高中物理第三章牛頓運動定律單元質(zhì)量檢測（三）

單元質(zhì)量檢測(三)一、選擇題(1～5題為單項選擇題，6～9題為多項選擇題)1．(2016·上海黃浦區(qū)模擬)下列關(guān)于牛頓運動定律的說法中，正確的是() A．慣性就是物體保持靜止狀態(tài)的性質(zhì) B．一對作用力和反作用力的作用效果總相同 C．物體運動狀態(tài)改變的難易程度就是加速度 D．力的國際制單位“牛頓”是根據(jù)牛頓第二定律定義的 解析慣性就是物體保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)，選項A錯誤；一對作用力與反作用力的作用效果不相同，選項B錯誤；物體運動狀態(tài)改變的難易程度與質(zhì)量有關(guān)，選項C錯誤；單位“牛頓”是根據(jù)牛頓第二定律定義的，選項D正確。 答案D2.質(zhì)量為0.1kg的小球，用細線吊在傾角α為37°的斜面上，如圖1所示。系統(tǒng)靜止時繩與斜面平行，不計一切摩擦。當(dāng)斜面體向右勻加速運動時，小球與斜面剛好不分離，則斜面體的加速度為()圖1 A．gsinα B．gcosα C．gtanα D.eq\f(g,tanα) 解析因小球與斜面剛好不分離，所以小球受力如圖所示，由圖知tanα＝eq\f(mg,ma)，則a＝eq\f(g,tanα)，D正確。 答案D3．為了使雨滴能盡快地淌離房頂，要設(shè)計好房頂?shù)母叨?，設(shè)雨滴沿房頂下淌時做無初速度無摩擦的運動，那么如圖所示的四種情況中符合要求的是() 解析設(shè)屋檐的底角為θ，底邊長為2L(不變)。雨滴做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律得加速度a＝eq\f(mgsinθ,m)＝gsinθ，位移大小x＝eq\f(1,2)at2，而x＝eq\f(L,cosθ)，2sinθcosθ＝sin2θ，聯(lián)立以上各式得t＝eq\r(\f(4L,gsin2θ))。當(dāng)θ＝45°時，sin2θ＝1為最大值，時間t最短，故選項C正確。 答案C4．如圖2所示，兩個質(zhì)量分別為m1、m2的物塊A和B通過一輕彈簧連接在一起并放置于水平傳送帶上，水平輕繩一端連接A，另一端固定在墻上，A、B與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為μ。傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)達到穩(wěn)定后，突然剪斷輕繩的瞬間，設(shè)A、B的加速度大小分別為aA和aB，(彈簧在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g)則()圖2 A．a(chǎn)A＝μ(1＋eq\f(m2,m1))g，aB＝μg B．a(chǎn)A＝μg，aB＝0 C．a(chǎn)A＝μ(1＋eq\f(m2,m1))g，aB＝0 D．a(chǎn)A＝μg，aB＝μg 解析穩(wěn)定時A和B均受到向右的滑動摩擦力，B受到的滑動摩擦力大小為μm2g，等于彈簧向左的彈力F，B受到的合外力為0。剪斷輕繩瞬間，彈簧彈力和B受到的滑動摩擦力都不變，則B的加速度為0；A的加速度為eq\f(F＋μm1g,m1)＝μ(1＋eq\f(m2,m1))g，選項C對。 答案C5．一個大人和一個小孩用不同種雪橇在傾角為θ的傾斜雪地上滑雪，大人和小孩(大人和雪橇的質(zhì)量較大)之間用一根輕桿(桿與斜面平行)相連。發(fā)現(xiàn)他們恰好勻速下滑。若大人、小孩同時松開輕桿，則可能的情況是()圖3 A．大人加速下滑，小孩減速下滑，兩者加速度大小相同 B．大人加速下滑，小孩減速下滑，兩者加速度大小不同 C．兩人都加速下滑，但加速度不同 D．兩人都減速下滑，但加速度不同 解析由于整體勻速下滑，假設(shè)上面一個為大人，以大人為研究對象有Mgsinθ＝f1＋T，桿的彈力為T，以小孩為研究對象有mgsinθ＋T＝f2。當(dāng)松開輕桿后有Mgsinθ－f1＝Ma大，f2－mgsinθ＝ma小，所以有Ma大＝ma小，由于大人和雪橇的質(zhì)量大于小孩和雪橇的質(zhì)量，即M＞m，故有a大＜a小，同時可看出兩人加速度的方向始終相反，故正確選項為B。 答案B6．(2017·咸陽模擬)消防員用繩子將一不慎落入井中的兒童從井內(nèi)加速向上提的過程中，不計繩子的重力，以下說法正確的是() A．繩子對兒童的拉力大于兒童對繩子的拉力 B．繩子對兒童的拉力大于兒童的重力 C．消防員對繩子的拉力與繩子對消防員的拉力是一對作用力與反作用力 D．消防員對繩子的拉力與繩子對兒童的拉力是一對平衡力 解析繩子對兒童的拉力和兒童對繩子的拉力是作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故A錯誤；兒童從井內(nèi)加速向上運動的過程中，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律得繩子對兒童的拉力大于兒童的重力，故B正確；消防員對繩子的拉力與繩子對消防員的拉力是一對作用力和反作用力，故C正確；消防員對繩子的拉力與繩子對兒童的拉力作用在不同物體上，不是一對平衡力，故D錯誤。 答案BC7．關(guān)于圖4中四幅圖片，下列說法中正確的是()圖4 A．圖甲中學(xué)生從如圖姿勢起立到直立站于體重計的過程中，體重計示數(shù)先減小后增大 B．圖乙中運動員推開冰壺后，冰壺在冰面運動時受到的阻力很小，可以在較長時間內(nèi)保持運動速度的大小和方向不變 C．圖丙中賽車的質(zhì)量不是很大卻安裝著強大的發(fā)動機，可以獲得很大的加速度 D．圖丁中高大的橋要造很長的引橋，從而減小橋面的坡度來減小車輛重力沿橋面方向的分力，保證行車方便與安全 解析題圖甲中學(xué)生從圖示姿勢起立到直立站于體重計的過程中，先向上加速，加速度向上，處于超重狀態(tài)，再向上減速，加速度向下，處于失重狀態(tài)，由超重和失重的概念可知，體重計的示數(shù)先增大后減小，A錯誤；冰壺受到的阻力很小，加速度就很小，但速度大小會減小，只是減小的很慢，B錯誤；由牛頓第二定律可知C正確；高大的橋造很長的引橋，可以減小橋面的坡度，這樣可以減小車輛重力沿橋面方向的分力，保證行車方便與安全，D正確。 答案CD8．如圖5所示，A、B質(zhì)量均為m，疊放在輕質(zhì)彈簧上(彈簧下端固定于地面上)，對A施加一豎直向下、大小為F(F＞2mg)的力，將彈簧再壓縮一段距離(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))而處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)突然撤去力F，設(shè)兩物體向上運動過程中A、B間的相互作用力大小為FN，則關(guān)于FN的說法正確的是(重力加速度為g)()圖5 A．剛撤去外力F時，F(xiàn)N＝eq\f(mg＋F,2) B．彈簧彈力等于F時，F(xiàn)N＝eq\f(F,2) C．兩物體A、B的速度最大時，F(xiàn)N＝mg D．彈簧恢復(fù)原長時，F(xiàn)N＝mg 解析剛撤去外力F時，由牛頓第二定律知對A、B整體有F＝2ma1，對物體A有FN－mg＝ma1，聯(lián)立得FN＝eq\f(F,2)＋mg，A項錯誤；當(dāng)彈簧彈力大小等于F時，有F－2mg＝2ma2，F(xiàn)N－mg＝ma2，聯(lián)立得FN＝eq\f(F,2)，B正確；當(dāng)兩物體A、B的加速度為零時，兩者速度最大，則有FN＝mg，C正確；當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時，彈簧不提供彈力，此時兩物體恰好分離，A、B間的相互作用力大小為0，D項錯誤。 答案BC9．如圖6所示的裝置為在摩擦力不計的水平桌面上放一質(zhì)量為m乙＝5kg的盒子乙，乙內(nèi)放置一質(zhì)量為m丙＝1kg的滑塊丙，用一質(zhì)量不計的細繩跨過光滑的定滑輪將一質(zhì)量為m甲＝2kg的物塊甲與乙相連接，其中連接乙的細繩與水平桌面平行?，F(xiàn)由靜止釋放物塊甲，在以后的運動過程中，盒子乙與滑塊丙之間沒有相對運動，假設(shè)整個運動過程中盒子始終沒有離開水平桌面，重力加速度g＝10m/s2。則圖6 A．細繩對盒子的拉力大小為20N B．盒子的加速度大小為2.5m/s2 C．盒子對滑塊丙的摩擦力大小為2.5N D．定滑輪受到細繩的作用力為30N 解析假設(shè)繩子拉力為FT，根據(jù)牛頓第二定律，對甲，有 m甲g－FT＝m甲a；對乙和丙組成的整體，有FT＝(m乙＋m丙)a，聯(lián)立解得FT＝15N，a＝2.5m/s2，A錯誤，B正確；對滑塊丙受力分析，受重力、支持力和靜摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律，有f＝m丙a＝1×2.5N＝2.5N，C正確；繩子的張力為15N，由于滑輪兩側(cè)繩子垂直，根據(jù)平行四邊形定則，其對滑輪的作用力為15eq\r(2)N，所以D錯誤。 答案BC二、非選擇題10．在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中。 (1)備有器材：A.帶有定滑輪的長木板；B.電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C.細繩、小車、砝碼；D.裝有細砂的砂桶；E.墊片；F.毫米刻度尺。還缺少的一件器材是__________。 (2)實驗得到如圖7所示的一條紙帶，相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T；B、C間距x2和D、E間距x4已測出，利用這兩段間距計算小車加速度a的表達式為a＝__________。圖7 (3)同學(xué)甲根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖8所示a－eq\f(1,m)圖線，從圖線可得砂和砂桶的總質(zhì)量為____________kg。(g取10m/s2) 圖8圖9 (4)同學(xué)乙根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了圖9所示圖線，從圖線可知同學(xué)乙操作過程中可能_____________________________________________________________。 解析(1)本題需要用天平測量小車的質(zhì)量，所以還缺少的器材是天平。(2)根據(jù)逐差法得x4－x2＝2aT2，解得a＝eq\f(x4－x2,2T2)。(3)根據(jù)牛頓第二定律可知，a＝eq\f(F,m)，則F即為a－eq\f(1,m)圖象的斜率，所以砂和砂桶的總重力m′g＝F＝eq\f(2.4,12)N＝0.20N，解得m′＝0.020kg。(4)由題圖9可知，圖線不通過坐標原點，當(dāng)F為某一大于零的值時，加速度為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 答案(1)天平(2)eq\f(x4－x2,2T2)(3)0.020(0.018～0.022均正確)(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足11．如圖10甲所示，初始有一質(zhì)量m＝5kg的物塊以速度v0＝10m/s在水平地面上向右滑行，在此時刻給物塊施加一水平外力F，外力F隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，作用3s時間后撤去外力F，規(guī)定水平向右為正方向，已知物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，重力加速度g＝10m/s2。求：圖10 (1)撤去拉力F時物塊的速度大?。?(2)物塊向右滑行的總位移。 解析(1)在第1s內(nèi)物體的加速度大小為 a1＝eq\f(F＋μmg,m)＝4m/s2 第1s末的速度v1＝v0－a1t＝6m/s 在第2s內(nèi)加速度大小為a2＝eq\f(F－μmg,m)＝0，即物塊做勻速直線運動。在第3s內(nèi)加速度大小為a1＝4m/s2 所以撤去F時物塊的速度大小為v＝v1－a1t＝2m/s (2)撤去F之后，物塊的加速度大小為 a3＝eq\f(μmg,m)＝2m/s2 運動時間t′＝eq\f(v,a3)＝1s 物塊運動的v－t圖象如圖所示，物塊向右滑行的總位移為 x＝eq\f(v0＋v1,2)t＋v1t＋eq\f(v1＋v,2)t＋eq\f(v,2)t′＝19m 答案(1)2m/s(2)19m12．在平臺AD中間有一個長為2l的凹槽BC，質(zhì)量為m的滑板上表面與平臺AD等高，質(zhì)量為2m的鐵塊(可視為質(zhì)點)與滑板間的動摩擦因數(shù)為μ1，鐵塊以一定的初速度滑上滑板后，滑板開始向右做勻加速運動，當(dāng)滑板右端到達凹槽右端C時，鐵塊與滑板的速度恰好相等，滑板與凹槽右側(cè)邊碰撞后立即原速反彈，左端到達凹槽B端時速度恰好為零，而鐵塊則滑上平臺CD。重力加速度為g。圖11 (1)若滑板反彈后恰好能回到凹槽左端，則滑板與凹槽間動摩擦因數(shù)μ2多大？ (2)求鐵塊滑上滑板時的初速度大小v0。 解析(1)設(shè)滑板向右加速滑動時加速度大小為a1，反彈后向左滑動時加速度大小為a2， 滑板與凹槽右端碰撞時的速度大小為v，由運動規(guī)律得 滑板向右做初速度為零的勻加速運動，則v2＝2a1l① 反彈后向左做勻減速運動，末速度為零， 則0－v2＝－2a2l② 滑板向右運