2019-2020学年高中物理第四单元牛顿运动定律课堂同步训练卷二含解析 人教版必修

2019-2020学年高中物理第四单元牛顿运动定律课堂同步训练卷二含解析 人教版必修

此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 ‎ 第四单元训练卷 物 理 （二）‎ 注意事项：‎ ‎1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。‎ ‎2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。‎ 一、单项选择题(本大题共10小题；每小题4分，共40分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)‎ ‎1．有关超重和失重，以下说法中正确的是(　　)‎ A．物体处于超重状态时，所受重力增大，处于失重状态时，所受重力减小 B．竖直上抛的木箱中的物体处于完全失重状态 C．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机必定处于下降过程 D．站在月球表面的人处于失重状态 ‎【答案】B ‎【解析】无论是处于超重或失重状态时，物体人的重力并没变，只是对支持物的压力变了，所以A错误；斜上抛的木箱只受到重力的作用，加速度为重力加速度，此时处于完全失重状态，所以B正确；物体处于失重状态，此时有向下的加速度，但是物体可以向上做减速运动，也可以向下做加速运动，所以C错误；在月球表面行走的人，要受到月球对人的引力的作用，人要受到重力的作用，但是比人在地球上受到的重力要小，并不是处于失重状态，所以D错误。‎ ‎2．如图所示，光滑水平面上放置质量分别m、2m、3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T。现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是(　　)‎ A．质量为2m的木块受到四个力的作用 B．当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断 C．当F逐渐增大到1.5T时，轻绳还不会被拉断 D．轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为0.5T ‎【答案】C ‎【解析】质量为2m的木块受到重力、质量为m的木块的压力、m对其向后的静摩擦力、轻绳的拉力和地面的支持力五个力的作用，故A错误；对三个木块整体，由牛顿第二定律可得：，隔离后面的组合体，由牛顿第二定律可得：轻绳中拉力为，由此可知，当F逐渐增大到时，轻绳中拉力等于，即小于轻绳能承受的最大拉力为，轻绳还没有被拉断，故B错误；由上式得：当F逐渐增大到时，，轻绳中拉力，，轻绳刚好被拉断，故C正确；轻绳刚要被拉断时，轻绳的拉力刚好为，后面两个木块的加速度，对质量为m木块研究，由牛顿第二定律得：摩擦力为，故D错误。‎ ‎3．某跳水运动员在3m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动 B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态 C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重 D．人在C点具有最大速度 ‎【答案】C ‎【解析】人由C到B的过程中，重力不变，弹力一直减小，合力先减小，所以加速度减小，故A错误；人和踏板由C到B的过程中，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，从B到A的过程中，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，故B错误，C正确；人在C点的速度为零，故D错误。‎ ‎4．为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是(　　)‎ 5‎ A．顾客始终受到三个力的作用 B．顾客始终处于超重状态 C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D．顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下 ‎【答案】C ‎【解析】以人为研究对象，加速过程中，人受到静摩擦力、重力、支持力三个力的作用下沿电梯加速上升，匀速运动时，人受到重力和支持力作用，故A错误；在慢慢加速的过程中，受力如图，物体加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，处于超重状态；由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下，在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下，故BD错误，C正确。‎ ‎5．如图所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中，A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有(　　)‎ A．两图中两球加速度均为gsin θ B．两图中A球的加速度均为0‎ C．图乙中轻杆的作用力一定不为0‎ D．图甲中B球的加速度是图乙中B球的加速度的2倍 ‎【答案】D ‎【解析】撤去挡板前，对整体分析，挡板对B球的弹力大小为2mgsinθ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mgsinθ，加速度为2gsinθ；图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mgsinθ，加速度均为gsinθ，故D正确。‎ ‎6．三个相同的轻弹簧a、b、c连接成如图所示的形式，其中a、b两弹簧间的夹角为120°，且a、b对结点处质量为m的小球的拉力均为F(F≠0)。在P点剪断弹簧c的瞬间，小球的加速度可能是(　　)‎ A．大小为g，方向竖直向下 B．大小为，方向竖直向上 C．大小为，方向竖直向下 D．大小为，方向竖直向下 ‎【答案】D ‎【解析】剪断c前：由于a、b两弹力的夹角为120°，a、b对结点处质量为m的小球的拉力均为F，所以合力大小F，方向竖直向上；剪断弹簧c的瞬间，a、b的弹力没有变化，则对小球根据牛顿第二定律有：ma＝mg-F，解得：a＝，方向竖直向下，故选D。‎ ‎7．如图所示，在水平向右做匀加速直线运动的平板车上有一圆柱体，其质量为m且与竖直挡板及斜面间均无摩擦。当车的加速度a突然增大时，斜面对圆柱体的弹力F1和挡板对圆柱体的弹力F2的变化情况是(斜面倾角为θ)(　　)‎ A．F1增大，F2不变 B．F1增大，F2增大 C．F1不变，F2增大 D．F1不变，F2减小 ‎【答案】C ‎【解析】圆柱体的受力如图，可知小车的加速度沿水平方向，则圆柱体的加速度沿水平方向，根当平板车的加速度增大，因为圆柱体在竖直方向上合力为零，则斜面对圆柱体的弹力在竖直方向上的分力等于重力，则弹力不变，挡板对圆柱体的弹力增大，故选项C正确。‎ ‎8．如图所示，用质量不计的轻绳L1和L2将M、N两重物悬挂起来，则下列说法正确的是(　　)‎ A．L1对M的拉力和L2对M的拉力是一对平衡力 B．L2对M的拉力和L2对N的拉力是一对作用力与反作用力 C．L1对M的拉力和M对L1的拉力是一对平衡力 D．L2对N的拉力和N对L2的拉力是一对作用力和反作用力 ‎【答案】D ‎【解析】对M受力分析，它受到重力、L1的拉力、L2的拉力作用．因此，L1对M的拉力和L2对M 5‎ 的拉力并不是一对平衡力，A错；作用力和反作用力作用在相互作用的两个物体之间，而B选项中有三个物体：M、N、L2，B错误；平衡力必须作用在同一个物体上，L1对M的拉力和M对L1的拉力分别作用在M和L1上，显然不是平衡力，C错误；D项中的一对力是作用力和反作用力，D正确。‎ ‎9．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和摩擦。初始用外力使整个系统静止，当撤掉外力时，m2将(g＝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下滑 D．相对于m1上滑 ‎【答案】C ‎【解析】假设m1和m2之间保持相对静止，对整体分析，整体的加速度。隔离对m2分析，根据牛顿第二定律得，f-m2gsin30°＝m2a；解得f＝m2gsin30°+m2a＝2.0×（10×0.5+2.5）N＝15N；最大静摩擦力fm＝μm2gcos30°＝0.8×2×10×N＝8N，可知f＞fm，知道m2随m1一起做加速运动需要的摩擦力大于二者之间的最大静摩擦力，所以假设不正确，m2相对于m1下滑。故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎10．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空p点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊时的位置，人在从p点下落到最低点c点的过程中，下列说法错误的是(　　)‎ A．在pa段做自由落体运动，处于完全失重状态 B．在ab段绳的拉力小于人的重力，处于失重状态 C．在bc段绳的拉力大于人的重力，处于超重状态 D．在c点，速度为零，处于平衡状态 ‎【答案】D ‎【解析】a点是弹性绳的原长位置，故a点之前人只受重力，人做自由落体运动，处于完全失重状态，故A正确。b是人静止悬吊着时的平衡位置，在ab段人向下做加速度减小的加速运动，则绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态，故B正确。在bc段绳的拉力大于人的重力，人向下做加速度增加的减速运动，加速度向上，则人处于超重状态，故C正确。c是人所到达的最低点，故c点速度为零，但受向上的合力不为零，有向上的加速度，故D不正确。‎ 二、多项选择题(本大题共5小题，每小题4分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)‎ ‎11．有几个同学在一次运算中，得出了某物体位移x的大小同其质量m、速度v、作用力F和运动时间t的关系式分别如下，其中一定错误的是(　　)‎ A．x＝　　　　　 B．x＝ C．x＝Ft D．x＝ ‎【答案】ABC ‎【解析】把各物理量的单位都用基本单位表示，v的单位为m/s，a的单位为m/s2，F的单位为kg·m/s2；x的单位为m。由此可解出A、B、C、D的单位分别为s、m2/s、kg·m/s、m，故A、B、C一定错误，D可能正确。‎ ‎12．某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v－t图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况（向上为正方向）。根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是(　　)‎ A．0～5 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态 B．5～10 s内，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力 C．10～20 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态 D．20～25 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态 ‎【答案】BD ‎【解析】在0～5s内，从速度-时间图象可知，此时的加速度为正，说明电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，故A错误；5～10 s内，该同学做匀速运动，故其对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B正确。在10～20s内，电梯向上做匀减速运动，加速度向下，处于失重状态，故C错误；在20～25s内，电梯向下做匀加速运动，加速度向下，故处于失重状态度，故D正确。‎ 5‎ ‎13．质量均为m的A、B两个小球之间连接一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上。A紧靠墙壁，如图所示，今用恒力F将B球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间(　　)‎ A．A球的加速度为 B．A球的加速度为零 C．B球的加速度为 D．B球的加速度为 ‎【答案】BD ‎【解析】力F撤去前弹簧的弹力大小为F，将力F撤去的瞬间，弹簧的弹力没有变化，则A的受力情况没有变化，合力为零，加速度为零；B的合力大小等于F，根据牛顿第二定律得，B球的加速度为a＝，故选B、D。‎ ‎14．如图所示，质量M＝8 kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平恒力F，F＝8 N，当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m＝2 kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，小车足够长(取g＝10 m/s2)。则从小物块放上小车开始到两者相对静止的时间t和两者共同的速度v分别为(　　)‎ A．t＝0.75 s B．t＝1 s C．v＝1.5 m/s D．v＝2 m/s ‎【答案】BD ‎【解析】开始一段时间，物块相对小车滑动，两者间相互作用的滑动摩擦力的大小为Ff＝μmg＝4N．物块在Ff的作用下加速，加速度为am＝＝2m/s2．小车在推力F和f的作用下加速，加速度为aM＝＝0.5m/s2．初速度为υ0＝1.5m/s，设经过时间t1，两者达到共同速度υ，则有：v＝amt1＝v0+aMt1；代入数据可得：t1＝1s，v＝2m/s，故选B、D。‎ ‎15．如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动。现将一重力为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ＝60°。下列说法正确的是(　　)‎ A．若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为G B．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对斜面的压力逐渐增大 ‎ C．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对挡板的压力逐渐减小 D．若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，则球对挡板的压力可能为零 ‎【答案】AD ‎【解析】保持挡板不动，车静止，对球受力分析如图，由平衡条件可得：、，解得：，据牛顿第三定律可得：球对斜面的压力大小为G，故A项正确；挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，画出转动过程中的受力示意图如图，则斜面对球的支持力减小，挡板对球的支持力先减小后增大。据牛顿第三定律可得：球对斜面的压力逐渐没有减小，球对挡板的压力先减小后增大，故BC两项均错误；挡板不动，小车水平向右做匀加速直线运动，对球受力分析如图，设小车的加速度为，将力沿水平方向和竖直方向分解可得：、，解得：，当时，挡板对球的支持力为零；据牛顿第三定律可得此时球对挡板的压力为零。故D项正确。‎ 三、计算题(共40分。解答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)‎ ‎16．(4分)如图为“研究木板与木块间动摩擦因数的大小”的实验装置图，将一木块和木板叠放于水平桌面上，弹簧测力计一端固定，另一端与木块水平相连。‎ ‎ ‎ ‎(1)现要测量木块和木板之间的滑动摩擦力，要使弹簧测力计的示数即为木块和木板之间的滑动摩擦力的大小，要求木板的运动 。(填入选项前的字母)‎ A．必须是匀速直线运动 5‎ B．必须是加速直线运动 C．必须是减速直线运动 D．匀速直线运动、加速直线运动、减速直线运动均可 ‎(2)为测量动摩擦因数，下列物理量中应测量的有 。(填入选项前的字母)‎ A．木板的长度L 　 B．弹簧测力计的拉力大小F C．木板的重力G1 D．木块的重力G2‎ ‎【答案】(1)D (2)BD ‎ ‎【解析】(1)木板受重力、木块对木板的压力、木块对木板的滑动摩擦力、桌面对木板的滑动摩擦力、桌面对木板的支持力和水平拉力，共6个力；本实验中，木板不论处于什么运动，木块总处于平衡状态，则弹簧的弹力等于木块的滑动摩擦力，故D正确，ABC错误。‎ ‎(2)根据滑动摩擦力的表达式f＝μFN＝μmg，可得：，所以需要测量的弹簧测力计的拉力大小F和木块的重力G2，故选BD。‎ ‎17．(8分)一汽车行驶时遇到紧急情况，驾驶员迅速正确地使用制动器在最短距离内将车停住，称为紧急制动，设此过程中使汽车减速的阻力与汽车对地面的压力成正比，其比例系数只与路面有关。已知该车以72 km/h的速度在平直公路上行驶，紧急制动距离为25 m；若在相同的路面上，该车以相同的速率在坡度（斜坡的竖直高度和水平距离之比称为坡度）为1 : 10的斜坡上向下运动，则紧急制动距离将变为多少？（g＝10 m/s2，结果保留两位有效数字）‎ ‎【解析】以汽车初速度方向为正方向，设质量为m的汽车受到的阻力与其对路面压力之间的比例系数为μ，在平直公路上紧急制动的加速度为a1。‎ 根据牛顿第二定律μmg＝ma1‎ 根据匀减变速直线运动规律 联立解得 设汽车沿坡角为θ的斜坡向下运动时，紧急制动的加速度为a2，制动距离为S2。‎ 根据牛顿第二定律 根据匀变速直线运动规律 由题意知tanθ＝0.1，则 ‎ 联立解得S2＝29m ‎18．(12分)如图所示，一质量M＝40 kg、长L＝2.5 m的平板车静止在光滑的水平地面上。一质量m＝10 kg可视为质点的滑块，以v0＝5 m/s的初速度从左端滑上平板车，滑块与平板车间的动摩擦因数μ＝0.4，取g＝10 m/s2。‎ ‎(1)分别求出滑块在平板车上滑行时，滑块与平板车的加速度大小；‎ ‎(2)计算说明滑块能否从平板车的右端滑出。‎ ‎【解析】(1)根据牛顿第二定律得 对滑块，有 ‎ 解得 对平板车，有 解得 ‎(2)设经过t时间滑块从平板车上滑出，滑块的位移为：‎ ‎ ‎ 平板车的位移为：‎ ‎．‎ 而且有 解得：‎ 此时，‎ 所以，滑块到达小车的右端时与小车速度相等，恰好不会从平板车的右端滑出．‎ ‎19．(16分)如图所示为仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A、B两端相距3 m，另一台倾斜，传送带与地面的倾角θ＝37°，C、D两端相距4.45 m，B、C相距很近。‎ 5‎ 水平部分AB以5 m/s的速率顺时针转动。将质量为10 kg的一袋大米放在A端，到达B端后，速度大小不变地传到倾斜的CD部分，米袋与传送带间的动摩擦因数均为0.5。‎ ‎(1)若CD部分传送带不运转，求米袋沿传送带所能上升的最大距离；‎ ‎(2)若要米袋能被送到D端，求CD部分顺时针运转的速度应满足的条件及米袋从C端到D端所用时间的取值范围。‎ ‎【解析】(1)米袋在AB上加速时的加速度 米袋的速度达到时，滑行的距离，因此米袋在到达B点之前就有了与传送带相同的速度 设米袋在CD上运动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得 代入数据得 所以能滑上的最大距离（2分）‎ ‎(2)设CD部分运转速度为时米袋恰能到达D点（即米袋到达D点时速度恰好为零），则米袋速度减为之前的加速度为 米袋速度小于至减为零前的加速度为 由 解得，即要把米袋送到D点，CD部分的速度 米袋恰能运到D点所用时间最长为 若CD部分传送带的速度较大，使米袋沿CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况米袋加速度一直为。‎ 由 所以，所求的时间t的范围为。‎ 5‎