【赢在高考】2020届高三物理一轮配套练习3检测 新人教版必修1

阶段检测评估(三)
(时间:90分钟 满分:100分) 第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、本题10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全选对的得4分,选对但不全的得2分.有选错或不答的得0分.
1.首先指出亚里士多德的观点是错误的,而提出力不是维持物体运动的科学家是( ) A.笛卡儿 B.伽利略 C.牛顿 D.惠更斯 【答案】 B
2.关于力学单位制说法中正确的是( ) A.kg 、m/s 、N 是导出单位 B.kg 、m 、J 是基本单位
C.在国际单位制中,质量的基本单位是kg,也可以是g
D.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是F=ma 【答案】 D
3.(2020广东韶关月考)如图所示,小球静止在小车中的光滑斜面A 和光滑竖直挡板B 之间,原来小车向左匀速运动.现在小车改为向左减速运动,那么关于斜面对小球的弹力A N 的大小和挡板B 对小球的弹力B N 的大小,以下说法正确的是
( )
A.A N 不变B N ,减小
B.A N 增大B N ,不变
C.B N 有可能增大
D.A N 可能为零
【解析】 分析小球受力如图所示,竖直方向:A N cos mg θ=,水平方向:A N sin B N ma θ-=,可知A N ,不变B N ,减小,选项A 正确.
【答案】 A
4.(2020浙江杭州月考)如图所示,在光滑的水平面上有一质量为M 、倾角为θ的光滑斜面体,它的斜面上有一质量为m 的物块沿斜面下滑.关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答,有如下四个表达式.要判断这四个表达式是否合理,你可以不必进行复杂的计算,而根据所学的物理知识和物理方法进行分析,从而判断解的合理性或正确性.根据你的判断,下述表达式中可能正确的是( )
A.2sin sin Mmg M m
θ
θ
-
B.2sin sin Mmg M m θ
θ
+ C.2cos sin Mmg M m
θ
θ
-
D.2cos sin Mmg M m
θ
θ
+
【解析】 用特殊值判断,当0θ=时,物块下滑过程中对斜面压力大小应为mg,代入判断知选项C 、D 符合要求,当θ为一定值时,C 项的分母可以为零,显然不符实际情况,所以只有选项D 正确. 【答案】 D
5.如图所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面长分为AB 、BC 两段,AB=2BC.小物块P(可视为质点)与AB 、BC 两段斜面间的动摩擦因数分别为1μ、2μ.已知P 由静止开始从A 点释放,恰好能滑动到C 点而停下,那么θ、1μ、2μ间应满足的关系是( )
A.tan 12
23μμθ+=
B.tan 12
23
μμθ+=
C.tan 122θμμ=-
D.tan 212θμμ=- 【
解
析
】
AB
段
:
1a g
=sin
1g
θμ-cos
212B AB v a s BC
θ,=,段:2a g =sin 2g θμ-cos 2
22B BC v a s θ,-=,又2AB BC s s =,解以上各式得tan 12
23
μμθ+=,选
B.
【答案】 B
6.在2020年北京奥运会上,我国体操运动员何雯娜取得女子蹦床项目金牌的优异成绩.通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间的变化规律在计算机上绘制出如图所示的曲线,假设表演时运动员仅在竖直方向运动,当地重力加速度取10 m/s 2
,依据图象给出的信息可知,运动过程中运动员的质量和离开弹簧床上升的最大高度为 ( )
A.250 kg 1.6 m
B.50 kg 3.2 m
C.250 kg 4.8 m
D.50 kg 5 m
【解析】 由图象可知运动员运动前
0500mg F == N m=50 kg
由图象可知运动员运动稳定后每次腾空时间为: t=11 s-9.4 s=1.6 s
运动员离开弹簧床上升的最大高度为
2
122()3t H g ==.2 m.选项B 正确.
【答案】 B
7.如图1所示,当A 、B 两物块放在光滑的水平面上时,用水平恒力F 作用于A 的左端,使A 、B 一起向右做匀加速直线运动时的加速度大小为1a A ,、B 间的相互作用力的大小为1N .如图2所示,当A 、B 两物块放在固定光滑斜面上时,此时在恒力F 作用下沿斜面向上做匀加速直线
运动时的加速度大小为2a A ,、B 间的相互作用力的大小为2N ,则有关12a a ,和1N 、2N 的关系正确的是( )
A.12a a >
B.12a a =
C.12N N >
D.12N N = 【解析】 图
1:对整体1()A B F m m a ,=+,对11B B N m a ,=;图2:对整体
()A B F m m g ,-+sin 2()A B m m a θ=+,
对
2B B N m g ,-sin 2B m a θ=,
解得
1212B
A B m m m a a N N F +>,==,
选项rmA 、D 正确. 【答案】 AD
8.(2020新课标卷,21)如图,在光滑水平面上有一质量为1m 的足够长的木板,其上叠放一质量为2m 的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t 增大的水平力F=kt(k 是常数),木板和木块加速度的大小分别为1a 和2a ,下列反映1a 和
2a 变化的图线中正确的是( )
【解析】 木块和木板之间相对静止时,所受的摩擦力为静摩擦力.在达到最大静摩擦力前,木块和木板以相同加速度运动,根据牛顿第二定律12
12kt m m a a +==
,木块和木板相对运动时
21
1m g
m a μ,=
恒定不变2
2kt m a g μ,=
-.所以正确选项是A.
【答案】 A
9.如图所示,一粗糙的水平传送带以恒定的速度1v 沿顺时针方向运动,传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速度2v 沿水平面分别从左、右两端滑上传送带,下列说法正确的是( )
A.物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间
B.若21v v <,物体从左端滑上传送带必然先做加速运动,再做匀速运动
C.若21v v <,物体从右端滑上传送带,则物体可能到达左端
D.若21v v <,物体从右端滑上传送带又回到右端,在此过程中物体先做减速运动再做加速运动 【解析】 如果物体的初速远大于传送带的速度,不论从右端还是从左端滑上去,所受的摩擦力都可能一直是阻力,这样物体的加速度是一样的,时间相同,A 错;若21v v <,物体从左端滑上传送带必然先做加速运动,如果能加速到与传送带速度相同,就做匀速运动,但也有可能加速到右端,仍小于传送带速度,这样从左端到右端就一直加速了,B 错;若
21v v <,物体从右
端滑上传送带,开始做减速运动,当传送带长度较小时,则物体可能到达左端,C 对;若
21v v <,物体从右端滑上传送带又回到右端,在此过程中物体先做减速运动再做加速运动,D
对.
【答案】 CD
10.如图所示,A 、B 两条直线是在A 、B 两地分别用竖直向上的拉力F 拉质量分别是A m 和B m 的物体实验时得出的两个加速度a 与拉力F 的关系图线,由图分析可知( ) A.比较两地的重力加速度,有A B g g > B.比较两物体的质量,有A B m m > C.比较两地的重力加速度,有A B g g = D.比较两物体的质量,有A B m m <
【解析】 由牛顿第二定律得:0F mg F m
m
a g F -=
=
-,=时,a=-g 为纵轴上的截距,由图线知,
截距相等,所以A g =B g ,图线的斜率为1
m
A ,的斜率大于
B 的斜率,所以A B m m <. 【答案】 CD
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、本题共包括2个小题,共16分.把答案填到题中横线上或按要求作答.
11.(8分)(1)如图所示为某同学所安装的”验证牛顿第二定律”的实验装置,若在图示状态下开始做实验,请从该同学的装置和操作中指出存在的问题或错误_____________________________.
(2)下图是(1)中更正后实验打出的一条纸带,已知打点计时器的打点周期是0.02 s,求出小车运动加速度的大小为_______m/s 2
(,计算结果保留两位有效数字)
【解析】 (1)”验证牛顿第二定律”的实验中,通过打点计时器测量加速度,而打点计时器需要使用交流电源;小车运动中受到摩擦力,故需要使木板形成斜面以平衡摩擦力,连接小车的
细绳要平行于木板;为了便于实验,小车应放在打点计时器左端附近. (2)小车运动加速度需要利用”逐差法”计算,即有
6543212
()()
(3)
4s s s s s s T a ++-++=
=.0 m/s 2.
【答案】 (1)用交流电源;细绳要平行于木板;木板右侧垫起以平衡摩擦力;小车应放在打点计时器左端附近(4分) (2)4.0(4分)
12.(8分)请完成以下两小题.
某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN 、PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN 处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数0F ,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数1F ,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ 处的时间t.
(1)木板的加速度可以用d 、t 表示为a= ;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可) . (2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a 与弹簧秤示数1F 的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是 .
(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是 . A.可以改变滑动摩擦力的大小 B.可以更方便地获取多组实验数据 C.可以比较精确地测出摩擦力的大小 D.可以获得更大的加速度以提高实验精度
【解析】 (1)木板做初速度为零的匀加速运动,有22
at d =
,得2
2d
t a =.为减少测量的偶然误差,可采用多次测时间取平均的办法.(2)题中”再将木板放回原处按住……示数1F ,然后释放
木板”表明将瓶和水的重力Mg 看做等于细绳的拉力F,而当木板运动后F<Mg,随着水的质量的增加,加速度变大,F 和Mg 的差别变大,而加速度F mg F m
m
a g μμ-=
=
-,式中的F 采用瓶和水
的重力M,比实际的大,作一平行于横轴的线,可知随着水的质量的增加,aF 图象按c 项图示发生弯曲.(3)水的质量变化可以很小,选项B 、C 正确.
【答案】 22(1)(2d
t
分) 可采用多次测时间取平均的办法(2分)
(2)c(2分) (3)BC(2分)
三、本题包括4小题,共44分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,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的单位.
13.(10分)如图所示,在倾角为37θ=○
的足够长的固定的斜面底端有一质量m=1.0 kg 的物体,物体与斜面间动摩擦因数0μ=.25.现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=10.0 N,方向平行斜面向上.经时间t=4.0 s 绳子突然断了,求:
(1)绳断时物体的速度大小.
(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间.(sin37○=0.60,cos37○
=0.80,g 取10 m/s 2
)
【解析】 (1)第一阶段:物体在拉力F 作用下沿斜面向上做匀加速运动 加速度sin mgcos 1F mg m
a θμθ
--=
1011006025110081-⨯⨯.-.⨯⨯⨯.= m/s 2
=2 m/s 2
(2分)
位移2211
112224s a t ==⨯⨯ m=16 m (1分)
绳断时物体速度1124v a t ==⨯ m/s=8 m/s. (1分)
(2)第二阶段:绳断后物体沿斜面向上做匀减速运动到最高点,加速度
2a g =sin g θμ+cos 100θ=⨯.6 m/s 2+0.25⨯100⨯.8 m/s 28= m/s 2 (1分)
时间1
2
828v a t == s=1 s (1分) 位移1
822
221
v s t =
=⨯ m=4 m (1分) 第三阶段:物体沿斜面向下做匀加速运动返回底端
加速度3a g =sin g θμ-cos 100θ=⨯.6 m/s 20-.25100⨯⨯.8 m/s 24= m/s 2
(1分) 根据2
112332s s a t +=
有时间123
2()2(164)
34
s s a t +⨯+=
=
s 10= s (1分)
所以从绳断到返回斜面底端,物体运动时间t′23(110)t t =+=+ s. (1分) 【答案】 (1)8 m/s (2)(110)+ s
14.(10分)(2020河南卫辉高三月考)如图所示,质量为4 kg 的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上,绳与竖直方向夹角37θ=○
.已知g=10 m/s 2
,sin37○
=0.6,cos37○
=0.8,求:
(1)汽车匀速运动时,小球对细线的拉力大小和对车后壁的压力大小;
(2)当汽车以a=10 m/s 2向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小.
【解析】 (1)匀速运动时,由平衡条件得: Tsin N F θ= (1分) Tcos mg θ= (1分)
代入数据得:T=50 N N F ,=30 N (1分)
根据牛顿第三定律可得:
小球对细线的拉力为50 N,小球对车后壁的压力大小为30 N. (1分)
(2)当汽车向右匀减速行驶时,设车后壁弹力为0时的加速度为0(a 临界条件),由牛顿第二定律得:Tsin 0ma T θ=,cos mg θ=. (2分)
代入数据得:0a g =tan 3410θ=⨯ m/s 27=.5 m/s 2
. (1分)
因为a=10 m/s 20a >,所以小球不再和车后壁接触,所以小球对车后壁的压力N 'F =0. (2分)
对细线的拉力T′22
()()402mg ma =+= N=56.56 N. (1分) 【答案】 (1)T=50 N N F ,=30 N (2)N 'F =0,T′=56.56 N
15.(12分)(2020江苏无锡调研)传送带以恒定速度v=4 m/s 顺时针运行,传送带与水平面的夹
角θ=37○
.现将质量m=2 kg 的小物品轻放在其底端(小物品可看成质点),平台上的人通过一根轻绳用恒力F=20 N 拉小物品,经过一段时间物品被拉到离地高为H=1.8 m 的平台上,如图所示.已知物品与传送带之间的动摩擦因数0μ=.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已
知g 取10 m/s 2
,sin37○=0.6,cos37○
=0.8.
(1)物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少?
(2)若在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,求物品还需多少时间离开传送带? 【解析】 (1)物品在与传送带速度v=4 m/s 相等前,有:
F mg μ+cos37○-mgsin37○1ma = (1分)
解得18a = m/s 2
(1分)
由11v a t =得10t =.5 s (1分)
位移2
111121x a t == m (1分)
随后有:F mg μ-cos37○
-mgsin37○
2ma = (1分)
解得20a =,即物品随传送带匀速上升, 位移2x H =/sin37○
12x -= m (1分)
22t x =/v=0.5 s (1分)
总时间为121t t t =+= s. (1分)
(2)撤去F 后mg μ,cos37○
-mgsin37○
3ma = (1分)
32a =- m/s 2 (1分)
假设物品向上匀减速到速度为零时,通过的位移为3x
2
3
324v a x -=
= m>2 m (1分)
由2123332
x vt a t =+得:3(22)t = s 或3(22)t = s>0.5 s(舍去). (1分) 【答案】 (1)1 s (2)(22) s
16.(12分)(2020山东实验中学期中)物体A 的质量M=1 kg,静止在光滑水平面上的平板车B 的质量为m=0.5 kg 、长L=1 m.某时刻A 以04v =m/s 向右的初速度滑上木板B 的上表面,在A
滑上B 的同时,给B 施加一个水平向右的拉力.忽略物体A 的大小,已知A 与B 之间的动摩擦因数0μ=.2,试求:
(1)若F=5 N,物体A 在小车上运动时相对小车滑行的最大距离;
(2)如果要使A 不至于从B 上滑落,拉力F 大小应满足的条件.
【解析】 (1)物体A 滑上木板B 以后,做匀减速运动,有
mg μ=A ma
得2A a g μ== m/s 2 (1分) 木板B 做加速运动,有B F mg Ma μ+=,得:
14B a = m/s 2 (1分)
两者速度相同时,有0A B v a t a t -=,得:t=0.25 s (1分)
A 滑行距离:20A A s v t a t =-/2=15/16 m (1分)
B 滑行距离:2B B s a t =/2=7/16 m (1分)
最大距离:∆0A B s s s =-=.5 m. (1分)
(2)物体A 不滑落的临界条件是A 到达B 的右端时,A 、B 具有共同的速度1v ,则:
22201122A B v v v a a L -=+ (1分)
又:01
1A B v v v a a -= (1分)
可得:6B a = m/s 2
由211B F m a m g μ=-= N (1分)
若F<1 N,则A 滑到B 的右端时,速度仍大于B 的速度,于是将从B 上滑落,所以F 必须大于或等于1 N. (1分)
当F 较大时,在A 到达B 的右端之前,就与B 具有相同的速度,之后,A 必须相对B 静止,才不会从B 的左端滑落.即有F=11()m m a m g m a μ+,= (1分)
所以F=3 N
若F 大于3 N,A 就会相对B 向左滑下.
综上,力F 应满足的条件是:1 N 3F ≤≤ N. (1分)
【答案】 (1)0.5 m (2)1 N 3F ≤≤ N。