高考物理新课标一轮复习习题：第3章 第1讲 牛顿运动定律的理解 含答案

第1讲牛顿运动定律的理解
A组基础题组
1.2019年6月我国宇航员在天宫一号空间站中进行了我国首次太空授课活动,其中演示了太空“质量测量仪”测质量的实验,助教聂海胜将自己固定在支架一端,王亚平将连接运动机构的弹簧拉到指定位置,如图所示;松手后,弹簧凸轮机构产生恒定的作用力,使弹簧回到初始位置,同时用光栅测速装置测出支架复位时的速度和所用时间;这样,就测出了聂海胜的质量为74 kg;下列关于“质量测量仪”测质量的说法正确的是( )
A.测量时仪器必须水平放置
B.其测量原理为牛顿第二定律
C.其测量原理为万有引力定律
D.测量时仪器必须竖直放置
2.(多选)如图所示,在沿东西方向直线运动的小车上,放一竖直木块,突然发现木块向西倒,则小车可能的运动情况是( )
A.向东做匀速运动
B.向东做减速运动
C.向东做加速运动
D.向西做减速运动
3.(多选)如图所示,质量相等的长方体物块A、B叠放在光滑水平面上,两水平轻质弹簧的一端固定在竖直墙壁上,另一端分别与A、B相连接,两弹簧的原长相同,与A相连的弹簧的劲度系数小于与B相连的弹簧的劲度系数。

开始时A、B处于静止状态,现对物块B施加一水平向右的拉力,使A、B一起向右移动到某一位置(A、B无相对滑动,弹簧处于弹性限度内),撤去这个力后( )
A.物块A的加速度的大小与连接它的弹簧的形变量的大小成正比
B.物块A受到的合力总大于弹簧对B的弹力
C.物块A受到的摩擦力始终与弹簧对它的弹力方向相同
D.物块A受到的摩擦力与弹簧对它的弹力方向有时相同,有时相反
4.(多选)质量是2 kg的物体处于静止状态,现同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1 N大小的力),物体的运动情况分别是( )
A.甲做匀加速直线运动,加速度为3 m/s2
B.乙做匀加速直线运动,加速度为3 m/s2
C.丙做匀加速直线运动,加速度为2.5 m/s2
D.丁做匀加速直线运动,加速度为2 m/s2
5.根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是( )
A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比
B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度
C.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比
D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比
6.伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展。

利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升。

斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。

根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是( )
A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置
B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态
C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变
D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小
7.(多选)如图所示,质量相等的物体A、B处于静止状态,此时物体B刚好与地面接触。

现剪
断绳子OA,下列说法正确的是( )
A.剪断绳子的瞬间,物体A的加速度为g,物体B的加速度为0
B.弹簧恢复原长时,物体A的速度最大
C.从剪断绳子到弹簧压缩到最短,物体B对地面的压力一直增大
D.剪断绳子后,弹簧、物体A、B和地球组成的系统机械能守恒
8.如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则( )
A.物块可能匀速下滑
B.物块仍以加速度a匀加速下滑
C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑
9.伽利略是物理学发展史上最伟大的科学家之一,如图是伽利略采用“冲淡”重力的方法,研究自由落体运动时所做的铜球沿斜面运动实验的示意图。

若某同学重做此实验,让小球从长度为l、倾角为θ的斜面顶端由静止滑下,在不同的条件下进行实验,不计空气阻力及小球的转动,摩擦阻力恒定,下列叙述正确是( )
A.l一定时,θ角越大,小球运动的加速度越小
B.l一定时,θ角越大,小球运动时的惯性越大
C.θ角一定时,小球从顶端运动到底端所需时间与l成正比
D.θ角一定时,小球从顶端运动到底端时的动能与l成正比
B组提升题组
10.物块A1、A2、B1和B2的质量均为m,A1、A2用刚性轻杆连接,B1、B2用轻质弹簧连接。

两个装置都放在水平的支托物上,处于平衡状态,如图所示。

今突然迅速地撤去支托物,让物块下落。

在除去支托物的瞬间,A1、A2受到的合力分别为f1和f2,B1、B2受到的合力分别为F1和F2。

则( )
A.f1=0,f2=2mg,F1=0,F2=2mg
B.f1=mg,f2=mg,F1=0,F2=2mg
C.f1=0,f2=2mg,F1=mg,F2=mg
D.f1=mg,f2=mg,F1=mg,F2=mg
11.如图所示,在倾角θ=30°的光滑斜面上,物块A、B质量分别为m和2m,物块A静止在轻弹簧上面,物块B用细线与斜面顶端相连,A、B紧挨在一起,但A、B之间无弹力,已知重力加速度为g,某时刻将细线剪断,则剪断细线的瞬间,下列说法错误的是( )
A.物块B的加速度为
B.物块A、B之间的弹力为
C.弹簧的弹力为
D.物块A的加速度为
12.广州亚运会开幕式文艺表演最震撼人心的节目当数《白云之帆》篇章,是由地面上近1 400人用绳索拉着的180名演员上演“空中飞人”。

9分钟的时间里,180名塔沟武校的武林小子在帆屏上时而俯冲而下,时而攀缘升空,上演了一场世所罕见的惊险、刺激却又浪漫、温馨的节目。

现在把他们某次训练过程中的情节简化成模型:如图所示,地面上的人通过定滑轮用轻绳将质量m=60 kg的演员从静止竖直向上拉高24 m,用时t=6 s,演员在竖直方向上先做匀加
速直线运动,再做匀减速直线运动后静止在高空。

其加速和减速过程中的加速度之比为1∶5,忽略滑轮的质量和滑轮与轴之间的摩擦力。

求演员在匀加速上升过程中轻绳对地面上的人的拉力为多少?(g=10 m/s2)
13.如图所示,倾角θ=37°的斜面固定在水平面上。

质量m=1.0 kg的小物块受到沿斜面向上的F=9.0 N的拉力作用,小物块由静止沿斜面向上运动。

小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。

(斜面足够长,取g=10 m/s2。

sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)求小物块运动过程中所受摩擦力的大小;
(2)求在拉力的作用过程中,小物块加速度的大小;
(3)若在小物块沿斜面向上运动0.80 m时,将拉力F撤去,求此后小物块沿斜面向上运动的距离。

答案全解全析
A组基础题组
1.B “质量测量仪”是先通过光栅测速装置测出支架复位时的速度和所用时间,则能算出加速度,a=,然后根据牛顿第二定律F=ma,求解质量,所以工作原理为牛顿第二定律;由于在太空中处于完全失重状态,所以测量仪器不论在什么方向上,弹簧凸轮机构产生恒定的作用力都是人所受的合力,不影响实验结果,故只有B正确。

2.CD 由牛顿第一定律可知,木块突然向西倒,说明小车具有向东的加速度,由加速度和运动方向间的关系可知,小车可能向东加速或向西减速运动,所以A、B错误,C、D正确。

3.AC 撤去拉力后A、B一起运动,加速度相同,则有(k A+k B)x=2ma,a与x成正比,A正确;由牛顿第二定律得,物块A受到的合力为ma,当弹簧处于拉伸状态时,分析知A受到向左的静摩擦力大小为f,则B受到向右的静摩擦力,大小也为f,物块B受到的合力为k B x-f=ma,B受到的弹力大于ma,即大于A物体受到的合力,B错误;对物块A:当弹簧拉伸时,B对A的摩擦力向左,当弹簧压缩时,B对A的摩擦力向右,始终与弹簧对它的弹力方向相同,C正确,D错误。

4.BC 甲中三个力首尾相连,构成三角形,合力为零,故加速度为零,物体做匀速直线运动或保持静止,故A错误;乙中根据三角形定则,可知合力为6 N,则加速度为3 m/s2,故B正确;丙中先合成两侧的力,合力为3 N,方向竖直向上,再与竖直向上的2 N的力合成,则三力的合力为5 N,加速度为2.5 m/s2,故C正确;丁中先合成两侧的力,合力为3 N,方向水平向左,再与第三个力合成,则合力为5 N,加速度为2.5 m/s2,故D错误。

5.D 物体加速度的大小与质量和速度大小的乘积无关,A项错误;物体所受合力不为0,则a≠0,B项错误;加速度的大小与其所受的合力成正比,C项错误。

6.A 根据实验结果,得到的最直接的结论是如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置,A项正确。

而小球不受力时状态不变,小球受力时状态发生变化,是在假设和逻辑推理下得出的结论,不是实验直接得出的结论,所以B和C选项错误。

而D项不是本实验所说明的问题,故错误。

7.CD 剪断绳子前,对B受力分析,B受到重力和弹簧的弹力,则有弹力F=mg,剪断绳子瞬间,绳子拉力消失,弹簧弹力瞬间保持不变,对A分析,A所受的合力为F合=mg+F=2mg,由牛顿第二定律得:2mg=ma,加速度:a=2g,故A错误;物体A在弹力和重力的作用下,向下做加速运动,当
弹力的方向向上且与重力相等时,加速度为零,速度最大,此时弹簧不处于原长,故B错误;从剪断绳子后到物体A运动到最下端的过程中,B对地面的压力一直增大,故C正确。

剪断绳子后,弹簧、物体A、B和地球组成的系统只有重力和弹力做功,系统机械能守恒,故D正确。

8.C 设斜面倾角为θ,对物块由牛顿第二定律列式:mg sin θ-μmg cos θ=ma,得a=g sin θ-μg cos θ=g(sin θ-μ cos θ),加上恒力F后:(mg+F)sin θ-μ(mg+F)cos θ=ma'得a'==(sin θ-μ cos θ),因>g,所以a'>a,C正确。

9.D 对小球受力分析,由牛顿第二定律可知mg sin θ-μmg cos θ=ma,a=g sin θ-μg cos θ,则知l一定时,θ角越大,小球运动的加速度越大,故A错误;惯性只与物体的质量有关,与其他因素无关,选项B错误;θ角一定时,小球下滑到底端的过程有l=at2,解得下滑时间t=,选项C错误;θ角一定时,根据动能定理可得:E k=mgl sin θ-μmgl cos θ,选项D正确。

B组提升题组
10.B 在除去支托物的瞬间,由于A1、A2用刚性轻杆连接,则A1、A2受到的合力都等于各自的重力,即f1=mg,f2=mg。

在除去支托物前,根据平衡条件得知,弹簧的弹力大小等于mg,支托物对B2的支持力大小等于2mg;在除去支托物的瞬间,弹簧的弹力没有来得及变化,B1的受力情况没有变化,则B1所受合力为零,即F1=0;B2所受的合力大小等于支托物的支持力大小2mg,即F2=2mg。

B正确。

11.A 剪断细线前,对物块A分析,可得弹簧弹力F=mg,剪断细线的瞬间,由于弹簧弹力还来不及改变,所以弹力仍为F=mg,C正确;剪断细线的瞬间,细线对B的拉力消失,A、B将共同沿斜面向下运动,根据牛顿第二定律可得3mg sin 30°-F=3ma,解得a=g,A错误、D正确;以物块B为研究对象,可得2mg sin 30°-N=2ma,解得N=mg,B正确。

故选A。

12.答案696 N
解析设演员在匀加速和匀减速过程中所用时间分别是t
1和t2,加速度大小分别为a和5a,因为匀加速的末速度即为匀减速的初速度,所以有at1=5at2
又因为t1+t2=6 s,
解得:t1=5 s,t2=1 s
又h=a+×5a
解得:a=1.6 m/s2
演员在匀加速上升过程中,由牛顿第二定律可得:
F T-mg=ma
解得:F T=696 N
轻绳对地面上的人的拉力为F=F T=696 N。

13.答案(1)2.0 N (2)1.0 m/s2(3)0.10 m
解析(1)F作用时,小物块受力如图甲所示
F f=μmg cos 37°=2.0 N。

(2)设加速度为a1,根据牛顿第二定律有
F-F f-mg sin 37°=ma1
解得a1=1.0 m/s2。

(3)设撤去拉力前小物块运动的距离为x1,撤去拉力时小物块的速度为v,撤去拉力后小物块的加速度和向上运动的距离大小分别为a2、x2。

撤去拉力时有v2=2a1x1①撤去F后,小物块受力如图乙所示,由牛顿第二定律得:
mg sin 37°+F f=ma2②
v2=2a2x2③
联立①②③式并代入数据解得:
x2=0.10 m。