2020年高考物理一轮复习 第3章 力和运动章末检测卷
第3章 力和运动
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题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，有选错或不选的得0分．)
1．(2020·滨州模拟)人站在地面上，先将两腿弯曲，再用力蹬地，就能跳离地面，人能跳起离开地面的原因是( )
A．人除了受到地面的弹力外，还受到一个向上的力
B．地面对人的支持力大于人受到的重力
C．地面对人的支持力大于人对地面的压力
D．人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力
解析：除受地的弹力外，还受一个向上的力，是不可能的，有力存在，必须有施力物体，向上的力根本找不到施力物体，故选项A错误；人能离开地面的原因是地对人的作用力大于人的重力，人具有向上的合力，故选项B正确；地面对人的作用力与人对地面的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故选项C、D错误．
答案：B
2． (2020·太原模拟)如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力．下列说法正确的是( )
A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零
B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力
C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力
D．在降落伞打开后的下降过程中，安全带的作用力小于B的重力
解析：据题意，降落伞未打开时，A、B两人均处于完全失重状态，则A、B之间安全带作用力为0，故A选项正确而B、C选项错误；降落伞打开后，A、B做减速下降，则A、B处于超重状态，对B有：T－G＝ma，即T＝G＋ma，故D选项错误．
答案：A
2． (2020·泰安模拟)如图所示，左右带有固定挡板的长木板放在水平桌面上，物体M放于长木板上静止，此时弹簧对物体的压力为3 N，物体的质量为0.5 kg，物体与木板之间无摩擦，现使木板与物体M一起以6 m/s2的加速度向左沿水平方向做匀加速直线运动时( )
A．物体对左侧挡板的压力等于零
B．物体对左侧挡板的压力等于3 N
C．物体受到4个力的作用
D．弹簧对物体的压力等于6 N
解析：由木板与M一起以6 m/s2的加速度向左做匀加速直线运动，可知M的加速度大小为6 m/s2，方向水平向左，故M所受合力F＝Ma＝3 N，方向水平向左，对M受力分析，M受竖直向下的重力Mg，支持力FN＝Mg，竖直方向达到平衡，又因物体与木板之间无摩擦，故水平方向合力只能由弹簧弹力和挡板弹力提供，当F弹＝3 N时，恰好能提供合力，故M与挡板之间无弹力，物体只受3个力，故选A.
答案：A
3． (2020·开封模拟)在光滑的水平面上有一质量为2 kg的物体，它的左端与一劲度系数为100 N/m的轻弹簧相连，右端连接一细线，物体静止时细线与竖直方向成37°角，此时水平面对物体的弹力为零，如图所示．已知sin 37°＝0.6，cos 37
°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是( )
A．当剪断弹簧的瞬间，物体的加速度为7.5 m/s2
B．当剪断弹簧的瞬间，物体的合外力为15 N
C．当剪断细线的瞬间，物体的加速度为零
D．当剪断细线的瞬间，物体受到的合外力为15 N
解析：以物体为研究对象进行受力分析可知，物体受细线拉力为25 N，弹簧弹力为15 N，在剪断弹簧的瞬间，细线拉力会突变，物体静止不动，细线拉力为0、加速度为0，物体所受合外力为0，选项A、B错误；而在剪断细线的瞬间，弹簧弹力不突变，受力分析可知，此时物体受到的合外力为15 N，加速度为7.5 m/s2，选项C错误，D正确．
答案：D
5．(2020·沈阳模拟)如图所示，一轻绳通过一光滑定滑轮，两端各系一质量分别为m1和m2的物体，m1放在地面上，当m2的质量发生变化时，m1的加速度a的大小与m2的关系图象大体如下图中的( )
解析：当m2≤m1时，物体m1的加速度为零，当m2＞m1时，m1的加速度为a，由牛顿第二定律有(m2－m1)g＝(m1＋m2)a，得a＝g，由此式可知，选项A、B、C错误，选项D正确．
答案：D
6．(2020·西安模拟)如图所示为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动．分析该实验可知，图中关于小球对斜面的压力N、小球运动的加速度a 随θ变化的图象正确的是( )
解析：对小球在斜面上向下滑动时，支持力N＝mgcos θ，因此在0～范围内，支持力按余弦规律变化，A错误，B正确；而重力沿斜面方向分力F＝mgsin θ，根据牛顿第二定律可知，下滑的加速度a＝gsin θ，在0～范围内，按正弦规律变化，因此D正确，C错误．
答案：BD
7．(2020·长春模拟)如图(a)所示，在电梯箱内轻绳AO、BO、CO连接吊着质量为m的物体，轻绳AO、BO、CO对轻质结点O的拉力分别为F1、F2、F3.现电梯箱竖直向下运动，其速度v随时间t的变化规律如图(b)所示，重力加速度为g，则( )
A．在0～t1时间内，F1与F2的合力等于F3
B．在0～t1时间内，F1与F2的合力大于mg
C．在t1～t2时间内，F1与F2的合力小于F3
D．在t1～t2时间内，F1与F2的合力大于mg
解析：对轻质结点O，因没质量，故其无论在何状态下，F1、F2、F3三个力的合力都为零，即F1与F2的合力与F3等大反向，选项A正确，选项C错误；对物体进行受力分析，其受到竖直向下的重力mg和竖直向上的绳子的拉力F3，在0～t1时间内，电梯加速向下运动，物体处于失重状态，F3
mg，即F1与F2的合力大于mg，选项D正确．
答案：AD
8．(2020·郑州模拟)如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查．其传送装置可简化为如图乙的模型，紧绷的传送带始终保持v＝1 m/s的恒定速率运行．旅客把行李无初速度地放在A处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离为2 m，g取10 m/s2.若乘客把行李放到传送带上的同时也以v＝1 m/s的恒定速率平行于传送带运动到B处取行李，则( )
A．乘客与行李同时到达B处
B．乘客提前0.5 s到达B处
C．行李提前0.5 s到达B处
D．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s才能到达B处
解析：行李放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动．加速度为a＝μg＝
1 m/s2，历时t1＝＝1 s与传送带达到共同速度，位移x1＝t1＝0.5 m，此后行李匀速运动t2＝＝1.5 s到达B，共用时间2.5 s；乘客到达B，历时t＝＝2 s，故B正确，A、C错误；若传送带速度足够大，行李一直加速运动，最短运动时间tmin＝ s＝2 s，D正确．
答案：BD
二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
9．(6分)(2020·大同模拟)如图所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图．图中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，P的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计对应读数F，不计绳与滑轮的摩擦．
(1)电火花打点计时器工作电压为________流(填“交”或“直”)________V.
(2)下列说法正确的是( )
A．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平
B．实验时应先接通电源后释放小车
C．实验中m2应远小于m1
D．测力计的读数始终为m2g/2
解析：(1)电火花打点计时器工作电压为220 V交变电源．(2)一端带有定滑轮的长木板必须稍微倾斜，以平衡摩擦力，选项A错误；实验时应先接通电源后释放小车，选项B正确；实验中m2不必远小于m1，选项C错误；由于P向下加速运动，测力计的读数始终小于m2g/2，选项D错误．
答案：(1)交(2分) 220(2分) (2)B(2分)
10．(10分)(2020·青岛模拟)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一个合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.
(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝______；为了减小测量加速度的偶然误差，可以采用的方法是(一种即可)_______________．
(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是__________．
(3)(多选)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是__________．
a．可以改变滑动摩擦力的大小
b．可以更方便地获取多组实验数据
c．可以比较精确地测出摩擦力的大小
d．可以获得更大的加速度以提高实验精度
解析：(1)木板做初速度为零的匀加速直线运动，其位移d＝at2，加速度a＝.为了减小偶然误差，可多次测量时间t，取t的平均值．
(2)F1F0时，木板开始运动，但F1并非绳子的拉力而是瓶和水的总重力，只有当瓶和水的质量远小于木板和弹簧秤的质量时，F1才可以近似等于绳子拉力，此时aF1图线为一段倾斜的直线，瓶和水的质量不远小于木板和弹簧秤的总质量时，绳子的拉力将小于F1，其a－F1图线的斜率将逐渐减小，因而只有c正确．
(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码相比，水的质量可以连续调节，因而F1的大小也可以连续调节，从而能比较精确地测出摩擦力的大小和更方便地获取更多组实验数据，故正确选项为b、c.
答案：(1)(2分) 多次测量时间t，取t的平均值(2分) (2)c(3分) (3)bc(3分)
11．(12分)为了安全，汽车必须要具有良好的刹车性能．为了检测某汽车的刹车性能，某驾驶员让该汽车以v1＝108 km/h的速度行驶，驾驶员接到刹车指令后车继续行驶x1＝133.50 m停止；让车以v2＝54 km/h的速度行驶，
驾驶员接到刹车指令后车继续行驶x2＝38.625 m 停止．假设两种情况下汽车轮胎与路面间的动摩擦因数相同，驾驶员和汽车系统在两种情况下的反应时间相同，试计算驾驶员和汽车系统的反应时间和汽车轮胎与路面间的动摩擦因数(取g＝10 m/s2，结果保留两位有效数字)．
解析：设驾驶员和汽车系统的反应时间为t，刹车加速度的大小为a，v1＝108 km/h＝30 m/s，v2＝54 km/h＝15 m/s，
依题意有：x1＝v1t＋，(2分)
x2＝v2t＋，(2分)
代入数据解得t＝0.70 s，(1分)
a＝4.0m/s2.(1分)
根据牛顿第二定律有μmg＝ma，(4分)
解得μ＝0.40.(2分)
答案：0.70 s 0.40
12． (12分)(2020·保定模拟)在游乐场，有一种大型游乐设施跳楼机，如图所示，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，提升到离地最大高度64 m处，然后由静止释放，开始下落过程可认为自由落体运动，然后受到一恒定阻力而做匀减速运动，且下落到离地面4 m高处速度恰好减为零．已知游客和座椅总质量为1 500 kg，下落过程中最大速度为20 m/s，重力加速度g取10 m/s2.求：
(1)游客下落过程的总时间；
(2)恒定阻力的大小．
解析：(1)设下落过程中最大速度为v，自由落体运动的高度为h1，
则v2＝2gh1，(1分)
v＝gt1，(1分)
解得t1＝2 s，h1＝20 m．(1分)
设匀减速运动的高度为h2，加速度大小为a，
则v2＝2ah2，(1分)
v＝at2，(1分)
下落的总距离h＝h1＋h2＝64 m－4 m＝60 m．(1分)
联立解得a＝5 m/s2，(1分)
t2＝4 s．(1分)
游客下落过程的总时间为t＝t1＋t2＝6 s.
(2)匀减速过程中：设阻力为f，由牛顿第二定律得
f－mg＝ma，(2分)
已知m＝1 500 kg，可得f＝22 500 N．(2分)
答案：(1)6 s (2)22 500 N
13．(12分)如图所示，为皮带传输装置示意图的一部分，传送带与水平地面的倾角θ＝37°，A、B两端相距5.0 m，质量为M＝10 kg的物体以v0＝6.0 m/s的速度沿AB方向从A端滑上传送带，物体与传送带间的动摩擦因数处处相同，均为0.5.传送带顺时针运转的速度v＝4.0 m/s(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，求：
(1)物体从A点到达B点所需的时间；
(2)若传送带顺时针运转的速度可以调节，物体从A点到达B点的最短时间是多少？
解析：(1)设在AB上物体的速度大于v＝4.0 m/s时加速度大小为a1，
由牛顿第二定律得mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1.(2分)
设经时间t1物体速度与传送带速度相同，t1＝，(1分)
通过的位移x1＝.(1分)
设速度小于v时物体的加速度大小为a2，
mgsin θ－μmgcos θ＝ma2.(2分)
物体继续减速，设经时间t2物体到达传送带B点，
L－x1＝vt2－a2t，(1分)
t＝t1＋t2，(1分)
联立以上各式，代入数据解得t＝2.2 s．(1分)
(2)若传送带的速度较大，沿AB上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况加速度一直为a2，
所以有L＝v0t′－a2t′2，(2分)
解得t′＝1 s．(1分)
答案：(1)2.2 s (2)1 s
