高三物理一轮复习45分钟单元能力训练卷(3) 鲁科版

45分钟单元能力训练卷(三)
[考查范围：第三单元分值：120分]
一、选择题(每小题6分，共48分)
1．下列说法中正确的是( )
A．物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿运动定律又叫惯性定律
B．牛顿第一定律仅适用于宏观物体，只可用于解决物体的低速运动问题
C．牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a＝0条件下的特例
D．牛顿根据理想实验推出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去
2．下列关于力的说法正确的是( )
A．作用力和反作用力作用在同一物体上
B．太阳系中的行星均受到太阳的引力作用
C．运行的人造地球卫星所受引力的方向不变
D．伽利略的理想实验说明了力是维持物体运动的原因
3．在建筑工地上有时需要将一些建筑材料由高处送到低处，为此工人们设计了一种如图D3－1所示的简易滑轨：两根圆柱形木杆AB和CD相互平行，斜靠在竖直墙壁上，把一摞弧形瓦放在两木杆构成的滑轨上，瓦将沿滑轨滑到低处．在实验操作中发现瓦滑到底端时速度较大，有可能摔碎，为了防止瓦被损坏，下列措施中可行的是( )
A．增多每次运送瓦的块数
B．减少每次运送瓦的块数
C．增大两杆之间的距离
D．减小两杆之间的距离
图D3－1
图D3－2
4．物体A、B都静止在同一水平面上，它们的质量分别为m A、m B，与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB，用水平拉力F拉物体A、B，所得加速度a与拉力F关系图线如图D3－2中A、B所示，则( )
A．μA＝μB，m A>m B B．μA>μB，m A<m B
C．μA>μB，m A＝m B D．μA<μB，m A>m B
5．如图D3－3所示，在光滑的水平面上，质量分别为m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连，在拉力F作用下，以加速度a做匀加速直线运动．某时刻突然撤去拉力F，此时A 和B的加速度为a1和a2，则( )
图D3－3
A．a1＝a2＝0
B．a1＝a，a2＝0
C ．a 1＝m 1m 1＋m 2a ，a 2＝m 2m 1＋m 2
a D ．a 1＝a ，a 2＝－m 1m 2
a 6．如图D3－4所示是一种升降电梯的示意图，A 为载人箱，B 为平衡重物，它们的质量均为M ，由跨过滑轮的钢索系住，在电动机的牵引下使电梯上下运动．若电梯中乘客的质量为m ，匀速上升的速度为v ，在电梯即将到顶层前关闭电动机，靠惯性再经时间t 停止运动卡住电梯，不计空气和摩擦阻力，则t 为( )
图D3－4
A.v g
B.M ＋m v Mg
C.M ＋m v mg
D.2M ＋m v mg
7．如图D3－5所示，物体A 的质量为2m ，物体B 的质量为m ，A 与地面间的动摩擦因数为μ，B 与地面间的摩擦不计．用水平力F 向右推A 使A 、B 一起加速运动，则B 对A 的作用力大小为( )
A.F －μmg 3
B.F －2μmg 3
C.F －3μmg 3
D.2F －4μmg 3
图D3－5
图D3－6
8．某实验小组的同学在电梯的天花板上竖直悬挂一只弹簧测力计，并在弹簧测力计的钩上悬挂一个重为10 N 的钩码．弹簧测力计弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图D3－6所示．则下列分析错误的是( )
A ．从t 1时刻到t 2时刻，钩码处于失重状态
B ．从t 3时刻到t 4时刻，钩码处于超重状态
C ．开始电梯可能停在10楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼
D ．开始电梯可能停在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在10楼
二、实验题(共18分)
9.(6分)如图D3－7所示是在验证牛顿第二定律实验中根据实验数据描绘出的三条a －F 图象，下列说法中正确的是________．
图D3－7
①三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量相同
②三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同
③直线1对应的小车和砝码的总质量最大
④直线3对应的小车和砝码的总质量最大
10．(12分)实验室给同学们提供了如下实验器材：滑轮、小车、小木块、长木板、停表、砝码、弹簧测力计、直尺，要求同学们用它们来粗略验证牛顿第二定律．
(1)实验中因涉及的物理量较多，必须采用控制变量的方法来完成该实验，即：先保持________不变，验证物体________越小，加速度越大；再保持________不变，验证物体________越大，加速度越大．
(2)某同学的做法是：将长木板的一端垫小木块构成一斜面，用小木块改变斜面的倾角，保持滑轮小车的质量不变，让小车沿不同倾角的斜面由顶端无初速释放，用停表记录小车滑到斜面底端的时间．试回答下列问题：
①改变斜面倾角的目的是：___________________________________________.
②用停表记录小车下滑相同距离(从斜面顶端到底端)所经历的时间，而不是记录下滑相同时间所对应的下滑距离，这样做的原因是：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
(3)如果要较准确地验证牛顿第二定律，则需利用打点计时器来记录小车的运动情况．图D3－8是某同学得到的一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F 共7个计数点(图中每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点未画出)，打点计时器
接的是50 Hz的低压交流电源．他将一把毫米刻度尺放在纸上，其零刻线和计数点O对齐．
图D3－8
①下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的记录表，其中最后两栏他未完成，请你帮他
完成．
②E
点时的速度是________m/s(取三位有效数字)．
三、计算题(共54分)
11．(15分)如图D3－9所示，一轻绳上端系在车的左上角的A点，另一轻绳一端系在
车左端B点，B点在A点正下方，A、B距离为b，两绳另一端在C点相接并系一质量为m的小球，绳AC的长度为2b，绳BC的长度为b.两绳能够承受的最大拉力均为2mg.求：
(1)绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？
(2)为不拉断轻绳，车向左运动的最大加速度是多大？
图D3－9
12．(19分)如图D3－10所示，有一质量为1 kg的小球串在长为0.5 m的轻杆顶部，
轻杆与水平方向成θ＝37°.由静止释放小球，经过0.5 s小球到达轻杆底端，试求：
(1)小球与轻杆之间的动摩擦因数；
(2)在竖直平面内给小球施加一个垂直于轻杆方向的恒力，使小球释放后加速度为 2 m/s 2，此恒力大小为多少？
图D3－10
13．(20分)如图D3－11所示，皮带在轮O 1、O 2带动下以速度v 匀速转动，皮带与轮之间不打滑．皮带AB 段长为L ，皮带轮左端B 处有一光滑小圆弧与一光滑斜面相连接．物体无初速放上皮带右端后，能在皮带带动下向左运动，并滑上斜面．已知物体与皮带间的动摩
擦因数为μ，且μ>v 22gL
. (1)若物体无初速放上皮带的右端A 处，求其运动到左端B 处所需的时间；
(2)若物体无初速放上皮带的右端A 处，求其运动到左端B 处过程中所产生的热量；
(3)物体无初速放上皮带的不同位置，则其沿斜面上升的最大高度也不同．设物体放上皮带时离左端B 的距离为s ，物体沿斜面上升的最大高度为h ，请画出h －s 图象．
图D3－11
45分钟单元能力训练卷（三）
1．B [解析] 牛顿第一定律表明，物体在不受外力作用时，具有保持原有运动状态不变的性质，即惯性，故牛顿第一定律又叫惯性定律，选项A 错误．牛顿运动定律都是在宏观、低速的情况下得出的结论，在微观、高速的情况下不成立，选项B 正确．牛顿第一定律说明了两点含义，一是所有物体都有惯性，二是物体不受力时的运动状态是静止或匀速直线运动，牛顿第二定律并不能完全包含这两点意义，选项C 错误．伽利略的理想实验是牛顿第一定律的基础，选项D 错误．
2．B [解析] 作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，选项A 错误；太阳系中的所有行星都要受到太阳的引力，且引力方向沿着两个星球的连线指向太阳，选项B 正确，选项C 错误；伽利略理想实验说明力不是维持物体运动的原因，选项D 错误．
3．C [解析] 根据题意，瓦在竖直面内受力分析如图甲所示．结合弧形瓦的特点对其截面进行受力分析如图乙所示，F N1＝F N2，且F N1与F N2的合力为F N ，而F N ＝mg cos α.若两杆间的距离不变，F N1与F N2均与瓦的质量成正比，则摩擦力f ＝2μF N1与质量成正比．为了防止瓦
被损坏，应使瓦块下滑的加速度减小，而a ＝mg sin θ－2μF N1m
，与质量无关，故选项A 、B 错误．增大两杆间的距离，F N 不变，F N1与F N2将增大，则摩擦力增大，加速度减小，符合题意，选项C 正确．减小两杆间的距离会使加速度增大，选项D 错误．
甲 乙
4．B [解析] 由牛顿第二定律有F －μmg ＝ma ，解得a ＝1m
·F －μg ，由此可知：a －F 图象的斜率表示物体质量的倒数，所以A 的质量小于B 的质量，再由纵轴截距截距可得
μA >μB ，所以选项B 正确．
5．D [解析] 以整体为研究对象，求得拉力F ＝(m 1＋m 2)a .突然撤去F ，以A 为研究对象，由于弹簧在短时间内弹力不会发生突变，所以A 物体受力不变，其加速度a 1＝a .以B 为研究对象，在没有撤去F 时有：F －F ′＝m 2a ，而F ＝(m 1＋m 2)a ，所以F ′＝m 1a ；撤去F 则有：－F ′＝m 2a 2，所以a 2＝－m 1m 2a .选项D 正确．
6．D [解析] 设钢索对载人箱和人整体拉力大小为T ，对载人箱和人整体应用牛顿第二定律有(M ＋m )g －T ＝(M ＋m )a ，对平衡重物由牛顿第二定律有T －Mg ＝Ma ，联立解得a ＝mg 2M ＋m ，再由运动学规律v ＝at ，得t ＝M ＋m v mg
，选项D 正确． 7．B [解析] 对整体：F －μ·2mg ＝3ma ，对物体B ：F ′＝ma ，联立得F ′＝F －2μmg 3
，选项B 正确．
8．D [解析] 由图可知：从t 1时刻到t 2时刻，弹力小于钩码重力，钩码处于失重状态，A 项正确；从t 3时刻到t 4时刻，弹力大于钩码重力，钩码处于超重状态，B 项正确；根据题目的情景，电梯可能是先加速向下运动，加速度向下，失重，再匀速向下运动，加速度为零，最后减速向下运动，加速度向上，超重，所以选项C 正确，选项D 错误．
9．②④ [解析] 由牛顿第二定律得：F ＝ma ，a ＝1m
·F ，直线的斜率等于质量的倒数，三条直线的斜率不同，说明三条直线所对应的小车和砝码的总质量不同，由图可知，直线1的斜率最大，所对应的总质量最小；直线3的斜率最小，所对应的总质量最大．
10．(1)合外力 质量 质量 所受合外力 (2)①改变小车所受的合外力 ②记录更准确(或：更容易记录，记录误差会更小，时间更容易记录，方便记录，方便计时，位置很难记录等类似答案均正确)
(3)①表一
或表二
②0.233
11．(1)g (2)3g
[解析] (1)绳BC 刚好被拉直时，小球受力如图甲所示．
因为AB ＝BC ＝b ，AC ＝2b ，故绳BC 与AB 垂直，θ＝45°.由牛顿第二定律有
mg tan θ＝ma
解得a ＝g .
甲 乙
(2)小车向左加速度增大，AB 、BC 绳方向不变，所以AC 绳拉力不变，BC 绳拉力变大，BC 绳拉力最大时，小车向左加速度最大，小球受力如图乙所示．由牛顿第二定律有
T m ＋mg tan θ＝ma m
因T m ＝2mg ，所以最大加速度为a m ＝3g .
12．(1)0.25 (2)8 N 或24 N
[解析] 对小球，由牛顿第二定律
mg sin θ－μmg cos θ＝ma
又x ＝12at 2
联立解得μ＝0.25
(2)若F 垂直杆向下，则mg sin θ－μ(F ＋mg cos θ)＝ma ′
解得F ＝8 N
若F 垂直杆向上，则mg sin θ－μ(F －mg cos θ)＝ma ′
解得F ＝24 N
13．(1)L v ＋v
2μg (2)12mv 2 (3)如图所示
[解析] (1)由μ>v 22gL 可得12mv 2
<μmgL
说明物体到达B 之前就与传送带共速，设其加速度为a ，则由牛顿第二定律有 μmg ＝ma
加速阶段的时间为
t 1＝v a
加速阶段的位移
s 1＝v 2
2a
匀速阶段的时间
t 2＝L －s 1v
总时间t ＝t 1＋t 2
联立解得t ＝L v ＋v
2μg
(2)物体在加速阶段与传送带的相对位移
Δs ＝vt 1－12vt 1
产生的热量Q ＝μmg Δs
联立解得Q ＝12mv 2
(3)如图所示。