新教材2023年高考物理总复习考案3周测卷三牛顿运动定律

考案(三)周测卷三牛顿运动定律本试卷满分100分，考试时间90分钟。一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．(2023·合肥高三阶段检测)某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力F击打羽毛球筒的上端，则(A)A．该同学是在利用羽毛球的惯性B．该同学无法取出羽毛球C．羽毛球会从筒的下端出来D．羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来[解析]用力F击打羽毛球筒的上端时，球筒会在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，故A正确，BC错误；球筒向下运动，羽毛球相对于球筒向上运动，所以羽毛球受到向下的摩擦力，故D错误。2．(2023·江苏模拟预测)C919大型客机是我国自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机。如图，客机斜向上匀速飞行，下列说法正确的是(C)A．客机处于超重状态B．客机处于失重状态C．客机速度变化率为零D．客机受到的合力逐渐增大[解析]客机斜向上匀速飞行，处于平衡状态，合力为零，所以加速度为零，客机速度变化率为零，故C正确，ABD错误。3．(2022·重庆二模)一个热气球与沙包的总质量为M，在空气中以加速度eq\f(1,2)g下降。为了使它以同样大小的加速度上升，需抛掉沙包中的沙子，若热气球所受浮力不变，应该抛掉的沙的质量为(C)A．eq\f(1,2)M B．eq\f(1,3)MC．eq\f(2,3)M D．eq\f(3,4)M[解析]设空气对热气球与沙包的浮力大小为F。在空气中以加速度a＝eq\f(1,2)g下降过程中，根据牛顿第二定律可得Mg－F＝Ma，为了使它以同样大小的加速度上升，设应该抛掉的沙的质量为m，抛出后，根据牛顿第二定律可得F－(M－m)g＝(M－m)a，联立解得m＝eq\f(2,3)M。故选C。4．(2022·山东临沭高三模拟)如图所示，质量为m的物块放在水平固定木板上，在水平拉力F＝mg的作用下做加速度大小为a的匀加速运动；现将木板右端升高，使木板与水平方向成θ＝37°角，将该物块放在木板右端由静止释放，物块沿木板下滑的加速度大小为eq\f(1,2)a，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则物块与木板间的动摩擦因数为(B)A．0.20 B．0.33C．0.67 D．0.75[解析]在水平拉力作用时，根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，木板右端升高，由静止释放时，根据牛顿第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝m·eq\f(1,2)a，联立解得，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.33，故选B。5．(2023·山东日照高三模拟)如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为37°，当传送带静止时，物块以3m/s2的加速度沿着传送带加速下滑，当物块加速至v0时，传送带突然启动并立即逆时针方向做匀加速运动，g取10m/s2，sin37°＝0.6，下列判断正确的是(C)A．启动传送带后物块下滑的加速度大小始终大于3m/s2B．若物块与传送带能够共速，则共速后物块一定和传送带相对静止C．若物块与传送带能够共速，则共速后物块所受摩擦力可能为0D．若物块与传送带能够共速，则共速后物块所受摩擦力的方向一定沿传送带向下[解析]传送带启动后，物块与传送带共速前所受滑动摩擦力沿传送带向上，故物块加速度大小不变，A错误；若传送带的加速度大于3m/s2且小于等于9m/s2，共速后，物块就和传送带相对静止一起加速，若传送带的加速度大于9m/s2，共速后两者一定有相对滑动，B错误；若传送带的加速度等于6m/s2，物块与传送带共速后相对静止一起匀加速，故物块所受摩擦力为0，C正确，D错误。故选C。6．(2023·河南高三阶段练习)2022年2月6日，中国女足时隔16年重夺亚洲杯冠军。某学习小组在研究足球运动规律时，将足球在地面上方某高度处竖直向上抛出，足球在空中运动过程中受空气阻力的大小与速率成正比。规定竖直向上为正方向，关于反映足球运动的v－t图像，下列正确的是(D)ABCD[解析]上升阶段，小球受到重力和向下的空气阻力，根据牛顿第二定律，有mg＋f＝ma，又f＝kv，得a＝g＋eq\f(kv,m)，知加速度随着速度减小而减小，当v＝0时，a＝g；下降阶段，小球受到重力和向上的空气阻力，根据牛顿第二定律，有mg－f＝ma，又f＝kv，得a＝g－eq\f(kv,m)，知加速度随着速度增大而减小，结合v－t图像的斜率等于加速度，知图像的切线斜率不断减小，故ABC错误，D正确。7．(2023·陕西宝鸡市渭滨区模拟预测)如图所示，光滑的水平面上两个质量分别为mA＝2kg、mB＝8kg的物体，中间用轻质弹簧秤连接，在大小为F＝30N的水平拉力作用下一起匀加速运动，则(B)A．mA、mB加速度大小为2m/s2B．某时刻突然撤去拉力F的瞬间，mA加速度大小为3m/s2C．弹簧秤的示数是12ND．某时刻突然撤去拉力F的瞬间，mB加速度大小为4m/s2[解析]根据题意，对A、B整体分析，根据牛顿第二定律有F＝(mA＋mB)a，解得a＝3m/s2，故A错误；根据题意，对A分析，设弹簧的弹力为FT，根据牛顿第二定律有FT＝mAa，代入数据解得FT＝6N，故C错误；某时刻突然撤去拉力F的瞬间，弹簧弹力不变，根据牛顿第二定律，对物体A有FT＝mAaA，解得aA＝3m/s2则mA加速度大小为3m/s2，对物体B，根据牛顿第二定律有FT＝mBaB，解得mB＝eq\f(3,4)m/s2，则mB加速度大小为eq\f(3,4)m/s2，故D错误，B正确。8．(2022·广东韶关模拟预测)如图，公共汽车沿水平面向右做匀变速直线运动，小球A用细线悬挂车顶上，质量为m的一位中学生手握固定于车厢顶部的扶杆，始终相对于汽车静止地站在车厢底板上，学生鞋底与公共汽车间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角(取θ＝60°)，则此刻公共汽车对学生产生的作用力的大小和方向为(D)A．大小等于μmg，方向水平向左B．大小等于mg，方向竖直向上C．大小大于eq\f(mg,tanθ)，方向水平向左D．大小等于eq\f(mg,cosθ)，方向斜向左上方[解析]以小球为研究对象，根据牛顿第二定律，得m球gtanθ＝m球a，得到a＝gtanθ，以人为研究对象，人与球的加速度相同，均水平向左，作出人的受力图，如图设汽车对学生的作用力与竖直方向的夹角为α，根据牛顿第二定律，得mgtanα＝ma，F＝eq\f(mg,cosa)，将a＝gtanθ代入，得α＝θ，F＝eq\f(mg,cosθ)，方向斜向左上方。ABC错误，D正确。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．(2022·陕西西安高三期末)关于牛顿运动定律，下列说法正确的是(CD)A．两个力大小相等，方向相反就一定是作用力和反作用力B．牛顿第一定律也称惯性定律，可以通过实验来验证C．牛顿认为力是产生加速度的原因D．国际单位制中规定，力学物理量所选用的基本量是长度、质量、时间[解析]两个力大小相等，方向相反不一定是作用力和反作用力，也可能是平衡力，A错误；牛顿第一定律也称惯性定律，不可以通过实验来验证，B错误；根据牛顿第二定律可得，力是产生加速度的原因，C正确；国际单位制中规定，力学物理量所选用的基本量是长度、质量、时间，D正确。故选CD。10．(2023·河南高三模拟)在直升飞机竖直降落的过程中，开始时飞机匀速降落，期间两次规避障碍，飞行员对座椅的压力情况如图所示，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是(BD)A．飞行员的质量为70kgB．飞行员在t1时刻的加速度方向向下C．飞行员在t2时刻的加速度方向向下D．从图中可知飞行员在这两次规避障碍过程中的加速度的最大值为6m/s2[解析]由题图可知，飞行员受到的重力大小为500N，则质量为50kg，A错误；飞行员在t1时刻对座椅的压力小于其受到的重力，合力方向向下，加速度方向向下，B正确；飞行员在t2时刻对座椅的压力大于其受到的重力，合力方向向上，加速度方向向上，C错误；由题图可知，飞行员在t1时刻受到的合力最大，则有mg－F＝mamax，解得amax＝6m/s2，D正确。11．(2023·河北唐山高三模拟)如图所示，一物块以初速度v0沿粗糙斜面上滑，取沿斜面向上为正向。则物块速度随时间变化的图像可能正确的是(AD)ABCD[解析]设物块重力为mg，所受滑动摩擦力大小为f，斜面倾角为θ，则根据牛顿第二定律可得物块上滑过程中加速度大小为a1＝eq\f(mgsinθ＋f,m)＝gsinθ＋eq\f(f,m)，下滑过程中加速度大小为a2＝eq\f(mgsinθ－f,m)＝gsinθ－eq\f(f,m)<a1，当物块与斜面间最大静摩擦力不小于重力沿斜面方向的分力时，则物块上滑至最高点后将静止；当物块与斜面间最大静摩擦力小于重力沿斜面方向的分力时，则物块上滑至最高点后将沿斜面下滑，且物块下滑时速度沿负方向，再结合v-t图像的斜率表示加速度可以判断AD可能正确。故选AD。12．(2022·江西高三期末)冰壶比赛是北京冬奥会的比赛项目之一，运动员把冰壶沿水平冰面投出，冰壶仅在摩擦力作用下自由滑行，比赛过程中可在冰壶运动前方用毛刷来回擦扫冰面，减少冰面的动摩擦因数以调节冰壶的滑行距离。某场比赛中，一运动员以v0的速度投掷冰壶，冰壶和冰面的动摩擦因数为μ，冰壶能在冰面上滑行s的距离，若在冰壶速度减为eq\f(v0,2)时开始持续擦扫冰面，则冰壶能再滑行eq\f(1,2)s的距离。冰壶的运动可视为直线运动，已知重力加速度为g，则擦扫后冰壶与冰面的动摩擦因数μ′为(AC)A．eq\f(1,2)μ B．eq\f(3,4)μC．eq\f(v\o\al(2,0),4sg) D．eq\f(v\o\al(2,0),3sg)[解析]未擦扫时，根据牛顿第二定律μmg＝ma，根据速度位移关系2as＝veq\o\al(2,0)，若在冰壶速度减为eq\f(v0,2)时开始持续擦扫冰面，减为eq\f(v0,2)之后，根据牛顿第二定律μ′mg＝ma′，根据速度位移关系2a′×eq\f(s,2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0,2)))2，联立可解得μ′＝eq\f(1,2)μ，μ′＝eq\f(v\o\al(2,0),4sg)。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共52分。13．(6分)(2023·湖南长沙高三模拟)如图1所示是用轻杆、小球和硬纸板等制作一个简易加速度计，粗略测量运动物体的加速度。在轻杆上端装上转轴，固定于竖直纸板上的O点，轻杆下端固定一小球，杆可在竖直平面内自由转动。将此装置固定于运动物体上，当物体向右加速(减速)运动时，杆便向左(向右)摆动。为了制作加速度计的刻度盘，某同学进行了如下操作：(1)为了测量当地的重力加速度，该同学让重锤做自由落体运动，利用打点计时器打出的纸带如图2所示，相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s，测得的重力加速度g＝_9.75__m/s2(保留三位有效数字)。(2)测量出当地重力加速度后，还应测量的物理量是_D__(填入所选物理量前的字母)；A．小球的质量mB．轻杆的长度LC．小球的直径dD．轻杆与竖直方向的夹角θ(3)写出加速度与被测物理量之间的关系式_a＝gtan_θ__(用被测物理量的字母表示)。[解析](1)根据逐差法可得加速度为g＝eq\f(xCE－xAC,4T2)，代入数据解得g＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(12.52－7.05×10－2－7.05－3.14×10－2,4×0.022)m/s2＝9.75m/s2。(2)(3)假设小球由于加减速发生了偏转，由牛顿第二定律得mgtanθ＝ma，解得a＝gtanθ，可知，为了在表盘上标上对应的加速度，还需要测量轻杆与竖直方向的夹角θ。故选D。14．(9分)(2023·海南模拟预测)某实验小组利用图1所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图2所示，d＝_0.40__cm；(2)小球A、B用跨过光滑轻质定滑轮的足够长轻绳相连、B球上套有5个相同的槽码，系统静止；(3)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个槽码套在A球上，其余5－n个仍留在B球上；(4)接通电源，每次让遮光条由距离光电门x＝5cm处由静止释放，记录A球上槽码个数n与对应的遮光条挡光时间Δt，求相应的加速度a；(5)对应不同n的a值如下表。已知n＝2时Δt＝20.0ms，求出此时小球A的速度大小为_0.20__m/s，系统的加速度a＝_0.40__m/s2(结果均保留2位有效数字)；n12345a/(m·s－2)0.190.590.801.00(6)根据表中数据在图3上描点，绘制图线。[答案]见解析(7)若每个槽码的质量m0＝0.01kg，重力加速度g取10m/s2，则A、B球的总质量M总＝_0.95__kg(结果保留2位有效数字)。[解析](1)由题图2可知，游标尺的第10个刻度与主尺上某刻度对齐，因此游标卡尺的读数为d＝0.40cm。(5)由遮光条的平均速度近似等于小球A的瞬时速度，则有v2＝eq\f(d,Δt)＝eq\f(0.40×10－2,20×10－3)m/s＝0.20m/s，由匀变速直线运动的速度位移公式，可得系统的加速度为a＝eq\f(v\o\al(2,2),2x)＝eq\f(0.202,2×5×10－2)m/s2＝0.40m/s2。(6)描点绘制图线，如图所示。(7)由题意可知，在系统静止时则有mAg＝mBg＋5m0g，mA＝mB＋5m0，由题表中的数据可知，当n＝5时，由牛顿第二定律则有eq\f(10m0g,mA＋mB＋5m0)＝1.00m/s2，解得mA＋mB＝0.95kg。15．(11分)(2022·海南模拟预测)如图所示，物块A和B的质量分别为M＝2kg和m＝1kg，它们通过跨过光滑定滑轮的轻绳连接，物块A置于倾角为α(α未知)的光滑固定斜面上，恰好处于静止状态。现互换A、B两物块的位置，然后释放A，物块A、B会加速运动起来，已知重力加速度g取10m/s2。斜面上方的轻绳始终与斜面平行，则A、B运动过程中，求：(1)A运动的加速度大小；(2)轻绳的拉力大小。[答案](1)a＝5m/s2(2)T＝10N[解析](1)当系统静止时Mgsinα＝mg，解得α＝30°，A、B位置互换后，对A、B整体由牛顿第二定律得Mg－mgsinα＝(M＋m)a，两式联立解得a＝5m/s2。(2)对物块B由牛顿第二定律得T－mgsinα＝ma，解得T＝10N。16．(12分)(2023·湖南高三阶段检测)一个滑雪运动员从静止开始沿山坡直线下滑，山坡的倾角θ＝30°，如图所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数μ＝eq\f(\r(3),4)，运动员一直在山坡上运动，不计空气阻力，重力加速度g＝10m/s2。求运动员下滑t＝4s内运动的路程和t＝4s末速度的大小。[答案]