2018年新课标高考物理总复习 阶段综合评估 牛顿运动定律

阶段综合评估（三）牛顿运动定律一、选择题(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)1.(2016·上海高考)如图，顶端固定着小球的直杆固定在小车上，当小车向右做匀加速运动时，球所受合外力的方向沿图中的()A．OA方向B．OB方向C．OC方向D．OD方向解析：选D据题意可知，小车向右做匀加速直线运动，由于球固定在杆上，而杆固定在小车上，则三者属于同一整体，根据整体法和隔离法的关系分析可知，球和小车的加速度相同，所以球的加速度也应该向右，故选项D正确。2.假想一个登陆舱接近了木星的一个卫星——“木卫四”的表面。如果发动机提供了一个3260N的向上的推力，登陆舱以恒定速率下降。如果发动机仅提供2200N的推力，登陆舱以0.4m/s2的加速度下降。则登陆舱的质量与“木卫四”表面的自由落体加速度分别为()A．326kg，1.23m/s2B．2650kg，2.46m/s2C．2650kg，1.23m/s2D．326kg，2.46m/s2解析：选C登陆舱以恒定速率下降时有F1－mg＝0；加速下降时，由牛顿第二定律得mg－F2＝ma，联立解得m＝2650kg，g＝1.23m/s2，选项C正确。3.(2017·长沙模拟)一皮带传送装置如图所示，皮带的速度v足够大，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自由长度，则当弹簧从自由长度到第一次达最长这一过程中，滑块的速度和加速度变化的情况是()A．速度增大，加速度增大B．速度增大，加速度减小C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大解析：选D滑块放上传送带，受到向左的摩擦力，开始摩擦力大于弹簧的弹力，向左做加速运动，在此过程中，弹簧的弹力逐渐增大，根据牛顿第二定律，加速度逐渐减小，当弹簧的弹力与滑动摩擦力相等时，速度达到最大，然后弹力大于摩擦力，加速度方向与速度方向相反，滑块做减速运动，弹簧弹力继续增大，根据牛顿第二定律得，加速度逐渐增大，速度逐渐减小，故A、B、C错误，D正确。4.(2017·沈阳模拟)如图所示，ab、cd是竖直平面内两根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，b点为圆周的最低点，c点为圆周的最高点，若每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，将两滑杆同时从a、c处由静止释放，用t1、t2分别表示滑环从a到b、c到d所用的时间，则()A．t1＝t2B．t1＞t2C．t1＜t2D．无法确定解析：选A设滑杆与竖直方向的夹角为α，圆周的直径为D，根据牛顿第二定律得滑环的加速度为a＝mgcosαm＝gcosα，滑杆的长度为x＝Dcosα，则根据x＝12at2得，t＝2xa＝2Dcosαgcosα＝2Dg，可见时间t与α无关，故有t1＝t2，因此选项A正确。5．(2017·黄冈质检)如图甲所示，在水平地面上有一长木板B，其上叠放木块A。假定木板与地面之间、木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等。用一水平力F作用于B，A、B的加速度与F的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则下列说法中正确的是()A．A的质量为0.25kgB．B的质量为1.25kgC．B与地面间的动摩擦因数为0.2D．A、B间的动摩擦因数为0.2解析：选C由题图乙知，B与地面的最大静摩擦力Ff＝3N，当F1＝9N时，A、B达到最大的共同加速度a1＝4m/s2，对A、B整体由牛顿第二定律得F1－Ff＝(mA＋mB)a1。水平力再增大时，A、B发生相对滑动，A的加速度仍为4m/s2，B的加速度随水平力的增大而增大，当F2＝13N时，aB＝8m/s2，对B有F2－Ff－mAa1＝mBaB，解得mB＝1kg，mA＝0.5kg，进一步求得B与地面间的动摩擦因数μ1＝FfmA＋mBg＝0.2，A、B间的动摩擦因数μ2＝mAa1mAg＝0.4，C正确，A、B、D错误。6．(2017·石家庄质检)如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲—起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线。由图线可知该同学()A．体重约为650NB．做了两次下蹲—起立的动作C．做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2s起立D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态解析：选AC当该同学站在力板传感器上静止不动时，其合力为零，即压力读数等于该同学的体重值，由图线可知：该同学的体重为650N，A正确；每次下蹲，该同学都将经历先向下做加速(加速度方向向下)、后减速(加速度方向向上)的运动，即先经历失重状态，后经历超重状态，读数F先小于体重，后读数F大于体重；每次起立，该同学都将经历先向上做加速(加速度方向向上)、后减速(加速度方向向下)的运动，即先经历超重状态，后经历失重状态，读数F先大于体重、后小于体重。由图线可知：C正确，B、D错误。7.一斜面固定在水平面上，在斜面顶端有一长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为μ，木板上固定一轻质弹簧测力计，弹簧测力计下面连接一个光滑的小球，如图所示，当木板固定时，弹簧测力计示数为F1，现由静止释放后，木板沿斜面下滑，稳定时弹簧测力计的示数为F2，若斜面的高为h，底边长为d，则下列说法正确的是()A．稳定后弹簧仍处于伸长状态B．稳定后弹簧一定处于压缩状态C．μ＝F1dF2hD．μ＝F2hF1d解析：选AD平衡时，对小球分析F1＝mgsinθ；木板运动后稳定时，对整体分析有：a＝gsinθ－μgcosθ；则agsinθ，根据牛顿第二定律得知，弹簧对小球的弹力应沿斜面向上，弹簧处于拉伸状态，对小球有mgsinθ－F2＝ma，而tanθ＝hd；联立以上各式计算可得μ＝F2hF1d，故A、D正确。8．如图所示，三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2m，且与水平方向的夹角均为37°。现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数均为0.5。下列说法正确的是()A．物块A先到达传送带底端B．物块A、B同时到达传送带底端C．物块A、B运动的加速度大小不同D．物块A、B在传送带上的划痕长度不相同解析：选BD因摩擦因数0.5＜tan37°，所以A、B受力情况相同，均受重力、支持力、沿斜面向上的摩擦力，故A、B的加速度相同，运动时间相同，将同时到达底端，故选项A、C错，B正确；由于小物块A与传送带的运动方向相同，小物块B与传送带的运动方向相反，故物块A、B在传送带上的划痕长度不相同，选项D正确。二、实验题9．某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ，滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2。(1)为测量滑块的加速度a，需测出它在A、B间运动的________和________，计算a的运动学公式是________。(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：a＝1＋μgM＋m′＋mm－μg。他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ。若要求a是m的一次函数，必须使上式中的________保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于________。解析：(1)由x＝12at2可知，a＝2xt2，故要测量滑块的加速度a，需要测出它在A、B间运动的位移和时间。(2)要使a是m的一次函数，则1＋μgM＋m′＋m应保持不变，故在多次改变m时，应使(m′＋m)保持不变，即实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上。答案：(1)位移时间a＝2xt2(2)m′＋m滑块上10．用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图所示。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出a­F关系图像，如图丙所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是______。(选填下列选项的序号)A．小车与平面轨道之间存在摩擦B．平面轨道倾斜角度过大C．所挂钩码的总质量过大D．所用小车的质量过大解析：(1)使平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与它受到的摩擦阻力平衡，才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码的重力，所以这样做的目的是平衡小车运动中所受的摩擦阻力。(2)由逐差法可知a＝xCE－xAC4T2＝21.6－8.79－8.79×10－24×0.12m/s2≈1.0m/s2。(3)在实验中认为细绳的张力F就是钩码的重力mg实际上，细绳张力F′＝Ma，mg－F′＝ma即F′＝MM＋m·mga＝1M＋m·mg＝1M＋mF所以当细绳的张力F变大时，m必定变大，1M＋m必定减小。当M≫m时，a­F图像为直线，当不满足M≫m时，便有a­F图像的斜率逐渐变小，选项C正确。答案：(1)平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C三、计算题11.(2017·淮北模拟)如图所示，在光滑的水平地面上，相距L＝10m的A、B两个小球均以v0＝10m/s向右运动，随后两球相继滑上倾角为30°的足够长的光滑斜坡，地面与斜坡平滑连接，取g＝10m/s2。求：A球滑上斜坡后经过多长时间两球相遇。解析：设A球滑上斜坡后经过t1时间B球再滑上斜坡，则有t1＝Lv0＝1sA球滑上斜坡后由牛顿第二定律得mgsinθ＝ma解得a＝gsinθ＝5m/s2设此时A球向上运动的位移为x，则x＝v0t1－12at12＝7.5m此时A球速度v1＝v0－at1＝5m/sB球滑上斜坡时，加速度与A相同，以A为参考系，B相对于A以v＝v0－v1＝5m/s做匀速运动，设再经过时间t2它们相遇，则有t2＝xv＝1.5s则相遇时间t＝t1＋t2＝2.5s。答案：2.5s12.(2016·海南高考)水平地面上有质量分别为m和4m的物块A和B，两者与地面的动摩擦因数均为μ。细绳的一端固定，另一端跨过轻质动滑轮与A相连，动滑轮与B相连，如图所示。初始时，绳处于水平拉直状态。若物块A在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s，重力加速度大小为g。求：(1)物块B克服摩擦力所做的功；(2)物块A、B的加速度大小。解析：(1)物块A移动了距离s，则物块B移动的距离为s1＝12s①物块B受到的摩擦力大小为f＝4μmg②物块B克服摩擦力所做的功为W＝fs1＝2μmgs。③(2)设物块A、B的加速度大小分别为aA、aB，绳中的张力为T。由牛顿第二定律得F－μmg－T＝maA④2T－4μmg＝4maB⑤由A和B的位移关系得aA＝2aB⑥联立④⑤⑥式得aA＝F－3μmg2m⑦aB＝F－3μmg4m。⑧答案：(1)2μmgs(2)F－3μmg2mF－3μmg4m