《2018年秋高中物理 第4章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè) 新人教版必修1.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018年秋高中物理 第4章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè) 新人教版必修1.doc(10頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律
學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)
本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分,時(shí)間90分鐘。
第Ⅰ卷(選擇題 共40分)
一、選擇題(共10小題,每小題4分,共40分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第7~10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.(江西省鷹潭市2017~2018學(xué)年高一上學(xué)期期末)高蹺運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)新型運(yùn)動(dòng),圖甲為彈簧高蹺。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(dòng)高蹺跳躍,如圖乙。則下列說(shuō)法正確的是( A )
A.人向上彈起過(guò)程中,先處于超重狀態(tài),后處于失重狀態(tài)
B.人向上彈起過(guò)程中,踏板對(duì)人的作用力大于人對(duì)踏板的作用力
C.彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),高蹺對(duì)人的作用力等于人的重力
D.彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),高蹺對(duì)地的壓力等于人和高蹺的總重力
解析:A項(xiàng),人向上彈起過(guò)程中,人應(yīng)該經(jīng)歷了先加速后減速的過(guò)程,所以先有向上的加速度,后有向下的加速度,故A項(xiàng)正確。B項(xiàng),踏板對(duì)人的作用力與人對(duì)踏板的作用力是一對(duì)相互作用力,根據(jù)牛頓第三定律,二者大小始終相等,故B項(xiàng)錯(cuò)誤。C項(xiàng),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,可知高蹺對(duì)人的作用力大于人的重力,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。D項(xiàng),同理以高蹺和人的系統(tǒng)為研究對(duì)象,彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律,地對(duì)高蹺的壓力大于人和高蹺的總重力,再根據(jù)牛頓第三定律,可知高蹺對(duì)地的壓力大于人和高蹺的總重力,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.如圖所示,總質(zhì)量為460kg的熱氣球,從地面剛開(kāi)始豎直上升時(shí)的加速度為0.5m/s2,當(dāng)熱氣球上升到180m時(shí),以5m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)。若離開(kāi)地面后熱氣球所受浮力保持不變,上升過(guò)程中熱氣球總質(zhì)量不變,重力加速度g=10m/s2。關(guān)于熱氣球,下列說(shuō)法正確的是( A )
A.所受浮力大小為4830N
B.加速上升過(guò)程中所受空氣阻力保持不變
C.從地面開(kāi)始上升10s后的速度大小為5m/s
D.以5m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為400N
解析:由牛頓第二定律,所受浮力為F,則F-mg=ma,F(xiàn)=m(g+a)=460(10+0.5)N=4830N,A正確;加速上升過(guò)程中速度增大,受空氣阻力增大,B錯(cuò)誤;氣球開(kāi)始加速度為0.5m/s2,此后加速度將變化,無(wú)法確定10s時(shí)氣球速度,C錯(cuò)誤;勻速上升時(shí)F-mg-f=0,空氣阻力f=F-mg=(4830-46010)N=230N,D錯(cuò)誤。
3.(江西省南昌八一中學(xué)、洪都中學(xué)等六校2016~2017學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖所示,一串(3個(gè))紅燈籠在水平風(fēng)力的吹動(dòng)下發(fā)生傾斜,懸掛繩與豎直方向的夾角為30,設(shè)每個(gè)紅燈籠的質(zhì)量均為m,繩子質(zhì)量不計(jì),則自上往下數(shù)第一個(gè)紅燈籠對(duì)第二個(gè)紅燈籠的拉力大小為( D )
A.mg B.2mg
C.4mg D.mg
解析:以下面兩個(gè)燈籠作為整體為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,如圖:
豎直方向:Tcos30=2mg得:
T==mg,故選D。
4.(哈爾濱師大附中2016~2017學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖1所示,在粗糙程度處處相同的水平地面上,物塊在水平向右的力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示,由圖象可知( C )
A.在2s~4s內(nèi),力F=0
B.在4s~6s內(nèi),力F=0
C.在0~2s內(nèi),力F逐漸變小
D.在0~2s內(nèi),力F逐漸增大
解析:在2s~4s內(nèi),物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),拉力與滑動(dòng)摩擦力平衡,不為零,故A錯(cuò)誤;在4s~6s內(nèi),物體勻減速前進(jìn),拉力可能不為零,但一定小于摩擦力,故B錯(cuò)誤;在0~2s內(nèi),加速度逐漸變小,根據(jù)牛頓第二定律,有:F-μmg=ma故拉力F逐漸減小,故C正確,D錯(cuò)誤,故選C。
5.(山東省東營(yíng)市2017~2018學(xué)年高一上學(xué)期檢測(cè))如圖所示,質(zhì)量不等的木塊A和B的質(zhì)量分別為m1和m2,置于光滑的水平面上。當(dāng)水平力F作用于左端A上,兩物體一起做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),A、B間作用力大小為F1。當(dāng)水平力F作用于右端B上,兩物體一起做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),A、B間作用力大小為F2,在兩次作用過(guò)程中( D )
A.F1+F2
F
C.F1=F2 D.=
解析:對(duì)兩種情況均進(jìn)行整體分析,整體的加速度都為a=,隔離分析,第一種情況,A對(duì)B的作用力為F1=m2a=,第二種情況,A對(duì)B的作用力為F2=m1a=,則有在兩次作用過(guò)程中,F(xiàn)1+F2=F,=,D正確。
6.如圖所示,ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿,每根桿上套著一個(gè)小滑環(huán)(圖中未畫(huà)出),三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速為0),用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時(shí)間,則( D )
A.t1t2>t3
C.t3>t1>t2 D.t1=t2=t3
解析:小滑環(huán)下滑過(guò)程中受重力和桿的彈力作用,下滑的加速度可認(rèn)為是由重力沿斜面方向的分力產(chǎn)生的,設(shè)軌跡與豎直方向夾角為θ,由牛頓第二定律知
mgcosθ=ma ①
設(shè)圓心為O,半徑為R,由幾何關(guān)系得,滑環(huán)由開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至d點(diǎn)的位移x=2Rcosθ ②
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x=at2 ③
由①②③聯(lián)立解得t=2
小圓環(huán)下滑的時(shí)間與細(xì)桿的傾斜情況無(wú)關(guān),故t1=t2=t3。
7.(湖南省湘潭一中、雙峰一中、邵東一中2016~2017學(xué)年高一上學(xué)期聯(lián)賽)以下是必修1課本中四幅插圖,關(guān)于這四幅插圖下列說(shuō)法正確的是( BC )
A.甲圖中學(xué)生從起立到站直的過(guò)程中,體重計(jì)的示數(shù)先減小后增大
B.乙圖中賽車的質(zhì)量較小,卻安裝著牽引力很大的發(fā)動(dòng)機(jī),目的是獲得很大的加速度
C.丙圖中海豚的身體呈流線型,可以減小海豚運(yùn)動(dòng)中的阻力
D.丁圖中運(yùn)動(dòng)員推開(kāi)冰壺后,冰壺在冰面做勻速直線運(yùn)動(dòng)
解析:中學(xué)生從起立到站直經(jīng)歷了從超重到失重的過(guò)程,A錯(cuò);由F=ma可知B項(xiàng)正確;海豚的流線型身體是為了減小水的阻力,C對(duì);運(yùn)動(dòng)員推開(kāi)冰壺后,冰壺在冰面做減速運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)。
8.(山西大學(xué)附中2015~2016學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖所示,完全相同的磁鐵A、B分別位于鐵質(zhì)車廂豎直面和水平面上,A、B與車廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,小車靜止時(shí),A恰好不下滑,現(xiàn)使小車加速運(yùn)動(dòng),(不考慮A、B間相互作用力)為保證A、B無(wú)滑動(dòng),則( AD )
A.速度可能向左,加速度可小于μg
B.加速度一定向右,不能超過(guò)(1+μ)g
C.加速度一定向左,不能超過(guò)μg
D.加速度一定向左,不能超過(guò)(1+μ)g
解析:小車靜止時(shí),A恰好不下滑,所以對(duì)A有:mg=μF引,當(dāng)小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí),為了保證A不下滑,應(yīng)有FN≥F引,加速時(shí)加速度一定向左。對(duì)B有μ(mg+F引)=mam,解得am=(1+μ)g,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤,故選AD。
9.如圖a所示,一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,上端放置一物體(物體與彈簧不連接),初始時(shí)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上,使物體開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),拉力F與物體位移x的關(guān)系如圖b所示(g=10m/s2),則正確的結(jié)論是( BC )
A.物體與彈簧分離時(shí),彈簧處于壓縮狀態(tài)
B.物體的加速度大小為5m/s2
C.物體的質(zhì)量為2kg
D.彈簧的勁度系數(shù)為7.5N/cm
解析:以物體為研究對(duì)象,由牛頓第二定律并結(jié)合圖象得
10+4k-mg=ma 30-mg=ma
又4k=mg
由以上三式解得 m=2kg
a=5m/s2 k=5N/cm
所以B、C正確,D錯(cuò)誤。
由題意知,物體與彈簧分離時(shí),彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài),A錯(cuò)誤。
10.如圖所示,傳送帶的水平部分長(zhǎng)為L(zhǎng),傳動(dòng)速率為v,在其左端無(wú)初速度釋放一小木塊,若木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則木塊從左端運(yùn)動(dòng)到右端的時(shí)間可能是( ACD )
A.+ B.
C. D.
解析:因木塊運(yùn)動(dòng)到右端的過(guò)程不同,對(duì)應(yīng)的時(shí)間也不同,若一直勻加速至右端,則L=μgt2,可得t=,C正確;若一直加速到右端的速度恰好與傳送帶速度v相等,則L=t,可得t=,D正確;若先勻加速到傳送帶速度v ,再勻速到右端,則+v(t-)=L,可得t=+,A正確;木塊不可能一直勻速至右端,B錯(cuò)誤。
第Ⅱ卷(非選擇題 共60分)
二、填空題(共2小題,共14分。把答案直接填在橫線上)
11.(6分)(陜西西北大學(xué)附中2016~2017學(xué)年高一上學(xué)期期末)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)改變重物的質(zhì)量,利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn),得到了兩條a-F圖線,如圖(b)所示。
(1)圖線__①____是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的(選填“①”或“②”);
(2)滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=__0.5____kg;滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=__0.2____。
解析:(1)由圖象①可知,當(dāng)F=0時(shí),a≠0,也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大,即傾角過(guò)大,所以圖線①是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。
(2)根據(jù)F=ma得a=
所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)。
所以m==0.5kg
由圖形b得,在水平軌道上F=1N時(shí),加速度a=0,
根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=0
解得μ=0.2。
12.(8分)(江西省鷹潭市2017~2018學(xué)年高一上學(xué)期期末)某同學(xué)欲運(yùn)用牛頓第二定律測(cè)量滑塊的質(zhì)量M,其實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟為:
(1)調(diào)整長(zhǎng)木板傾角,當(dāng)鉤碼的質(zhì)量為m0時(shí)滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動(dòng);
(2)保持木板傾角不變,撤去鉤碼m0,將滑塊移近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,然后釋放滑塊,滑塊沿木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),并打出點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖乙所示(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz)。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下D點(diǎn)時(shí)滑塊的速度vD=__1.69____m/s;(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
②滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=__3.88____m/s2;(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
③滑塊質(zhì)量M=__m0____ (用字母a、m0和當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭表示)。
(3)保持木板傾角不變,掛上質(zhì)量為m(均小于m0)的鉤碼,滑塊沿木板向下勻加速運(yùn)動(dòng),測(cè)出滑塊的加速度;多次改變鉤碼的質(zhì)量,分別求出相應(yīng)的加速度。
(4)若繩的拉力與所掛鉤碼的重力大小相等,作出a-mg圖象如圖丙所示,則由圖丙可求得滑塊的質(zhì)量M=__0.200____kg。(取g=10m/s2,結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
解析:從圖乙中可知xAB=5.20cm,xBC=5.84cm,xCD=6.45cm,xDE=7.07cm,xEF=7.70cm。
(2)①相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=20.02=0.04s,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的中間時(shí)刻速度推論可得 ,vD==10-2m/s=1.69m/s。
②根據(jù)逐差法可得a==m/s2=3.88m/s2
③滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡,由平衡條件得m0g=Mgsinθ-f,撤去m0時(shí)滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的合外力F合=Mgsinθ-f,由牛頓第二定律得F合=Ma,解得M=。
(4)滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡,由平衡條件得Mgsinθ-f=m0g,掛上質(zhì)量為m的鉤碼時(shí)滑塊沿木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),受到的合外力為F′合=Mgsinθ-f-mg,由牛頓第二定律得F′合=Ma,解得a=g-g,由圖丙所示圖象可知k===5,解得M=0.200kg。
三、論述、計(jì)算題(本題共4小題,共46分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫(xiě)出最后答案不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)
13.(10分)如圖所示,固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角,在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán),小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運(yùn)動(dòng),推力F與小環(huán)速度v隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小環(huán)的質(zhì)量m;
(2)細(xì)桿與地面間的傾角α。
答案:(1)1kg (2)30
解析:由v-t圖象可解得:a==m/s2,前2s內(nèi),由牛頓第二定律得:F1-mgsinα=ma
2s后滿足:F2=mgsinα代入數(shù)據(jù)解得:m=1kg,α=30。
14.(11分)研究表明,一般人的剎車反應(yīng)時(shí)間(圖甲中“反應(yīng)過(guò)程”所用時(shí)間)t0=0.4s,但飲酒會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。在某次試驗(yàn)中,志愿者少量飲酒后駕車以v0=72km/h的速度在試驗(yàn)場(chǎng)的水平路面上勻速行駛,從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止,行駛距離L=39m,減速過(guò)程中汽車位移s與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示,此過(guò)程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。重力加速度的大小g取10m/s2。求:
(1)減速過(guò)程汽車加速度的大小及所用時(shí)間;
(2)飲酒使志愿者的反應(yīng)時(shí)間比一般人增加了多少;
(3)減速過(guò)程汽車對(duì)志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值。
答案:(1)8m/s2 2.5s (2)0.3s (3)
解析:(1)設(shè)減速過(guò)程中汽車加速度的大小為a,所用時(shí)間為t,由題可得初速度v0=20m/s,末速度vt=0,位移s=25m,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=2as,t=。
聯(lián)立以上兩式,代入數(shù)據(jù)得a=8m/s2,t=2.5s。
(2)設(shè)志愿者反應(yīng)時(shí)間為t′,反應(yīng)時(shí)間的增加量為Δt,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得L=v0t′+s,Δt=t′-t0。
聯(lián)立以上兩式,代入數(shù)據(jù)得Δt=0.3s。
(3)設(shè)志愿者所受合外力的大小為F,汽車對(duì)志愿者作用力的大小為F0,志愿者質(zhì)量為m,由牛頓第二定律得F=ma,
由平行四邊形定則得F=F2+(mg)2。
聯(lián)立以上各式,代入數(shù)據(jù)得=。
15.(12分)如圖所示,一小轎車從高為10m、傾角為37的斜坡頂端從靜止開(kāi)始向下行駛,當(dāng)小轎車到達(dá)底端時(shí)進(jìn)入一水平面,在距斜坡底端115m的地方有一池塘,發(fā)動(dòng)機(jī)在斜坡上產(chǎn)生的牽引力為2103N,在水平地面上調(diào)節(jié)油門后,發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力為1.4104N,小轎車的質(zhì)量為2t, 小轎車與斜坡及水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5(g取10m/s2)。求:
(1)小轎車行駛至斜坡底端時(shí)的速度;
(2)為使小轎車在水平地面上行駛而不掉入池塘,在水平地面上加速的時(shí)間不能超過(guò)多少?(轎車在行駛過(guò)程中不采用剎車裝置)
答案:(1)10m/s (2)5s
解析:(1)小轎車在斜坡上行駛時(shí),由牛頓第二定律得
F1+mgsin37-μmgcos37=ma1
代入數(shù)據(jù)得斜坡上小轎車的加速度a1=3m/s2
由v=2a1x1=2a1h/sin37
得行駛至斜坡底端時(shí)的速度v1=10m/s。
(2)在水平地面上加速時(shí)F2-μmg=ma2
代入數(shù)據(jù)得a2=2m/s2
關(guān)閉油門后減速μmg=ma3,代入數(shù)據(jù)得a3=5m/s2
關(guān)閉油門時(shí)轎車的速度為v2,
+=x2
得v2=20m/s,t==5s
即在水平地面上加速的時(shí)間不能超過(guò)5s。
16.(13分)(遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2017~2018學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖所示的傳送帶,其水平部分ab的長(zhǎng)度為2m,傾斜部分bc的長(zhǎng)度為4m,bc與水平面的夾角為α=37,將一小物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放于傳送帶的a端,物塊A與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25。傳送帶沿圖示方向 以v=2m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),若物塊A始終未脫離傳送帶,且在b點(diǎn)前后瞬間速度大小不變,(g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)。試求
(1)小物塊A在ab段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
(2)小物塊A在bc段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
解析:(1)A先在傳送帶上勻加速運(yùn)動(dòng)(相對(duì)地面),設(shè)A對(duì)地速度為2m/s時(shí),A對(duì)地的位移是s1=得
s1=0.8m<2m 即物塊在ab段先做加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)
設(shè)此過(guò)程A的加速度為a1,則:μmg=ma1,故a1=μg
A做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是:t1==0.8s
當(dāng)A相對(duì)地的速度達(dá)到2m/s時(shí),A隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng),勻速時(shí)間為t2,t2=0.6s
則小物塊A在ab段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tab= t1+ t2=1.4s
(2)由于μ=0.25<tan37=0.75,A在bc段以加速度a2向下勻加速運(yùn)動(dòng),
mgsin37-μmgcos37=ma2
解得:a2 =4m/s2
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式xbc=vt3+a2t,可知t3=1s(t′3=-2s舍)即小物塊A在bc段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3=1s。
答案:(1)1.4s (2)1s
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