2022_2023学年新教材高中物理鲁科版必修第一册第5章牛顿运动定律综合测评试题

综合测评

(时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.关于运-20在机场滑行至停止的过程,下列说法正确的是(　　)

A.以地面为参考系,运-20是运动的

B.运-20受到地面的摩擦力方向与飞机的运动方向相同

C.地面受到运-20的压力,是地面发生形变造成的

D.运-20速度越大越不容易停下,是因为速度越大惯性越大

2.(2022湖南名校联盟高一检测)假设导弹刚发出来的一段运动可近似看成初速度为0、竖直向上的匀加速直线运动,有一导弹的质量为m,助推力为F,忽略空气阻力及燃料的质量,重力加速度为g,则当导弹运动了时间t时的速度大小为(　　)

A.t B.t  C. D.

3.(2022广东茂名高一期末)某同学用手托礼盒进行表演。若礼盒的质量为m,手与礼盒之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,手掌一直保持水平。则下列说法正确的是(　　)

A.若手托着礼盒保持静止状态,则礼盒受到三个力的作用

B.若手托着礼盒一起水平向右匀速运动,则礼盒受到水平向右的静摩擦力

C.若手托着礼盒一起水平向右匀速运动,则手对礼盒的作用力和礼盒对手的作用力是一对平衡力

D.若手托着礼盒一起水平向右匀减速运动,则手对礼盒的作用力大小不会超过mg

4.如图所示是两个物体A和B同时出发沿同一直线运动的x-t图像。由图像可知(　　)

A.t=4 s时物体B的速度为0 B.t=4 s时物体A的加速度为0

C.前4 s内A、B速度方向相同 D.t=2 s时物体A和物体B速度相同

二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。

5.(2022湖北武汉高一期末)质量均为m的物块A、B放在水平面上,用轻弹簧连接,给A施加水平向右的推力F,A、B一起以的加速度做加速运动,两个物块与水平面间的动摩擦因数相同,则(　　)

A.物块与水平面间的动摩擦因数为 B.物块与水平面间的动摩擦因数为

C.弹簧的弹力大小为F  D.弹簧的弹力大小为F

6.如图所示,一竖直放置的轻弹簧两端各拴接一个物块A和B,整个系统处于静止状态。已知物块A的质量为mA=1 kg,物块B的质量为mB=3 kg,轻弹簧的劲度系数k=100 N/m。现对物块A施加一竖直向上的力F,使A从静止开始向上做匀加速直线运动,经0.4 s,物块B刚要离开地面。设整个过程中弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是(　　)

A.t=0时,弹簧的形变量为0.4 m B.0~0.4 s内,F的最大值为45 N

C.0~0.4 s内,F的最小值为15 N D.0~0.4 s内,物块A上升的距离xA=0.4 m

7.(2022安徽马鞍山高一期末)如图所示,斜面体A上的物块P用平行于斜面体的轻弹簧连接在挡板B上,在物块P施加水平向右的推力F,整个系统始终处于静止状态,

下列说法正确的是(　　)

A.物块P与斜面之间的摩擦力可能为零

B.轻弹簧一定处于拉伸状态

C.地面对斜面体A一定存在摩擦力

D.若增大推力F,则弹簧弹力一定减小

8.如图所示,水平传送带以恒定速度v向右运动,现将一小物体轻轻放在水平传送带的左端A处,物体先匀加速后匀速到达右端B处,且加速和匀速所用时间相等,已知A、B间距离为L,则(　　)

A.物体匀加速所用时间为 

B.物体匀加速所用时间为

C.物体与传送带间的动摩擦因数为 

D.物体与传送带间的动摩擦因数为

三、非选择题:共60分。考生根据要求作答。

9.(2分)如图所示,与水平面夹角θ=37°的传送带正以10 m/s的速度顺时针运行。在传送带的A端轻轻地放一小物体,若已知该物体与传送带之间的动摩擦因数为0.5,传送带A端到B端的距离为16 m,sin 37°=0.6,g取10 m/s2,则小物体从A端运动到B端所需的时间是　　　　 s。 

10.(2分)一矩形斜坡ABCD与水平面的夹角为37°。施加平行于斜坡面的推力F,使重10 N的物体沿对角线BD匀速下滑,对角线与底边夹角为30°,物体与斜面的动摩擦因数μ=0.75,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则施加的外力F的大小为　　　　 N。 

11.(8分)用电磁打点计时器研究匀变速直线运动的实验中,打点计时器的工作频率为50 Hz,某次记录小车运动情况的纸带如图所示,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。

(1)根据运动学有关公式可求得vB=16.50 cm/s,vC=　　　　 cm/s,vD=26.30 cm/s; 

(2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中作出小车运动的v-t图线(以打A点时开始计时),并根据图线求出小车运动的加速度a=　　 m/s2;(结果保留2位有效数字) 

(3)图线与纵轴交点的纵坐标是　　　　 cm/s,此速度的物理意义是　　　　。 

12.(8分)某同学准备做探究加速度与力的关系和探究加速度与质量的关系的实验。实验中,他将砂桶和砂子的总重力大小视为小车受到的细线拉力大小。

(1)在平衡小车所受的阻力时,以下操作错误的是图　　　　(选填“甲”或“乙”); 

甲

乙

(2)已知打点计时器所用交变电源的频率为50 Hz。该同学某次实验得到的纸带如图所示,A、B、C、D、E是5个连续的计数点。相邻两计数点间有四个点未画出,实验数据如表中所示,其中有一组数据读数不当,这组数据是　　　　(选填“A”“B”“C”“D”或“E”)。根据上述信息可得小车的加速度大小为　　　　 m/s2(保留两位有效数字); 

丙

(3)在探究加速度与力的关系时,该同学根据实验数据作出的a-F图像如图丙所示,发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线,分析其产生的原因,下列说法正确的是　　　　; 

A.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足

B.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度

C.图线BC段弯曲可能是砂子和砂桶总质量未满足远小于小车质量的条件

(4)某同学想利用该实验装置测出金属铝块和木板间动摩擦因数,进行了如下操作:

①将长木板重新平放于桌面上

②将小车更换为长方体铝块,为了能使细绳拖动铝块在木板上滑动时产生明显的加速度,又往砂桶中添加了不少砂子,并测得砂桶和砂子的总质量为m,铝块的质量为M(m不再远小于M)

③多次实验测得铝块的加速度大小为a

请根据以上数据(M、m、a、g),写出动摩擦因数μ=　　　　。 

13.(10分)(2022安徽芜湖高一检测)如图所示,用三根细线a、b、c将重力均为10 N的两个小球1和2连接并静止悬挂,细线a与竖直方向的夹角为θ=30°,细线c水平。

(1)求细线a、c分别对小球1和2的拉力大小。

(2)求细线b对小球2的拉力大小。

(3)若撤掉c绳,保持a绳方向不变,改用一个任意方向的外力F作用于球2使整个系统仍保持静止,则当F达到最小值时,求细线a上的拉力大小。

14.(12分)某同学购买了一质量为m=0.6 kg的无人机,该无人机可以通过转动扇叶竖直升空。某一次启动无人机升空的过程中,无人机匀加速上升一段距离后电力系统突然出现故障失去升力,此时离地高度为h=15 m,失去动力后无人机继续自由上升一段距离后落回原地,已知无人机失去动力后在空中的时间和加速上升过程的时间相同,设全程始终在竖直方向上运动,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:

(1)无人机启动时的加速度大小;

(2)无人机启动时空气提供的升力大小;

(3)无人机在空中运动的总时间及最大离地高度。

15.(18分)(2022山东潍坊高一检测)如图所示,左端带有竖直挡板的平板工件静置于水平桌面上,工件底面与水平桌面间的动摩擦因数μ1=0.2;O为工件上表面一点(图中未画出),工件上表面O点左侧光滑、右侧粗糙。一小滑块紧靠挡板放在工件上,其与工件上表面粗糙部分间的动摩擦因数μ2=0.8。现对工件施加F=12 N的水平推力,并在1.5 s后撤去,当滑块到达O点时工件速度恰好为零,已知工件质量M=2 kg,滑块质量m=1 kg,g取10 m/s2,桌面足够长。

(1)求水平推力作用过程中,滑块对挡板压力的大小。

(2)求工件光滑部分的长度d。

(3)若最终滑块恰好未从工件上滑下,求工件的长度L。

综合测评

1.A　以地面为参考系,运-20是运动的,选项A正确;运-20受到地面的摩擦力方向与飞机的运动方向相反,选项B错误;地面受到运-20的压力,是运-20轮胎发生形变造成的,选项C错误;惯性只与质量有关,与速度无关,选项D错误。

2.A　对导弹,根据牛顿第二定律,有F-mg=ma,解得a=-g,导弹运动了时间t时的速度大小为v=at=t。

3.D　若手托着礼盒保持静止状态,则礼盒受重力和支持力两个力作用,故A错误;若手托着礼盒一起水平向右匀速运动,合力为零,礼盒受重力和支持力作用而平衡,不受摩擦力作用,故B错误;手对礼盒的作用力和礼盒对手的作用力是一对相互作用力,故C错误;若手托着礼盒一起水平向右匀减速运动,则礼盒受到向左的静摩擦力,但并没有发生相对滑动,所以受到的摩擦力f≤μmg,手对礼盒的作用力F≤mg,故D正确。

4.B　t=4 s时物体B的速度为vB= m/s=-2.5 m/s,故A错误;由图像可知,t=4 s时物体A做匀速运动,此时加速度为0,故B正确;由图像可知,前4 s内物体A向正方向做匀速运动,物体B向负方向做匀速运动,故C错误;t=2 s时物体A的速度为vA= m/s=2.5 m/s,t=2 s时物体B的速度为vB=-2.5 m/s,物体A与物体B的速度大小相等,方向不同,D错误。

5.AD　以整体为研究对象,由牛顿第二定律得F-2μmg=2m×,解得μ=,选项A正确,B错误;设弹簧的弹力为F',对B由牛顿第二定律得F'-μmg=m×,解得F'=F,C错误,D正确。

6.BD　t=0时,弹簧的压缩量为x1,则有x1= m=0.1 m,故A错误;t=0.4 s时,物体B刚要离开地面,弹簧对B的拉力恰好等于B的重力,设此时弹簧的伸长量为x2,则有x2= m=0.3 m,A物体上升的高度为x=x1+x2=0.1 m+0.3 m=0.4 m,A向上做匀加速运动,有x=at2,解得a=5 m/s2,t=0时,外力F最小,为F1=mAa=1×5 N=5 N,t=0.4 s时,外力F最大,由牛顿第二定律,得F2-mAg-kx2=mAa,解得F2=45 N,故B、D正确,C错误。

7.AC　若推力F沿斜面方向的分力等于重力沿斜面方向的分力,则斜面对物块无摩擦力,弹簧对物块无弹力,弹簧处于原长状态,故A正确,B错误;对整体受力分析,地面对斜面体A一定存在静摩擦力,平衡推力F,故C正确;若开始时无弹力,则增大推力F,弹力大小增大,D错误。

8.BD　设物体做匀加速直线运动的时间为t,由题意可知,物体做匀速直线运动的时间也是t,物体从A到B的过程有L=t+vt,解得t=,故A错误,B正确;物体做初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则a=,对物体,由牛顿第二定律得μmg=ma,解得,物体与传送带间的动摩擦因数μ=,故C错误,D正确。

9.解析 传送带顺时针运行,小物块所受的摩擦力方向不变,一直沿传送带向上,根据牛顿第二定律得a==2 m/s2,物块速度方向与传送带运行方向相反,物块做匀加速运动,根据s=at2得,t= s=4 s。

答案 4

10.解析 物体受竖直向下的重力,垂直斜面的支持力,平行斜面沿BD对角线向上的摩擦力和平行于斜坡面的推力F,因为物体匀速下滑,所以受力平衡,对垂直于斜面的方向有Gcos 37°=N,重力沿平行于斜面的分力F'=Gsin 37°=6 N,方向沿斜面平面向下,对于平行于斜面沿BD方向向上的摩擦力f=μN=6 N,F'与f夹角为120°,则有F'与f的合力为6 N,根据平衡条件可知,推力F应和F'与f的合力等大反向,即6 N。

答案 6

11.解析 (1)电磁打点计时器频率是50 Hz,则每隔0.02 s打一次点,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,因此计数点之间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s。根据匀变速直线运动时间中点的速度等于该过程中的平均速度,有vC= cm/s=21.40 cm/s。

(2)在坐标系中描出相应各点,用平滑曲线连接,如图所示

速度图像中斜率即加速度

所以a=k= m/s2=0.50 m/s2。

(3)图线与纵轴交点的纵坐标是11.60 cm/s,此速度的物理意义是开始计时时小车的速度,即小车在A点的瞬时速度。

答案 (1)21.40

(2)见解析图　0.50

(3)11.60　开始计时时小车的速度(或小车在A点的瞬时速度)

12.解析 (1)平衡小车的阻力时,不应该悬挂重物,题图乙操作错误,选乙。

(2)计数点的位置坐标的分度值是0.1 cm,应估读到0.01 cm,则E读数不正确。

打相邻两计数点的时间是T=5×0.02 s=0.1 s

由Δx=aT2解得a=×10-2 m/s2=0.8 m/s2。

(3)平衡阻力不足,导致只有F达到一定值时,小车加速度大于零,A正确,B错误;当不满足m≪M时,随着F的增大,a减小,C正确,故选AC。

(4)因为砂桶和砂子的总质量m不再远小于铝块的质量M,由牛顿第二定律可知mg-μMg=(M+m)a,解得μ=。

答案 (1)乙

(2)E　0.80

(3)AC

(4)

13.解析 (1)把小球1和2看成整体,受力分析如图所示

由平衡条件可得Fa= N,Fc=2Gtan 30°= N。

(2)以球2为研究对象,球2受细线b对小球2的拉力Fb、重力G及Fc的作用,由平衡条件可得

Fb= N。

(3)若撤掉c绳,保持a绳方向不变,改用一个任意方向的外力F作用于球2使整个系统仍保持静止,此时将小球1和2看成整体,当F的方向与Fa垂直时,F有最小值,此时细线a上的拉力大小为

Fa'=2Gcos 30°=10 N。

答案 (1) N　 N　(2) N　(3)10 N

14.解析 (1)设无人机启动时的加速度大小为a,加速上升过程的时间为t,则有h=at2

v=at

无人机失去动力后,做竖直上抛运动,以竖直向上为正方向,则有

-h=vt-gt2

联立得a=g= m/s2。

(2)无人机启动时受重力和升力作用,由牛顿第二定律可得

F-mg=ma

解得F=mg=8 N。

(3)由(1)可得t=3 s,v=10 m/s

因此无人机在空中运动的总时间为t总=2t=6 s

无人机失去动力后至上升到最大高度过程

h1==5 m

无人机在空中运动的最大离地高度为

H=h+h1=20 m。

答案 (1) m/s2

(2)8 N

(3)6 s　20 m

15.解析 (1)在水平推力作用下,滑块与工件看作整体,对整体由牛顿第二定律可得

F-μ1(M+m)g=(M+m)a0

解得a0=2 m/s2

对滑块则有

F1=ma0=2 N

由牛顿第三定律可知,滑块对挡板压力的大小为2 N。

(2)撤去推力F时,滑块与工件的速度为

v0=a0t0=2×1.5 m/s=3 m/s

撤去推力F后,滑块匀速到达O点,工件做减速运动,对工件则有

μ1(M+m)g=Ma1

解得a1=3 m/s2

工件运动时间是

t1= s=1 s

工件光滑部分的长度

d=v0t1-t1=1.5 m。

(3)滑块运动到粗糙面上时,对滑块则有

μ2mg=ma2

解得a2=8 m/s2

对工件则有

μ2mg-μ1(M+m)g=Ma3

解得a3=1 m/s2

滑块做减速运动,工件做加速运动,所以有滑块运动在粗糙面上时,与工件达到共速,则有

v共=v0-a2t2=a3t2

解得t2= s,v共= m/s

滑块恰好没有从工件上滑下,粗糙面长度

d'=t2-t2= m

则有工件的长度为

L=d+d'=2 m。

答案 (1)2 N

(2)1.5 m

(3)2 m