（全国通用版）2023高考物理大一轮复习《牛顿运动定律》综合检测

PAGE?牛顿运动定律?综合检测(时间:90分钟总分值:100分)【测控导航】考点题号1.牛顿第一定律、物理学史12.牛顿第二定律3,5,7,9,11,123.超重、失重84.牛顿第二定律与图像4,105.连接体问题66.牛顿第三定律27.牛顿运动定律的综合应用16,17,188.实验:探究加速度与力、质量的关系13,149.实验:测量物块与水平桌面之间的动摩擦因数15一、选择题(此题共12小题,每题4分,共48分.在每题给出的四个选项中,第1～7题只有一个选项正确,第8～12题有多项正确,全部选对得4分,选对但不全得2分,有选错或不选的得0分)1.科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用.以下说法不符合历史事实的是(C)A.伽利略通过“理想实验〞得出结论:一旦物体具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去B.笛卡儿指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向C.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变D.牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质解析:伽利略“理想实验〞得出结论:力不是维持运动的原因,即运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,故A正确;笛卡儿指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向,符合历史事实,故B正确;亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体才能运动,故C错误;牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,符合事实,故D正确.2.在滑冰场上,甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上,原来静止不动,在相互猛推一下后分别向相反方向运动.假定两板与冰面间的动摩擦因数相同.甲在冰上滑行的距离比乙远,这是由于(C)A.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力B.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间C.在刚分开时,甲的初速度大于乙的初速度D.在分开后,甲的加速度小于乙的加速度解析:在推的过程中,作用力与反作用力大小相等,相互作用时间相同,故A,B均错;分开后,两者滑动摩擦力分别为Ff1=μm1g,Ff2=μm2g,那么各自的加速度分别为a1=Ff1m1=μg,a2=Ff2m2=μg,两者做匀减速直线运动的加速度大小相等,且末速度均为0,由3.(2022·湖北襄阳联考)如下图,水平地面上有一轻质弹簧,下端固定,上端与物体A相连接,整个系统处于平衡状态.现用一竖直向下的力F压物体A,使A竖直向下做匀加速直线运动一段距离,整个过程中弹簧一直处在弹性限度内.以下关于所加力F的大小和运动距离x之间关系图像正确的选项是(D)解析:物体A做匀加速直线运动过程中受到竖直向下的压力F、重力和竖直向上的弹力,根据牛顿第二定律可得F+mg-kx=ma,解得F=ma-mg+kx,F是关于x的一次函数且在逐渐增大,故D正确.4.以初速度v竖直向上抛出一小球,小球所受空气阻力与速度的大小成正比,以下图像中,能正确反映小球从抛出到落回原处的速度随时间变化情况的是(A)解析:设小球所受的阻力Ff=kv,小球的质量为m,那么在小球上升的过程中有mg+Ff=ma,得a=g+kvm,由于上升过程中小球的速度越来越小,小球的加速度a越来越小,故vt图的斜率的绝对值越来越小,B,D错误;在下落过程中有a=g-kvm,下落过程中小球的速度越来越大,故小球的加速度越来越小,那么vt图的斜率的绝对值也越来越小,选项C的斜率的绝对值越来越大,C错误,A正确.5.(2022·山东临沂期中)如下图,在倾角为θ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,重力加速度为g.某时刻将细线剪断,那么在细线剪断的瞬间,以下说法正确的选项是(B)A.物块A的加速度为0 B.物块A的加速度为g/3C.物块B的加速度为0 D.物块B的加速度为g/2解析:剪断细线前,弹簧的弹力F弹=mgsin30°=12mg,细线剪断的瞬间,弹簧的弹力不变,仍为F弹=12mg;剪断细线瞬间,对A,B系统,加速度为a=3mgsin30°6.(2022·安徽铜陵期中)在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B,其中B球球面光滑,半圆A与左侧墙壁之间存在摩擦.两球心之间连线与水平方向成30°的夹角,两球能够一起以加速度a匀加速竖直下滑,a<g,(g为重力加速度),那么半球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为(A)A.32 B.33 C.3解析:球B受力如下图.其中F,FN分别为A球和右侧墙壁的弹力,由平衡关系可得FN=Fcosθ,Mg-Fsinθ=Ma,解得FN=M(g-a)1tan对两球组成的整体有(m+M)g-μFN=(M+m)a,而M=2m,联立解得μ=327.(2022·山西太原月考)如图,在倾角为α的固定光滑斜面上,有一用绳子拴着的长木板,木板上站着一只猫.木板的质量是猫的质量的2倍.当绳子突然断开时,猫立即沿着板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变.那么此时木板沿斜面下滑的加速度为(C)A.g2sinα B.gsinC.32gsinα D.2gsin解析:木板沿斜面加速下滑时,猫保持相对斜面的位置不变,即相对斜面静止,加速度为零.将木板和猫看成整体,根据牛顿第二定律F合=F猫+F木板=0+2ma(a为木板的加速度,m为猫的质量),整体受到的合力大小为猫和木板沿斜面方向的分力的大小,即F合=3mgsinα,解得a=32gsinα8.(2022·山东烟台期中)某村庄建房时,工人将甲、乙两块砖叠放在一起竖直向上抛给瓦匠,如下图.两块砖上升过程中始终保持相对静止,那么上升过程中(不计空气阻力)(BD)A.甲砖处于失重状态,乙砖处于超重状态B.甲乙两砖均处于失重状态C.甲、乙两砖间存在摩擦力作用D.甲、乙两砖均只受重力作用解析:以甲与乙组成的整体为研究对象,在上升和下降过程中仅受重力,由牛顿第二定律知加速度为g,方向竖直向下,可知甲、乙两砖均处于失重状态,故A错误,B正确;再以甲为研究对象,因加速度为g,方向竖直向下,由牛顿第二定律知甲所受合力为甲的重力,所以甲仅受重力作用,甲、乙两砖间不存在摩擦力作用,故C错误,D正确.9.(2022·辽宁沈阳期中)质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上,一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球静止在圆槽上,如下图,那么(BC)A.小球对圆槽的压力为MFB.小球对圆槽的压力为mgC.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力增大D.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力减小解析:由整体法可求得系统的加速度a=FM+m,圆槽对小球的支持力FN=mgFN′=FN,当F增大后,FN增大,B,C正确.10.(2022·黑龙江双鸭山月考)如图(甲)所示,用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图(乙)所示,假设重力加速度g取10m/s2.根据图(乙)中所提供的信息可以计算出(AB)A.物体的质量B.斜面的倾角C.加速度为6m/s2时物体的速度D.加速度由2m/s2增加到6m/s2过程物体通过的位移解析:对物体受力分析,受推力、重力、支持力,如图x方向:Fcosθ-mgsinθ=ma①y方向:FN-Fsinθ-mgcosθ=0②从图像中取两个点(20N,2m/s2),(30N,6m/s2)代入①式解得m=2kg,θ=37°,所以物体的重力mg=20N,斜面的倾角为θ=37°,故A,B正确.题中并未说明力F随时间变化的情况,故无法求出加速度为6m/s2时物体的速度大小.因为物体做变加速运动,无法求出物体通过的位移,故C,D错误.11.(多项选择)如下图,在光滑的斜面上,劲度系数为k的轻弹簧的下端固定,上端与质量为m的物体B接触(未连接),物体B处于静止状态,此时弹簧被压缩了x0.现用力F缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度又被压缩了x0,撤去力F后,物体开始向上运动,运动的最大距离为4x0.重力加速度为g.那么(BC)A.撤去F后,物体先做匀加速运动,再做匀减速运动B.撤去F后,物体刚运动时的加速度大小为kC.撤去F后,物体离开弹簧瞬间的速度大小为2x0kD.撤去F后,物体做匀减速运动的时间为2m解析:撤去F后,物体先做变加速运动,再做变减速运动,最后脱离弹簧做匀减速运动,所以选项A错误;撤去F的瞬间物体受到的合外力为kx0,由牛顿第二定律可知物体的加速度为kx0m,所以选项B正确;物体离开弹簧后做加速度为kx0v02=2ax可得,物体离开弹簧瞬间的速度大小为2x0km,所以选项C正确;由x=12at12.(2022·河北保定月考)一个质量可忽略不计的长轻质木板置于光滑水平地面上,木板上放质量分别为mA=1kg和mB=2kg的A,B两物块,A,B与木板之间的动摩擦因数都为μ=0.2,A,B两物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,水平恒力F作用在A物块上,如下图(重力加速度g取10m/s2).那么以下说法正确的选项是(CD)A.假设F=1N,那么A,B都静止不动B.假设F=1.5N,那么A物块所受摩擦力大小为1.5NC.假设F=4N,那么B物块所受摩擦力大小为2ND.假设F=6N,那么B物块的加速度为1m/s2解析:假设F=1N,那么对于整体而言,木板受到地面的摩擦力为0,所以木板与A,B将一起向左运动,选项A错误;假设F=1.5N,而物块AB的最大静摩擦力分别是2N和4N,它们都大于1.5N,故对于整体而言,加速度为a1=1.5N1kg+2kg=0.5m/s2,再对A物块受力分析得,1.5N-FfA=mAa1,解得FfA=1N,选项B错误;假设F=4N,那么A会做加速运动,将B与木板看成一个整体,那么其加速度a2=FfAmmB=2N2kg=1m/s2,那么B物块所受摩擦力大小为FfB二、非选择题(共52分)13.(6分)某实验小组利用长木板、实验小车、打点计时器及沙桶等实验装置来探究质量一定时,物体的加速度与细绳拉力之间的关系.(1)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的aF图像如图(a)所示,可能是图中的图线.(选填“甲〞“乙〞或“丙〞)

(2)如图(b)所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车通过计数点3时的速度大小为m/s,小车的加速度大小为m/s2.(结果均保存两位有效数字)

解析:(1)如果遗漏了平衡摩擦力这一步骤,那么当F到达一定值时,小车才有加速度,故他测量得到的aF图像可能是图中的图线丙.(2)小车通过计数点3时的速度大小为v3=(2.89+3.38)×10-22×0.1m/s=0.31m/s;因Δx=答案:(1)丙(2)0.310.49评分标准:每空2分.14.(6分)(2022·山东日照模拟)为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图(甲)所示的实验装置.其中M为带滑轮的小车的质量,m为沙和沙桶的质量.(滑轮质量不计)(1)实验时,一定要进行的操作是.

A.用天平测出沙和沙桶的质量B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数D.改变沙和沙桶的质量,打出几条纸带E.为减小误差,实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到如图(乙)所示的一条纸带(两相邻计数点间还有两个点没有画出),打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为m/s2(结果保存两位有效数字).

(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的aF图像是一条直线,图线与横坐标的夹角为θ,求得图线的斜率为k,那么小车的质量为.

A.2tanθ B.1tanθC.k 解析:(1)小车受到的力可由弹簧测力计读出,故沙和沙桶的质量可以不用测出;将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力是需要进行的操作,因为这样小车受到的合力就不考虑摩擦力了;小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数是需要操作的;改变沙和沙桶的质量,打出几条纸带,是用来测量外力大小的,故也是需要进行的操作;因为外力的大小可以通过弹簧测力计读出,故不需要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M,所以需要进行的操作是BCD;(2)小车的加速度a=(=1.3m/s2;(3)因为弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,故tanθ=aF=k,由F=ak及牛顿第二定律F合=ma得,小车的质量为m=F合a=答案:(1)BCD(2)1.3(3)D评分标准:每空2分.15.(8分)(2022·浙江绍兴月考)图(a)为测量物块与水平桌面之间的动摩擦因数的实验装置示意图,实验步骤如下:①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;②调整轻滑轮,使细线水平;③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;④屡次重复步骤③,求a的平均值a;⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.答复以下问题:(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图(b)所示,其读数为cm.

(2)物块的加速度a可用d,s,ΔtA和ΔtB表示为a=.

(3)动摩擦因数μ可用M,m,a和重力加速度g表示为μ=.

(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于(填“偶然〞或“系统〞)误差.

解析:(1)游标卡尺的读数为L=9mm+120×10mm=9.50mm=0.950cm(2)因为光电门的宽度非常小,所以通过光电门的平均速度可认为是瞬时速度,故通过光电门A的瞬时速度为vA=dΔtA,通过光电门B的瞬时速度为vB=dΔtB,那么根据公式v2-v02=2as可得a=12s[((3)根据牛顿第二定律可得mg-μMg=(M+m)a,故解得μ=mg-((4)细线没有调整到水平,引起的误差是由于实验装置引起的,所以为系统误差.答案:(1)0.950(2)12s[(dΔtB)2-(3)mg-(评分标准:每空2分.16.(10分)如图(甲)所示,一质量为2.0kg的物体静止在水平地面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.20.从t=0时刻起,物体受到水平方向的力F的作用而开始运动,8s内F随时间t变化的规律如图(乙)所示.求:(g取10m/s2)(1)4s末物体速度的大小;(2)在图(丙)的坐标系中画出物体在8s内的vt图像;(要求计算出相应数值)(3)物体在8s内的位移大小.解析:(1)物体在0～4s内受到水平力F和摩擦力Ff的作用,由静止开始向右做匀加速直线运动,设加速度为a1,4s末速度为v1,由牛顿第二定律F1-Ff=ma1(1分)Ff=μmga1=3m/s2(1分)v1=a1t1=12m/s.(1分)(2)由图知,4～5s内物体受到水平力F的大小不变,方向改变,设加速度为a2,5s末速度为v2,-(F2+μmg)=ma2a2=-7m/s2(1分)v2=v1+a2t2=5m/s(1分)由图知,5～8s内物体只受摩擦力Ff作用,设加速度为a3,速度为v3,-μmg=ma3a3=-2m/s2(1分)t3=-vt3=2.5s在t=7.5s时物体停止运动,v3=0(1分)物体运动的vt图像如下图.(1分)(3)由vt图可知(或计算得出)0～4s内,x1=24m4～5s内,x2=8.5m5～7.5s内,x3=6.25mx=x1+x2+x3解得x=38.75m.(2分)答案:(1)12m/s(2)见解析(3)38.75m17.(10分)如下图,一足够长的木板B静止在水平地面上,有一小滑块A以v0=3m/s的水平初速度冲上该木板.木板质量是小滑块质量的2倍,木板与小滑块间的动摩擦因数为μ1=0.5,木板与水平地面间的动摩擦因数为μ2=0.1,求小滑块相对木板滑行的位移是多少?(取g=10m/s2)解析:设小滑块的质量为m,那么木板的质量为2m,小滑块的加速度为a1,木板的加速度为a2.以小滑块为研究对象,由牛顿第二定律得μ1mg=ma1,所以a1=μ1g=5m/s2.设经时间t,木板与小滑块相对静止,共同速度为v,有v=v0-a1t,(2分)以木板为研究对象,由牛顿第二定律得μ1m