牛顿运动定律高三一轮复习牛顿运动定律动力学问题达标检测A4.docx
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牛顿运动定律高三一轮复习牛顿运动定律动力学问题达标检测A4
高三一轮复习学案编号:
22日期:
2017.9.22
动力学检测题
1.伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。
图(a)、(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法正确的是( )
A.图(a)通过对自由落体运动的研究,合理外推
得出小球在斜面上做匀变速运动
B.图(a)中先在倾角较小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,使时间测量更容易
C.图(b)中完全没有摩擦阻力的斜面是实际存在的,实验可实际完成
D.图(b)的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持
2.一个大人和一个小孩用不同种雪橇在倾角为θ的倾斜雪地上滑雪,大人和小孩(大人和雪橇的质量较大)之间用一根轻杆(杆与斜面平行)相连。
发现他们恰好匀速下滑。
若大人、小孩同时松开轻杆,则可能的情况是( )
A.大人加速下滑,小孩减速下滑,两者加速度大小相同
B.大人加速下滑,小孩减速下滑,两者加速度大小不同
C.两人都加速下滑,但加速度不同D.两人都减速下滑,但加速度不同
3.如图所示,小车在外力作用下沿倾角为θ的斜面运动,小车的支架上用细线拴一个摆球,悬点为O。
现用过O的水平虚线MN和竖直虚线PQ将竖直平面空间分成四个区间,下列说法正确的是( )
A.若小车沿斜面向上匀速运动,则稳定后细线可能在Ⅲ区与竖直方向成一定夹角
B.若小车沿斜面向下匀加速运动,则稳定后细线可能在Ⅳ区与竖直方向成一定夹角
C.无论小车沿斜面向下匀加速运动的加速度为多大,稳定后细线都不可能在
Ⅰ区与水平方向成一定夹角
D.无论小车沿斜面向上匀加速运动的加速度为多大,稳定后细线都不可能沿
与ON重合的水平方向
4.如图所示,两个质量分别为m1、m2的物块A和B通过一轻弹簧连接在一起并放置于水平传送带上,水平轻绳一端连接A,另一端固定在墙上,A、B与传送带间的动摩擦因数均为μ。
传送带沿顺时针方向转动,系统达到稳定后,突然剪断轻绳的瞬间,设A、B的加速度大小分别为aA和aB,(弹簧在弹性限度内,重力加速度为g)则( )
A.aA=μ(1+
)g,aB=μgB.aA=μg,aB=0
C.aA=μ(1+
)g,aB=0D.aA=μg,aB=μg
5.直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如右图所示。
设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态.在箱子下落过程中,下列说法正确的是( )
A.箱内物体对箱子底部始终没有压力
B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大
C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘
起来
6.如图所示,将质量为m=0.1kg的物体用两个完全一样的竖直弹簧固定在升降机内,当升降机以4m/s2的加速度加速向上运动时,上面弹簧对物体的拉力为0.4N;当升降机和物体都以8m/s2的加速度向上运动时,上面弹簧的拉力为( )
A.0.6N B.0.8N C.1.0N D.1.2N
7.如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块,其中质量为2m和3m的木块间用一轻弹簧相连,轻弹簧能承受的最大拉力为T。
现用水平拉力F拉质量为3m的木块,使三个木块一起加速运动,则以下说法正确的是()
A.质量为2m的木块受到四个力的作用
B.当F逐渐增大到T时,轻弹簧刚好被拉断
C.当F逐渐增大到1.5T时,轻弹簧还不会被拉断
D.当F撤去瞬间,m所受摩擦力的大小和方向不变
8.甲、乙两球质量分别为m1、m2,从同一地点(足够高)同时由静止释放。
两球下落过程中所受空气阻力大小f仅与球的速率v成正比,与球的质量无关,即f=kv(k为正的常量)。
两球的vt图像如图所示。
落地前,经时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。
则下列判断正确的是( )
A.释放瞬间甲球加速度较大B.
=
C.甲球质量大于乙球质量D.t0时间内两球下落的高度相等
9.某大型游乐场内的新型滑梯可以等效为如右图所示的物理模型,一个小朋友在AB段的动摩擦因数μ1
则该小朋友从斜面顶端A点滑到底端C点的过程中( )
A.地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左,后水平向右
B.地面
对滑梯始终无摩擦力作用
C.地面对滑梯的支持力的大小始终等于小朋友和滑梯的总重力的大小
D.地面对滑梯的支持力的大小先大于、后小于小朋友和滑梯的总重力的大小
10.如右图所示,质量为M的长平板车放在光滑的倾角为α的斜面上,车上站着一质量为m的人,若要平板车静止在斜面上,车上的人必须( )
A.匀速向下奔跑B.以加速度a=
gsinα向下加速奔跑
C.以加速度a=(1+
)gsinα向下加速奔跑
D.以加速度a=(1+
)gsinα向上加速奔跑
11.如图所示,小车上有一个定滑轮,跨过定滑轮的绳一端系一重球,另一端系在弹簧秤上,弹簧秤固定在小车上。
开始时小车处于静止状态,当小车匀加速向右运动时,下述说法中正确的是( )
A.弹簧秤读数变大,小车对地面的压力变大
B.弹簧秤读数变大,小车对地面的压力变小
C.弹簧秤读数不变,小车对地面的压力变大
D.弹簧秤读数变大,小车对地面的压力不变
12.如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系绕处于平衡状态。
现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。
与稳定在竖直位置时相比,小球的高度()
A.一定升高B.一定降低
C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
13.用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验:
(1)下面列出了一些实验器材:
电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶.除以上器材外,还需要的实验器
材有:
________.
A.天平(附砝码)B.秒表
C.刻度尺(最小刻度为mm)D.低压交流电源
(2)实验中,需要平衡小车和纸带运动过程中所受的阻力,正确的做法是( )
A.小车放在木板上,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受绳的拉力时沿木
板做匀速直线运动
B.小车放在木板上,挂上砂桶,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在砂桶的作
用下沿木板做匀速直线运动
C.小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器.把木板一端垫高,调节木板的
倾斜程度,使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动
(3)实验中,为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力,砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是______________。
这样,在改变小车上砝码的质量时,只要砂和砂桶质量不变,就可以认为小车所受拉力几乎不变。
(4)如图为某次实验纸带,在相邻两计数点间都有四个打点未画出,用刻度尺测得:
x1=0.55cm,x2=0.94cm,x3=1.35cm,x4=1.76cm,x5=2.15cm,x6=2.54cm。
①相邻两计数点间的时间间隔为________s;
②计数点“6”和“7”间的位移x7比较接近于________(填“A、B、C、D”序号)
A.2.76cmB.2.85cmC.2.96cmD.3.03cm
③打下“3”点时小车的瞬时速度v3=_____m/s;小车的加速度a=_____m/s2。
(计算结果均保留2位有效数字)
(5)某小组在研究“外力一定时,加速度与质量的关系”时,保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量M,分别记录小车加速度a与其质量M的数据.在分析处理数据时,该组同学产生分歧:
甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度a与其质量M的图象,如图8,然后由图象直接得出a与M成反比.乙同学认为应该继续验证a与其质量倒数
是否成正比,并作出小车加速度a与其质量倒数
的图象,如图9所示.你认为_______同学(选填“甲”或“乙”)的方案更合理.
(6)另一小组在研究“小车质量一定时,加速度与质量的关系”时,用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F,然后根据测得的数据作出a-F图象,如图10所示.发现图象既不过原点,末端又发生了弯
曲,可能原因是( )
A.平衡摩擦力时,木板的倾斜角度过
大,且砂和砂桶的质量较大
B.平衡摩擦力时,木板的倾斜角度过小,且砂和砂桶的质量较大
C.没有平衡摩擦力,且小车质量较大
D.平衡摩擦力时,木板的倾斜角度过小,且小车质量较大
14.一圆环A套在一均匀圆木棒B上,A的高度相对B的长度来说可以忽略不计。
A和B的质量都等于m,A和B之间的滑动摩擦力为f(f<mg)。
开始时B竖直放置,下端离地面高度为h,A在B的顶端,如图所示。
让它们由静止开始自由下落,当木棒与地面相碰后,木棒以竖直向上的速度反向运动,并且碰撞前后的速度大小相等。
设碰撞时间很短,不考虑空气阻力,问:
在B再次着地前,要使A不脱离B,B至少应该多长?
15.
如图所示,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°.现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数为
。
试求:
(1)小球运动的加速度大小;
(2)若F作用1.2s后撤去,求小球上滑过程中距A点最大距离。
16.如图所示,水平地面上有一质量为M的长木板,一个质量为m的物块(可视为质点)放在长木板的最右端.已知m与M之间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2.从某时刻起物块m以v1的水平初速度向左运动,同时木板M在水平外力F作用下始终向右以速度v2(v2>v1)匀速运动,求:
(1)在物块m向左运动过程中外力F的大小;
(2)木板至少多长物块不会从木板上滑下来?
17.如图所示为货场使用的传送带的模型,传送带倾斜放置,与水平面夹角为θ=37°,传送带AB足够长,传送皮带轮以大小为v=2m/s的恒定速率顺时针转动.一包货物以v0=12m/s的初速度从A端滑上倾斜传送带,若货物与皮带之间的动摩擦因数μ=0.5,且可将货物视为质点。
(1)求货物刚滑上传送带时加速度为多大?
(2)经过多长时间货物的速度和传送带的速度相同?
这时货物相对于地面运动了多远?
(3)从货物滑上传送带开始计时,货物再次滑回A端共用了多少时间?
(g=10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13.
(1)_____,
(2)( )(3)______________;
(4)①________s;②________;③v3=_____m/s;a=_____m/s2(5)_______;(6)( )
14.
15.
16.
17.
1.B2.B3.BD4.C5.C6.A7.CD8.C9.A10.C11.D12.A
13.答案
(1)ACD
(2)C (3)m≪M (4)①0.1 ②C ③0.16 0.40 (5)乙 (6)B
解析:
(1)本实验的目的是探究加速度与力、质量的关系,用砂桶的重力代表小车受到的合外力,需要用天平测砂桶和小车的质量,故选A项;电磁打点计时器的工作电源为低压交流电源(4~6V),工作频率为50Hz,周期为0.02s,可以计时,不需要秒表,故选D项,不选B项;打点计时器打下纸带,需用刻度尺测量距离,以求加速度和瞬时速度,故选C项.
(2)平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用,具体做法是:
将小车轻放(静止)在长木板上,挂好纸带(纸带和电磁打点计时器的限位孔之间有摩擦力)、不挂砂桶,将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高,形成斜面,轻推小车,使小车做匀速运动(纸带上两点间距离相等)即可,故C正确.
(3)砂桶和小车一起运动,根据牛顿第二定律,对砂桶:
mg-F=ma,对小车:
F=Ma,可得小车受到的拉力F=
,加速度a=
,本实验用砂和砂桶的总重力代表小车受到的合外力(拉力),由F=
·mg=
可知,F (4)①打点计时器的工作周期为T0=0.02s,相邻两计数点间都有四个打点未画出,所以两计数点之间的时间间隔为T=5T0=0.1s. ②根据匀变速直线运动的规律a= = = ,可知: x7=2x6-x5=2×2.54cm-2.15cm=2.93cm,比较接近于2.96cm,故选C项. ③v3= ≈0.16m/s, a= ≈0.40m/s2. (5)反比关系不容易根据图象判定,而正比关系容易根据图象判定,故应该建立小车加速度a与小车质量的倒数 关系图象,故应选乙方案. (6)图象与横轴相交,说明需要用拉力平衡摩擦力,即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够;由(3)可知,小车受到的拉力F= ,当m≪M时,即砂和砂桶总重力远小于小车及车上砝码的总重力,绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力,小车的加速度a与拉力F成正比,如果砂和砂桶的总质量太大,小车受到的拉力明显小于砂和砂桶总重力,加速度与砂和砂桶总重力(小车受到的合力)不成正比,a-F图象发生弯曲,不再是直线,故B正确. 14.解析: 解析: 释放后A和B相对静止一起做自由落体运动,B着地前瞬间的速度为 B与地面碰撞后,A继续向下做匀加速运动,B竖直向上做匀减速运动它们加速度的大小分别为: , B与地面碰撞后向上运动到再次落回地面所需时间为 在此时间内A的位移 要在B再次着地前A不脱离B,木棒长度L必须满足条件L≥x 联立以上各式,解得L≥ 15.解析: (1)在力F作用下,由牛顿第二定律得 (F-mg)sin30°-μ(F-mg)cos30°=ma1 解得a1=2.5m/s2 (2)刚撤去F时,小球的速度v1=a1t1=3m/s 小球的位移x1= t1=1.8m 撤去力F后,小球上滑时,由牛顿第二定律得 mgsin30°+μmgcos30°=ma2 解得a2=7.5m/s2 小球上滑时间t2= =0.4s 上滑位移x2= t2=0.6m 则小球上滑的最大距离为xm=x1+x2=2.4m. 16. 解析 (1)在物块m向左运动过程中,木板受力如图所示,其中Ff1、Ff2分别为物块和地面给木板的摩擦力,由题意可知 Ff1=μ1mg(1分) Ff2=μ2(m+M)g(2分) 由平衡条件得: F=Ff1+Ff2=μ1mg+μ2(m+M)g(2分) (2)设物块向左匀减速至速度为零的时间为t1,则t1= (1分) 设物块向左匀减速运动的位移为x1,则x1= t1= (1分) 设物块由速度为零向右匀加速至与木板同速(即停止相对滑动)的时间为t2,则t2= (1分) 设物块向右匀加速运动的位移为x2,则x2= t2= (1分) 此过程中木板向右匀速运动的总位移为x′,则x′=v2(t1+t2)(1分) 则物块不从木板上滑下来的最小长度: L=x′+x1-x2(2分) 代入数据解得: L= (2分) 17.解析 (1)设货物刚滑上传送带时加速度为a1,货物受力如图所示: 根据牛顿第二定律得 沿传送带方向: mgsinθ+Ff=ma1 垂直传送带方向: mgcosθ=FN 又Ff=μFN 由以上三式得: a1=g(sinθ+μcosθ)=10×(0.6+0.5×0.8)=10m/s2,方向沿传送带向下. (2)货物速度从v0减至传送带速度v所用时间设为t1,位移设为x1,则有: t1= =1s,x1= t1=7m (3)当货物速度与传送带速度相等时,由于mgsinθ>μmgcosθ,此后货物所受摩擦力沿传送带向上,设货物加速度大小为a2,则有mgsinθ-μmgcosθ=ma2, 得: a2=g(sinθ-μcosθ)=2m/s2,方向沿传送带向下. 设货物再经时间t2,速度减为零,则t2= =1s 沿传送带向上滑的位移x2= t2=1m 则货物上滑的总距离为x=x1+x2=8m. 货物到达最高点后将沿传送带匀加速下滑,下滑加速度大小等于a2.设下滑时间为t3,则x= a2t ,代入解得t3=2 s. 所以货物从A端滑上传送带到再次滑回A端的总时间为t=t1+t2+t3=(2+2 )s.
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