高考物理总复习牛顿运动定律综合检测教科版20180723350
《牛顿运动定律》综合检测
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1～7小题只有一个选项正确,第8～12小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)
1.下列有关行车安全的说法正确的是( C )
A.系好安全带可以减小人的惯性
B.同一辆车,速度越大停下来需要的时间越长,说明速度大的车惯
性大
C.系好安全带可以减轻因人的惯性而造成的伤害
D.系好安全带可以减轻因车的惯性而造成的伤害
解析:惯性大小唯一的量度是质量,所以A,B错误;系好安全带可减轻因人的惯性而造成的危害,C正确,D错误.
2.如图所示,不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦,物体A的质量为M,水平面光滑.当在绳的B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度为a1,当在绳的B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度为a2,则a1与a2的大小关系是( C )
A.a1=a2 B.a1>a2
C.a1
μ2,m1=m2,则杆受到压力
B.若μ1=μ2,m1>m2,则杆受到拉力
C.若μ1<μ2,m1tan θ,则a2<0,其方向沿斜面向上,即A,B整体的加速度方向沿斜面向上,做匀减速直线运动,故选项D正确.
二、非选择题(共52分)
13.(5分)用图(甲)所示的实验装置验证牛顿第二定律.
(1)某同学通过实验得到如图(乙)所示的a-F图像,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角 (填“偏大”或“偏小”).
(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,实际小车在运动过程中所受的拉力 (填“大于”“小于”或“等于”)砝码和盘的总重力,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足 的条件.
(3)某同学得到如图(丙)所示的纸带,已知打点计时器电源频率为50 Hz,A,B,C,D,E,F,G是纸带上7个连续的点,由此可算出小车的加速度a= m/s2(保留两位有效数字).
解析:(1)当拉力F=0时,小车具有加速度,说明平衡摩擦力时平衡过度,即木板与水平桌面间的倾角偏大.
(2)对整体分析,根据牛顿第二定律得,a=,则绳子的拉力F=Ma=,所以实际小车在运动过程中所受的拉力小于砝码和盘的总重力,当
M≫m,即砝码和盘的总质量小于小车和小车上砝码的总质量时,砝码和盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力.
(3)根据刻度尺的示数可知Δx=3.90 cm-2.10 cm=1.80 cm,时间间隔为T=0.06 s,
代入Δx=aT2得加速度为a=5.0 m/s2.
答案:(1)偏大(1分) (2)小于(1分) M≫m(1分)
(3)5.0(2分)
14.(6分)为了测量滑块与木板之间的动摩擦因数,采用如图所示装置,表面粗糙的木板固定在水平桌面上,左端装有定滑轮;木板上有一滑块,一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接,另一端与穿过打点计时器的纸带相连.实验中保持木板水平且细线平行于木板,在托盘中放入适量砝码后,滑块做匀加速直线运动,纸带上打出一系列的点.利用纸带测得滑块加速度为a,并已知重力加速度为g.
(1)若要测出动摩擦因数,还应测量的物理量有 (填入正确选项前的字母).
A.木板的长度L
B.木板的质量m1
C.滑块的质量m2
D.托盘和砝码的总质量m3
E.滑块运动的时间t
(2)滑块与木板间的动摩擦因数的表达式:μ= (用题干中已知量和所测物理量的符号表示).
解析:滑块、托盘和砝码一起在托盘和砝码的重力和桌面对滑块的摩擦力作用下运动,由牛顿第二定律有m3g-μm2g=(m2+m3)a,解得μ=.由此可知,要测出动摩擦因数,还需要测量的物理量有托盘和砝码的总质量m3,滑块的质量m2,选项C,D正确.
答案:(1)CD(3分) (2)(3分)
15.(8分)连续刹车时,刹车片和刹车盘产生大量热量,温度升高很快,刹车效率迅速降低,容易造成刹车失灵.为了避免刹车失灵造成的危害,高速公路在一些连续下坡路段设置用沙石铺成的紧急避险车道,如图所示.现将某次汽车避险过程简化如下:一辆货车在倾角为30°的长直下坡路上以20 m/s的速度匀速行驶,突然刹车失灵开始加速,此时货车所受阻力为车重的0.4倍(发动机关闭),加速前进15 s后冲上了倾角为53°的避险车道,在避险车道上运动17.5 m后停下.将货车的加速、减速过程视为匀变速直线运动,求货车:(sin 53°=0.8,g取10 m/s2)
(1)冲上避险车道时速度的大小;
(2)在避险车道上所受摩擦阻力是车重的多少倍?
解析:(1)设货车加速阶段的加速度大小为a1,冲上避险车道时速度
为v1,
则有mgsin 30°-0.4mg=ma1, (2分)
v1=v0+a1t1, (1分)
得v1=35 m/s. (1分)
(2)设货车在避险车道上的加速度大小为a2,货车在避险车道上所受阻力为车重的k倍,
则有mgsin 53°+kmg=ma2, (2分)
=2a2x, (1分)
得k=2.7. (1分)
答案:(1)35 m/s (2)2.7倍
16.(9分)如图所示的装置叫做阿特伍德机,是阿特伍德创造的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律.绳子两端的物体下落(或上升)的加速度总是小于自由落体时的加速度g,同自由落体相比,下落相同的高度,所花费的时间更长,这使得实验者有足够的时间从容地观测、研究实验现象.已知物体A,B的质量相等均为M,物体C的质量为m,轻绳与轻滑轮间的摩擦不计,绳子不可伸长.如果
m=M,求:
(1)物体B从静止开始下落一段距离所用的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值;
(2)系统由静止释放后,运动过程中物体C对物体B的拉力.
解析:(1)设物体的加速度大小为a,绳子中的张力大小为F.由牛顿第二定律,对物体A有F-Mg=Ma, (1分)
对物体B,C整体有(M+m)g-F=(M+m)a, (1分)
解得a=g=. (1分)
物体B从静止开始下落一段距离h历时t,
则h=at2, (1分)
自由落体相同距离历时t0,则h=g, (1分)
解得==3. (1分)
(2)设物体B对物体C的拉力为T,由牛顿第二定律,对物体C有
mg-T=ma, (1分)
解得T=mg. (1分)
由牛顿第三定律可知物体C对物体B的拉力的大小为mg,方向竖直向下. (1分)
答案:(1)3 (2)mg,方向竖直向下
17.(10分)如图所示,两个质量都是m的滑块A和B,紧挨着并排放在水平桌面上,A,B间的接触面垂直于纸面且与水平面成α角,所有接触面都光滑.现用一个水平推力F作用于滑块A上,使A,B一起向右做加速运动.
(1)若A,B间不发生相对滑动,它们共同向右的最大加速度是多少?
(2)若A,B间不发生相对滑动,水平推力的大小应在什么范围内才行?
解析:(1)在水平推力F作用下,A,B一起加速,对整体则有F=2ma(1分)
对滑块A,受力如图(a)所示,地面对A的弹力N为零时,A与B之间将要发生相对滑动,则F-Tsin α=ma, (1分)
mg-Tcos α=0, (1分)
滑块B的受力如图(b)所示,则
T′sin α=ma, (1分)
N′=mg+T′cos α, (1分)
得A,B一起向右运动的最大加速度a=gtan α. (2分)
(2)A,B不发生相对滑动的水平推力F的大小满足
F≤2mgtan α, (2分)
故F的取值范围为0
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