河北省承德第一中学高考物理专题复习 牛顿运动定律复习题

高三物理牛顿运动定律复习题
第Ⅰ卷(选择题共40分) 2014.12
一、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,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1.关于牛顿第一定律的下列说法中,正确的是
A.牛顿第一定律是牛顿第二定律在合力为零的情况下的特例
B.牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.物体的运动不需要力来维持
2.关于惯性,以下说法中正确是
A.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关
B.人在走路时没有惯性,被绊倒时才有惯性
C.物体在不受外力作用时有惯性,受到外力作用后惯性就被改变了
D.参加百米赛跑的运动员到达终点时不能立即停下来是由于运动员有惯性,运动员停下来后就
没有惯性了
3.北京时间2003年10月16日凌晨,“神舟”五号飞船在内蒙古中部地区安全着陆,这标志着我国首次载人航天取得圆满成功.这次“神舟”五号飞船仍用“长征二号F”运载火箭发射,在火箭加速升空阶段,下列说法正确的是
A.宇航员对飞船内座椅的作用力大于座椅对宇航员的作用力
B.宇航员对飞船内座椅的作用力等于座椅对宇航员的作用力
C.宇航员对飞船内座椅的作用力等于宇航员的重力
D.宇航员对飞船内座椅的作用力远大于宇航员的作用力
4.将一玻璃瓶装满水后密闭放在水平桌面上,在瓶的中部有一个气泡处于静止状态,如图所示.
现突然用力将瓶子向前推动一下,则可以看到气泡相对于瓶子的运动情况是
A.不动
B.向前
C.向后
D.无法确定
5.如图所示,质量为2 kg的木块沿水平面向左运动的过程中,同时受到大小为10 N、方向向右的力F的作用.已知地面与木块间的动摩擦因数为0.1,则木块加速度的大小和方向为
v
F
A.6 m/s2,水平向右
B.4 m/s2,水平向左
C.5 m/s2,水平向左
D.1 m/s2,水平向右
6.汽车拉着拖车在水平公路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知
①汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力
②汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
③汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力
④汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
A.①③
B.②③
C.①④
D.②④
7.某斜面自顶端至底端粗糙程度逐渐增加,现一物体自顶端由静止开始下滑,摩擦力越来越大,在斜面上通过一段距离后停止,在这个过程中
A.加速度的方向一直沿斜面向下
B.加速度一直在逐渐减小
C.速度先增大后减小,在速度最大时合外力为零
D.在物体即将停止的瞬间,摩擦力最小
8.在粗糙的水平面上有一个质量为m的物体在水平恒力F的作用下由静止开始运动,经历时间t后速度为v.如果要使物体的速度增加到2 v,可采用的方法是
A.将物体的质量减为原来的1/2,其他条件不变
B.将水平恒力增加到2F,其他条件不变
C.将作用时间增加到2t,其他条件不变
D.将物体的质量、水平恒力和时间都同时增加为原来的2倍
9.如图所示,一物体随传送带一起向下运动,已知物体相对于传送带保持静止,下列说法正确的是
v
A.物体可能受摩擦力的作用,摩擦力的方向与运动方向相同
B.物体可能受摩擦力的作用,摩擦力的方向与运动方向相反
C.物体可能不受摩擦力的作用
D.物体肯定受摩擦力的作用
10.一个物体受到几个力作用而处于静止状态,若使其中一个逐渐减小到零后,又逐渐恢复到原来状况,则物体在这个过程中
A.速度从零增加到某一数值后,又逐渐减小到零
B.速度从零增加到某一数值后不变
C.加速度从零增加到某一数值后,又逐渐减小到零
D.加速度从零增加到某一数值后不变
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、本题共5小题,每小题4分,共20分.把答案填在题中的横线上.
11.在探究物体的加速度与力、质量的关系时,采用了一种科学方法,叫_______,即先控制物体的_______不变,探究加速度与力的关系;再控制_______不变,探究加速度与质量的关系,最后再综合起来,得到加速度与力和质量的关系.
12.如图所示,在台秤上放半缸水,台秤读数Q=50 N.另用挂在支架上的弹簧秤悬挂一边长为a=10 cm的正方体金属块,金属块的密度ρ=3.0×103kg/m3.当把弹簧秤下的金属块平稳地浸入水中深b=4 cm时(金属块下表面距水面的深度为b),弹簧秤的读数为_______,台秤的读数为_______.(水的密度ρ0=1.0×103 kg/m3,g取10 m/s2)
13.某人在以2.5 m/s2的加速度下降的升降机内最多能举起80 kg的物体,那么在地面上最多能举起_______ kg的物体.若此人在一匀加速上升的电梯中最多能举起40 kg的物体,则电梯上升的加速度为_______ m/s2.
14.1999年10月1日晚上,在天安门广场举行了盛大的庆祝中华人民共和国成立五十周年焰火晚会,晚会上所放的花炮升高的最大高度是100 m.假设花炮爆炸前做竖直上抛运动,且在最高点爆炸,花炮的质量为 2 kg,在炮筒中运动的时间为0.02 s,则火药对花炮的平均推力约为
_______ N.(g 取10 m/s 2
)
15.质量为0.8 kg 的物体在一水平面上运动.如图所示的两条直线分别表示物体受到水平拉力作用和不受拉力作用的v -t 图线,则图线b 与上述的_______状态相符,该物体所受到的拉力是_______ N.
12
9632
4
6
8/s /(m ·s )
-1v t a b O
三、本题共4小题,每小题10分,共40分.解答应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和单位.
16.如图所示,质量为1 kg 的小球穿在固定的直杆上,杆与水平方向成30°角,球与杆间的动摩擦因数μ=6
3
.当小球受到竖直向上的拉力F =20 N 时,小球沿杆上滑的加速度是多少?(g 取10 m/s 2
)
30F
o
17.用2 N 的水平拉力,正好使木块在水平地面上做匀速直线运动,现用4 N 的水平推力,使木块在2 s 内速度从2 m/s 增加到6 m/s,则木块通过的路程是多少？木块的质量是多少？木块
与地面的动摩擦因数是多少？(g 取10 m/s 2
)
18.如图所示,已知一质量m =0.4 kg 的木块以速度v 0=5 m/s 滑上质量M =1.6 kg 的静止小车上.已知木块与小车之间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,地面光滑.求:
m
M
v 0
(1)木块在小车上滑行的时间;
(2)在这段时间内小车和木块的位移.
19.18世纪的瑞士著名科学家欧拉(L.Euler) 采用使物体做匀加速运动的方法,测定物体与斜面间的动摩擦因数,实验装置如图所示.在一个倾角为θ的斜面上,使小木块从静止开始匀加速滑下,实验测得小木块在时间t 的位移为x ,已知重力加速度为g .试求:
θ
x
(1)小木块在下滑过程中的加速度a ; (2)小木块与斜面间的动摩擦因数μ.
答案
1．解析:牛顿第一定律明确提出了三个重要概念,即惯性(其大小的量度是质量)、力、状态的改变(加速度),它们都有其重要的作用和地位；牛顿第二定律在此基础上给出以上三个物理量之间的定量联系,而且牛顿第二定律既没有说明物体的惯性,也没有说明物体不受力的情况,牛顿第一定律和第二定律是两个相互独立的定律,故A 是错的.惯性是物体保持原有运动状态的一种性质,惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下(不受外力或合力为零)物体的运动规律.惯性越大,物体的运动状态越难改变.由牛顿第一定律可知,物体的运动不需要力来维持,但要改变物体的运动状态,则必须有力的作用.
答案:BD
2．解析:惯性是物体的根本属性,惯性的大小只与物体的质量有关,与物体所处的状态、运动情况、受力情况都无关,故A 正确.
答案:A
3．解析:在火箭加速升空阶段,宇航员对座椅的作用力与座椅对宇航员的作用力是一对作用力和反作用力,由牛顿第三定律知,这两个力总是大小相等,A 错,B 对.火箭加速升空阶段,加速度向上,最大值是重力加速度的5倍到6倍,宇航员处于极端的超重状态,对坐椅的作用力远大于宇航员的重力,故D 正确.
答案:BD
4．解析:假设气泡用水替代,则随水一起向前运动.由于气泡的质量小,惯性小,在相同的力的作用下,运动状态改变得快,所以气泡相对于瓶子向前运动.
答案:B
5．解析:由于物体向左运动,所受地面的摩擦力向右,大小为F f =μmg =2 N.物体所受合外力方向向右,大小为F 合=F f +F =12 N,则物体的加速度a =
2
12=m F 合 m/s 2=6 m/s 2
,方向水平向右. 答案:A
6．解析:汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对相互作用力,由牛顿第三定律知,无论汽车和拖车处于什么状态,这两个力总是大小相等、方向相反、在一条直线上,所以②对.因为汽车拉着拖车加速行驶,故拖车受到汽车的拉力大于拖车受到的阻力,③对.B 正确.
答案:B
7．解析:物体开始下滑时,重力沿斜面向下的分力(下滑力)比摩擦力大,所以加速度方向向下,由于摩擦力逐渐增大,所以加速度逐渐减小.当摩擦力等于下滑力时,加速度为零,速度达到最大.物体继续下滑,摩擦力又大于下滑力,加速度方向向上,速度开始减小,摩擦力仍在增大,直到物体速度减为零,物体停止运动,停止后静摩擦力大小等于下滑力.显然在物体刚开始下滑时,摩擦力最小.
答案:C
8．解析:因为v =at =
m
mg
F μ-·t =(m F －μ·g )·t ,故选CD.
答案:CD
9．解析:物体的重力沿传送带向下的分力F =mg sin θ,这个分力产生的加速度
a =
m
mg θ
sin =g sin θ. (1)若传送带向下的加速度恰好等于a ,则物体不受摩擦力的作用;(2)若传送带向下的加速度大于a ,则物体所受的摩擦力方向向下;(3)若传送带向下的加速度小于a ,则物体所受的摩擦力方向向上.故A 、B 、C 都是正确的,只有D 是不正确的.
答案:ABC
10．解析：因当其中一个力F 逐渐减小到零的过程中,这个物体所受的合外力将从零逐渐增大,大到等于这个力F ,方向与这个力相反,物体将由初速度为零开始做变加速直线运动,a =
m
F 合
.因为F 合↑,a ↑,方向与v 相同,所以v ↑.
当这个力F 由零逐渐增大至恢复原状的过程中,F 合↓,即a ↓,当F 恢复到原来值时F 合=0,a =0,但F 合的方向始终与v 方向一致,故整个过程速度v 将一直增大,故选BC.(↑表示增大,↓表示减小)
答案:BC
11．答案:控制变量法 质量 力
12．解析:金属块的重力G =ρa 3g =3×103×0.13
×10 N=30 N.金属块浸入水中受到水的浮
力:F =ρ0V 排g =ρ0a 2bg =1×103×0.12
×0.04×10 N=4 N.设弹簧秤对金属块的拉力为F T ,则F T +F =G ,所以弹簧秤的示数为F T =G －F =30 N －4 N=26 N.
水对金属块产生浮力F 时,根据牛顿第三定律,金属块对水的压力大小F ′=F ,方向竖直向下.因此台秤的读数Q ′=Q +F ′=50 N+4 N=54 N.
答案:26 N 54 N
13．解析:根据牛顿运动定律得：
80×10 N －F =80×2.5 N,M =
10
600=g F kg=60 kg 600 N －40×10 N=40a ,a =5 m/s 2
.
答案:60 5
14．解析:设花炮从炮筒射出的速度为v ,据竖直上抛运动公式得:
v =1001022⨯⨯=gh m/s=44.7 m/s
花炮在炮筒中运动的加速度为:
a =
02
.07.440=
-t v m/s 2=2.236×103 m /s 2
由牛顿第二定律:F －mg =ma
F =ma +mg =2×(2.236×103+10) N
=4.5×103
N.
答案:4.5×103
15．解析:由图象可知,b 图线是加速运动时受力作用的情况,且a 1=8
6
=∆∆t v m/s 2=43 m/s 2.
而a 图线是不受拉力作用只受到F f 作用时的图线,a 2=
46
-=∆∆t v m/s 2=－1.5 m/s 2 F f =ma 2=1.5×0.8 N=1.2 N,则F =F f +ma 1=1.2 N+0.8×4
3
N=1.8 N.
答案:受到水平拉力 1.8
16．解析:如图所示,小球在杆上受到四个力作用:重力mg 、拉力F 、杆的弹力F N 和滑动摩擦力F f .建立如图所示的直角坐标系,由牛顿第二定律得:
F F N m g
f F
x
y θ
θθ (F －mg )sin θ－F f =ma
① (F －mg )cos θ=F N ② 又F f =μF N
③
由以上三式可得
a =
m
mg F )
cos )(sin (θμθ--
代入数据后得a =2.5 m/s 2
.
答案:2.5 m/s 2
17．解析:以木块为研究对象
当F =2 N 时,因为木块做匀速运动,所以F f =F ,即μmg =2 N ①
当F =4 N 时,由题可知
a =
2
260-=
-t v v t m/s 2=2 m/s 2
木块受力如图,根据牛顿第二定律有：
F F N
mg
f
F －F f =ma 4－2=m ×2
木块的质量是m =1 kg,代入①式得
木块与地面的动摩擦因数
μ=
10
122⨯=mg =0.2 由2as =v t 2
－v 02
得木块通过的路程即位移的大小是：
s =2
24
3622
02⨯-=-a v v t m=8 m. 答案:8 m 1 kg 0.2
18．解析:(1)木块在小车上滑动时,它们均受到滑动摩擦力作用,摩擦力的大小为F f =μmg .由牛顿第二定律有:
对木块:μmg =ma m ,a m =μg =2 m/s 2
,方向向左
对小车:μmg =Ma M ,a M =
M
mg μ=0.5 m/s 2
,方向向右 木块做匀减速直线运动,小车做初速度为零的匀加速运动,设t 时刻两者速度相等,由运动学
公式得:
v m =v 0－a m t v M =a M t v m =v M
联立以上三式并代入数据求解得t =2 s. (2)木块与小车相对静止时,它们的速度为 v =v 0－a m t =1 m/s.
那么在有相对滑动的时间内, 木块的位移
s m =
2
0v
v +·t =6 m 小车的位移s M =2
v
t =1 m.
答案:(1)2 s
(2)小车的位移为1 m,木块的位移为6 m 19．解析:(1)由s =
21at 2得a =22t
s . (2)对木块受力分析如图:
θ
F F N
μ
mg
a
沿斜面方向:mg sin θ－F μ=ma
垂直于斜面方向:F N =mg cos θ 又F μ=μF N
解以上方程联立的方程组得：
μ=tan θ－
θ
cos 22
gt x
. 答案:(1)a =2
2t x
(2)μ=tan θ－θcos 22gt x。