1、第第 5 5 章章 牛顿运动定律牛顿运动定律 (时间：45 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。其中 15 题为单项选择题，68 题为多 项选择题。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，错选和不选的得 0 分) 1 (2021 河南洛阳第一高级中学高一月考)如图， 货车后厢内装着木箱， 在平直的公路上行驶， 以下说法正确的是( ) A若货车匀速行驶，木箱受到地板向前的摩擦力 B若货车匀速行驶，木箱受到地板向后的摩擦力 C若货车刹车减速，木箱受到向前的摩擦力 D若货车加速行驶，木箱受到向前的摩擦力 答案 D 解析 若货车向前匀速运动，木箱
2、与货车间没有相对运动趋势，不受摩擦力，故 A、B 错误； 若货车刹车减速，木箱相对于货车有向前运动的趋势，木箱受到向后的摩擦力，故 C 错误； 若货车加速行驶，木箱相对于货车有向后运动的趋势，木箱受到向前的摩擦力，故 D 正确。 2如图是一种有趣好玩的感应飞行器，主要是通过手控感应飞行，它的底部设置了感应器装 置。只需要将手置于离飞行器底部一定距离处，就可以使飞行器静止悬停在空中，操作十分方 便。下列说法正确的是( ) A手对飞行器的作用力与飞行器所受的重力是一对平衡力 B空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力是一对作用力和反作用力 C悬停在空中的飞行器对地球的作用力竖直向上 D因为空气会流动
3、，所以螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力大小不相等 答案 C 解析 手对飞行器无作用力，故 A 错误；空气对飞行器的作用力和空气对手的作用力不是一 对作用力和反作用力，故 B 错误；悬停在空中的飞行器受到重力的作用，而重力的施力物体 是地球，由于力的作用是相互的，所以悬停在空中的飞行器对地球也有力的作用，且与重力的 方向相反，为竖直向上，故 C 正确；螺旋桨对空气的作用力和空气对螺旋桨的作用力是一对 相互作用力，故大小相等，D 错误。 3奥运会上，某运动员以背越式成功地跳过 1.90 m 高度，下列有关该运动员的说法正确的是 ( ) A跨越横杆时运动员的重心一定在身体上 B上升到最高点
4、时的运动员处于平衡状态 C人掉在海绵垫上会下陷，是因为垫对人的支持力小于人对垫的压力 D起跳瞬间人对地面的压力不等于人受到的重力 答案 D 解析 跨越横杆时运动员身体发生弯曲，则运动员的重心不一定在身体上，故 A 错误；上升 到最高点时的运动员只受重力的作用，则上升到最高点时的运动员所受合力不为 0，即不是平 衡状态，故 B 错误；垫子对人的支持力与人对垫子的压力是一对作用力与反作用力，大小相 等， 故 C 错误；起跳瞬间人有向上的加速度，则地面对人的支持力大于人的重力，故 D 正确。 4如图所示长度相同的轻质细线 L1和轻弹簧 L3分别系有两个完全相同的灯笼甲和乙，L1、L3 的上端都系在天
5、花板上，下端用轻质水平细线 L2连接，使 L1和 L3与竖直方向的夹角都为 ， 两个灯笼处于静止状态，不计空气阻力，将灯笼视为质点。现将细线 L2从中间剪断，则剪断 瞬间甲、乙两灯笼的加速度大小之比为( ) A1 Bsin Ccos Dtan 答案 C 解析 细线 L2被剪断的瞬间，因细线 L2对甲的弹力突然消失，而引起 L1上的张力发生突变， 使甲的受力情况改变，瞬时加速度垂直 L1斜向下方，大小为 a1gsin ；当细线 L2被剪断时， 细线 L2对乙的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程，不能突变)，因 而弹簧的弹力不变，它与重力的合力与细线 L2对乙的弹力是一对平衡
6、力，等大反向，所以细 线 L2被剪断的瞬间，乙加速度的大小为 a2gtan ，方向水平向右。甲、乙两灯笼的加速度大 小之比为a1 a2cos ，故选项 C 正确。 5随着我国经济的飞速发展，人们对生活水平的追求日益增高，越野拖挂房车成为众多旅行 爱好者的选择。如图所示为一越野车通过挂钩与房车连接，越野车质量为 M，房车质量为 m。 越野车行驶过程中发动机提供的牵引力为 F，行驶过程中受到的阻力为 f1；房车无动力也无制 动力，行驶过程中受到的阻力为 f2，下列说法正确的是( ) A两车匀速行驶的过程中越野车给房车的拉力等于 F B两车加速行驶的过程中越野车给房车的拉力等于 F C不管两车匀速还
7、是加速，越野车给房车的拉力都小于 F D两车一起刹车时，越野车与房车间的作用力一定为 0 答案 C 解析 当两车匀速行驶时，对于房车：根据平衡条件得越野车给房车的拉力 Ff2，对于越野 车和房车整体，根据平衡条件得 Ff1f2，所以有 FF。当两车加速行驶时设加速度为 a，对 于房车：根据牛顿第二定律得 Ff2ma，解得越野车给房车的拉力 Ff2ma，对于越野 车和房车整体，根据牛顿第二定律得 Ff1f2(Mm)a，所以有 FF，综上可知不管两车 匀速还是加速，越野车给房车的拉力都小于 F，故 A、B 错误，C 正确；两车一起刹车时设加 速度为 a1，对整体：根据牛顿第二定律可得 f1f2(M
8、m)a1，对房车：根据牛顿第二定律可 得 f2Nma1，联立解得两车间的作用力 Nmf 1Mf2 Mm ，只有当 mf1Mf2时两车间的弹力才为 零，故 D 错误。 6(2021 朝阳市第二高级中学高一月考)如图所示，物体 P 以一定的初速度沿光滑水平面向右 运动，与一个右端固定的轻质弹簧相撞，并被弹簧反向弹回，若弹簧在被压缩过程中始终遵守 胡克定律，那么在 P 与弹簧发生相互作用的整个过程中( ) AP 做匀变速直线运动 BP 的加速度方向保持不变 C当加速度数值最大时，速度也最大 D有一段过程，P 的加速度逐渐减小，速度逐渐增大 答案 BD 解析 在压缩弹簧的过程中，P 水平方向只受到弹簧
9、的弹力，方向与速度方向相反，而且弹力 逐渐增大，加速度逐渐增大，P 做加速度增大的变减速直线运动，故 A 错误；P 与弹簧相互作 用的整个过程中，弹簧始终处于压缩状态对 P 施加的弹力方向始终向左，根据牛顿第二定律 知 P 的加速度方向始终向左，保持不变，故 B 正确；压缩弹簧的过程中，当弹簧压缩最短时， 弹力最大，加速度数值最大，此时速度为零，故 C 错误；当弹簧压缩最短后将物体 P 向左弹 出的过程中，弹簧弹力方向向左，物体 P 向左加速运动，随着弹簧弹力的减小，物体 P 加速 度逐渐减小，而速度不断增加，故 D 正确。 7(2021 黑龙江双鸭山市双鸭山一中高一月考)人站在自动扶梯的水平
10、踏板上，随扶梯斜向上 匀减速运动，如图所示。以下说法正确的是( ) A人只受到重力和支持力的作用 B人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C人受到摩擦力的作用，方向水平向右 D人受到摩擦力的作用，方向与运动方向相反 答案 BC 解析 对人进行运动分析，由于人随扶梯斜向上匀减速运动，即加速度方向为斜向下，对加速 度进行分解，如图。 由牛顿第二定律可知，在水平方向上，水平踏板对人的摩擦力提供人水平向右的加速度；在竖 直方向上，重力和支持力的合力提供人竖直向下的加速度，故人受到重力、支持力和摩擦力作 用，且人受到的摩擦力方向水平向右。故选项 B、C 正确。 8某同学用如图所示的实验装置来认识超重和失重现
11、象，先保持手指和钩码静止，感受套在 手指上的橡皮筋对手指的压力。然后设法使钩码上下振动，手指保持静止，感受套在手指上的 橡皮筋对手指压力的变化。下列说法中正确的是( ) A钩码下降过程，处于失重状态 B钩码上升过程，处于失重状态 C钩码下降和上升过程，都能出现失重现象 D钩码由最低点上升到最高点的过程，先出现超重现象，后出现失重现象 答案 CD 解析 钩码在最上端向下运动的过程中，先是加速下降，后是减速下降，其加速度的方向先是 向下的， 后是向上的， 所以是先失重后超重； 钩码在最下端向上运动的过程中， 先是加速上升， 后是减速上升，其加速度的方向先是向上的，后是向下的，所以是先超重后失重；可
12、见钩码上 升和下降的过程都能出现失重现象，当然也都能出现超重现象，选项 C、D 正确，A、B 错误。 二、实验题(共 1 个小题，12 分) 9(2020 山东潍坊市昌乐二中高一期末)某实验小组利用如图(a)所示的装置探究加速度与力、 质量的关系。 (a) (1)下列做法正确的是_(填字母代号)。 A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木 块上 C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 (2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运
13、动时受到的拉力，应满足的条件 是砝码桶及桶内砝码的总质量_木块和木块上砝码的总质量(选填“远大于”“远小于” 或“近似等于”)。 (3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码， 在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉力 F 的关系，分别得到图中甲、乙两条直线。 设甲、乙用的木块质量分别为 m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为 甲、 乙，由图(b)可知，m甲_m乙，甲_乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。 (b) (4)实验时改变砝码桶内砝码的质量，分别测量木块在不同外力作用下的加速度。根据测得的 多组数据画出 aF 关系图像如图(
14、c)所示。此图像的 AB 段明显偏离直线，造成此现象的主要 原因可能是_(选填下列选项的序号)。 (c) A木块与长木板之间存在摩擦 B长木板倾斜角度过大 C所挂砝码桶及桶内砝码的总质量过大 D所用木块的质量过大 答案 (1)AD (2)远小于 (3)小于 大于 (4)C 解析 (1)调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力， 故 A 正确；在调节长木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂“重物”，B 错误； 打点计时器使用时要先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块， 而当实验结束时应 先控制木块停下再停止打点计时器打点，C 错误；平衡摩擦力后，有
15、mgsin mgcos ，即 tan ，与质量无关，故通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故 D 正确。 (2)按照教材上的理论若以砝码桶及桶内砝码的总重力作为小木块受的合外力，则有 amg M ， 而实际实验过程中砝码桶及桶内砝码也与小木块一起做匀加速运动， 即对砝码桶及桶内砝码有 mgTma，对小木块有 TMa，综上有：小木块的实际的加速度为 a mg Mm mg M ，只有当 mM 时，才能有效的保证实验的准确性。 (3)当没有平衡摩擦力时有 Ffma， 故 a 1 mFg， 即图线斜率为 1 m， 纵轴截距的大小为 g。 观察图线可知 m甲乙。 (4)随着力 F
16、的增大，即砝码和砝码桶的总质量的增大，不再满足砝码和砝码桶的总质量远小 于木块的质量，因此曲线上部出现弯曲现象，故 C 正确。 三、计算题(共 3 个小题，10、11 题各 12 分，12 题 16 分，共 40 分) 10(2020 赤峰二中高一月考)高铁“拉近”城市之间的距离。美丽的宁城县天义镇也在享 受着高铁带来的便利。质量 m4.0105 kg 的列车从高速铁路的某车站由静止出发，经过 t 360 s 达到最高速度 v90 m/s。设此加速过程为匀加速直线运动，求此过程中： (1)列车的加速度大小； (2)列车通过的路程； (3)列车受到的合力大小。 答案 (1)0.25 m/s2 (
17、2)1.62104 m (3)1105 N 解析 (1)由匀变速直线运动规律 vat 得 av t 90 360 m/s 20.25 m/s2。 (2)由匀变速直线运动规律 s1 2vt 得 s1 290360 m1.6210 4 m。 (3)由牛顿第二定律 Fma 解得 F4.01050.25 N1105 N。 11我国侵权责任法第 87 条“高空坠物连坐”条款规定：建筑物中抛掷物品或者从建筑 物上坠落的物品造成他人损害，难以确定具体侵权人的，除能够证明自己不是侵权人外，由可 能加害的建筑物使用人给予补偿，绵阳一小伙就借助该条款赢得了赔偿，假设质量为 5.0 kg 的物体，从离地面 36 m
18、 高处，由静止开始加速下落，下落过程中阻力恒定，经 3 s 落地。(g 取 10 m/s2)求： (1)物体 3 s 末的速度大小？ (2)物体下落的加速度的大小； (3)下落过程中物体所受阻力的大小。 答案 (1)24 m/s (2)8 m/s2 (3)10 N 解析 (1)(2)由 x1 2at 2 得，a2x t2 8 m/s2 物体下落的加速度大小为 8 m/s2，3 s 末的速度大小 vat24 m/s。 (3)根据牛顿第二定律得 mgfma，解得 f10 N 即下落过程中物体所受阻力的大小为 10 N。 12某幼儿园在空地上做了一个滑梯，如图甲所示，可简化为图乙所示模型。其主要结构
19、由倾 斜部分 AB 和水平部分 BC 组成，中间平滑连接，根据空地的大小，滑梯的倾斜部分水平跨度 为 2.4 m，高 1.8 m。滑梯和儿童裤料之间的动摩擦因数约为 0.4，一质量为 15 kg 的小孩(可看 成质点)从滑梯顶部 A 由静止开始无助力滑下，g 取 10 m/s2。 (1)求小孩在滑梯 AB 上受到的摩擦力大小； (2)求小孩滑到 B 点时的速度大小； (3)为了使小孩不滑出滑梯，水平部分 BC 长度至少为多少。 答案 (1)48 N (2)2 105 5 m/s (3)2.1 m 解析 (1)设滑梯斜面的倾角为 ，则 tan 1.8 2.4 3 4， 则 37 ，根据受力分析可知，小孩在滑梯上受到的摩擦力大小为 fmgcos 37 48 N。 (2)设小孩在斜面上的加速度为 a，根据牛顿第二定律得 mgsin 37 mgcos 37 ma 解得 a2.8 m/s2 设斜面的长度为 s，则 s h sin 37 3 m，v2B2as 解得 vB2 105 5 m/s。 (3)小孩在滑梯的水平部分仍做匀减速运动，设加速度大小为 a1， 根据牛顿第二定律得 mgma1， 解得 a1g4 m/s2 v2B2a1s1，解得 s12.1 m。