2022高中物理复习试题第3章牛顿运动定律测试.docx

第三章 牛顿运动定律测试
一、选择题(40 分)
1．(单项选择)(2022·湖南检测)如下列图，光滑斜面固定于水平面上，滑块 A、B 叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上外表水平．那么在斜面上运动时，B受力的示意图为()
解析 以整体为研究对象，根据牛顿第二定律，可知整体的加速度沿斜面向下，以滑块B为研究象，A 对 B 的摩擦力沿水平方向，把加速度沿水平和竖直方向分解，并根据牛顿第二定律可知，滑块 B 受到水平向左的摩擦力，选项 A 正确．
答案 A
2．(多项选择)(2022·南昌一模)如图甲所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接．图乙中分别表示物体的速度大小 v、加速度大小 a、摩擦力大小 f 和物体运动路程 s 随时间 t 变化的关系．图乙中可能正确的选项是( )
解析 物体在斜面上做匀加速直线运动，在水平面上做匀减速直线运动，应选项 A 正确，选项 B 错误；对物体受力分析，由摩擦力定义，可知 f 斜＝μmgcosθ，f 水＝μmg，即 f 斜
<f 水，选项 C 错误；在 s•t 图象中，图线的斜率大小等于物体运动的速度大小，由物体的运动性质，可知选项 D 正确．
答案 AD
3．(单项选择)(2022·苏北四市二模)如下列图为英国人阿特伍德设计的装置，不考虑绳与滑轮的质量，不计轴承、绳与滑轮间的摩擦．初始时两人均站在水平地面上，当位于左侧的甲用力向上攀爬时，位于右侧的乙始终用力抓住绳子，最终至少一人能到达滑轮．以下说法中正确的选项是( )
A．假设甲的质量较大，那么乙先到达滑轮
B．假设甲的质量较大，那么甲、乙同时到达滑轮
C．假设甲、乙质量相同，那么乙先到达滑轮
D．假设甲、乙质量相同，那么甲先到达滑轮
解析 由于滑轮光滑，甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力，假设甲的质量大，那么甲拉绳子的力大于乙的重力，甲攀爬时乙的加速度大于甲，所以乙会先到达滑轮，选项 A 正确，选项 B 错误；假设甲、乙的质量相同，甲用力向上攀爬时，甲拉绳子的力等于绳子拉乙的力，甲、乙具有相同的加速度和速度，所以甲、乙应同时到达滑轮，选项 C、D 错误．
答案 A 4．(单项选择)(2022·南京四校高三阶段调研)抛球机将小球每隔0.2s从同一高度抛出，小球
做初速度为 6 m/s 的竖直上抛运动，设它们在空中不相碰．在第 7 个小球抛出时，抛出点以上的小球数为(取 g＝10 m/s2)
A．3 个 B．4个
C．5个 D．6个
解析 小球在空中运动的总时间为t
2v0＝1.2 s，因小球每隔 0.2 s 从同一高度抛出，
故在第 7
＝ g
1.2

1＝5 个，选项 C 正确，选项 A、B、D
错误．
个小球抛出时，抛出点以上的小球数为0.2－
答案 C
5．(单项选择)(2022·沈阳高三质检)如下列图，在水平向右做匀加速直线运动的平板车上有一圆柱体，其质量为 m 且与竖直挡板及斜面间均无摩擦．当车的加速度突然增大时，斜面对圆柱体的弹力 F1和挡板对圆柱体的弹力 F2的变化情况是( )
A．F1增大，F2不变 B．F1增大，F2增大
C．F1不变，F2增大 D．F1不变，F2减少
解析 对圆柱体受力分析，沿水平方向和竖直方向建坐标系，分别根据牛顿第二定律得
F1cosθ＝G，F2－F1sinθ＝ma，故随着加速度的增大，F1不变，F2增大，选项 C正确，选项
A、B、D 错误．
答案 C
6．(单项选择)(2022·石家庄高中毕业班质检)如下列图，沿直线运动的小车内悬挂的小球 A 和车水平底板上放置的物块 B都相对车厢静止．关于物块 B受到的摩擦力，以下判断中正确的选项是( )
A．物块 B 不受摩擦力作用
B．物块 B受摩擦力作用，大小恒定，方向向左
C．物块 B受摩擦力作用，大小恒定，方向向右
D．因小车的运动方向不能确定，故物块 B 受的摩擦力情况无法判断
解析 对小球A受力分析，它受绳的拉力和重力，两力的合力水平向左，且大小恒定， 故小车有向左的恒定的加速度，那么物块B也有水平向左的加速度，由受力分析知，物块B 必受到向左的摩擦力，且大小恒定，选项B正确．
答案 B
7．(多项选择)如下列图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，假设忽略小球与小车间的摩擦力，那么在此段时间内小车可能是( )
A．向右做加速运动 B．向右做减速运动
C．向左做加速运动 D．向左做减速运动
解析 弹簧压缩，小球受向右的弹力，由牛顿第二定律，知小球加速度必向右，因此， 小球可能向右加速或向左减速运动，A、D两项正确，B、C两项错误．
答案 AD 8．(单项选择)(2022·洛阳高三年级统一考试)如下列图，质量为M、带有半球形光滑凹槽的
装置放在光滑水平地面上，槽内有一质量为 m 的小铁球，现用一水平向右的推力 F 推动凹槽，小铁球与凹槽相对静止时，凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成 α 角．那么以下说法正确的选项是( )
A． 推 力 F＝Mgtanα B．系统的加速度 a＝gtanα C．凹槽对小铁球的支持力为 mg/sinα D．小铁球受到的合外力方向水平向左
解析 隔离小铁球，分析受力，小铁球受到的合外力水平向右，由牛顿第二定律，可得加速度a＝gtanα，推力F＝(M＋m)a＝(M＋m)gtanα，选项A、D错误，B项正确．由cosα
＝mg/FN，可得凹槽对小铁球的支持力 FN＝mg/cosα，选项 C 错误．
答案 B
9．(多项选择)(2022·南昌高三调研测试)在光滑水平面上，a、b 两小球沿水平面相向运动．当小球间距小于或等于 L 时，受到大小相等、方向相反的相互排斥恒力作用，当小球间距大于 L 时，相互间的排斥力为零．两小球在相互作用区间运动时始终未接触．两小球运动时速度 v 随时间 t 的变化关系图象如下列图，由图可知( )
A．a 球质量大于 b 球质量
B．在 t1时刻两小球间距最小
C．在 0－t2时间内两小球间距逐渐减小
D．在 0－t3时间内 b 球所受排斥力的方向始终与运动方向相反
解析 由图象可知，在两球相互作用的过程中，a球的加速度小于b球的加速度，因此
a球质量大于 b球质量，选项 A正确；在 t2时刻两球速度相同，此时距离最小，0－t2时间内两小球间距逐渐减小，因此选项 B错误，选项 C正确；由两球受力运动分析可知，b球所受排斥力的方向在 0－t1时间内与运动方向相反，在 t1－t3时间内与运动方向相同，因此选项 D错误．
答案 AC
10．(单项选择)如下列图，质量为 m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为 30°的光滑木板
AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板 AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为
( )
A．0 23g
B. 3
C．g
3
D. 3 g
解析 平衡时，小球受到三个力：重力mg、木板AB的支持力FN和弹簧拉力FT，受力情况如下列图．突然撤离木板时，FN突然消失而其他
力不变，因此 F
与重力mg的合力F mg23mg，产生的加速度a
＝

T
F23
cos30°＝ 3
＝m＝ 3 g，B 项正确．
答案 B
二、实验题(20 分)
11．(2022·山东实验中学高三质检)用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力．
(1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图乙，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．然后不断改变对小车的拉力F，他得到M(小车质量)保持不变情况下的a•F图线是以下列图中的(将选项代号的字母填在横线上)．
(2)打点计时器使用的交流电频率f＝50Hz.以下列图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出．写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a＝.根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为
m/s2(结果保存两位有效数字)．
解析 (1)由于没加拉力时，小车已加速下滑，故图象选项C正确．
(2)设相邻两计数点的时间间隔为T，那么T＝5T 5
0
s4＋s3－(s2＋s1)
0 ＝f.
由逐差法，得 a＝
(2T0)2
把 T 代入，得 a
(s4＋s3)－(s2＋s1)2，
0 ＝ 100 f
代入数值计算，得 a＝0.60 m/s2.
答案 (1)C
(s4＋s3)－(s2＋s1)2
(2)
100 f
0.60
12．(2022·山师附中一模)如以下列图所示为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系〞实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距 L＝48.0
cm 的 A、B 两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达 A、B 时的速率．
(1)下表中记录了实验测得的几组数据，v2－v2是两个速度传感器记录速率的平方差，那么
B A
加速度的表达式a＝，请将表中第3次的实验数据填写完整(结果保存三位有效数字)；
次数
F/N
v2－v2/(m2·s －2)
B A
a/(m·s －2)
1
0.60
0.77
0.80
2
1.04
1.61
1.68
3
1.42
2.34

4
2.62
4.65
4.84
5
3.00
5.49
5.72
(2)由表中数据，在以下列图中的坐标纸上作出 a•F 关系图线；
v2－v2
答案 (1)BA2.44
2L
(2)如图
三、计算题(40 分)
13．(2022·上海高考改编)如图(a)所示，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(b)所示．那么(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8， g＝10 m/s2)
求：物体与斜面间的动摩擦因数．
解析 当风速v＝0时，风力F＝0，a＝4m/s2，根据牛顿第二定律，有mgsin37°－ μmgcos37°＝ma，代入数据，得μ＝0.25
答案 0.25 14．如以下列图甲所示，质量为m＝2kg的物块放在水平桌面上处于静止状态，现用一水平
外力 F 作用在物块上，物块运动的加速度随时间变化的关系图象如图乙所示，物块运动过程中所受摩擦力的大小为 Ff＝5 N，重力加速度 g 取 10 m/s2，求：
(1)物块与地面间的动摩擦因数 μ；
(2)物块所受拉力 F 随时间 t 变化的关系式；
(3)2 s 末物块的速度 v.
解析 (1)设地面对物块的支持力为FN，那么Ff＝μFN
又 FN＝mg
解得 μ＝0.25
(2)根据牛顿第二定律，有
F－Ff＝ma
由题图乙可知 a＝kt
其中 k＝2 m/s3
所以 F＝(5＋4t) N
(3)a•t图象所围面积表示速度的变化量，2s内物块速度的变化量为Δv1

2×4 m/s＝4
m/s

因为 0 时刻物块速度为 0，故 2 s 末物块的速度
v＝4 m/s
答案 (1)0.25 (2)F＝(5＋4t)N (3)4m/s
＝2×
15．(2022·郑州一模)如以下列图所示，有一水平放置的足够长的皮带输送机以 v＝4 m/s 的速率顺时针方向运行．有一物体以 v0＝6 m/s 的初速度从皮带输送机的右端沿皮带水平向左滑动．假设物体与皮带间的动摩擦因数 μ＝0.2，并取 g＝10 m/s2，求物体从开始运动到回到出发点所用的时间．
解析 物体的全部运动过程可分为三个阶段
第一阶段：向左的匀减速运动，由牛顿第二定律，可得 μmg＝ma，解得 a＝2 m/s2
t v0
1＝a ＝3 s
x v0
1＝2 t1＝9 m
第二阶段：向右匀加速到速度与输送机相等
t v
2＝a＝2 s
x v
2＝2t2＝4 m
第三阶段：与输送机一起运动回到出发点
t x1－x2
3＝ v ＝1.25 s
总时间 t＝t1＋t2＋t3＝6.25 s
答案 6.25 s
16．(2022·云南一模)为研究空气对滑雪运发动的阻力，可以在滑雪板上安装传感器，在滑行时采集数据，作出滑雪板运动的 v•t 图象进行分析．在一次实验中，运发动沿倾角 θ＝ 37°足够长的斜坡直线滑下，如图甲所示．图乙为该次实验的 v•t 图象，曲线 ABC 为某段时间内速度与时间的关系图线．分析时发现 BC 段恰好平行于时间 t 轴，作曲线 AB 过纵轴上 A 点的切线 AD.人和滑雪板的总质量 m＝80 kg，人和滑雪板所受的空气阻力与速度成正比，比例系数为 k，在 v•t 图象中曲线在某点切线的斜率等于该时刻速度的变化率．取 sin37°
＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2.求：
(1)滑雪板速度 v＝6 m/s 时加速度的大小；
(2)比例系数 k 和滑雪板与斜坡间的动摩擦因数 μ.
解析 (1)滑雪板速度v＝6m/s时的加速度a等于直线AD 的斜率，那么
a Δv2
＝Δt ＝2.4 m/s
(2)当速度 v1＝6 m/s 时，取人与滑雪板为研究对象，由牛顿运动定律，得
mgsinθ－kv1－μmgcosθ＝ma
当 v2＝12 m/s 时，由牛顿运动定律，得
mgsinθ－kv2－μmgcosθ＝0
代入数据，解得
k＝32 kg/s
μ＝0.15
答案 (1)2.4m/s2 (2)k＝32 kg/s，μ＝0.15