2023年高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律新人教版

PAGEPAGE1第三章牛顿运动定律综合过关标准限时检测总分值：100分考试时间：60分钟一、选择题(此题共8小题，每题6分，共计48分。1～5题为单项选择，6～8题为多项选择，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分)1．(2022·河北冀州中学月考)2022年是浙江大学建校120周年，在浙大就读过一年的诺贝尔物理学奖获得者李政道在贺信中称：“一年‘求是’校训的熏陶，发端了几十年来我细推物理之乐。〞物理学史上许多物理学家以科学探究为乐，以下符合物理史实的是eq\x(导学号21993423)(B)A．开普勒发现了行星运动的规律，并通过实验测出了引力常量B．笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了奉献C．伽利略利用小球沿斜面运动，“冲淡了重力作用〞，验证了小球运动的速度与位移成正比D．亚里士多德发现了力是改变物体运动状态的原因[解析]开普勒发现了行星运动的规律，卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量，选项A错误；伽利略、笛卡儿都对牛顿第一定律的建立做出了奉献，选项B正确；小球在斜面上运动，运动速度与位移不成正比，选项C错误；伽利略发现了力是改变物体运动状态的原因，选项D错误。2．(2022·湖南省五市十校高三联考)?跳悬崖?是安卓平台上的一款益智休闲类小游戏，其过程中一个片段如图甲所示，。在游戏中，玩家控制的长毛怪要不断通过跳床帮助企鹅在悬崖上打下落脚点，企鹅那么会按照打下的落脚点进行攀爬。假设长毛怪从一定高处开始仅在重力作用下下落，接触蹦床后弹回的整个过程中没有能量损失，长毛怪的速度随时间变化的图象如图乙所示，图中Oa段和cd段为直线。那么以下说法不正确的选项是eq\x(导学号21993424)(C)A．长毛怪在0～t1段做自由落体运动B．长毛怪在t1～t2段处于失重状态C．长毛怪在t2～t4段先处于超重状态后处于失重状态D．长毛怪在t5～t6段的加速度与0～t1段的相同[解析]由题意知速度方向向下时为正方向，长毛怪在0～t1段做自由落体运动，选项A正确；在t1～t2段速度继续增大，加速度方向向下，处于失重状态，选项B正确；在t2～t4段速度先减小后增大，加速度方向向上，处于超重状态，选项C错误；t5～t6段和0～t1段都是直线，所以斜率相同，加速度相同，选项D正确。3．(2022·开封市高三定位考试)小明设计了一个模型火简箭，由弹簧测力计测得其重力为G。此火箭发射时可提供大小为F＝2G的恒定推动力，且持续时间为t。随后小明又对设计方案进行了改良，采用二级推进的方式，即当火箭飞行eq\f(t,2)时，火箭丢弃自身一半的质量，剩余eq\f(t,2)时间，剩余的一半继续飞行。假设采用原来的方法火箭最高可上升的高度为H，那么采用改良前方案火箭最高可上升的高度为(不考虑燃料消耗引起的质量变化)eq\x(导学号21993425)(C)A．1.5H B．2HC．2.75H D．3.25H[解析]对原方案的火箭加速上升过程分析，由牛顿运动定律，F－G＝ma，解得a＝g；加速上升高度h1＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)gt2，t时刻火箭向上的速度v＝at＝gt，失去推力后，做竖直上抛运动，上升高度h2＝eq\f(v2,2g)＝eq\f(gt2,2g)＝eq\f(1,2)gt2，H＝h1＋h2＝gt2。采用二级推进的方式后，火箭在开始的加速上升过程，由牛顿运动定律，F－G＝ma1，解得a1＝g；前eq\f(t,2)时间内火箭上升的高度H1＝eq\f(1,2)a1(eq\f(t,2))2＝eq\f(1,8)gt2，eq\f(t,2)时刻向上的速度v1＝eq\f(a1t,2)＝eq\f(gt,2)，丢弃自身一半质量后，由牛顿运动定律，F－eq\f(1,2)G＝eq\f(1,2)ma2，解得a2＝3g；后eq\f(t,2)时间火箭加速上升的高度H2＝v1eq\f(t,2)＋eq\f(1,2)a2(eq\f(t,2))2＝eq\f(5,8)gt2，t时刻向上的速度v2＝v1＋eq\f(a2t,2)＝2gt，失去推力后，做竖直上抛运动，上升高度H3＝eq\f(v\o\al(2,2),2g)＝eq\f(2gt2,2g)＝2gt2，H′＝H1＋H2＋H3＝eq\f(1,8)gt2＋eq\f(5,8)gt2＋2gt2＝eq\f(11,4)gt2＝eq\f(11,4)H＝2.75H，选项C正确。4．(2022·益阳市湘潭市调研考试)如下图，质量均为m的两物块A和B的接触面是水平的，A与B保持相对静止一起沿倾角为α的固定光滑斜面下滑，重力加速度大小为g，以下说法正确的选项是eq\x(导学号21993426)(B)A．B对A的支持力大小为mgB．A对B的压力大小为mgcos2αC．A与B之间的摩擦力为0D．A与B之间的摩擦力为mgsin2α[解析]A、B整体具有沿斜面向下的加速度，设加速度大小为a，由牛顿第二定律可知，(m＋m)a＝(m＋m)gsinα，得a＝gsinα，将a正交分解为竖直分量a1、水平分量a2，如答图1所示，由于具有水平分量a2，故物块A必受水平向右的摩擦力Ff，A受力如答图2所示；由牛顿第二定律得：竖直方向上：mg－FN＝ma1，水平方向上：Ff＝ma2，斜面与水平方向的夹角为α，摩擦力和弹力的合力与水平方向夹角为α，由几何关系得：a1＝asinα＝gsinαsinα＝gsin2α，a2＝acosα＝gsinαcosα，解得FN＝mg－mgsin2α＝mgcos2α，Ff＝mgsinαcosα，由牛顿第三定律得，A对B的压力大小为mgcos2α，由以上分析可知ACD错误，B正确。5．(2022·湛江调研测试)一位50kg的乘客乘坐电梯，t＝0时从地面由静止开始升到顶层用了10s的时间。电梯的加速度随时间的关系图线如下图，其中加速度的正值表示方向向上，g取10m/s2，由图可知eq\x(导学号21993427)(B)A．电梯地板给乘客的最大力大小为500NB．乘客给地板的最小力大小为350NC．电梯加速到速度最大用时2sD．在7～8s时间内，乘客对电梯的压力越来越大[解析]由加速度随时间变化的图象可知，电梯向上加速运动的加速度最大值为a1＝2m/s2，此时电梯地板给乘客的支持力最大。设电梯地板给乘客的最大支持力为F1，由牛顿第二定律，F1－mg＝ma1，解得F1＝600N，选项A错误。电梯向上减速运动的最大加速度为a2＝－3m/s2，此时电梯地板给乘客的支持力最小，设电梯地板给乘客的最小支持力为F2，由牛顿第二定律，F2－mg＝ma2，解得F2＝350N，根据牛顿第三定律，乘客给电梯地板的最小压力大小为350N，选项B正确。由加速度随时间变化的图象可知，电梯加速到速度最大时用时4s，选项C错误。在7～8s时间内电梯加速度方向向下，处于失重状态，加速度数值越来越大，因此在7～8s时间内乘客对电梯的压力越来越小，6．(2022·河北石家庄质检)如下图，质量均为m＝3kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k＝10N/m的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块在水平外力F作用下向右做a＝2m/s2的匀加速直线运动直至与A别离，两物块与地面的动摩擦因数均为μ＝0.5，g＝10m/s2。那么eq\x(导学号21993428)(BCD)A．物块A、B别离时，弹簧的弹力为0B．物块A、B别离时，所加外力F的大小为21NC．物块A、B由静止开始运动到别离运动的距离为0.09mD．物块A、B由静止开始运动到别离时，所用的时间为0.3s[解析]物块A、B别离时，A、B间弹力为0，A、B的加速度相同，即F－μmBg＝mBa，kx－μmAg＝mAa，那么弹簧的弹力不为0，A错误；别离时研究B，F－μmg＝ma，解得F＝21N，B正确；A、B静止时，对于A、B有kx1＝2μmg，A、B别离时，对A有kx2－μmg＝ma，此过程中x1－x2＝eq\f(1,2)at2，解得x1－x2＝0.09m，t＝0.3s，CD正确。7．(2022·江西省奉新一中高三上学期第四次月考试题)如下图，质量为M、半径为4R的半球体A始终静止在粗糙水平面上，质量为m、半径为R的光滑小球B通过一根与半球体A最高点相切但不接触的水平细线系住静止在半球体A上。重力加速度为g，以下说法正确的选项是eq\x(导学号21993429)(AD)A．细线对小球的拉力大小为eq\f(3,4)mgB．地面对半球体的摩擦力的大小为eq\f(5,4)mgC．保持小球的位置和静止状态不变，将细线左端沿竖直墙壁逐渐上移，细线对小球的拉力逐渐增大D．剪断B球绳子的瞬间，小球B的加速度大小为0.6[解析]对小球进行受力分析如图1可知，小球受重力、支持力、绳子的拉力作用而处于平衡状态，由几何关系可知，sinθ＝4R/5R＝0.8，故θ＝53°，那么由几何关系知，F＝mgtanθ＝eq\f(3,4)mg，故A正确；由几何关系解得：N＝mg/cosθ＝5mg/4，由牛顿第三定律可知，小球对半球体的压力为：N′＝5mg/4，对半球体分析，水平方向上，摩擦力与N′的分力平衡，那么有：f＝N′sinθ＝3mg/4，故B错误；保持小球的位置和静止状态不变，将细线左端沿竖直墙壁逐渐上移，那么细线与竖直方向的夹角越来越小，那么由图2可知，细线对小球的拉力先减小后增大，故C错误；剪断B球绳子的瞬间，小球受力发生突变，此时合力F合＝mgcosθ＝0.6mg，由牛顿第二定律可得，加速度为0.6g，故D正确。应选：AD。8．(2022·长春市普通高中监测(一))如下图，质量为M的三角形木块A静止在水平地面上，其左右两斜面光滑，一质量为m的物块B沿倾角α＝30°的右侧斜面加速下滑时，三角形木块A刚好保持静止，那么当物块B沿倾角β＝60°的左侧斜面下滑时，以下说法中正确的选项是eq\x(导学号21993430)(CD)A．A仍然静止不动，地面对A的摩擦力两种情况下等大B．A仍然静止不动，对地面的压力比沿右侧斜面下滑时对地面的压力小C．A将向右滑动，假设使A仍然静止需对其施加向左的作用力D．假设α＝45°，A将滑动[解析]物块B沿着右侧斜面下滑时，对斜面的压力等于其重力沿垂直斜面的压力，为F＝mgcos30°，对木块A受力分析，受重力、压力、支持力和向右的静摩擦力，如答图1所示。木块A恰好不滑动，故静摩擦力到达最大值，等于滑动摩擦力，根据平衡条件有x方向：f＝Fsin30°，y方向：N＝Mg＋Fcos30°，f＝μN1，其中N＝N1，解得μ＝eq\f(\r(3)m,3m＋4M)。物块B从左侧下滑时，先假设木块A不动，受重力、支持力、压力和向左的摩擦力，如答图2所示。压力等于物块B重力沿垂直斜面的分力，即F′＝mgcos60°，竖直方向一定平衡，支持力N′＝Mg＋F′cos60°＝Mg＋eq\f(1,4)mg，N′＝N″，故最大静摩擦力fm＝μN″＝eq\f(\r(3)m,3m＋4M)(Mg＋eq\f(1,4)mg)，压力沿地面平行的分力为F′cos30°＝eq\f(\r(3),4)mg>fm，故A一定会滑动，要使A静止，需要对其施加向左的推力，故C正确，AB错误。假设α＝45°，物块B沿右侧斜面下滑时，先假设A不动，B对A的压力为mgcos45°，该压力沿地面平行的分力为mgsin45°cos45°，竖直分力为mgcos45°sin45°，与α＝30°时相比，B对A压力沿地面平行的分力变大，B对A压力的竖直分力变小，故最大静摩擦力减小，故A一定滑动，D正确。二、非选择题(共3小题，共52分。计算题解答时请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得分)9．(12分)(2022·安徽省皖西南名校高三上学期联考试题)某实验小组方案做“探究加速度与力、质量的关系〞实验，设计的实验装置如下图。eq\x(导学号21993431)(1)某同学打出如下图的一条纸带，每两点间还有四个点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点的距离。打点计时器的电源频率为50Hz。该小车做匀变速直线运动的加速度a＝__1.94__m/s2，与纸带上D点相对应的瞬时速度＝__1.18__m/s。(答案均保存三位有效数字)(2)根据实验数据，作出小车加速度a与传感器示数F外力的关系如以下图所示，图象不经过原点的原因是__没有平衡摩擦力__；分析图象可知，小车和车上滑轮的总质量为__0.5__kg。[解析](1)由逐差法可得：a＝eq\f(x4＋a5＋x6－x1＋x2＋x3,9Δt2)＝1.94m/s2，由匀变速直线运动规律可得：v＝eq\f(x4＋x5,2Δt)＝1.18m/s；(2)图象不经过原点的原因是没有平衡摩擦力，由题意可得：2F－f＝ma，整理可得：a＝eq\f(2,m)F－eq\f(1,m)f，a－F图象的斜率k＝4，k＝eq\f(2,m)＝4，即质量m＝0.5kg。10．(18分)(2022·江西省赣州市四校协作体高三上学期期中试题)如图，在水平地面上固定一倾角为37°足够长的的斜面，有一木块以初速度8m/s冲上斜面，木块与斜面的动摩擦因数为0.25(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)。那么：eq\x(导学号21993432)(1)木块沿斜面上升的最大距离为多少？(2)木块在斜面上运动的时间为多少？(3)如果斜面是光滑的，求木块运动到离斜面底端4m处的速度？答案：(1)4m(2)1＋eq\r(2)s(3)4m/s可向上也可向下[解析](1)对木块受力分析如图根据牛顿第二定律有mgsinθ＋f1＝ma1f1＝μN，N＝mgcosθ，联立以上可得加速度为a1＝g(sinθ＋μcosθ)＝8m/s2物体沿斜面做匀减速运动，根据veq\o\al(2,t)－veq\o\al(2,0)＝2a1s可得木块沿斜面上升的最大距离为s＝eq\f(v\o\al(2,0),2a1)＝eq\f(64,2×8)m＝4m。(2)木块上升到最高点所用的时间为t1t1＝eq\f(v0,a1)＝1s木块上升到最高点后，mgsin37°＝6m>f2＝μmgcos37°＝故木块不能停留在斜面上，沿斜面下滑，mgsin37°－μmgcos37°＝ma2解得下滑加速度为a2＝4m/s木块下滑的时间为t2，有s＝eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)t2＝eq\r(\f(2s,a2))＝eq\r(\f(2×4,4))＝eq\r(2)s木块在斜面上运动的总时间为t＝t1＋t2＝1＋eq\r(2)s(3)如果斜面是光滑的，木块上升到最高点后沿斜面返回，在斜面上的加速度不变，加速度大小为a3＝gsin37°＝6m/s2由速度位移公式得v2－veq\o\al(2,0)＝2ax，木块离斜面底端4m时的速度v＝±eq\r(v\o\al(2,0)＋2ax)＝±4m/s那么物体可能沿斜面向上运动，也可能沿斜面向下运动。11．(22分)(2022·福建福州高三上学期期末)如下图，足够