2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動定律 本章綜合能力提升練（含解析）教科版

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1、本章綜合能力提升練 一、單項(xiàng)選擇題 1．如圖1所示，物體A、B疊放在水平粗糙桌面上，用水平力F拉物體B，使A隨B一起向右做勻加速直線運(yùn)動，則與物體B發(fā)生作用與反作用的力有(　　) 圖1 A．三對B．四對C．五對D．六對 答案　D 2．(2019·湖南省懷化市調(diào)研)一個質(zhì)量為2kg的物體，在4個共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)同時(shí)撤去大小分別為8N和12N的兩個力，其余的力保持不變，關(guān)于此后該物體運(yùn)動的說法正確的是(　　) A．一定做勻變速運(yùn)動，加速度大小可能等于重力加速度的大小 B．一定做勻變速直線運(yùn)動，加速度大小可能是5m/s2 C．可能做勻減速直線運(yùn)動，加速度大小是1.5

2、m/s2 D．可能做勻速圓周運(yùn)動，向心加速度大小是6m/s2 答案　A 解析　物體在4個力作用下處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡狀態(tài)的條件可知其中任意兩個力的合力與另外兩個力的合力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，所以撤去兩個力之后另外兩個力的合力為恒力，所以物體一定做勻變速運(yùn)動．因大小為8N與12N兩個力的合力的大小范圍為4N≤F合≤20N，則另外兩個力的合力的大小范圍為4N≤F合′≤20N，再由牛頓第二定律可知物體的加速度大小范圍為2m/s2≤a≤10 m/s2，所以A對． 3．如圖2所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn)，與豎直墻相切于A點(diǎn)．豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連

3、線和水平面的夾角為60°，C是圓環(huán)軌道的圓心．已知在同一時(shí)刻a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道AM、BM運(yùn)動到M點(diǎn)；c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)．則(空氣阻力不計(jì))(　　) 圖2 A．a(chǎn)球最先到達(dá)M點(diǎn) B．b球最先到達(dá)M點(diǎn) C．c球最先到達(dá)M點(diǎn) D．b球和c球都可能最先到達(dá)M點(diǎn) 答案　C 解析　設(shè)圓軌道半徑為R，據(jù)“等時(shí)圓”理論，ta＝＝2，tb>ta，c球做自由落體運(yùn)動，tc＝，C選項(xiàng)正確． 4．(2018·四川省瀘州市質(zhì)檢)高蹺運(yùn)動是一項(xiàng)新型運(yùn)動，圖3甲為彈簧高蹺．當(dāng)人抓住扶手用力蹬踏板壓縮彈簧后，人就向上彈起，進(jìn)而帶動高蹺跳躍，如圖乙．則下列說法正確的是

4、(　　) 圖3 A．人向上彈起過程中，一直處于超重狀態(tài) B．人向上彈起過程中，踏板對人的作用力大于人對踏板的作用力 C．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，高蹺對人的作用力大于人的重力 D．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，高蹺對地的壓力等于人和高蹺的總重力 答案　C 解析　人向上彈起的過程中，先做加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動(超重狀態(tài))，而后做加速度逐漸增加的減速直線運(yùn)動(失重狀態(tài))，最后做勻減速直線運(yùn)動(完全失重)到最高點(diǎn)，選項(xiàng)A錯誤；人向上彈起過程中，踏板對人的作用力和人對踏板的作用力屬于作用力和反作用力，二者等大反向，選項(xiàng)B錯誤；當(dāng)彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，人有豎直向上的加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知，高

5、蹺對人的作用力大于人的重力，由牛頓第三定律可知人對高蹺的作用力大于人的重力，高蹺對地的壓力大于人和高蹺的總重力，選項(xiàng)C正確，D錯誤． 5．(2018·甘肅省蘭州市三診)靜止于粗糙水平面上的物體，受到方向恒定的水平拉力F的作用，拉力F的大小隨時(shí)間變化如圖4甲所示．在拉力F從0逐漸增大的過程中，物體的加速度隨時(shí)間變化如圖乙所示，g取10m/s2.則下列說法中錯誤的是(　　) 圖4 A．物體與水平面間的摩擦力先增大，后減小至某一值并保持不變 B．物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1 C．物體的質(zhì)量為6kg D．4s末物體的速度為4m/s 答案　C 6．(2018·湖北省黃岡市模擬)

6、如圖5，水平地面上的小車上固定有一硬質(zhì)彎桿，質(zhì)量均為m的小球A、B由細(xì)線相連，小球A固定在桿的水平段末端，當(dāng)小車向右勻加速運(yùn)動時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g.下列說法正確的是(　　) 圖5 A．小車的加速度大小等于 B．細(xì)線對小球B的拉力大小等于mgsinθ C．桿對小球A的作用力大小等于 D．桿對小球A的作用力方向水平向右 答案　C 解析　對小球B受力分析可知，B受重力、拉力的作用而隨小車做勻加速直線運(yùn)動，受力分析如圖所示，則B的加速度a＝gtanθ，故A錯誤；細(xì)線對小球的拉力大小T＝，故B錯誤；對A、B整體分析可知，整體水平方向所受合力為2mgtanθ，豎直方

7、向所受重力等于2mg，則桿對A球的作用力F＝＝，故C正確；由C的分析可知，桿對小球A的作用力不會沿水平方向，故D錯誤． 二、多項(xiàng)選擇題 7．(2016·全國卷Ⅱ·19)兩實(shí)心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量．兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運(yùn)動時(shí)受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關(guān)．若它們下落相同的距離，則(　　) A．甲球用的時(shí)間比乙球長 B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 答案　BD 解析　小球的質(zhì)量m＝ρ·πr3，由題意知m甲>m乙，ρ甲＝ρ乙，則r甲>

8、r乙．空氣阻力f＝kr，對小球由牛頓第二定律得，mg－f＝ma，則a＝＝g－＝g－，可得a甲>a乙，由h＝at2知，t甲v乙，故選項(xiàng)B正確；因f甲>f乙，由球克服阻力做功Wf＝fh知，甲球克服阻力做功較大，選項(xiàng)D正確． 8．(2018·湖北省黃岡市質(zhì)檢)如圖6所示，足夠長的傾斜傳送帶以v＝2.4m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶與水平面的夾角θ＝37°，某時(shí)刻同時(shí)將A、B物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，已知A、B兩物塊釋放時(shí)間距為0.042 m，與傳送帶間的動摩擦因數(shù)分別為μA＝0.75、μB＝0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取sin 37°＝

9、0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2，則下列說法中正確的是(　　) 圖6 A．物塊B先做勻加速直線運(yùn)動，后與傳送帶保持相對靜止 B．物塊B最終一定追上物塊A C．在t＝0.24s時(shí)，A、B物塊速度大小相等 D．在t＝5.4s前，A、B兩物塊之間的距離先增大后不變 答案　BC 解析　物塊B先做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)與傳送帶共速后，因?yàn)棣藼＝0.5

10、下滑的加速度aB1＝gsin37°＋μBgcos37°＝10m/s2，與傳送帶共速時(shí)經(jīng)過的時(shí)間：tB＝＝0.24s；物塊A開始下滑的加速度aA＝gsin37°＋μAgcos37°＝12m/s2，與傳送帶共速時(shí)經(jīng)過的時(shí)間：tA＝＝0.2s；共速后物塊A與傳送帶一起勻速下滑，則t＝0.24s時(shí)兩物塊速度大小相等，選項(xiàng)C正確；在開始的0.24s內(nèi)因?yàn)锳的加速度較大，則兩物塊間的距離逐漸變大；在0.24s后物塊B繼續(xù)加速下滑速度逐漸變大，而物塊A的速度不變，則兩物塊間的距離又逐漸減小，選項(xiàng)D錯誤． 三、非選擇題 9．(2019·安徽省蕪湖市質(zhì)檢)某同學(xué)利用圖7甲所示的裝置探究“外力一定時(shí)，加速

11、度與質(zhì)量的關(guān)系”．圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源，小車的質(zhì)量未知． 圖7 (1)實(shí)驗(yàn)之前要平衡小車所受的阻力，具體的步驟是，吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列________________的點(diǎn)． (2)按住小車，在吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊，并在小車中放入質(zhì)量已知的砝碼，為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí)，小車所受的拉力近似不變，吊盤和盤中物塊的質(zhì)量和應(yīng)滿足的條件是________． (3)打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車，得到如圖乙所示的紙帶，圖示為五個連續(xù)點(diǎn)之間的距離(單位：cm)，則小車的加速度a＝________m/s2. (4

12、)改變小車中的砝碼質(zhì)量多次試驗(yàn)，得到不同的紙帶，記錄砝碼的質(zhì)量m，并根據(jù)紙帶求出不同的m對應(yīng)的加速度a，以m為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，作出－m關(guān)系圖線如圖丙所示，設(shè)圖中直線的斜率為k，縱軸上的截距為b，若牛頓第二定律成立，則小車的質(zhì)量為_______． 答案　(1)間隔均勻　(2)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量　(3)3.25　(4) 解析　(1)平衡摩擦力后，用手輕撥小車，小車應(yīng)做勻速直線運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列間隔均勻的點(diǎn)． (2)設(shè)小車質(zhì)量為M，車上砝碼質(zhì)量為m，吊盤和盤中物塊的質(zhì)量和為m2，小車所受拉力為F，對小車和砝碼受力分析，由牛頓第二定律可得F＝(M＋m)a；對吊盤和盤中物塊受力分析，由牛頓

13、第二定律可得m2g－F＝m2a；解得：F＝·m2g，化簡得：F＝·m2g，當(dāng)m2?M時(shí)，改變車上砝碼質(zhì)量m，小車所受拉力近似不變．故為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí)，小車所受的拉力近似不變，吊盤和盤中物塊的質(zhì)量和應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量． (3)題圖為五個連續(xù)點(diǎn)，故兩點(diǎn)間時(shí)間間隔T＝0.02s，小車的加速度a＝＝×10－2m/s2＝3.25 m/s2 (4)認(rèn)為拉力不變，則a＝，化簡得：＝＋.題圖中直線的斜率為k，縱軸上的截距為b，則k＝，b＝，解得：M＝. 10．(2018·廣東省惠州市模擬)如圖8(a)由小車、斜面及粗糙程度可以改變的水平長直木板構(gòu)成伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)

14、時(shí)，在水平長直木板旁邊放上刻度尺，小車可以從斜面平穩(wěn)地滑行到水平長直木板．利用該裝置與器材，完成能體現(xiàn)如圖(b)“伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)思想與方法”的實(shí)驗(yàn)推論(設(shè)重力加速度為g) 圖8 (1)請指出，實(shí)驗(yàn)時(shí)必須控制的實(shí)驗(yàn)條件_____________________________________． (2)請表述，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出的實(shí)驗(yàn)推論：_______________________________. (3)圖(c)是每隔Δt時(shí)間曝光一次得到的小車在粗糙水平面上運(yùn)動過程中的五張照片，測得小車之間的距離分別是x1、x2、x3、x4，由此可估算出小車與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝____

15、____(需要用x1、x2、x3、x4、g、Δt表示)． 答案　(1)釋放小車的豎直高度相同　(2)水平面越光滑，小車滑得越遠(yuǎn)，當(dāng)水平面完全光滑時(shí)，小車將滑向無窮遠(yuǎn)　(3) 解析　(1)根據(jù)伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)容與原理可知，需要小車到達(dá)水平面時(shí)的速度是相同的，所以在實(shí)驗(yàn)的過程中要求小車從同一個位置釋放，可知需要控制的條件為釋放小車的豎直高度相同； (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的情況，可以得出的結(jié)論為：水平面越光滑，小車滑得越遠(yuǎn)，當(dāng)水平面完全光滑時(shí)，小車將滑向無窮遠(yuǎn)； (3)小車在水平面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動，結(jié)合勻變速直線運(yùn)動的推論，則：a＝ 根據(jù)牛頓第二定律可知：a＝＝μg 所以小車與水平面間的

16、動摩擦因數(shù)：μ＝ 11．(2018·吉林省公主嶺市模擬)如圖9甲所示，光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m＝2kg的物體．物體同時(shí)受到兩個水平力的作用，F(xiàn)1＝4N，方向向右，F(xiàn)2的方向向左，大小隨時(shí)間均勻變化，如圖乙所示．物體從零時(shí)刻開始運(yùn)動． 圖9 (1)求當(dāng)t＝0.5s時(shí)物體的加速度大?。? (2)物體在t＝0至t＝2s內(nèi)，何時(shí)物體的加速度最大？最大值為多少？ (3)物體在t＝0至t＝2s內(nèi)，何時(shí)物體的速度最大？最大值為多少？ 答案　(1)0.5m/s2　(2)見解析　(3)見解析 解析　(1)由題圖乙可知F2＝(2＋2t) N 當(dāng)t＝0.5s時(shí)，F(xiàn)2＝(2＋2×0.5) N＝

17、3N F1－F2＝ma a＝＝m/s2＝0.5 m/s2. (2)物體所受的合外力為F合＝F1－F2＝2－2t (N) 作出F合－t圖像如圖所示 從圖中可以看出，在0～2s范圍內(nèi) 當(dāng)t＝0時(shí)，物體有最大加速度am Fm＝mam am＝＝m/s2＝1 m/s2當(dāng)t＝2s時(shí)，物體也有最大加速度am′ Fm′＝mam′ am′＝＝m/s2＝－1 m/s2 負(fù)號表示加速度方向向左． (3)由牛頓第二定律得a＝＝1－t (m/s2) 畫出a－t圖像如圖所示 由圖可知t＝1s時(shí)速度最大，最大值等于a－t圖像在t軸上方與橫、縱坐標(biāo)軸所圍的三角形的面積v＝×1×1m/s＝0

18、.5 m/s. 12．(2018·安徽省蚌埠市一質(zhì)檢)如圖10所示，在足夠長的光滑固定斜面底端放置一個長度L＝2m、質(zhì)量M＝4kg的木板，木板的最上端放置一質(zhì)量m＝1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))．現(xiàn)沿斜面向上對木板施加一個外力F使其由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動，已知斜面傾角θ＝30°，物塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝，g＝10m/s2. 圖10 (1)當(dāng)外力F＝30N，二者保持相對靜止，求二者共同運(yùn)動的加速度大小； (2)當(dāng)外力F＝53.5N時(shí)，二者之間將會發(fā)生相對滑動，求二者完全分離時(shí)的速度各為多大？ 答案　(1)1m/s2　(2)6.5 m/s　2.5m/s 解析　(1)二者共同運(yùn)動時(shí)，F(xiàn)－(M＋m)gsinθ＝(M＋m)a 解得a＝1m/s2 (2)設(shè)木板和物塊的加速度分別為a1、a2，從開始運(yùn)動到二者完全分離的時(shí)間為t，分離時(shí)速度分別為v1、v2， F－Mgsinθ－μmgcosθ＝Ma1，μmgcosθ－mgsinθ＝ma2 又L＝(a1－a2)t2，v1＝a1t，v2＝a2t 聯(lián)立解得v1＝6.5m/s，v2＝2.5 m/s. 9