（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題綜合檢測三 第三章 牛頓運(yùn)動定律（含解析）

牛頓運(yùn)動定律 (45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分.15題為單選題，68題為多選題)1(2018·吉林大學(xué)附中模擬)從t0時刻開始，甲沿光滑水平面做直線運(yùn)動，速度隨時間變化如圖甲；乙靜止于光滑水平地面，從t0時刻開始受到如圖乙所示的水平拉力作用則在04 s的時間內(nèi)()A甲物體所受合力不斷變化B甲物體的速度不斷減小C2 s末乙物體改變運(yùn)動方向D2 s末乙物體速度達(dá)到最大解析：D由題圖甲所示可以知道：物體甲在02 s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動，在24 s內(nèi)做反向的勻加速直線運(yùn)動，整個過程加速度不變由牛頓第二定律Fma可以知道，物體甲受到的合力保持不變，故A錯誤物體甲的速度先減小后反向增大，故B錯誤由乙圖可以知道：乙所受的拉力先沿正向后沿負(fù)向說明乙在02 s內(nèi)做加速度減小的加速運(yùn)動，24 s內(nèi)沿原方向做加速度增大的減速運(yùn)動，2 s末運(yùn)動方向沒有改變，且2 s末乙物體速度達(dá)到最大，故C錯誤，D正確2如圖甲所示，在衛(wèi)生大掃除中，某同學(xué)用拖把拖地，沿推桿方向?qū)ν习咽┘油屏，如圖乙所示，此時推力與水平方向的夾角為，且拖把剛好做勻速直線運(yùn)動從某時刻開始保持力F的大小不變，減小F與水平方向的夾角，則()A拖把將做減速運(yùn)動B拖把繼續(xù)做勻速運(yùn)動C地面對拖把的支持力FN變小，地面對拖把的摩擦力Ff變小，拖把將做加速運(yùn)動D地面對拖把的支持力FN變大，地面對拖把的摩擦力Ff變大解析：C設(shè)拖把與地面之間的動摩擦因數(shù)為，則：拖把頭受到重力、支持力、推力和摩擦力處于平衡，受力示意圖如圖所示：將推拖把的力沿豎直和水平方向分解，按平衡條件得：豎直方向上：Fsin mgFN，水平方向上：Fcos Ff0式中FN和Ff分別為地板對拖把的正壓力和摩擦力FfFN.減小F與水平方向的夾角，sin 減小，地面對拖把的支持力FN變小，所以地面對拖把的摩擦力Ff變小故C正確、D錯誤；減小F與水平方向的夾角時，F(xiàn)f減小而Fcos 增大，所以Fcos Ff將大于0，所以拖把將做加速運(yùn)動，選項A、B錯誤3.(2018·隨州模擬)如圖所示，吊籃P懸掛在天花板上，與吊籃質(zhì)量相等的物體Q被固定在吊籃中的輕彈簧托住，當(dāng)懸掛吊籃的細(xì)繩燒斷的瞬間，吊籃P和物體Q的加速度大小分別是()AaPgaQgBaP2gaQgCaPgaQ2gDaP2g，aQ0解析：D原來平衡，彈簧彈力F與Q重力mg相等細(xì)繩燒斷瞬間，彈簧彈力不變，故Q所受合力仍為零，故aQ0；P受到重力mg和彈簧向下的壓力mg，故加速度aP2g.故D正確4.如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個木塊，其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長的水平輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為FT.現(xiàn)用水平拉力F拉質(zhì)量為3m的木塊，使三個木塊以同一加速度運(yùn)動，則以下說法正確的是()A質(zhì)量為2m的木塊受到四個力的作用B當(dāng)F逐漸增大到FT時，輕繩剛好被拉斷C當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時，輕繩還不會被拉斷D輕繩剛要被拉斷時，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為FT解析：C質(zhì)量為2m的木塊受五個力的作用，A項錯；當(dāng)繩的拉力為FT時，對m和2m有FT3ma，此時對整體有F6ma，可得F2FT，故B項錯，C項正確；輕繩剛要被拉斷時，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為FT，故D項錯5.如圖所示，一個質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平長直桿上，環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)給環(huán)一個水平向右的初速度v0，同時對環(huán)施加一個豎直向上、大小隨速度變化的作用力Fkv，其中k為常數(shù)，則圓環(huán)運(yùn)動過程中()A最大加速度為 B最大加速度為C最大速度為 D最大速度為解析：D當(dāng)Fmg，即kvmg，v，圓環(huán)豎直方向不受直桿的作用力，水平方向不受摩擦力，則圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動，最大速度為v，加速度為0.當(dāng)F<mg，kv<mg，速度v<時，圓環(huán)水平方向受到摩擦力而做減速運(yùn)動，隨著速度的減小，F(xiàn)kv減小，圓環(huán)所受的桿的摩擦力f(mgF)，則摩擦力增大，加速度增大，當(dāng)速度為零時，加速度最大amaxg；當(dāng)F>mg，kv>mg，v>時，圓環(huán)水平方向受到摩擦力而做減速運(yùn)動，隨著速度的減小，F(xiàn)也減小，加速度減小，當(dāng)Fmg，v時，圓環(huán)做勻速運(yùn)動，由牛頓第二定律得(Fmg)ma，最大加速度a.綜合以上分析可知，A、B、C錯誤，D正確6圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不可少的建筑設(shè)備，圖乙為150 kg的建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡化運(yùn)動圖像，g取10 m/s2，下列判斷正確的是()A前10 s內(nèi)懸線的拉力恒為1 515 NB46 s末材料離地面的距離為22 mC010 s材料處于失重狀態(tài)D在3036 s鋼索最容易發(fā)生斷裂解析：AB由圖可知前10 s內(nèi)材料的加速度a m/s20.1 m/s2，由Fmgma可知，懸線的拉力Fmgma150×10.1 N1 515 N，故A正確；由圖像面積可得整個過程上升高度是28 m，下降的高度為6 m,46 s末材料離地面的距離為22 m，故B正確；因3036 s材料加速度向下，材料處于失重狀態(tài)，F(xiàn)<mg；前10 s材料處于超重狀態(tài)，F(xiàn)>mg，鋼索最容易發(fā)生斷裂，故C、D錯誤7.一斜面固定在水平面上，在斜面頂端有一長木板，木板與斜面之間的動摩擦因數(shù)為，木板上固定一輕質(zhì)彈簧測力計，彈簧測力計下面固定一個光滑的小球如圖所示，木板固定時，彈簧測力計示數(shù)為F1，由靜止釋放后木板沿斜面下滑，穩(wěn)定時彈簧測力計的示數(shù)為F2，斜面的高為h，底邊長為d，則下列說法正確的是()A穩(wěn)定后彈簧測力計的彈簧一定處于壓縮狀態(tài)B穩(wěn)定后彈簧測力計的彈簧仍處于拉伸狀態(tài)CD解析：BC設(shè)斜面傾角為，小球質(zhì)量為m，平衡時，對小球分析F1mgsin ，木板運(yùn)動后穩(wěn)定時，對整體分析有：agsin gcos ，則a<gsin ，根據(jù)牛頓第二定律得知，彈簧對小球的彈力應(yīng)沿斜面向上，彈簧處于拉伸狀態(tài)，故A錯誤，B正確；對小球有mgsin F2ma，而tan ，聯(lián)立計算可得：，故C正確，D錯誤8如圖甲所示，為測定物體沖上粗糙斜面能達(dá)到的最大位移x與斜面傾角的關(guān)系，將某一物體每次以不變的初速率v0沿足夠長的斜面向上推出，調(diào)節(jié)斜面與水平方向的夾角，實(shí)驗(yàn)測得x與斜面傾角的關(guān)系如圖乙所示，g取10 m/s2，根據(jù)圖像可求出()A物體的初速率v03 m/sB物體與斜面間的動摩擦因數(shù)0.75C取不同的傾角，物體在斜面上能達(dá)到的位移x的最小值xmin1.44 mD當(dāng)某次30°時，物體達(dá)到最大位移后將沿斜面下滑解析：BC當(dāng)角度達(dá)到90°時，物體將做豎直上拋運(yùn)動，此時上升高度為1.8 m，由運(yùn)動規(guī)律可求得初速度v06 m/s，選項A錯誤；當(dāng)角度為0時，物體相當(dāng)于在水平面上運(yùn)動，此時位移為2.4 m，由牛頓運(yùn)動定律可得，動摩擦因數(shù)0.75，選項B正確；當(dāng)傾角為時，由牛頓運(yùn)動定律可得mgsin mgcos ma，又有x，結(jié)合數(shù)學(xué)關(guān)系可得位移的最小值為1.44 m，選項C正確；角為30°時，到達(dá)最高點(diǎn)重力沿斜面向下的分力小于最大靜摩擦力，因此達(dá)到最大位移后不會下滑，選項D錯誤答案選BC.二、非選擇題(本題共4小題，共52分有步驟計算的需寫出規(guī)范的解題步驟)9(10分)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究加速度與合外力的關(guān)系小車質(zhì)量為M，砂桶和砂的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點(diǎn)計時時器和紙帶測出現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值(F為彈簧測力計的示數(shù))(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為_(選填字母代號)A. B.Cmg DF(2)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時，關(guān)于圖乙的說法，正確的是_(選填字母代號)A圖線逐漸偏向縱軸B圖線逐漸偏向橫軸C圖線仍保持原方向不變(3)圖丙為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時打下的起始點(diǎn)，每兩點(diǎn)間還有四個計時點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計時器的頻率為50 Hz，則C點(diǎn)的速度為_ m/s，小車的加速度為_m/s2.(以上兩空均保留一位有效數(shù)字)丙解析：(1)從題圖乙中可得加速度與橫坐標(biāo)表示的物理量成正比，根據(jù)牛頓第二定律可得FMa，當(dāng)質(zhì)量一定時，外力與加速度成正比，故D正確(2)由于圖像的斜率為k，所以增大砂和砂桶的總質(zhì)量，k不變，圖線仍保持原方向不變，所以C正確(3)相鄰計數(shù)點(diǎn)時間間隔為T0.1 s，勻變速直線運(yùn)動過程中某段時間內(nèi)的中間時刻速度等于該段時間的平均速度，故vC0.8 m/s.根據(jù)逐差法可得xDExBC2aT2，xCDxAB2aT2，可得a4 m/s2.答案：(1)D(2分)(2)C(2分)(3)0.8(3分)4(3分)10(12分)如圖所示，質(zhì)量M8 kg的小車放在光滑的水平面上，在小車左端加一水平推力F8 N，當(dāng)小車向右運(yùn)動的速度達(dá)到1.5 m/s時，在小車前端輕輕地放上一個大小不計、質(zhì)量為m2 kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)0.2，小車足夠長求：(取g10 m/s2)(1)放上小物塊后，小物塊及小車的加速度各為多大？(2)經(jīng)多長時間兩者達(dá)到相同的速度？(3)從小物塊放上小車開始，經(jīng)過t1.5 s小物塊通過的位移大小為多少？解析：(1)物塊的加速度amg2 m/s2(2分)小車的加速度：aM0.5 m/s2(2分)(2)由amtv0aMt，得t1 s(2分)(3)在開始1 s內(nèi)小物塊的位移：x1amt21 m最大速度：vamt2 m/s(2分)假設(shè)在接下來的0.5 s物塊與小車相對靜止，一起做加速運(yùn)動，則加速度：a0.8 m/s2(2分)此時二者之間的摩擦力Ffma<mg，因此假設(shè)成立，此0.5 s內(nèi)的位移：x2vtat21.1 m，通過的總位移xx1x22.1 m(2分)答案：(1)2 m/s20.5 m/s2(2)1 s(3)2.1 m11(14分)如圖所示，一質(zhì)量m0.4 kg的小物塊，以v02 m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運(yùn)動，經(jīng)t2 s的時間物塊由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，A、B之間的距離L10 m已知斜面傾角30°，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù).重力加速度g取10 m/s2.(1)求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時速度的大小(2)拉力F與斜面夾角多大時，拉力F最??？拉力F的最小值是多少？解析：(1)由運(yùn)動學(xué)方程得：Lv0tat2vBv0at(2分)代入數(shù)值解得：a3 m/s2，vB8 m/s.(2分)(2)對物塊受力分析如圖所示，設(shè)拉力F與斜面成角，對物塊由牛頓第二定律得：垂直斜面方向：Fsin FNmgcos 30°0(2分)沿斜面方向：Fcos mgsin 30°Ffma(2分)又FfFN(1分)聯(lián)立三式，代入數(shù)值解得：Fcos Fsin 5.2(2分)則F(2分)當(dāng)30°時，拉力F有最小值，且Fmin N(1分)答案：(1)3 m/s28 m/s(2)30° N12(16分)(2018·陽泉模擬)某工廠用傾角為37°的傳送帶把貨物由低處運(yùn)送到高處，已知傳送帶總長為L50 m，正常運(yùn)轉(zhuǎn)的速度為v4 m/s.一次工人剛把M10 kg的貨物放到傳送帶上的A處時停電了，為了不影響工作的進(jìn)度，工人拿來一塊m5 kg帶有掛鉤的木板，把貨物放到木板上，通過定滑輪用繩子把木板拉上去貨物與木板及木板與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)均為0.8.(物塊與木板均可看做質(zhì)點(diǎn)，g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)(1)為了把貨物拉上去又不使貨物相對木板滑動，求工人所用拉力的最大值(2)若工人用F189 N的恒定拉力把貨物拉到 L/5處時來電了，工人隨即撤去拉力，求此時貨物與木板的速度大小(3)來電后，還需要多長時間貨物能到達(dá)B處？(不計傳送帶的加速時間)解析：(1)設(shè)最大拉力為Fm，貨物與木板之間的靜摩擦力達(dá)到最大值，設(shè)此時的加速度為a1，對貨物分析根據(jù)牛頓第二定律得：Mgcos Mgsin Ma1(2分)得：a10.4 m/s2對貨物與木板整體分析根據(jù)牛頓第二定律得：Fm(mM)gcos (mM)gsin (mM)a1(2分)得：Fm192 N(1分)(2)設(shè)工人拉木板的速度為a2，根據(jù)牛頓第二定律得：F(mM)gcos (mM)gsin (mM)a2(2分)解得：a20.2 m/s2設(shè)來電時木板的速度為v1，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得：v2a2(1分)得：v12 m/s(1分)(3)由于v1<4 m/s，所以來電后木板繼續(xù)加速，加速度為a3，(Mm)gcos (Mm)gsin (Mm)a3(2分)a30.4 m/s2設(shè)經(jīng)過t1木板速度與傳送帶速度相同，vv1a3t1(1分)得t15 s設(shè)t1內(nèi)木板加速度的位移為x1，v2v2a3x1(1分)得x115 m共速后，木板與傳送帶相對靜止一起勻速運(yùn)動，設(shè)勻速運(yùn)動的時間為t2，勻速運(yùn)動的位移為x2，x2Lx1(1分)得x225 mt2(1分)得t26.25 s所以來電后木板再需要運(yùn)動t1t211.25 s(1分)答案：(1)192 N(2)2 m/s(3)11.25 s10