单元质检三 牛顿运动定律(时间:45分钟 满分:100分)一、单项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.下列关于惯性的各种说法中,你认为正确的是( )A.材料不同的两个物体放在地面上,用一个相同的水平力分别推它们,则难以推动的物体惯性大B.在完全失重的情况下,物体的惯性将消失C.把手中的球由静止释放后,球能竖直加速下落,说明力是改变物体惯性的原因D.抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的2.(2021广东顺义高三一模)为检测某公路湿沥青混凝土路面与汽车轮胎的动摩擦因数μ,测试人员让汽车在该公路水平直道行驶,当汽车速度表显示40km/h时紧急刹车(车轮抱死),车上人员用手机测得汽车滑行3.70s后停下来,g取10m/s2,则测得μ约为( )A.0.2B.0.3C.0.4D.0.53.如图,站在滑轮车上的甲、乙两人原来静止不动,甲、乙相互猛推一下后分别向相反方向运动,滑轮车与地面间的动摩擦因数相同。甲在水平地面上滑行的距离比乙远,这是因为( )A.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力B.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间C.在刚分开时,甲的初速度大于乙的初速度D.在分开后,甲的加速度大小小于乙的加速度大小4.如图所示,2021年6月17日9时22分,我国神舟十二号载人飞船正式发射升空。英雄出征,穿云破日!对于神舟十二号飞船在加速上升的过程中,下列说法正确的是( )A.飞船仅受到重力、升力的作用B.飞船的合力方向竖直向下C.飞船的重力与空气对飞船的作用力是一对平衡力D.在升力与空气阻力不变下,飞船的质量越大,其加速度值越小5.(2021北京延庆高三一模)如图所示,将一个质量为m=2kg的小球与弹簧相连,弹簧的另一端与箱子顶端连接,小球的下端用细绳与箱子下面连接,整个装置放在升降机上。当升降机以加速度a=0.5m/s2加速上升时细绳的拉力恰好为F=5N,若此时将细绳剪断,则剪断的瞬间小球的加速度大小为( )\nA.0.5m/s2B.2m/s2C.2.5m/s2D.3m/s2二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)6.(2021广东华南师大附中高三三模)如图所示,凹槽静止在水平面上。物体A在伸长弹簧的作用下恰好处于静止状态。某时刻发现A相对凹槽向右运动,则凹槽的运动情况可能是( )A.水平向右做加速运动B.水平向左做加速运动C.竖直向上做加速运动D.竖直向上做减速运动7.(2021天津蓟州第一中学高三二模)网红景点长江索道已成为重庆旅游的一张靓丽名片,甲为长江索道上运行的轿厢,为研究轿厢及厢中乘客的受力和运动情况,建立如图乙所示物理模型,倾斜直索道与水平面夹角为30°,载人轿厢沿钢索做直线运动,轿厢底面水平,质量为m的人站立于轿厢底面且和轿厢壁无相互作用,人和轿厢始终保持相对静止,某次运行中测得人对轿厢底面的压力恒定为1.2mg,g为重力加速度,则下列说法正确的是( )甲乙A.轿厢一定沿钢索向上运动B.轿厢的加速度一定沿钢索向上C.轿厢对人的摩擦力水平向右D.人对轿厢的作用力大小为1.4mg8.如图甲所示,某快递分拣传送带装置由多组相同的长度为l的水平传送带组合而成(不计相邻传送带间的间隙,图乙中仅画出其中三个),传送带正常工作时速度大小为v,方向如图。某时刻传送带2因故停止,此时,一长度为d(l>d)的物件正在传送带1上匀速运动。物件质量均匀分布、始终沿水平方向做直线运动,它与传送带各处摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则物件右端通过传送带2的过程中,下列关于物件运动的加速度a随位移x、速度v随时间t变化关系的图象中,可能正确的是( )甲\n乙三、实验题(本题共2小题,共18分)9.(10分)(2021黑龙江齐齐哈尔高三二模)某同学用如图甲所示装置探究“加速度与合外力的关系”实验,按要求完成下列问题:甲乙(1)实验中为了减小误差,下列做法正确的是 。 A.调节连接小车的轻绳至水平B.钩码质量要远小于小车质量C.平衡摩擦力时,将无定滑轮端适当垫高,并小车前端连接轻绳且悬挂钩码D.平衡摩擦力时,将无定滑轮端适当垫高,并小车后端连纸带且穿过打点计时器,但前端不需要连接轻绳悬挂钩码(2)调节完毕后,如图乙是某次实验打出的一条纸带,纸带上每隔四个点取一个计数点,测得相邻计数点间的间距。已知打点计时器采用的是频率为f的交变电流,则小车加速度的表达式a= (用题及图中所给字母表示)。 (3)如果某次实验所用的钩码重力为G,弹簧测力计的示数为F,不计动滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦,则下列关系正确的是 。 A.F>GB.F=GC.F<D.F=(4)改变悬挂钩码的质量重复实验,测得多组加速度a与弹簧测力计的示数F,作出a-F图象为一过原点倾斜直线,其斜率为k,则小车质量M= 。若实验中所用交变电流的实际频率大于f,则根据图象求得的小车质量将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 10.(8分)(2021陕西西工大附中模拟)图甲是探究加速度与力关系的实验装置。提供器材如下:带有刻度尺的气垫导轨、气泵、光电门2个、数字计时器、带挡光片滑块(其上可放砝码),砝码盘(质量5g)、砝码5个(每个质量5g)。实验步骤:\n甲①固定光电门,测出光电门间的距离,调节导轨水平,将滑块用细线跨过轻质滑轮与砝码盘相连;②将5个砝码放到滑块上,释放滑块,测出其经过光电门1和2的挡光时间;③取滑块上一个砝码放入砝码盘,释放滑块,测出挡光时间;④再次取滑块上一个砝码,依次重复上述操作,直至将5个砝码全部转移到砝码盘。(1)实验小组想用如图乙所示的游标卡尺测量挡光片的宽度,游标尺共有10格,与主尺的29格(29mm)等长,则该游标卡尺的精确度为 mm,实验小组先用该尺练习一下读数,如图丙所示,读数为cm。 乙丙(2)描点作图分析加速度与力的关系。图丁是用实验数据绘制的a-F图象。错误图象形成的原因可能是 。丁A.滑块释放时具有一定的初速度B.绘制a-F图象时,将砝码盘中的砝码重力作为合力FC.滑块上固定的挡光片发生倾斜(3)依据图丁计算出滑块的质量为 g。(结果保留3位有效数字) 四、计算题(本题共3小题,共34分)11.(6分)(2021河南安阳一模)如图所示,一质量为M=2kg的长方体木箱在水平拉力F作用下向右做匀加速直线运动。木箱与水平地面的动摩擦因数为μ1=0.7,木箱内有一质量为m=1kg的铁块恰好能静止在后壁上,铁块与木箱间的动摩擦因数为μ2=0.5。运动一段时间后减小拉力且木箱仍做加速运动,铁块沿木箱后壁落到底部不反弹,当木箱的速度为v0=4m/s时撤去拉力,\n最终铁块恰好没有与木箱的前壁相碰,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:(1)开始运动时拉力F的大小;(2)木箱的长度。12.(12分)如图甲所示,水平传送带AB逆时针匀速转动,左端通过长度可忽略的圆弧与一倾角θ=37°的斜面平滑连接。一物块从斜面上O点由静止开始下滑,以某一初速度从传送带左端滑上,在传送带上由速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示(图中取向左为正方向,以物块刚滑上传送带时为计时起点)。已知传送带的速度保持不变,物块与斜面、物块与传送带的动摩擦因数μ相同。(已知重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:(计算结果保留2位有效数字)(1)动摩擦因数μ;(2)OA的距离s;(3)物块第一次在传送带上向左运动和在斜面上上升到最高点所用的总时间t。13.(16分)(2021湖南长沙一中高三月考)如图甲所示,在足够长的光滑水平面上,放置一长为L=1m、质量为m1=0.5kg的木板A,一质量为m2=1kg的物体B以初速度v0滑上木板A上表面,同时对木板A施加一个水平向右的力F,A与B之间的动摩擦因数为μ=0.2,g取10m/s2,物体B在木板A上运动的相对路程s与力F的关系如图乙所示。求:(1)当F=1N时,A、B的加速度大小;(2)初速度v0大小及图中F1和F2的大小。\n单元质检三 牛顿运动定律1.D 解析:材料不同的两个物体放在地面上,用一个相同的水平力分别推它们,难以推动的是最大静摩擦力大,故A错误;在完全失重的情况下,物体不受支持力,但物体依然有质量,所以惯性并没有消失,故B错误;惯性是物体自身的属性,与物体的受力和运动状态无关,故C错误;抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的,故D正确。2.B 解析:汽车滑行时做减速运动,则加速度大小为a=m/s2=3.0m/s2,根据牛顿第二定律和动摩擦因数表达式μ==0.3,故选B。3.C 解析:在推的过程中,甲推乙的力和乙推甲的力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律,作用力和反作用力大小相等,方向相反,A错误。根据作用力与反作用力的特点可知,作用力与反作用力同时产生,同时消失,B错误。由动量守恒定理v=m甲v甲+m乙v乙可知,当甲、乙质量不相等时,他们获得的速度也不相等;由运动学公式-2μgx=0-v2,可知刚分开时,甲的初速度大于乙的初速度,故C正确。分开后,两人受到的合力都是摩擦力,根据牛顿第二定律a==μg,所以甲、乙的加速度大小相等,故D错误。4.D 解析:飞船受到重力、升力及空气阻力的作用,故A错误;飞船在加速上升,所以加速度向上,由牛顿第二定律知飞船的合力方向竖直向上,故B错误;一对平衡力之间的关系是大小相等,方向相反,可知飞船的重力与空气对飞船的作用力不是一对平衡力,故C错误;在升力与空气阻力不变下,由牛顿第二定律F-Ff-mg=ma,解得a=-g,可得飞船的质量越大,加速度值越小,故D正确。5.D 解析:对小球受力分析可知F弹-mg-F=ma,解得F弹=26N,剪断细绳瞬时,弹簧的弹力不变,拉力变为0,则F弹-mg=ma',解得a'=3m/s2,故选D。6.BD 解析:物体A在伸长弹簧的作用下恰好处于静止状态,则有kΔx=Ff<Ffm,若凹槽水平向右做加速运动,则有kΔx-Ff=ma,随加速度的增大,静摩擦力逐渐减小到0,然后静摩擦力反向增大,达到最大静摩擦力,A相对凹槽向左运动,所以A错误;若凹槽向水平向左做加速运动,则有Ff-kΔx=ma,随加速度的增大,静摩擦力逐渐增大,达到最大静摩擦力,kΔx减小,A相对凹槽向右运动,所以B正确;若凹槽竖直向上做加速运动,则有FN-mg=ma,压力增大,最大静摩擦力增大,则A相对凹槽静止,所以C错误;若凹槽竖直向上做减速运动,则有mg-FN=ma,压力减小,最大静摩擦力减小,当最大静摩擦力比弹簧的弹力小时,A相对凹槽向右运动,所以D正确。7.BC 解析:若人对轿厢底面的压力恒定为1.2mg,大于人的重力,即人和轿厢有竖直向上的分加速度,又因为加速度方向一定沿索道方向,说明人受到水平向右的摩擦力,索道的加速度方向沿索道向上,人和轿厢向上加速或者向下减速,A错误,B、C正确。以人为研究对象,在竖直方向上,则有FN-mg=may,则人在水平方向的加速度为ax=,Ff=max,则轿厢对人的作用力大小F=,联立解得F=mg;由\n牛顿第三定律可得,人对轿厢的作用力大小F'=F=mg,D错误。8.BD 解析:物件未滑上传送带2时,在传送带1上做匀速直线运动,加速度为0;当物件右端滑上传送带2时,由于传送带2静止,物件相对传送带向右滑行,受到传送带2对它水平向左的滑动摩擦力作用,物件做减速运动,设滑上传送带2上物件部分的质量为m,物件整体质量为M,根据牛顿第二定律有μmg=Ma,可得物件加速度大小为a=,m随着x的增加,a逐渐增大,即物件做加速度增大的减速运动;当物件全部滑上传送带2时,根据牛顿第二定律有μMg=Ma',可得物件加速度大小为a'=μg,故物件做加速度不变的匀减速运动,直到物件右端滑离传送带2,综上所述,可知A、C错误,B、D正确。9.答案:(1)D (2)(3)C (4) 偏大解析:(1)应调节轻绳与长木板平行,A错误;由于有弹簧测力计的存在可以直接测出绳上拉力,故不需要满足钩码质量远小于小车质量的条件,B错误;平衡摩擦力时,垫高无定滑轮一端,用小车自身重力平衡摩擦力,故前端不需连接轻绳悬挂钩码,且连上纸带便于观察小车是否匀速运动,C错误,D正确。(2)由匀变速直线运动的规律,即逐差法可得(x3+x4)-(x1+x2)=4aT2,又两计数点间时间间隔为T=,解得a=。(3)由于钩码加速下落,设钩码质量为m、加速度为a,则由牛顿第二定律可得G-2F=ma,解得F=,故可得F<,A、B、D错误,C正确。(4)由牛顿第二定律可得F=Ma,a=F,则k=,得M=,若交变电流实际频率大于f,则测算所得的加速度偏小,则斜率偏小,则所得质量偏大。10.答案:(1)0.1 1.05 (2)B (3)187(合理即可)解析:(1)该游标卡尺的游标尺是将29mm长度分成10格,则每格长度为2.9mm,与主尺上的3mm长度相差0.1mm,则精确度为0.1mm;读数为1cm+0.1mm×5=1.05cm。(2)根据牛顿第二定律a=知,加速度和合外力成正比,a-F图象应该是过原点的一条直线。图丁不是过原点的一条直线,形成原因可能是绘制a-F图象时,将砝码盘中的砝码重力作为合力F,没有考虑砝码盘(质量5g)本身的质量,使得实际的合力比绘制a-F图象时的合力偏大,故选B。(3)设滑块的质量是M,砝码盘质量m0,砝码的质量为m,细线上的拉力为FT,据牛顿第二定律,对砝码盘及砝码(m+m0)g-FT=(m+m0)a,对滑块FT=Ma,可得加速度a=,即图丁图象斜率即为,有kg-1=4.60kg-1,变形为m+m0+M=0.217kg=217g,由题知当F=25×10-2N时,即5个砝码全部转移到砝码盘,这时砝码盘及砝码的质量\nm+m0=30g,所以滑块的质量M=187g。11.答案:(1)81N (2)0.6m解析:(1)铁块恰好能静止在木箱后壁上,竖直方向受力平衡有mg=μ2FN铁块水平方向上,根据牛顿第二定律有FN=ma以整体为研究对象、根据牛顿第二定律有F-μ1(M+m)g=(M+m)a联立解得F=81N(2)对铁块受力分析,根据牛顿第二定律有μ2mg=ma1对木箱受力分析,根据牛顿第二定律有μ1(M+m)g-μ2mg=Ma2铁块运动的位移为x1=木箱运动的位移为x2=木箱的长度为L=x1-x2联立解得L=0.6m12.答案:(1)0.20 (2)1.8m (3)2.8s解析:(1)物块在传送带上运动,由牛顿第二定律得μmg=ma由图象可得a==2m/s2解得μ=0.20(2)物块在斜面上滑下时由牛顿第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma1由运动学公式得=2as由图象得vA=4m/s解得s=1.8m(3)设物块在传送带上向左运动的时间为t1,由图象可得×2×4m=×1×2m+2m/s×(t1-1s)解得t1=2.5s物块以vA=2m/s的初速度在斜面上上升到最高点,有-mgsinθ-μmgcosθ=ma20=vA'+a2t2解得t2=0.3s又t=t1+t2解得t=2.8s13.答案:(1)6m/s2 2m/s2(2)v0=4m/s F1=3N F2=9N解析:(1)设物体B的加速度为a2,木板A的加速度为a1,分别由牛顿第二定律有μm2g=m2a2F+μm2g=m1a1可得a1=6m/s2,a2=2m/s2(2)由图象可看出当F≤1N时,物体B在木板A上的路程始终等于板长L,当F=1N时,刚好不从A板右端掉下,此后A和B一起相对静止并加速运动。当1N≤F≤F1时,设物体B的加速度为a2,木板A的加速度为a1,分别由牛顿第二定律有μm2g=m2a2\nF+μm2g=m1a1设B运动的位移为sB,A运动的位移为sA,经过t时间两者速度均为v,根据运动学公式有sB=tsA=tv=v0-a2t=a1tB在A上相对A向右运动的路程s=sB-sA联立解得关系式s=将F=1N,s=1m代入解得v0=4m/s。分析可知,当1N≤F≤F1时,随着力F增大,s减小,当F=F1时,出现s突变,说明此时A、B在达到共同速度后,恰好再次发生相对运动,B将会从木板A左端掉下。A、B恰好再次发生相对运动时,B的加速度为a2,则整体加速度也为a2,由牛顿第二定律有F1=(m1+m2)a2联立解得F1=3N此时B在A上运动的路程为s1=m当F≥F1时,物体B在木板A上的路程为B相对A向右运动的路程的两倍。故当F=F2时,将s2=0.5s1代入解得F2=9N。
