最新-2018高考物理单元卷 第3章牛顿运动定律 章末综合

第三章章末综合检测
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分)
1．如图1所示，物块m 与车厢后壁间的动摩擦因数为μ，当该车水平向右加速运动时，m 恰好沿车厢后壁匀速下滑，则车的加速度为
( )
图1
A ．g
B ．μg C.g μ D.12
μg 解析：设物块m 与车厢后壁间的弹力大小为F N ，物块的加速度大小为a ，对物块由牛顿第二定律得F N ＝ma ，竖直方向mg －μF N ＝0，两式联立解得a ＝g
μ
，选项C 对．
答案：C
2．两物体A 、B 的质量关系是m A >m B ，让它们从同一高度同时开始下落，运动中它们受到的阻力大小相等，则
( )
A ．两物体的加速度不等，同时到达地面
B ．两物体的加速度不等，A 先到达地面
C ．两物体的加速度相等，同时到达地面
D ．两物体的加速度相等，A 先到达地面
解析：根据牛顿第二定律得：a ＝mg －F f m ＝g －F f m ，所以m 越大，a 越大，由x ＝12
at 2
得，
a 越大时，t 越小，故选B.
答案：B
3．如图2所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，下列叙述中正确的是
( )
图2
A ．小球的速度一直减小
B ．小球的加速度先减小后增大
C ．小球加速度的最大值一定大于重力加速度
D ．在该过程的位移中点上小球的速度最大
解析：小球接触弹簧后，所受弹力逐渐增大，弹力大于重力时，小球加速度向下，仍加
速．当弹力大于重力，合力向上，小球向下减速运动，加速度变大，速度变小，直到速度为零，可知BC正确．
答案：BC
4．搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则
( ) A．a1＝a2B．a1<a2<2a1
C．a2＝2a1D．a2>2a1
解析：设总的阻力为F′，第一次推时F－F′＝ma1，式子两边同乘以2，得2F－2F′＝m·2a1；第二次推时，2F－F′＝ma2，比较两个式子可以看出a2>2a1，所以D正确．答案：D
5．(2018年天津卷)一个静止的质点，在0～4 s时间内受到力F的作用，力的方向始终在同一直线上，力F随时间t的变化如图3所示，则质点在
( )
图3
A．第2 s末速度改变方向
B．第2 s末位移改变方向
C．第4 s末回到原出发点
D．第4 s末运动速度为零
解析：这是一个物体的受力和时间关系的图象，从图象可以看出，在前两秒力的方向和运动的方向相同，物体经历了一个加速度逐渐增大的加速运动和加速度逐渐减小的加速运动过程，2秒末速度达到最大，从2秒末开始到4秒末，运动的方向没有发生改变而力的方向与运动的方向相反，物体又经历了一个加速度逐渐增大的减速运动和加速度逐渐减小的减速运动过程，和前2秒的运动情况相反，4秒末速度为零，物体的位移达到最大，所以D正确．答案：D
6．如图4所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用．已知物块P沿斜面加速下滑．现保持F的方向不变，使其减小，则加速度
( )
图4
A．一定变小
B．一定变大
C．一定不变
D．可能变小，可能变大，也可能不变
解析：受力分析如图5所示：
图5
沿斜面方向由牛顿第二定律得：
mg sinθ－F cosθ＝ma.
若F减小，则a增大，所以选B.
答案：B
7．(2018年安徽卷)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6所示．那么下列说法中正确的是
( )
图6
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．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下
解析：人加速运动时，受重力、支持力和水平向右的静摩擦力作用，扶梯对人的作用力指向右上方，人对扶梯的作用力指向左下方，当人匀速运动时，人只受重力和竖直向上的支持力，所以仅C项正确．
答案：C
8．(2018年江西师大附中第二次月考)如图7所示，用平行斜面的恒力F拉着A、B两物体沿光滑斜面向上加速运动，如只把斜面倾角变大，则A、B间绳的拉力将( )
图7
A．变小B．不变
C．变大D．无法确定
解析：对整体有F－(m1＋m2)g sinθ＝(m1＋m2)a，对A有F T－m1g sinθ＝m1a.解得F T＝m1F
，与θ无关．
m1＋m2
答案：B
9．如图8所示，质量为10 kg的物体静止在平面直角坐标系xOy的坐标原点，某时刻只受到F1和F2的作用，且F1＝10 N，F2＝10 2 N，则物体的加速度(g取10 m/s2)( )
图8
A．方向沿y轴正方向
B．方向沿y轴负方向
C．大小等于1 m/s2
D．大小等于 2 m/s2
解析：F y＝F1－F2cos45°＝0，F x＝F2sin45°＝10 N，故F合＝F2x＋F2y＝F x.
a ＝F 合
m
＝1 m/s 2，方向沿x 轴正方向，故C 正确．
答案：C
10．(2018年宁夏卷)如图9所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦．现用水平力向右拉木板 ，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为
( )
图9
A ．物块先向左运动，再向右运动
B ．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动
C ．木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动
D ．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零
解析：物块相对于木板滑动，说明物块的加速度小于木板的加速度，撤掉拉力后木板向右的速度大于物块向右的速度，所以它们之间存在滑动摩擦力，使木块向右加速，木板向右减速，直至达到向右相同的速度，所以B 、C 正确．
答案：BC
二、实验题(本题包括2小题，共10分)
11．如图10所示是某次利用气垫导轨“验证牛顿运动定律”的实验装置安装完毕后的示意图，图中A 为沙桶和沙，B 为定滑轮，C 为滑块及上面添加的砝码，D 为纸带，E 为电火花计时器，F 为蓄电池，电压为6 V ，G 是电键，请指出图中的三处错误：
图10
(1) _____________________________________________________________________； (2) _____________________________________________________________________； (3) ____________________________________________________________________． 答案：(1)B 接滑块的细线应水平(或与导轨平行) (2)C 滑块离计时器太远
(3)E 电火花计时器用的是220 V 的交流电，不能接直流电 12．(2018年全国卷Ⅰ)某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图11.长直木板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上．在平板上标出A 、B 两点，B 点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间．
图11
实验步骤如下：
①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d ，用天平测量滑块的质量m ；
②用直尺测量AB 之间的距离s ，A 点到水平桌面的垂直距离h 1，B 点到水平桌面的垂直距离h 2；
③将滑块从A 点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t ；
④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值t ；
⑤利用所测数据求出摩擦力f 和斜面倾角的余弦值cos α；
⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f －cos α关系曲线．
图12
(1)用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g )： ①斜面倾角的余弦cos α＝______；
②滑块通过光电门时的速度v ＝________； ③滑块运动时的加速度a ＝________；
④滑块运动时所受到的摩擦阻力f ＝________.
(2)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图12所示，读得d ＝________.
解析：(1)①由几何关系，有cos α＝s 2－(h 1－h 2)2
s
②滑块通过光电门的速度v ＝
d t
.
③物体从斜面上下滑做匀加速直线运动，由运动学，
有s ＝v 22a
所以a ＝v 22s ＝d 2
2s t 2
④根据牛顿第二定律，有mg sin θ－f ＝ma 所以f ＝mg sin θ－ma
又sin θ＝h 1－h 2
s
故f ＝mg h 1－h 2s －m d 2
2s t
2 (2)由图12知为3.62 cm
答案：(1)①1s s 2－(h 1－h 2)2
②d t ③d 2s t
2 ④mg h 1－h 2s －m d 22s t
2 (2)3.62 cm 三、计算题(本题包括5小题，共50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)
13．(2018年上海杨浦区测试)在头脑奥林匹克竞赛中，有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目，要求制作一个装置，让鸡蛋从两层楼的高度落到地面而不被摔坏．如果没有保护，鸡蛋最多只能从0.1 m 的高度落到地面而不被摔坏．有一位同学设计了如图13所示的一个装置来保护鸡蛋，用A 、B 两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋，A 夹板和B 夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍，现将该装置从距地面4 m 的高处落下，装置着地时间短且保持竖直不被弹起．求：
图13
(1)如果鸡蛋不被摔坏，直接撞击地面速度最大不能超过多少？(保留3位有效数字) (2)如果使用该装置，鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离至少为多少米？(小数点后面保留两位数字)
(3)为保证该实验的成功，你认为在制作该装置时，应需注意些什么？或做些什么改进？ 解析：(1)v m ＝2gh ＝2×10×0.1 m/s ＝1.41 m/s (2)2F f －mg ＝ma F f ＝5mg ∴a ＝9g v ＝2gH ＝2×10×4 m/s ＝4 5 m/s
h min ＝v 2－v 20
2a ＝80－22×90
m ＝0.43 m
(3)A 、B 夹板的选择应该注意选软硬适中的材料，这样既能提供足够的摩擦力而又不会把鸡蛋挤坏；鸡蛋下滑通道的下端可以垫一些海绵等材料．
答案：(1)1.41 m/s (2)0.43 m (3)见解析
14．如图14所示，在某些紧急情况下，消防队员需从高7 m 的金属管上从静止起迅速匀加速竖直滑下，为了安全，其着地速度不应大于6 m/s ，设一消防队员总质量为60 kg ，
他与金属管之间的动摩擦因数为0.4，问他夹紧金属管至少应用多大的力？(g 取10 m/s 2
)
图14
解析：消防队员下滑的加速度设为a ，
有v 2
＝2ah .① 下滑过程受重力和摩擦力作用 mg －F f ＝ma ， ②
有F f ＝μ·2F N . ③ 由①②③解得：夹紧金属管的力 F N ＝557 N. 答案：557 N
15．如图15甲所示，一质量为m 的物体，静止于动摩擦因数为μ的水平地面上，现用与水平面成θ角的力F 拉物体，为使物体能沿水平地面做匀加速运动，求F 的取值范围．
有一同学解答如下：设物体运动的加速度为a ，由图15乙可知F cos θ－μF N ＝ma ，F sin θ
＋F N ＝mg ，要使物体做匀加速运动，应满足a >0.
图15
由以上三式得F >μmg
cos θ＋μsin θ
你认为这样的解答是否完整？若认为完整，请说明理由；若认为不完整，请作出完整的解答．
解析：此解答不完整，还缺少限制性条件． 由F sin θ＋F N ＝mg 得F N ＝mg －F sin θ 因为：F N ≥0，所以：F ≤mg
sin θ
还有F cos θ－μF N ＝ma
即力F 的取值范围应为μmg cos θ＋μsin θ<F ≤mg
sin θ
.
答案：μmg cos θ＋μsin θ<F ≤mg
sin θ
16．(2018年上海卷)如图16，质量m ＝1 kg 的物体沿倾角θ＝37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v 成正比，比例系数用k 表示，物体加速度a 与风速v 的关系如图17所示．求：
图16 图17
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)比例系数k .(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g 取10 m/s 2
)
解析：(1)v ＝0，a 0＝4 m/s 2
mg sin θ－μmg cos θ＝ma 0
μ＝g sin θ－a 0g cos θ＝6－48＝0.25
(2)v ＝5 m/s ，a ＝0
mg sin θ－μN －kv cos θ＝0 N ＝mg cos θ＋kv sin θ
mg (sin θ－μcos θ)－kv (μsin θ＋cos θ)＝0 k ＝mg (sin θ－μcos θ)v (μsin θ＋cos θ)＝6－0.25×85(0.25×0.6＋0.8)
＝0.84 kg/s
答案：(1)0.25 (2)0.84 kg/s
17．(2018·山东模拟)如图18所示，小车质量M 为2.0 kg ，与水平地面阻力忽略不计，物体质量m 为0.5 kg ，物体与小车间的动摩擦因数为0.3，则：
图18
(1)小车在外力作用下以1.2 m/s 2
的加速度向右运动时，物体受摩擦力多大？
(2)欲使小车产生a ＝3.5 m/s 2
的加速度，需给小车提供多大的水平推力？ (3)若要使物体m 脱离小车，则至少用多大的水平力推小车？
(4)若小车长L ＝1 m ，静止小车在8.5 N 水平推力作用下，物体由车的右端向左滑动，则滑离小车需多长时间？(物体m 看作质点)
解析：(1)m 与M 间最大静摩擦力F 1＝μmg ＝1.5 N ，当m 与M 恰好相对滑动时的加速度为：
F 1＝ma m ，a m ＝F 1m ＝1.5
0.5 m/s 2＝3 m/s 2，
则当a ＝1.2 m/s 2
时，m 未相对滑动， 所受摩擦力F ＝ma ＝0.5×1.2 N＝0.6 N
(2)当a ＝3.5 m/s 2
时，m 与M 相对滑动，摩擦力F f ＝ma m ＝0.5×3 N＝1.5 N 隔离M 有F －F f ＝Ma
F ＝F f ＋Ma ＝1.5 N ＋2.0×3.5 N ＝8.5 N
(3)当a ＝3 m/s 2
时m 恰好要滑动． F ＝(M ＋m )a ＝2.5×3 N＝7.5 N
(4)当F ＝8.5 N 时，a ＝3.5 m/s 2
a 物体＝3 m/s 2
a 相对＝(3.5－3) m/s 2＝0.5 m/s 2
由L ＝12
a 相对t 2
，得t ＝2 s.
答案：(1)0.6 N (2)8.5 N (3)7.5 N (4)2 s。