【通用版】2023届高考物理一轮复习力与运动专练（3）牛顿运动定律练习

这是一份【通用版】2023届高考物理一轮复习力与运动专练（3）牛顿运动定律练习，共12页。
（3）牛顿运动定律1.随着祖国的繁荣昌盛，体验高空跳伞项目的人越来越多。某跳伞基地的某次跳伞过程中，飞机飞行40分钟左右到达3000米高空，人跳出飞机后打开稳定伞，竖直下落45秒左右到达1500米高空，此时打开主伞，滑翔7分钟左右到达降落区域。若人和伞的总质量为50 kg，且人可以看成质点，打开稳定伞下落过程空气阻力恒定。g取，下列说法正确的是(   )
A.人跳出飞机后在打开主伞之前做自由落体运动B.人竖直下落45秒阶段人受到的空气阻力大约为425 NC.打开主伞的瞬间，速度大约是10 m/sD.打开主伞后滑翔阶段，人处于失重状态2.为了备战即将举办的东京奥运会，我国羽毛球运动员进行了原地纵跳摸高训练.已知质量的运动员原地静止站立（不起跳）摸高为2.10 m，训练过程中，该运动员先下蹲，重心下降0.5 m，经过充分调整后，发力跳起摸到了2.90 m的高度.若运动员起跳过程视为匀加速运动，忽略空气阻力影响，g取.则(   )A.运动员起跳过程处于超重状态B.起跳过程的平均速度比离地上升到最高点过程的平均速度大C.起跳过程中运动员对地面的压力为960 ND.从开始起跳到双脚落地需要1.05 s3.如图甲所示，小物块从足够长的光滑斜面顶端由静止自由滑下.下滑位移x时的速度为v，其图像如图乙所示,取，则斜面倾角θ为(   )
 A.30° B.45° C.60° D.75°4.如图所示，三个质量相等的物块组合在一起，A带有定滑轮且放在光滑的水平面上，跨过定滑轮的轻质细线连接,A与B之间的动摩擦因数为0.7，滑轮与细线、轮轴之间以及之间的摩擦和定滑轮的质量忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。水平推力F作用在A上，为了使三个物块相对静止，则F的最大值与最小值之比为(   )A.3:1 B.17:3 C.16:3 D.6:15.如图所示为水平匀速转动的传送带，一个物块以某一速度从左边冲上传送带，则小物块运动的图像不可能是(   )
 A. B. C. D.6.如图甲所示，小物块A静止在足够长的木板B左端，若A与B间动摩擦因数为与地面间的动摩擦因数为，假设各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。某时刻起A受到（其中t的单位为s，F的单位为N）的水平向右的外力作用，测得A与B间摩擦力f随外力F的变化关系如图乙所示，重力加速度取，则下列判断正确的是(   )
 A.两物体的质量分别为1 kg和2 kg B.当时，发生相对滑动
C.当时，A的加速度大小为 D.B物体运动过程中最大加速度大小为7.质量为m的光滑圆柱体A放在质量也为m的光滑V形槽B上，如图所示，，另有质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B相连，现将C自由释放，则下列说法正确的是(   )
 A.若A相对B未发生滑动，则三者加速度相同B.当时，A和B共同运动的加速度大小为gC.当时，A和B之间的正压力刚好为零D.当时，A刚好相对B发生滑动8.如图所示，在以的加速度匀加速下降的电梯水平地板上放有质量为m的物体，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在电梯壁上，另一端与物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢向右推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了l，此时物体静止。撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为。物体与电梯地板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。则撤去F后，在水平方向上(   )
 A.物体与弹簧分离前加速度越来越大 B.物体与弹簧分离前加速度越来越小C.弹簧的压缩量为时，物体速度最大 D.物体在水平方向做匀减速运动的时间为9.水平地面上有一固定的斜面体，一木块从粗糙斜面底端以一定的初速度沿斜面向上滑动后又沿斜面加速下滑到底端.则木块(   )
 A.上滑的加速度大小等于下滑的加速度大小B.上滑时间等于下滑时间C.上滑过程速度的减小量大于下滑过程速度的增加量D.上滑过程与下滑过程克服摩擦力做功相同10.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为的小球从弹簧上端某高度处自由下落.从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度和弹簧压缩量的函数图像如图乙所示，其中A为曲线的最髙点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，重力加速度g取，则下列说法中不正确的是(   )
 A.该弹簧的劲度系数为20 N/mB.当时，小球处于超重状态C.小球刚接触弹簧时速度最大D.从接触弹簧到压缩至最短的过程中小球的加速度先减小后增大11.21世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试，某次新能源汽车性能测试中，如图甲所示是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第20 s以后的数据，如图乙所示。已知汽车质量为1500 kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始沿直线运动，设汽车所受阻力恒定，由分析可得(   )
 A.由图甲可得汽车所受阻力为1000 N B.20 s末汽车的速度为26 m/sC.由图乙可得20 s后汽车才开始匀速运动 D.前20 s内汽车的位移为426 m12.某实验小组测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接测量工具，他们采用下列器材测量：轻质定滑轮（质量和摩擦可以忽略）、砝码一套（总质量）、细线、米尺、秒表。他们根据已学过的物理知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图像并根据图像的斜率和截距求出沙袋的质量。操作如下：
 （1）实验装置如图所示，设沙袋的质量分别为；（2）从整套砝码中取出质量为的砝码放在左边的沙袋A中，剩余砝码都放在右边沙袋B中，发现A下降、B上升；（3）用米尺测出沙袋A从静止下降的距离h，用秒表测出沙袋A下降h所用的时间t，则可知沙袋的加速度大小为_______；（4）改变，测量相应的加速度a，得到多组及a的数据，作出______（填“”或“”）图线；（5）若求得图线的斜率，截距，重力加速度g取，则沙袋的质量_______kg，_______kg。13.如图1所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。不计空气阻力及一切摩擦。
 （1）在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受的合外力，操作中必须满足________（填序号）。A.小车与滑轮间的细绳与长木板平行 B.砂和砂桶的总质量远小于小车的质量C.调节长木板水平  D.将长木板右侧垫高（2）实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t。改变小车质量，测得多组的值，建立坐标系作出关系图线。在图2中能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图像是________。（3）如图3甲所示，抬高长木板的左端，使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动，读出测力计的示数F和小车在两光电门之间运动的时间，改变木板倾角，测得多组数据，得到的的图线如图3乙所示。实验中测得两光电门的距离，砂和砂桶的总质量，重力加速度g取，则图线的斜率为________kg·m（结果保留两位有效数字）；若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将________（填“变大”“变小”或“不变”）。14.水平地面上固定一个倾角为30°的斜面，斜面上有一个质量为的箱子，一细绳上端固定在箱子的上的O点，另一端连接一个质量为的小球。某时刻起，箱子在沿斜面向下的力F作用下，沿斜面向下运动，稳定后，小球相对箱子静止且细绳与竖直方向成60°角，已知箱子与斜面的动摩擦因数为，重力加速度为。求：
 （1）稳定时，细绳上的拉力的大小和小球的加速度a；（2）作用在箱子上的力F的大小。15.如图所示，固定在水平面上足够长的斜面倾角为θ，质量为m的小滑块P固定在斜面上，P与斜面间的动摩擦因数为μ。某时刻解除对P的固定，小滑块开始沿斜面滑行，同时对P施加一个垂直斜面向下的力F，从解除对P的固定开始计时，F与运动时间成正比，比例系数为k，重力加速度为g。求：
 （1）小滑块开始滑行时的加速度大小；（2）经过多长时间P的速度达到最大。
 


               答案以及解析1.答案：B解析：本题借助高空跳伞实际情境考查牛顿第二定律和匀变速直线运动规律。人跳出飞机后打开稳定伞，做初速度为零的匀加速直线运动，在竖直下落1500 m的过程中，由可知，人不是做自由落体运动，A项错误；对人受力分析可知，解得，B项正确；由可知，人打开主伞的瞬间，速度，C项错误；打开主伞后滑翔阶段，人向下做减速运动，加速度方向向上，人处于超重状态，D项错误。2.答案：AD解析：运动员离开地面后做竖直上抛运动，设离开地面时速度为v，根据可知.起跳过程可视为匀加速直线运动，加速度方向竖直向上，所以运动员起跳过程处于超重状态，根据速度—位移公式可知，解得，对运动员根据牛顿第二定律可知，解得，根据牛顿第三定律可知，运动员对地面的压力为1300 N,A正确，C错误；运动员在起跳过程中做匀加速直线运动，起跳过程的平均速度，运动员离开地面后做竖直上抛运动，上升到最高点过程的平均速度,B错误；运动员起跳过程运动的时间，离开地面后到达最高点过程运动的时间，故运动的总时间，D正确.3.答案：A解析：由匀变速直线运动的速度—位移公式可得，整理得，由图像可知小物块的加速度，根据牛顿第二定律得，小物块的加速度，解得，解得，故A正确，B、C、D错误.4.答案：B解析：本题考查牛顿第二定律的应用，整体法和隔离法。三个物块相对静止，可看成整体，设三个物块的质量均为m，共同的加速度为a，由牛顿第二定律有，对C受力分析，竖直方向由二力平衡，可得绳的拉力，对B受力分析，设A对B的静摩擦力为f，由牛顿第二定律有，解得对B的支持力，结合可得，A对B的最大静摩擦力，取水平向右为摩擦力f的正方向，当时，水平推力F取最大值，当时，水平推力F取最小值，可得，B正确。5.答案：D解析：本题通过传送带考查牛顿第二定律的应用和图像问题。如果物块初速度比传送带速度小，物块将一直加速，或先加速后匀速，故A正确；如果物块初速度与传送带速度相等，物块一直做匀速直线运动，故B正确；如果物块的初速度大于传送带的速度，物块可以一直减速，也可以到达B点前和传送带共速，之后一起匀速运动，但是速度不能减到零，故C正确，D错误。本题选择不可能的，故选D。6.答案：C解析：本题考查根据力的图像分析运动情况。设两物体的质量分别为，根据A与B间摩擦力f随外力F的变化关系可得A与B间滑动摩擦力为6 N，B与地面的滑动摩擦力为3 N，则有，联立解得，A错误；发生相对滑动时，对A有，对B有，联立可得，即，B错误；由B选项分析可知，当时，相对静止，一起做匀加速运动，此时外力大小为，则有，代入数据可得，C正确；B物体运动过程中的最大加速度为，代入数据可得，D错误。7.答案：D解析：本题考查牛顿第二定律在连接体问题中的应用。若A相对B未发生滑动，则可看成整体，加速度相同，C的运动方向向下，加速度方向与不同，故A错误；若A和B共同运动的加速度大小为g，则C的加速度大小也为g，对C隔离分析可知C不可能做自由落体运动，因此不论M等于多少，共同运动的加速度不可能是g，故B错误；若A和B之间的正压力刚好为零，此时A刚好相对B发生滑动，设此时加速度为a，对A受力分析可得，解得，对整体运用牛顿第二定律可得，解得，故C错误，D正确。8.答案：C解析：本题考查根据受力情况分析运动情况。当弹簧恢复原长时，物体与弹簧分离，在弹簧恢复原长的过程中，物体在水平方向受向左的弹力和向右的摩擦力，当时，由牛顿第二定律得减小，a减小，当时，由牛顿第二定律得减小，a增大，故物体与弹簧分离前加速度先减小后增大，选项A、B错误；物体在竖直方向做匀加速运动，由牛顿第二定律得，物体受到的摩擦力，由以上两式解得，物体速度最大时，物体水平方向上所受的合力为零，则，解得，选项C正确；物体离开弹簧后在水平方向做匀减速运动，运动的距离为l，由牛顿第二定律得，由匀变速直线运动规律得，由以上两式解得，选项D错误。
 9.答案：CD解析：根据牛顿第二定律可求出木块上滑的加速度，下滑的加速度，可知上滑的加速度大小大于下滑的加速度大小，A错误；因上滑、下滑位移大小相等，根据可知，上滑时间小于下滑时间，B错误；根据可知，上滑过程速度的减小量大于下滑过程速度的增加量，C正确；因在上滑、下滑的过程中滑动摩擦力大小相等，位移大小相等，故木块克服摩擦力做功相同，D正确.10.答案：C解析：由题图乙可知，当时，小球的重力等于弹簧对它的弹力，合力为零，小球的加速度为零，速度达到最大，则，解得,A正确，C错误；由题图乙知，时，小球的速度减小，加速度方向向上，小球处于超重状态，B正确；由题图乙知，小球刚接触弹簧时，小球的重力大于弹簧对它的弹力，小球做加速度减小的加速运动，当时，小球的速度最大，加速度为零，然后小球做加速度增大的减速运动，D正确.故C符合题意.11.答案：B解析：本题结合图像考查牛顿运动定律。由题图乙可知，在20 s后汽车做匀速直线运动，则由题图甲可知，汽车所受阻力，故A错误；在0~6 s内，设汽车所受牵引力为，加速度为，由牛顿第二定律得，解得，第6 s末汽车的速度，在6~18 s内，设汽车所受牵引力为，加速度为，由牛顿第二定律得，解得，第18 s末汽车的速度，由题图甲知18 s后汽车所受牵引力等于阻力，即汽车做匀速直线运动，所以20 s末汽车的速度，故B正确，C错误；汽车在0~6 s内的位移，汽车在6~18 s内的位移，汽车在18~20 s内的位移，汽车在前20 s内的位移，故D错误。12.答案：（3）
（4）
（5）3；1.5解析：本题考查设计实验测连接体的质量。
（3）沙袋A匀加速下降有，可得。
（4）对两沙袋和砝码整体，根据牛顿第二定律有，化简得，要使作出的图像为直线，应该作出图像。
（5）由上述分析知，斜率，截距，代入数据解得。13.答案：（1）AC（2）C（3）0.54；不变解析：本题利用光电门考查探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”实验的数据处理、图像分析。
（1）测力计的示数即为轻绳的拉力，当小车在运动方向只受轻绳拉力时，测力计的示数才能等于小车所受的合外力，因此需调节小车与滑轮间的细绳与长木板平行，且调节长木板水平，故选A、C。（2）小车从靠近光电门甲处由静止开始做匀加速运动，位移。改变小车的质量m，测得多组的值，加速度，位移不变，所以a与成反比，而合外力一定时，加速度与质量成反比，所以m与成正比，故符合要求的图像是C。（3）小车由静止开始做匀加速运动，位移，可得加速度，根据牛顿第二定律得对于砂和砂桶有，得，则图线的斜率为与摩擦力是否存在无关，若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将不变。14.答案：（1），方向沿斜面向下（2）20 N解析：本题考查牛顿第二定律的应用、力的分解和匀变速直线运动规律。
（1）对小球进行受力分析，并沿斜面和垂直于斜面方向建立坐标系，如图甲所示，

在垂直于斜面方向上，小球所受合力为零，可得
，
解得，
在沿斜面方向上，由牛顿第二定律得
，
解得，方向沿斜面向下；
（2）箱子和小球相对静止，可以将箱子和小球看成一个整体，对整体进行受力分析，并沿斜面和垂直于斜面方向建立坐标系，如图乙所示，

整体加速度，
摩擦力，
整体在垂直于斜面方向上合力为零，可得
，
在沿斜面方向上，由牛顿第二定律得
，
联立得。15.答案：（1）（2）解析：本题以滑块在斜面上的运动为情境考查牛顿第二定律的应用。
（1）解除对P的固定时，P受到重力、斜面的支持力和摩擦力，
对P，根据牛顿第二定律有
，
解得；
（2）根据题意有，
随着时间t的增大，F增大，小滑块对斜面的压力增大，即斜面对小滑块的支持力增大，小滑块所受的滑动摩擦力增大，小滑块做初速度为零，加速度减小的加速运动，合外力等于零之后，随着F的增大，P做减速运动直到停止，
由此可知合外力为零时小滑块的速度最大，设此时经过时间为，有
，
解得。