2021高考物理人教版一轮考评训练：《牛顿运动定律》检测题

2021高考物理人教版一轮考评训练：《牛顿运动定律》检测题

www.ks5u.com ‎《牛顿运动定律》检测题 ‎(本试卷满分100分)‎ 一、单项选择题(本题包括8小题，每小题3分，共24分)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1.‎ 如图所示，三个物体质量分别为m1＝1.0 kg、m2＝2.0 kg、m3＝3.0 kg，已知斜面上表面光滑，斜面倾角θ＝30°，m1和m2之间的动摩擦因数μ＝0.8.不计绳和滑轮的质量及摩擦．初始用外力使整个系统静止，当撤掉外力时，m2将(g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)‎ A．和m1一起沿斜面下滑　B．和m1一起沿斜面上滑 C．相对于m1上滑 D．相对于m1下滑 ‎2.‎ 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有质量为m的物块P(不拴接)，系统处于静止状态．现将一竖直向上的恒力F＝2mg作用在P上(g为重力加速度)，使其向上做加速直线运动，用x表示P离开静止位置的位移，在P向上运动的过程中，下列关于P的加速度a和x之间的关系图象正确的是(　　)‎ ‎3．[2020·河南开封模拟]以初速度v 竖直向上抛出一小球，小球所受空气阻力与速度的大小成正比，下列图象中，能正确反应小球从抛出到落回原处的过程中速度随时间变化情况的是(　　)‎ ‎4.‎ 如图所示，沿直线运动的小车内悬挂的小球A和小车水平底板上放置的物块B都相对车厢静止．关于物块B受到的摩擦力，下列判断正确的是(　　)‎ A．物块B不受摩擦力作用 B．物块B受摩擦力作用，大小恒定，方向水平向左 C．物块B受摩擦力作用，大小恒定，方向水平向右 D．因小车的运动方向不能确定，故物块B受到的摩擦力情况无法判断 ‎5.‎ 如图所示，光滑水平面上有一小车，小车上固定一水平横杆，横杆左端的固定斜轻杆与竖直方向成α角，斜杆下端连接一质量为m1的小球A；横杆右端用一根细线悬挂另一质量为m2的小球B.当小车沿水平面做直线运动时，细线与竖直方向间的夹角β(α>β)保持不变．设斜杆、细线对小球A、B的作用力分别为F1、F2，下列说法正确的是(　　)‎ A．F1、F2大小一定相等 B．F1的方向一定沿着杆 C．小车加速度大小为gtan α D．F1的大小为 ‎6．如图甲所示，一根质量分布均匀的粗绳AB长为l，在水平恒力F的作用下沿水平面运动．绳上距A端x处的张力FT与x的关系如图乙所示(F和l为已知量)．下列说法正确的是(　　)‎ A．粗绳一定不受摩擦力作用 B．若只增大恒力F，则FT－x直线斜率的绝对值变大 C．若已知粗绳的质量，则可求出粗绳运动的加速度 D．若已知粗绳运动的加速度，则可求出粗绳的质量 ‎7.‎ ‎[2020·浙江温州瑞安四校联考]如图所示，水平面在B点以左是光滑的，B点以右是粗糙的．把质量为m1和m2的两个小物块(可看作质点)放在B点以左的光滑水平面上，两者相距L，它们以相同的速度向右运动，先后进入B点右侧粗糙的水平面，最后停止运动，它们与粗糙水平面间的动摩擦因数相同．静止后两个小物块间的距离为x，则有(　　)‎ A．若m1>m2，则x>L B．若m1＝m2，则x＝L C．若m1L D．无论m1、m2的大小关系如何，都有x＝0‎ ‎8.‎ 如图所示，A、B两物体质量均为m，叠放在轻质弹簧上(弹簧下端固定于地面上)，对A施加一竖直向下、大小为F(F>2mg)的力，将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于弹性限度内)而处于平衡状态，现突然撤去力F，设两物体向上运动过程中A、B间的相互作用力大小为FN，不计空气阻力，则关于FN的说法正确的是(重力加速度为g)(　　)‎ A．刚撤去力F时，FN＝ B．弹簧弹力大小为F时，FN＝ C．A、B的速度最大时，FN＝2mg D．弹簧恢复原长时，FN＝mg 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)‎ ‎9．[2020·广州深圳中学模拟]如图所示，甲图为光滑水平桌面上质量为M的物体，用轻绳通过定滑轮与质量为m的物体相连，m所受重力为5 N；乙图为同一物体M在光滑水平桌面上用轻绳通过定滑轮施加竖直向下的拉力F，拉力F的大小也是5 N，开始时M距桌边的距离相等，则(　　)‎ A．M到达桌边时的速度相等，所用的时间也相等 B．甲图中M到达桌边用的时间较长，速度较小 C．甲图中M到达桌边时的动能较大，所用时间较短 D．乙图中绳子受到的拉力较大 ‎10．如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行，初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带，若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v t图象(以地面为参考系)如图乙所示，已知v2>v1，则(　　)‎ A．t2时刻，小物块离A处最远 B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C．0～t2时间内，小物块受到的摩擦力方向向右 D．0～t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 ‎11．[2020·福建莆田六中检测]如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A.木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出木板B的加速度a，得到如图乙所示的a F图象，g取10 m/s2，则(　　)‎ A．滑块A的质量为4 kg B．木板B的质量为1 kg C．当F＝10 N时木板B的加速度大小为4 m/s2‎ D．滑块A与木板B之间的动摩擦因数μ＝0.1‎ ‎12．[2020·重庆第一中学检测]‎ 倾角为θ的斜面体M静止放在粗糙水平地面上，其斜面也是粗糙的．已知质量为m的物块恰可沿其斜面匀速下滑．现对下滑的物块m施加一个向右的水平拉力F，物块仍沿斜面向下运动，斜面体M始终保持静止．则此时(　　)‎ A．物块m下滑的加速度等于 B．物块m下滑的加速度大于 C．水平面对斜面体M的静摩擦力方向水平向左 D．水平面对斜面体M的静摩擦力大小为零 三、非选择题(本题包括6小题，共60分)‎ ‎13.‎ ‎(8分)现要测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示．表面粗糙的木板一端固定在水平桌面上，另一端抬起一定高度构成斜面；木板上有一滑块，其后端与穿过打点计时器的纸带相连；打点计时器固定在木板上，连接频率为50 Hz的交流电源．接通电源后，从静止释放滑块，滑块带动纸带打出一系列的点迹．‎ ‎(1)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是实验中选取的计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，2、3和5、6计数点间的距离如图所示，由图中数据求出滑块的加速度a＝__________m/s2(结果保留三位有效数字)．‎ ‎(2)已知木板的长度为L，为了求出滑块与木板间的动摩擦因数，还应测量的物理量是________．‎ A．滑块到达斜面底端的速度v B．滑块的质量m C．滑块的运动时间t D．斜面高度h和底边长度x ‎(3)设重力加速度为g，滑块与木板间的动摩擦因数的表达式μ ‎＝______(用所需测物理量的字母表示)．‎ ‎14．(8分)‎ 图甲为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图．图中小车A的质量为m1，连接在小车后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且足够长的木板上，P的质量为m2，C为力传感器，实验时改变P的质量，读出对应的力传感器的示数F，不计绳与滑轮间的摩擦．‎ ‎(1)电火花打点计时器的工作电压为________(选填“交”或“直”)流________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．实验中通过打点计时器打出的点来求解小车运动时的加速度 C．实验中m2应远小于m1‎ D．传感器的示数始终为m2g ‎(3)图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻两计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是________m/s2.(交流电的频率为50 Hz，结果保留两位有效数字)‎ ‎(4)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a－F图象是图丙中的______．‎ ‎15．(10分)如图所示，水平地面上有三个质量均为m＝1 kg的小物块A、B、C，A、B间用一根轻绳水平相连．一水平恒力F作用于A上，使三物块以相同加速度运动一段时间后撤去F.已知B与C间的动摩擦因数μ1＝0.5，A和C与地面间的动摩擦因数均为μ2＝0.2，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.求：‎ ‎(1)F的最大值；‎ ‎(2)从撤去F到三物块停止运动的过程中，B受到的摩擦力．‎ ‎16．(10分)[2020·皖南八校第一次联考]质量为m＝2 kg的物体，静止在水平地面上，t＝0时刻在F1＝12 N的水平恒力作用下从A点开始向右运动，经过时间t1＝6 s到达B点，速度为18 m/s.此时作用力突变为反向，大小变为F2＝6 N，经过一段时间，作用力再次反向，大小变为F3＝10 N，再经过一段时间物体运动到C点，速度为18 m/s.物体从A到C的时间为14 s．取g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)物体与地面间的滑动摩擦因数；‎ ‎(2)A、C间的距离x.‎ ‎17.(12分)如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率逆时针运行．现将一质量m＝2 kg的小物体轻轻放在传送带的A端，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，2 s末物体到达B端，取沿传送带向下为正方向，g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)小物体在传送带A、B两端间运动的平均速度的大小；‎ ‎(2)小物体与传送带间的动摩擦因数μ.‎ ‎18.‎ ‎(12分)如图所示，质量为M＝3.0 kg的长木板，其上表面光滑、下表面粗糙，放置于水平地面上，可视为质点的滑块静止放在长木板的上表面．t＝0时刻，给长木板一个水平向右的初速度v0，同时对长木板施加一个水平向左的恒力F，经一段时间，滑块从长木板上掉下来．已知长木板与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，滑块质量m＝0.5 kg，初始位置距长木板右端L2＝0.14 m，v0＝2 m/s，恒力F＝8 N，重力加速度g＝10 m/s2.‎ ‎(1)为使滑块只能从长木板右端滑出，其初始位置与长木板左端的距离L1应满足什么条件？‎ ‎(2)若滑块从长木板右端滑出，求滑块离开长木板时，长木板的速度大小．‎ ‎《牛顿运动定律》检测题 ‎1．D　假设m1和m2保持相对静止，对整体分析，整体的加速度a ‎＝＝2.5 m/s2.对m2分析，根据牛顿第二定律得f－m2gsin 30°＝m2a，解得f＝m2gsin 30°＋m2a＝15 N，最大静摩擦力fm＝μm2gcos 30°＝8 N，可知f＞fm，则m2的加速度应小于m1的加速度，m2相对于m1下滑，故D正确．‎ ‎2．C　物块静止时受到向上的弹力和向下的重力，处于平衡状态，即kx0＝mg，施加拉力F后，物块向上做加速直线运动，在物块离开弹簧之前，即x≤x0时，对物块分析，根据牛顿第二定律有F＋k(x0－x)－mg＝ma，所以a＝g＋，当x>x0时，物体加速度恒为a＝g，C正确．‎ ‎3．D　设小球所受的阻力f＝kv，小球的质量为m，则在小球上升的过程中有mg＋f＝ma，得a＝g＋，由于上升过程中小球的速度越来越小，小球的加速度a也越来越小，故v－t图象的斜率的绝对值越来越小，A、B错误；在下落过程中有a＝g－，下落过程中小球的速度越来越大，故小球的加速度越来越小，则v－t图象的斜率的绝对值越来越小，选项C图象的斜率的绝对值越来越大，C错误、D正确．‎ ‎4．B　对小球A受力分析，它受绳的拉力和自身重力作用，两个力的合力水平向左，且大小恒定，故小车有向左的恒定的加速度，则物块B也有水平向左的加速度．由受力分析知，物块B必受到水平向左的摩擦力，且大小恒定，故选项B正确，选项A、C、D错误．‎ ‎5．D　细线中的弹力方向一定沿着细线，而斜杆中弹力的方向可以沿任意方向，两小球均受重力和弹力作用，因细线与竖直方向之间有夹角，因此小球B运动时必有水平向右方向的加速度，根据牛顿第二定律可知m2gtan β＝m2a，即a＝gtan β，故选项C错误；对于小球A，其受到的合力为m1gtan β，由此可知，斜杆对小球A的作用力F1与竖直方向间的夹角也为β，所以F1的大小为，选项D正确，B错误；根据竖直方向两小球所受合力均为零可知，F1cos α＝m1g，F2cos β＝m2g，但由于不知两小球的质量关系，因此F1、F2大小关系不确定，故选项A错误．‎ ‎6．B　从题干内容不能确定粗绳是否受摩擦力，选项A错误；设粗绳的质量为m，加速度为a，与地面的动摩擦因数为μ，以距A端x处的后面一段绳为研究对象有FT－μmg＝ma，即FT＝－ x＋(μmg＋ma)或FT＝－x＋F，若只增大恒力F，则FT－x直线斜率的绝对值变大，选项B正确；因粗绳的质量m、加速度a、与地面的动摩擦因数μ均未知，选项C、D错误．‎ ‎7．D　根据牛顿第二定律可知，两个小物块在B点右侧运动时的加速度相同，即a＝μg，而且两个小物块到达B点时的速度相同，又v2＝2as，那么它们在B点右侧粗糙的水平面上的位移相同，所以无论m1、m2的大小关系如何，都有x＝0.选项D正确．‎ ‎8．B　对A施加一竖直向下、大小为F(F>2mg)的力，将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于弹性限度内)而处于平衡状态，弹簧弹力大小为F＋2mg.刚撤去力F时，A、B向上加速运动，由牛顿第二定律可得，a＝，对A受力分析，由牛顿第二定律有FN－mg＝ma，解得FN＝，选项A错误．当弹簧弹力大小为F时，对A、B整体，由牛顿第二定律有，F－2mg＝2ma1，隔离A，由牛顿第二定律有，FN－mg＝ma1，解得FN＝，选项B正确．A、B的速度最大时，加速度为零，弹簧弹力大小为2mg，FN＝mg，选项C错误．弹簧恢复原长时，A、B只受重力向上运动，FN＝0，选项D错误．‎ ‎9．BD　将题图甲的两个物体整体作为研究对象，由牛顿第二定律得aM＝；对题图乙的M分析有a′M＝.因x＝at2，v2＝2ax，且aM8 N时，滑块与木板发生相对滑动，B的加速度大小为aB＝F－＝m/s2＝4 m/s2，所以选项C正确．‎ ‎12．BD　对物块受力分析，对其施加拉力前，其受到重力、支持力和滑动摩擦力，如图1，根据平衡条件，有mgsin θ＝f，mgcos θ＝N，其中f＝μN，解得μ＝tan θ，当对物块加上拉力后，将拉力按照作用效果正交分解，如图2，根据牛顿第二定律，有mgsin θ＋Fcos θ－μ(mgcos θ－Fsin θ)＝ma，解得a＝>，选项A错误，B正确；无拉力时，对斜面受力分析，斜面受到重力Mg、压力、滑块的摩擦力和地面的支持力，其中压力和摩擦力的合力竖直向下，如图3，当有拉力后，压力和摩擦力减小，但其合力依然竖直向下，故地面与斜面体间无摩擦力，故选项C错误，D正确．‎ ‎13．答案：(1)2.51　(2)D　(3) 解析：(1)根据逐差法a＝＝ m/s2＝2.51 m/s2.‎ ‎(2)设斜面倾角为θ，根据mgsin θ－μmgcos θ＝ma，要想求出θ的正弦和余弦，需要知道斜面的高度h和底边长度x，选项D正确．‎ ‎(3)根据mg－μmg·＝ma，解得μ＝.‎ ‎14．答案：(1)交　220　(2)B　(3)0.49(或0.50)　(4)C 解析：(1)电火花打点计时器工作电压为交流220 V.‎ ‎(2)该实验首先必须要平衡摩擦力，选项A错误；根据打点计时器打出来的点，应用“逐差法”‎ 来求小车运动时的加速度，选项B正确；由于该实验的这种连接方式，重物和小车的加速度不相同，小车在绳的拉力下加速运动，由于一根细绳中的弹力大小处处相等，故测力计示数等于此拉力，因此不需要用重物的重力来代替，故不要求重物质量远小于小车质量，选项C错误；重物向下加速度运动，由牛顿第二定律m2g－2F＝m2a，解得F＝m2(g－a)，选项D错误．‎ ‎(3)根据匀变速直线运动的推论Δx＝aT2，有Δx＝(3.39－2.89)×10－2 m＝a×(0.1 s)2[或者Δx＝(2.89－2.40)×10－2＝a×(0.1 s)2]，解得a＝0.50 m/s2(或者0.49 m/s2)．‎ ‎(4)若没有平衡摩擦力，只有当F增加到一定值时，小车才可能加速运动，则当F≠0时，a＝0，所以可能是图中的图线C.故选项C正确．‎ ‎15．解析：(1)B、C恰好要相对滑动时 对C：μ1mg－μ2(m＋m)g＝ma 解得a＝1 m/s2‎ 由题意知，A、B、C相对静止时，F有最大值Fmax 对A、B、C整体：Fmax－μ2(m＋m＋m)g＝3ma 解得Fmax＝9 N ‎(2)撤去F后，设B、C相对静止 对A、B、C整体：μ2(m＋m＋m)g＝3ma′‎ 解得a′＝2 m/s2‎ 对C：μ2(m＋m)g－fBC＝ma′‎ 解得fBC＝2 N≤fBm＝μ1mg＝5 N 故假设成立，由牛顿第三定律可知，B受到的摩擦力为2 N，方向水平向左．‎ ‎16．解析：(1)力F1作用下a1＝＝3 m/s2‎ F1－Ff＝ma1‎ 解得Ff＝6 N 滑动摩擦因数μ＝＝0.3.‎ ‎(2)F1作用时，t1＝6 s，v1＝18 m/s，x1＝t1＝54 m.‎ 设F2作用时间为t2，则加速度大小a2＝＝6 m/s2‎ F3作用时间为t3，则a3＝＝2 m/s2‎ a2t2＝a3t3‎ 由题意知t2＋t3＝(14－6)s＝8 s 解得t2＝2 s，t3＝6 s x2＝v1t2＋a2t＝24 m，v2＝v1－a2t2‎ x3＝t3＝72 m 故x＝x1＋x2＋x3＝150 m.‎ ‎17．解析：(1)传送带A、B间的距离L等于v t图线与t轴所围的面积，所以L＝×1×10 m＋×(10＋12)×1 m＝16 m 由平均速度的定义得＝＝8 m/s.‎ ‎(2)由v t图象可知传送带运行速度为v1＝10 m/s,0～1 s内物体的加速度大小为 a1＝＝10 m/s2‎ ‎1 s～2 s内的加速度大小为a2＝2 m/s2‎ 根据牛顿第二定律得mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1‎ mgsin θ－μmgcos θ＝ma2‎ 联立两式解得μ＝0.5.‎ ‎18．答案：(1)L1≥0.40 m　(2)0.6 m/s 解析：(1)以长木板为研究对象，向右做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得 F＋μ(m＋M)g＝Ma1‎ 解得a1＝5 m/s2‎ 则长木板减速到零所经历的时间为t1＝＝0.4 s 所经过的位移s1＝＝0.40 m 因为滑块静止不动，所以当L1≥s1＝0.40 m时滑块将从长木板右端滑出 ‎(2)长木板向右运动到速度减为零后，开始向左做匀速直线运动，摩擦力的方向改变，滑块离开长木板时，长木板向左的位移为 s2＝s1＋L2＝0.54 m 根据动能定理有[F－μ(m＋M)g]s2＝Mv－0‎ 解得滑块滑离长木板瞬间长木板的速度为v2＝0.6 m/s