2021高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律章末质量检测（含解析）新人教版必修1
展开第三章 牛顿运动定律 章末质量检测(三)
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一、选择题(本题共8小题。1～5题为单项选择题，6～8题为多项选择题)
1．2018年8月的雅加达亚运会中，我国运动员司雅杰勇夺女子十米跳台桂冠。她从跳台斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图1所示。不计空气阻力，下列说法正确的是( )
图1
A．她在空中上升过程中处于超重状态
B．她在空中下落过程中做自由落体运动
C．她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度
D．入水过程中，水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小
解析 起跳以后的上升过程中她的加速度方向向下，所以处于失重状态，故A错误；她斜向上运动，具有水平初速度，所以下落过程不能看做自由落体运动，故B错误；入水过程中，开始时水对她的作用力大小(浮力和阻力)小于她的重力，所以先向下做一段加速运动，后阶段水对她的作用力大于她的重力，即入水后的速度先增大后减小，故C错误；入水过程中，水对她的作用力和她对水的作用力，是一对作用力与反作用力，二者大小相等，故D正确。
答案 D
2．如图2所示是火箭点火发射的某一瞬间，下列说法正确的是( )
图2
A．火箭受重力、地面推力、空气阻力作用
B．火箭加速升空过程中处于失重状态
C．发动机喷出气体对火箭的作用力等于火箭所受的重力
D．发动机喷出气体对火箭的作用力等于火箭对喷出气体的作用力
解析 一对相互作用力时刻等大、反向、共线，选项D正确；火箭点火加速上升过程中，处于超重状态，受到重力、气体反作用力、空气阻力，且气体作用力大于重力，A、B、C均错误。
答案 D
3．如图3所示，小球A质量为m，木块B质量为2m，两物体通过竖直轻弹簧连接放置在水平面上静止。现对A施加一个竖直向上的恒力F，使小球A在竖直方向上运动，当弹簧恢复原长时小球A速度恰好最大，已知重力加速度为g。则在木块B对地面压力为零时，小球A的加速度大小为( )
图3
A．3g B．1.5g C．2g D．2.5g
解析 根据题意，当弹簧处于原长时A球速度最大，则F＝mg，当木块B对地面压力为零时，弹簧处于伸长状态，对B受力分析，此时有kx＝2mg，对A根据牛顿运动定律有kx＋mg－F＝ma，解得a＝2g，C项正确。
答案 C
4．质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动，如图4所示，a、b分别表示物体受到水平拉力作用和不受拉力作用的v－t图象，则拉力与摩擦力之比为( )
图4
A．9∶8 B．3∶2 C．2∶1 D．4∶3
解析 由v－t图象知，图线a为仅受摩擦力的作用，加速度大小a1＝1.5 m/s2；图线b为受水平拉力和摩擦力的作用，加速度大小a2＝0.75 m/s2。 列方程Ff＝ma1，F－Ff＝ma2，解得＝。
答案 B
5．(2018·11月浙江选考)如图5所示为某一游戏的局部简化示意图。D为弹射装置，AB是长为21 m的水平轨道，倾斜直轨道BC固定在竖直放置的半径为R＝10 m的圆形支架上，B为圆形的最低点，轨道AB与BC平滑连接，且在同一竖直平面内。某次游戏中，无动力小车在弹射装置D的作用下，以v0＝10 m/s的速度滑上轨道AB，并恰好能冲到轨道BC的最高点。已知小车在轨道AB上受到的摩擦力为其重量的0.2倍，轨道BC光滑，则小车从A到C的运动时间是(取g＝10 m/s2)( )
图5
A. 5 s B．4.8 s C．4.4 s D．3 s
解析 小车在AB段，由题意知f＝μmg，得μ＝0.2，其加速度大小为a1＝μg＝2 m/s2，由运动学公式得LAB＝v0t1－a1t ，解得t1＝3 s，或t1′＝7 s(舍去)。从B到C运动时，如图所示，LBC＝2Rsin θ，加速度为a2＝gsin θ，所以LBC＝a2t，得t2＝2 s，所以从A到C的时间为t＝t1＋t2＝5 s。
答案 A
6．科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是( )
A．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变
B．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
C．笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向
D．牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
解析 亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，选项A错误；牛顿根据选项B中伽利略的正确观点和选项C中笛卡儿的正确观点，得出了选项D的正确观点，选项B、C、D正确。
答案 BCD
7．(2019·北京首都师大附中月考)一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向落下，若雨滴下落过程中所受重力保持不变，且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大，则如图所示的图象中可能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是( )
答案 AC
8．物体最初静止在倾角θ＝30°的足够长斜面上，如图6甲所示受到平行斜面向下的力F的作用，力F随时间变化的图象如图乙所示，开始运动2 s后物体以2 m/s的速度匀速运动，下列说法正确的是(g取10 m/s2)( )
图6
A．物体的质量m＝1 kg
B．物体的质量m＝2 kg
C．物体与斜面间的动摩擦因数μ＝
D．物体与斜面间的动摩擦因数μ＝
解析 由开始运动2 s后物体以2 m/s的速度匀速运动，可知0～2 s内物体的加速度大小为a＝1 m/s2；在0～2 s内对物体应用牛顿第二定律得，F1＋mgsin 30°－μmgcos 30°＝ma，2 s后由平衡条件可得，F2＋mgsin 30°－μmgcos 30°＝0，联立解得m＝1 kg，μ＝，选项A、D正确。
答案 AD
二、非选择题
9．在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图7a所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，实验中力传感器的拉力为F，保持小车[包括位移传感器(发射器)]的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系如图b所示。
图7
(1)小车与轨道间的滑动摩擦力Ff＝________N。
(2)从图象中分析，小车[包括位移传感器(发射器)]的质量为________kg。
(3)该实验小组为得到a与F成正比的关系，应将斜面的倾角θ调整到tan θ＝________。
解析 (1)根据图象可知，当F＝0.67 N时，小车开始有加速度，则Ff＝0.67 N
(2)根据牛顿第二定律a＝＝F－，则a－F图象的斜率表示小车[包括位移传感器(发射器)]质量的倒数，则
M＝＝ kg＝ kg≈0.67 kg
(3)为得到a与F成正比的关系，则应该平衡摩擦力，则有：
Mgsin θ＝μMgcos θ
解得tan θ＝μ
根据Ff＝μMg得μ＝＝0.1
所以tan θ＝0.1
答案 (1)0.67 (2)0.67 (3)0.1
10．(2018·天津理综，10)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x＝1.6×103 m时才能达到起飞所要求的速度v＝80 m/s。已知飞机质量m＝7.0×104 kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，重力加速度g＝10 m/s2。求飞机滑跑过程中
图8
(1)加速度a的大小；
(2)牵引力的平均功率P。
解析 (1)飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，有
v2＝2ax①
代入数据解得
a＝2 m/s2②
(2)设飞机滑跑受到的阻力为F阻，依题意有
F阻＝0.1mg③
设发动机的牵引力为F，根据牛顿第二定律有
F－F阻＝ma④
设飞机滑跑过程中的平均速度为，有
＝⑤
在滑跑阶段，牵引力的平均功率
P＝F⑥
联立②③④⑤⑥式得
P＝8.4×106 W⑦
答案 (1)2 m/s2 (2)8.4×106 W
11．(2019·山东泰安月考)如图9甲所示，质量m＝2 kg的物体在水平面上向右做直线运动。过a点时给物体施加一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v－t图象如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2。求：
图9
(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ；
(2)10 s后撤去拉力F，求物体再过15 s离a点的距离。
解析 (1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1，则由v－t图象得加速度a1＝＝ m/s2＝－2 m/s2，方向与初速度方向相反。
设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2，则由v－t图象得加速度a2＝＝ m/s2＝－1 m/s2，方向与初速度方向相反。
在0～4 s内，根据牛顿第二定律，有
－F－μmg＝ma1
在4～10 s内，－F＋μmg＝ma2
代入数据解得F＝3 N，μ＝0.05。
(2)设10 s末物体的位移为x，x应为v－t图象与坐标轴所围的面积，则有x＝×4×8 m－×6×6 m＝－2 m，即物体在a点左侧2 m处。
设撤去拉力F后物体做匀减速直线运动的加速度大小为a3，
根据牛顿第二定律有μmg＝ma3
得a3＝0.5 m/s2
物体减速到零的时间为t＝＝ s＝12 s
则物体再过15 s的位移即为12 s内的位移，
物体在12 s内的位移为x′＝＝ m＝36 m
物体在15 s后离a点的距离为d＝|x|＋x′＝38 m。
答案 (1)3 N 0.05 (2)38 m
