。設質(zhì)點P在最低點時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則（）。A.QUOTEB.QUOTEC.QUOTED.QUOTE3、我國高鐵技術(shù)處于世界領先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車。假設動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比，某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1和5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組（）。A、啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反B、做勻加速運動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3:2C、進站時從關(guān)閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機時的速度成正比D、與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1:24、沿固定斜面下滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度-時間圖線如圖所示。已知物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù)，在0-5s，5-10s，10-15s內(nèi)F的大小分別為F1、F2和F3，則（）。A．F1<F2B．F2>F3C．F1>F3D．F1=F35、一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力A．t=2s時最大B．t=2s時最小C．t=8.5s時最大D．t=8.5s時最小6、如圖，在豎直平面內(nèi)，滑到ABC關(guān)于B點對稱，且A、B、C三點在同一水平線上。若小滑塊第一次由A滑到C，所用的時間為t1，第二次由C滑到A，所用時間為t2，小滑塊兩次的初速度大小相同且運動過程始終沿著滑道滑行，小滑塊與滑道的動摩擦因數(shù)恒定，則()A．B．C．D．無法比較、的大小7、若貨物隨升降機運動的圖像如題5圖所示（豎直向上為正），則貨物受到升降機的支持力與時間關(guān)系的圖像可能是8、在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤鏈接好的車廂。當機車在東邊拉著這列車廂一大小為a的加速度向東行駛時，鏈接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當機車在西邊拉著這列車廂一大小為a的加速度向東行駛時，鏈接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小仍為F。不計車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為A.8B.10C.15D.189、如圖所示，用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)使小車從靜止開始向左加速，加速度從零開始逐漸增大到某一值，然后保持此值，小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi))．與穩(wěn)定在豎直位置時相比，小球的高度()A．一定升高B．一定降低C．保持不變D．升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定10、應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運動，直至將物體拋出．對此現(xiàn)象分析正確的是()A．手托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B．手托物體向上運動的過程中，物體始終處于失重狀態(tài)C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度11、伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設和邏輯推理相結(jié)合的科學方法，有力地促進了人類科學認識的發(fā)展．利用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左側(cè)斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向下運動，并沿右側(cè)斜面上升．斜面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時，小球沿右側(cè)斜面上升到的最高位置依次為1、2、3.根據(jù)三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的結(jié)論是()A．如果斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置B．如果小球不受力，它將一直保持勻速運動或靜止狀態(tài)C．如果小球受到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變D．小球受到的力一定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小12、如下圖所示，滑塊以初速度v0沿表面粗糙且足夠長的固定斜面，從頂端下滑，直至速度為零．對于該運動過程，若用h、s、v、a分別表示滑塊的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示時間，則下列圖像中能正確描述這一運動規(guī)律的是()ABCD13、如圖所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2m和m，靜止疊放在水平地面上．A、B間的動摩擦因數(shù)為μ，B與地面間的動摩擦因數(shù)為eq\f(1,2)μ.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.現(xiàn)對A施加一水平拉力F，則()A．當F＜2μmg時，A、B都相對地面靜止B．當F＝eq\f(5,2)μmg時，A的加速度為eq\f(1,3)μgC．當F＞3μmg時，A相對B滑動D．無論F為何值，B的加速度不會超過eq\f(1,2)μg14、如圖所示，水平傳送帶以速度v1勻速運動，小物體P、Q由通過定滑輪且不可伸長的輕繩相連，t＝0時刻P在傳送帶左端具有速度v2，P與定滑輪間的繩水平，t＝t0時刻P離開傳送帶．不計定滑輪質(zhì)量和滑輪與繩之間的摩擦，繩足夠長．正確描述小物體P速度隨時間變化的圖像可能是()ABCD15、以不同的初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時，一個物體所受空氣阻力可忽略，另一個物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比，下列分別用虛線和實線描述兩物體運動的v-t圖像可能正確的是()ABCD16、如圖所示,細線的一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定在傾角為θ的光滑斜面體頂端,細線與斜面平行。在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運動的過程中,小球始終靜止在斜面上,小球受到細線的拉力T和斜面的支持力FN分別為(重力加速度為g)()A.T=m(gsinθ+acosθ)FN=m(gcosθ-asinθ)B.T=m(gcosθ+asinθ)FN=m(gsinθ-acosθC.T=m(acosθ-gsinθ)FN=m(gcosθ+asinθ)D.T=m(asinθ-gcosθ)FN=m(gsinθ+acosθ)17、如圖所示,小球用細繩系住,繩的另一端固定于O點,現(xiàn)用水平力F緩慢推動斜面體,小球在斜面上無摩擦地滑動,細繩始終處于直線狀態(tài),當小球升到接近斜面頂端時細繩接近水平,此過程中斜面對小球的支持力FN以及繩對小球的拉力FT的變化情況是()A.FN保持不變,FT不斷增大B.FN不斷增大,FT不斷減小C.FN保持不變,FT先增大后減小D.FN不斷增大,FT先減小后增大18、如圖是伽利略1604年做斜面實驗時的一頁手稿照片,照片左上角的三列數(shù)據(jù)如表。表中第二列是時間,第三列是物體沿斜面運動的距離,第一列是伽利略在分析實驗數(shù)據(jù)時添加的。根據(jù)表中的數(shù)據(jù),伽利略可以得出的結(jié)論是()A.物體具有慣性B.斜面傾角一定時,加速度與質(zhì)量無關(guān)C.物體運動的距離與時間的平方成正比D.物體運動的加速度與重力加速度成正比19、一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時刻開始,物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。以a表示物塊的加速度大小,F表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是()20、如圖所示,水平木板上有質(zhì)量m=1.0kg的物塊,受到隨時間t變化的水平拉力F作用,用力傳感器測出相應時刻物塊所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度g=10m/s2。下列判斷正確的是()A.5s內(nèi)拉力對物塊做功為零B.4s末物塊所受合力大小為4.0NC.物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.4D.6~9s內(nèi)物塊的加速度大小為2.0m/s221、如圖所示,總質(zhì)量為460kg的熱氣球,從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5m/s2,當熱氣球上升到180m時,以5m/s的速度向上勻速運動。若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變,上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變,重力加速度g=10m/s2。關(guān)于熱氣球,下列說法正確的是()A.所受浮力大小為4830NB.加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C.從地面開始上升10s后的速度大小為5m/sD.以5m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為22、汽車以恒定功率沿公路做直線運動,途中通過一塊沙地。汽車在公路及沙地上所受阻力均為恒力,且在沙地上受到的阻力大于在公路上受到的阻力。汽車在駛?cè)肷车厍耙炎鰟蛩僦本€運動,它在駛?cè)肷车氐今偝錾车睾蟮囊欢螘r間內(nèi),位移s隨時間t的變化關(guān)系可能是()23、如圖，光滑斜面固定于水平面，滑塊A、B疊放后一起沖上斜面，且始終保持相對靜止，A上表面水平。則在斜面上運動時，B受力的示意圖為（）24、圖4是滑道壓力測試的示意圖，光滑圓弧軌道與光滑斜面相切，滑道底部B處安裝一個壓力傳感器，其示數(shù)N表示該處所受壓力的大小，某滑塊從斜面上不同高度h處由靜止下滑，通過B是，下列表述正確的有A.N小于滑塊重力B.N大于滑塊重力C.N越大表明h越大D.N越大表明h越小25、將地面上靜止的貨物豎直向上吊起，貨物由地面運動至最高點的過程中，圖像如圖所示。以下判斷正確的是A．前3s內(nèi)貨物處于超重狀態(tài)B．最后2s內(nèi)貨物只受重力作用C．前3s內(nèi)與最后2s內(nèi)貨物的平均速度相同D．第3s末至第5s末的過程中，貨物的機械能守恒26、如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體接觸（未連接），彈簧水平且無形變。用水平力，緩慢推動物體，在彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x0，此時物體靜止。撤去F后，物體開始向左運動，運動的最大距離為4x0。物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。則A．撤去F后，物體先做勻加速運動，再做勻減速運動B．撤去F后，物體剛運動時的加速度大小為C．物體做勻減速運動的時間為2D．物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為27、伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學的基礎。早期物理學家關(guān)于慣性有下列說法，其中正確的是()A.物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性B.沒有力作用，物體只能處于靜止狀態(tài)C.行星在圓周軌道上保持勻速率運動的性質(zhì)是慣性D.運動物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動Fa28、如圖所示，放在固定斜面上的物塊以加速度沿斜面勻加速下滑，若在物塊上再施加一豎直向下的恒力，則()FaA.物塊可能勻速下滑B.物塊仍以加速度勻加速下滑C.物塊將以大于的加速度勻加速下滑D.物塊將以小于的加速度勻加速下滑29、將一只皮球豎直向上拋出，皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比，下列描繪皮球在上升過程中加速度大小a與時間t關(guān)系圖象，可能正確的是()30、如圖所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升，夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦有均為f，若木塊不滑動，力F的最大值是()B．D．31、如圖6所示，在網(wǎng)球的網(wǎng)前截擊練習中，若練習者在球網(wǎng)正上方距地面H處，將球以速度v沿垂直球網(wǎng)的方向擊出，球剛好落在底線上，已知底線到網(wǎng)的距離為L，重力加速度取g，將球的運動視作平拋運動，下列表述正確的是A.球的速度v等于LB.球從擊出至落地所用時間為C.球從擊球點至落地點的位移等于LD.球從擊球點至落地點的位移與球的質(zhì)量有關(guān)32、一帶負電荷的質(zhì)點，在電場力作用下沿曲線abc從a運動到c，已知質(zhì)點的速率是遞減的。關(guān)于b點電場強度E的方向，下列圖示中可能正確的是（虛線是曲線在b點的切線）（D）二、實驗題1、某同學利用圖(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應關(guān)系圖，如圖(b)所示．實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g，實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到，回答下列問題：圖(a)圖(b)(1)根據(jù)該同學的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系．(2)由圖(b)可知，a-m圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是________．(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應采取的改進措施是________，鉤碼的質(zhì)量應滿足的條件是________．22．(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠小于小車的質(zhì)量二、計算題1、我國將于2022年舉辦奧運會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一，如圖所示，質(zhì)量m=60kg的運動員從長直助滑道末端AB的A處由靜止開始以加速度勻加速滑下，到達助滑道末端B時速度，A與B的豎直高度差H=48m，為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點C處附近是一段以O為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h=5m，運動員在B、C間運動時阻力做功W=-1530J，?。?）求運動員在AB段下滑時受到阻力的大??；（2）若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應為多大。2、如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強電場，電場強度大小為，同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應強度大小B=0.5T。有一帶正電的小球，質(zhì)量，電荷量，正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運動，當經(jīng)過P點時撤掉磁場（不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象）取，求：（1）小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向；（2）從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經(jīng)歷的時間t。3、避險車道是避免惡性交通事故的重要設施，由制動坡床和防撞設施等組成，如圖豎直平面內(nèi)，制動坡床視為與水平面夾角為θ的斜面。一輛長12m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿悠麓?，當車速?3m/s時，車尾位于制動坡床的底端，當貨物在車廂內(nèi)滑動了4m時，車頭距制動坡床頂端38m，再過一段時間，貨車停止。已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍。貨物與車廂間的動摩擦因數(shù)為0.4；貨車在制動坡床上運動受到的坡床阻力大小為貨車和貨物總重的0.44倍。貨物與貨車分別視為小滑塊和平板，取cosθ=1，sinθ=0.1，g=10m/s2。求：（1）貨物在車廂內(nèi)滑動時加速度的大小和方向；（2）制動坡床的長度。4、水平地面上有質(zhì)量分別為m和4m的物A和B，兩者與地面的動摩擦因數(shù)均為μ。細繩的一端固定，另一端跨過輕質(zhì)動滑輪與A相連，動滑輪與B相連，如圖所示。初始時，繩出于水平拉直狀態(tài)。若物塊Z在水平向右的恒力F作用下向右移動了距離s，重力加速度大小為g。求：（1）物塊B客服摩擦力所做的功；（2）物塊A、B的加速度大小。5、如圖所示，粗糙、絕緣的直軌道OB固定在水平桌面上，B端與桌面邊緣對齊，A是軌道上一點，過A點并垂直于軌道的豎直面右側(cè)有大小E＝1.5×106N/C，方向水平向右的勻強電場。帶負電的小物體P電荷量是2.0×10－6C，質(zhì)量m＝0.25kg，與軌道間動摩擦因數(shù)μ＝0.4，P從O點由靜止開始向右運動，經(jīng)過0.55s到達A點，到達B點時速度是5m/s，到達空間D點時速度與豎直方向的夾角為α，且tanα＝1.2。P在整個運動過程中始終受到水平向右的某外力F作用，F(xiàn)大小與P的速率v的關(guān)系如表所示。P視為質(zhì)點，電荷量保持不變，忽略空氣阻力，取g＝10m/s2，求：（1）小物體P從開始運動至速率為2m/s所用的時間；（2）小物體P從A運動至D的過程，電場力做的功。、6、下暴雨時，有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災害。某地有一傾角為θ=37°（sin37°=）的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均處于靜止狀態(tài)，如圖所示。假設某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m（可視為質(zhì)量不變的滑塊），在極短時間內(nèi)，A、B間的動摩擦因數(shù)μ1減小為，B、C間的動摩擦因數(shù)μ2減小為0.5，A、B開始運動，此時刻為計時起點；在第2s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣?保持不變。已知A開始運動時，A離B下邊緣的距離l=27m，C足夠長，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）在0~2s時間內(nèi)A和B加速度的大?。?）A在B上總的運動時間7、公路上行駛的兩汽車之間應保持一定的安全距離．當前車突然停止時，后車司機可以采取剎車措施，使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰．通常情況下，人的反應時間和汽車系統(tǒng)的反應時間之和為1s，當汽車在晴天干燥瀝青路面上以108km/h的速度勻速行駛時，安全距離為120m．設雨天時汽車輪胎與瀝青路面間的動摩擦因數(shù)為晴天時的eq\f(2,5)，若要求安全距離仍為120m，求汽車在雨天安全行駛的最大速度．8、2012年10月，奧地利極限運動員菲利克斯·鮑姆加特納乘氣球升至約39km的高空后跳下，經(jīng)過4分20秒到達距地面約1.5km高度處，打開降落傘并成功落地，打破了跳傘運動的多項世界紀錄．重力加速度的大小g取10m/s2.(1)若忽略空氣阻力，求該運動員從靜止開始下落至1.5km高度處所需的時間及其在此處速度的大??；(2)實際上，物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力，高速運動時所受阻力的大小可近似表示為f＝kv2，其中v為速率，k為阻力系數(shù)，其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān)．已知該運動員在某段時間內(nèi)高速下落的v-t圖像如圖所示．若該運動員和所帶裝備的總質(zhì)量m＝100kg，試估算該運動員在達到最大速度時所受阻力的阻力系數(shù)．(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)9、研究表明，一般人的剎車反應時間(即圖甲中“反應過程”所用時間)t0＝0.4s，但飲酒會導致反應時間延長．在某次試驗中，志愿者少量飲酒后駕車以v0＝72km/h的速度在試驗場的水平路面上勻速行駛，從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止，行駛距離L＝39m，減速過程中汽車位移s與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示，此過程可視為勻變速直線運動．取重力加速度的大小g取10m/s2.求：圖甲圖乙(1)減速過程汽車加速度的大小及所用時間；(2)飲酒使志愿者的反應時間比一般人增加了多少；(3)減速過程汽車對志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值．10、質(zhì)量為M、長為3L的桿水平放置,桿兩端A、B系著長為3L的不可伸長且光滑的柔軟輕繩,繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán)。已知重力加速度為g,(1)現(xiàn)讓桿和環(huán)均靜止懸掛在空中,如圖甲,求繩中拉力的大小;(2)若桿與環(huán)保持相對靜止,在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運動,此時環(huán)恰好懸于A端的正下方,如圖乙所示。①求此狀態(tài)下桿的加速度大小a;②為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個多大的外力,方向如何?11、如圖所示,一質(zhì)量m=0.4kg的小物塊,以v0=2m/s的初速度,在與斜面成某一夾角的拉力F作用下,沿斜面向上做勻加速運動,經(jīng)t=2s的時間物塊由A點運動到B點,A、B之間的距離L=10m。已知斜面傾角θ=30°,物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ=QUOTE33。重力加速度g取10m/s2。(1)求物塊加速度的大小及到達B點時速度的大小。(2)拉力F與斜面夾角多大時,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?12、一長木板在水平地面上運動,在t=0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上,以后木板運動的速度-時間圖像如圖所示。已知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦。物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且物塊始終在木板上。取重力加速度的大小