20202021年高三物理单元同步提升训练牛顿运动定律pdf

2020-2021年高三物理单元同步提升训练：牛顿运动定律一、单选题（每题3分，共计24分）1.如图所示,某杂技演员在做手指玩圆盘的表演。设该盘的质量为m,手指与盘之间的动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,盘底处于水平状态且不考虑盘的自转,重力加速度为g,则下列说法中正确的是()。A.若手指支撑着盘,使盘保持静止状态,则手指对盘的作用力沿该手指方向B.若手指支撑着盘并一起水平向右做匀速运动,则盘受到手指水平向右的静摩擦力C.若盘随手指一起水平做匀加速运动,则手指对盘的作用力大小不可超过mgD.若手指支撑着盘并一起水平向右做匀加速运动,则手指对盘的摩擦力大小一定为μmg【解析】若手指支撑着盘,使盘保持静止状态,则盘受到重力作用和手指的作用,二力平衡,即手指对盘的作用力大小等于mg,方向竖直向上,A项错误;若手指支撑着盘并一起水平向右做匀速运动,盘相对手指静止,不受静摩擦力的作用,B项错误;若手指支撑着盘并一起水平向右做匀加速运动,则盘受到向右的静摩擦力,但并没有发生相对滑动,所以受到的摩擦力f≤μmg,手指对盘的作用力F≤=mg,C项正确,D项错误。【答案】C2.（2020年山东卷）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（）A.0~t1时间内，v增大，FNmgB.t1~t2时间内，v减小，FNmgC.t2~t3时间内，v增大，FNmgD.t2~t3时间内，v减小，FNmg【答案】D【解析】【详解】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FNmg，选项A错误；B．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则FN=mg，选项B错误；CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则FNmg，选项C错误，D正确；故选D。3物体A、B分别静止在倾角为θ1、θ2的光滑斜面上,它们的质量分别为mA、mB,用沿斜面方向向上的拉力F拉物体A、B,所得加速度a与拉力F的关系图线如图中A、B所示,则()。A.θ1θ2,mAmBB.θ1θ2,mAmBC.θ1θ2,mAmBD.θ1θ2,mAmB【解析】用沿斜面方向向上的拉力F拉物体时,根据牛顿第二定律,有F-mgsinθ=ma,即a=F-gsinθ,因此在a-F图象中,斜率表示物体质量的倒数,所以mAmB,纵轴截距为-gsinθ,所以θ1θ2。【答案】B4.（2020年江苏卷）中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（）A.FB.1920FC.19FD.20F【答案】C【解析】【详解】根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F，因为每节车厢质量相等，阻力相同，故第2节对第3节车厢根据牛顿第二定律有3838Ffma-=设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1，则根据牛顿第二定律有122Ffma-=联立解得119FF=。故选C。5.如图所示，质量为m的小球穿在足够长的水平固定直杆上处于静止状态，现对小球同时施加水平向右的恒力F0和竖直向上的力F，使小球从静止开始向右运动，其中竖直向上的力F大小始终与小球的速度成正比，即F=kv（图中未标出），已知小球与杆间的动摩擦因数为，下列说法中正确的是A．小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的减速运动B．小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动直到静止C．小球的最大加速度为FmD．小球的最大速度为0Fmgk【答案】D【解析】AB项：刚开始运动时，加速度为，当速度v增大，加速度增大，当速度v增大到符合kvmg后，加速度为：，当速度v增大，加速度减小，当a减小到0，做匀速运动，所以小球的速度先增大后保持不变，加速度先增大后减小，最后保持不变，故AB错误；C项：当阻力为零时，加速度最大，故小球的最大加速度为0Fm，故C错误；D项：当加速度为零时，小球的速度最大，此时有：F0=μ（kvm–mg），故最大速度为，故D正确。6.如图所示,质量相同的两物体A、B,用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧,连接物体A的细线与斜面C平行,物体B与A处于同一水平高度,此时物体A恰好静止在倾角为37°的斜面C上。某时刻剪断细线,使物体A、B开始运动,C仍然静止。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,则在剪断细线后()。A.物体A、B运动到水平面的时间相等B.A的加速度大小为2m/s2C.A受到的摩擦力与剪断细线前相同D.地面对C的摩擦力比剪断细线前大【解析】设A物体在斜面上受到的最大静摩擦力为f,根据平衡条件,有mgsin37°+f=mg,解得f=mg,剪断细线,对A有mgsin37°-f=ma,解得a=2m/s2,B项正确;剪断细线后,B做自由落体运动,加速度大于A的加速度,两物体位于同一高度,运动到水平面时,A的位移较大,故物体A、B运动到水平面的时间不相等,A项错误;A受到的摩擦力与剪断细线前大小相同,方向相反,C项错误;剪断细线前,以A、C为研究对象,地面对C的摩擦力大小f1=Tcos37°=mgcos37°=mg,剪断细线后,以A、C整体为研究对象,设地面对C的摩擦力为f2,在水平方向上有f2=macos37°=mg,故地面对C的摩擦力比剪断细线前小,D项错误。【答案】B7.地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的加速度大小a随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,两次提升的高度相同,提升用时相等(均为2t0)。对于第①次和第②次提升过程的加速度之比为()。A.a1∶a2=4∶5B.a1∶a2=2∶3C.a1∶a2=3∶4D.a1∶a2=5∶6【解析】矿车上升所用的时间为2t0,根据第①次的提升过程,提升的高度h=a1(2t0)2,第②次提升过程,加速过程所用时间为t0,匀速过程所用时间也为t0,匀速运动的速度v=a2t0,根据题意,有h=a1(2t0)2=a2+a2,所以a1∶a2=3∶4,C项正确。【答案】C8.如图所示，某宾馆大楼中的电梯下方固定有4根相同的竖直弹簧，其劲度系数均为k。这是为了防止电梯在空中因缆绳断裂而造成生命危险。若缆绳断裂后，总质量为m的电梯下坠，4根弹簧同时着地而开始缓冲，电梯坠到最低点时加速度大小为5g（g为重力加速度大小），下列说法正确的是A．电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度为2mgkB．电梯坠到最低点时，每根弹簧的压缩长度为6mgkC．从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯先处于失重状态后处于超重状态D．从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，电梯始终处于失重状态【答案】C【解析】在最低点时，由牛顿第二定律：，其中a=5g，解得32mgxk，选项AB错误；从弹簧着地开始至电梯下落到最低点的过程中，重力先大于弹力，电梯向下先加速运动，当重力小于弹力时，电梯的加速度向上，电梯向下做减速运动，则电梯先处于失重状态后处于超重状态，选项C正确，D错误。二、多选题（每题5分，共计20分）9.如图所示，光滑的水平面上两个质量分别为m1=2kg、m2=3kg的物体，中间用轻质弹簧秤连接，在两个大小分别为F1=30N、F2=20N的水平拉力作用下一起匀加速运动，则A．弹簧秤的示数是10NB．弹簧秤的示数是25NC．弹簧秤的示数是26ND．弹簧秤的示数是52N【答案】C【解析】以两物体组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律得：，解得：a=2m/s2，对物体1m，由牛顿第二定律得：，解得：T=26N，则弹簧秤示数为26N，C正确。10.如图所示,一足够长的木板静止在粗糙的水平面上,t=0时刻滑块从木板的左端以速度v0水平向右滑行,木板与滑块间存在摩擦,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列描述滑块的v-t图象中可能正确的是()。【解析】设滑块质量为m,木板质量为M,滑块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,若μ1mgμ2(M+m)g,则滑块滑上木板后向右做匀减速运动,加速度a1=μ1g,木板静止,D项可能;若μ1mgμ2(M+m)g,则滑块滑上木板后向右做匀减速运动,加速度a1=μ1g,木板向右做匀加速运动,当二者速度相等后,一起以a2=μ2g的加速度匀减速到停止,且a1a2,B项可能。【答案】BD11.（2019·新课标全国Ⅲ卷）(多选)如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10m/s2。由题给数据可以得出A．木板的质量为1kgB．2s~4s内，力F的大小为0.4NC．0~2s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB【解析】结合两图像可判断出0~2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2~5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2~4s和4~5s列运动学方程，可解出质量m为1kg，2~4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ，故D错误。12.如图所示,一足够长的木板静止在粗糙的水平面上,t=0时刻滑块从木板的左端以速度v0水平向右滑行,木板与滑块间存在摩擦,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列描述滑块的v-t图象中可能正确的是()。【解析】设滑块质量为m,木板质量为M,滑块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,若μ1mgμ2(M+m)g,则滑块滑上木板后向右做匀减速运动,加速度a1=μ1g,木板静止,D项可能;若μ1mgμ2(M+m)g,则滑块滑上木板后向右做匀减速运动,加速度a1=μ1g,木板向右做匀加速运动,当二者速度相等后,一起以a2=μ2g的加速度匀减速到停止,且a1a2,B项可能。【答案】BD三、实验题（每题10分，共20分）13.（2020年全国II卷）一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0=0.590m，下降一段距离后的高度h=0.100m；由h0下降至h所用的时间T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小为a=_______m/s2（保留3位有效数字）。从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g，当地重力加速度大小为g=9.80m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′=_______m/s2（保留3位有效数字）。可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：__________。【答案】(1).1.84(2).1.96(3).滑轮的轴不光滑，绳和滑轮之间有摩擦（或滑轮有质量）【解析】【详解】①有题意可知小球下降过程中做匀加速直线运动，故根据运动学公式有2012hhaT-=代入数据解得a=1.84m/s2；②根据牛顿第二定律可知对小球A有AATmgma¢-=对小球B有BBmgTma¢-=带入已知数据解得21.96m/sa¢=；③在实验中绳和滑轮之间有摩擦会造成实际计算值偏小。14.（2020年浙江卷）做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：（ⅰ