【物理】2020届一轮复习人教版第三单元牛顿运动定律作业

【物理】2020届一轮复习人教版第三单元牛顿运动定律作业

第三单元 牛顿运动定律 （A、B卷）‎ A卷——夯基保分练 ‎1．(2018·杭州四校联考)同学们知道物理学中力的单位是“N”，但“N”是一个导出单位，如果用国际制基本单位表示，下列正确的是(　　)‎ A．kg·m/s2　　　　　　 B．kg·m/s C．kg2·m/s D．kg·m2/s 解析：选A　由F＝ma可知1 N＝1 kg·m/s2，故A正确。‎ ‎2．(2019·东阳中学月考)如图所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球。容器中的水和铁球、乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)(　　)‎ A．铁球向左，乒乓球向右 B．铁球向右，乒乓球向左 C．铁球和乒乓球都向左 D．铁球和乒乓球都向右 解析：选A　因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的水球的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时铁球相对小车向左运动；同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动，A正确。‎ ‎3．[多选](2019·衢州联考)光滑水平面上静止着一辆小车，小车上放置一装置，如图所示。在酒精灯燃烧一段时间后塞子被喷出。下列说法正确的是(　　)‎ A．由于塞子的质量小于小车的质量，被喷出时塞子受到的冲击力将大于小车受到的冲击力 B．由于塞子的质量小于小车的质量，被喷出时塞子受到的冲击力将小于小车受到的冲击力 C．塞子被喷出瞬间，小车对水平面的压力大于小车整体的重力 D．若增大试管内水的质量，则可以增大小车整体的惯性 解析：选CD　被喷出时塞子受到的冲击力和小车受到的冲击力大小相等、方向相反，故A、B错误；塞子被喷出瞬间，试管内的气体对小车整体有斜向左下方的作用力，所以小车对水平面的压力大于小车整体的重力，故C正确；若增大试管内水的质量，则小车整体的惯性增大，故D正确。‎ ‎4.如图所示，在阻力可以忽略的冰面上，质量为60 kg的男同学和质量为50 kg的女同学用一根轻绳做“拔河”游戏。当女同学的加速度大小为0.60 m/s2时，男同学的加速度大小是(　　)‎ A．0 B．0.50 m/s2‎ C．0.60 m/s2 D．0.72 m/s2‎ 解析：选B　在阻力忽略的冰面上两人都只受到相互作用的拉力，由牛顿第三定律可知，拉力等大，由F＝ma，m1a1＝m2a2，得a2＝0.50 m/s2。‎ ‎5.2017年8月12日在伦敦举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，俄罗斯选手库吉娜以2.03 m的成绩获得冠军。库吉娜身高约为1.93 m，忽略空气阻力，g取10 m/s2。则下列说法正确的是(　　)‎ A．库吉娜下降过程处于超重状态 B．库吉娜起跳以后在上升过程处于超重状态 C．库吉娜起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力 D．库吉娜起跳离开地面时的初速度大约为3 m/s 解析：选C　库吉娜离开地面后其加速度为重力加速度，处于完全失重状态，选项A、B错误；由牛顿第二定律知库吉娜离开地面时的加速度向上，即合外力向上，则支持力大于重力，选项C正确；库吉娜上升高度大约为h＝1 m，由v02＝2gh知其初速度大约为v0＝ m/s，选项D错误。‎ ‎6．(2018·浙江6月学考)雨滴大约在1.5 km左右的高空形成并开始下落，落到地面的速度一般不超过8 m/s。若雨滴沿直线下落，则其下落过程(　　)‎ A．做自由落体运动　　　 B．加速度逐渐增大 C．总时间约为17 s D．加速度小于重力加速度 解析：选D　雨滴下落过程受重力和空气阻力的作用，所以不做自由落体运动，A错误；空气阻力随下落速度的增大而增大，由牛顿第二定律可知，加速度小于重力加速度，且逐渐减小，B错误，D正确；雨滴从1.5 km左右的高空开始下落，落地速度一般不超过8 m/s，所以总时间大于17 s，C错误。‎ ‎7．(2017·浙江“9＋1”高中联盟期中)水平力F方向确定，用力F拉静止在水平桌面上的小物块，F的大小按图甲所示规律变化，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a随时间变化的图象如图乙所示。重力加速度大小为10 m/s2。根据图，下列物块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffm、物块与水平桌面间的滑动摩擦力Ff、物块与水平桌面间的动摩擦因数μ、物块质量m的值正确的是(　　)‎ A．Ffm＝4 N B．μ＝0.1‎ C．Ff＝6 N D．m＝2 kg 解析：选B　由题目可知，t＝2 s时，Ffm＝F＝6 N；F－μmg＝ma1，即6－μmg＝m×1。t＝4 s时，F－μmg＝ma2，即12－μmg＝m×3，解得m＝3 kg，μ＝0.1，则Ff＝μmg＝3 N。‎ ‎8．(2017·温州市十校高三期末)如图甲所示，是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据传感器画出的Ft图线。两图中a～g各点均相对应，其中有几个点在甲图中没有画出，图乙中a、c、e点对应的纵坐标均为700 N。取重力加速度g＝10 m/s2。请根据这两个图所给出的信息，判断下面说法中正确的是(　　)‎ ‎　　　　　 甲　　　　　　　　　　乙 A．此人重心在b点时处于超重状态 B．此人重心在c点时的加速度大小大于在b点时的加速度大小 C．此人重心在e点时的加速度大小大于在a点时的加速度大小 D．此人重心在f点时的脚刚好离开传感器 解析：选D　由题图知a、c、e点处对应的F＝G，故加速度等于0，b点处F＜G，处于失重状态，故A、B、C错误，由题图乙可知此人重心在f点时，脚刚好离开传感器，故D正确。‎ ‎9．(2019·绍兴诊断性考试)在中央电视台“挑战不可能”节目中，选手正沿倾斜钢丝小心翼翼地缓慢上行。在这一过程中(　　)‎ A．选手手中的平衡杆所受合外力竖直向上 B．选手受到钢丝的摩擦力沿钢丝斜向下 C．钢丝对选手的作用力垂直钢丝向上 D．钢丝对选手的支持力和选手对钢丝的压力是一对作用力和反作用力 解析：选D　由于选手是缓慢上行，所以选手手中的平衡杆所受合外力为零，选项A错误；选手的受力分析如图所示，选手所受的静摩擦力沿钢丝向上，选项B错误；由于缓慢上行，所以钢丝对选手的作用力应该与重力平衡，即竖直向上，选项C错误；钢丝对选手的支持力与选手对钢丝的压力是一对相互作用力，选项D正确。‎ ‎10.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为(　　)‎ A．(M＋m)g B．(M＋m)g－ma C．(M＋m)g＋ma D．(M－m)g 解析：选B　对竿上的人受力分析：其受重力mg、摩擦力Ff，且有mg－Ff＝ma；竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿受力分析：其受重力Mg、方向向下的摩擦力Ff、支持力FN，且有Mg＋Ff＝FN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律得FN′＝FN＝(M＋m)g－ma，B项正确。‎ ‎11．如图甲所示，一物体沿倾角为θ＝37°的固定粗糙斜面由静止开始运动，同时受到水平向右的风力作用，水平风力的大小与风速成正比。物体在斜面上运动的加速度a与风速v的关系如图乙所示，则(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)(　　)‎ A．当风速为3 m/s时，物体沿斜面向下运动 B．当风速为5 m/s时，物体与斜面间无摩擦力作用 C．当风速为5 m/s时，物体开始沿斜面向上运动 D．物体与斜面间的动摩擦因数为0.025‎ 解析：选A　由题图乙得物体做加速度逐渐减小的加速运动，物体的加速度方向不变，当风的初速度为零时，加速度为a0＝4 m/s2，沿斜面方向有a＝gsin θ－μgcos θ，解得μ＝0.25，D错误；物体沿斜面方向开始加速下滑，随着速度的增大，水平风力逐渐增大，摩擦力逐渐增大，则加速度逐渐减小，但加速度的方向不变，物体仍然加速运动，直到速度为5 m/s时，物体的加速度减为零，此后物体将做匀速运动，A正确，B、C错误。‎ ‎12．在一次救灾行动中，直升机悬停在空中向地面无初速投放救灾物品，物品所受的空气阻力与其下落的速率成正比。若用v、a、t分别表示物品的速率、加速度的大小和运动的时间，则在物品下落过程中，图中表示其vt和av关系的图象可能正确的是(　　)‎ 解析：选C　由牛顿第二定律可得：mg－Ff＝ma，又Ff＝kv，故得：a＝g－v，可见C正确，D错误，又由于a逐渐减小，故A、B错误。‎ ‎13．(2019·杭州五校联考)如图所示，一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角分别为α和β且α<β，a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块。已知所有接触面都是光滑的。现使a、b木块同时沿斜面下滑，则下列说法正确的是(　　)‎ A．楔形木块向左运动 B．楔形木块向右运动 C．a木块处于超重状态 D．b木块处于失重状态 解析：选D　对a木块受力分析，如图甲所示，受重力和支持力，a木块匀加速下滑，所以a木块处于失重状态，同理b木块也处于失重状态，D正确，C错误；由力的合成与分解可得N1＝mgcos α，故a木块对楔形木块的压力为N1′＝mgcos α，同理，b木块对楔形木块的压力为N2′＝mgcos β，对楔形木块受力分析，如图乙所示，在水平方向上有N2′cos α＝N1′cos β＝mgcos αcos β，所以楔形木块静止不动，故A、B错误。‎ ‎14．(2019·“超级全能生”联考)如图甲为冰库工作人员移动冰块的场景，冰块先在工作人员斜向上拉力作用下拉一段距离，然后放手后让冰块向前滑动到运送冰块的目的地。其工作原理可简化为如图乙所示，设冰块质量M＝100 kg，冰块与滑道间动摩擦因数为0.05，运送冰块的距离为12 m，工作人员拉冰块时拉力与水平方向成53°角向上。某次拉冰块时，工作人员从滑道前端拉着冰块(冰块初速度可视为零)向前匀加速前进4 m后放手，冰块刚好到达滑道末端静止(已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2)。求：‎ ‎(1)冰块在加速与减速运动过程中加速度大小之比；‎ ‎(2)冰块滑动过程中的最大速度；‎ ‎(3)工作人员拉冰块的拉力大小。‎ 解析：(1)设冰块加速运动时加速度大小为a1，减速运动时加速度大小为a2，加速时最大速度为v，加速前进的位移为x1＝4 m，总位移为L＝12 m 则加速阶段有v2＝2a1x1‎ 减速阶段有0－v2＝－2a2(L－x1)‎ 则＝＝。‎ ‎(2)减速阶段冰块只受滑动摩擦力作用 由牛顿第二定律得μmg＝ma2‎ 解得a2＝0.5 m/s2‎ 根据0－v2＝－2a2(L－x1)‎ 解得v＝2 m/s。‎ ‎(3)由a1＝2a2，得a1＝1 m/s2‎ 对冰块受力分析得 Fcos 53°－μ(Mg－Fsin 53°)＝Ma1‎ 解得F＝ N。‎ 答案：(1)2∶1　(2)2 m/s　(3) N ‎15.(2018·浙江6月学考)某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征，使用质量m＝0.05 kg的流线型人形模型进行模拟实验。实验时让模型从h＝0.8 m高处自由下落进入水中。假设模型入水后受到大小恒为Ff＝0.3 N的阻力和F＝1.0 N的恒定浮力，模型的位移大小远大于模型长度，忽略模型在空气中运动时的阻力，试求模型 ‎(1)落到水面时速度v的大小；‎ ‎(2)在水中能到达的最大深度H；‎ ‎(3)从开始下落到返回水面所需时间t。‎ 解析：(1)模型自由下落到水面过程有v2＝2gh 解得：v＝4 m/s。‎ ‎(2)设模型入水后向下运动的加速度为a2‎ 由牛顿第二定律得：mg－Ff－F＝ma2‎ 解得：a2＝－16 m/s2，加速度a2的方向向上 所以最大深度H＝＝0.5 m。‎ ‎(3)模型自由下落到水面过程的时间为：t1＝＝0.4 s 在水中下降的时间：t2＝＝0.25 s 在水中上升到水面的时间：F－mg－Ff＝ma3，‎ 解得：a3＝4.0 m/s2‎ 所以：t3＝ ＝0.5 s 总时间：t＝t1＋t2＋t3＝1.15 s。‎ 答案：(1)4 m/s　(2)0.5 m　(3)1.15 s B卷——大题强化练 ‎1.(2018·丽水检测)滑雪运动是把滑雪板装在靴底上在雪地上进行跳跃和滑降的竞赛运动。滑雪运动中当滑雪板相对雪地速度较大时，会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦。然而当滑雪板相对雪地速度较小时，与雪地接触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大。假设滑雪者的速度超过8 m/s时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1＝0.25变为μ2＝0.125。一滑雪者从倾角θ＝37°的坡顶A处由静止开始自由下滑，滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平地面，最后停在C处，如图所示。不计空气阻力，已知坡长L＝24.1 m，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：‎ ‎(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间；‎ ‎(2)滑雪者到达B处时的速度大小；‎ ‎(3)若滑雪板与水平地面间的动摩擦因数μ3＝0.5，求滑雪者在水平地面上运动的最大距离。‎ 解析：(1)由牛顿第二定律得mgsin θ－μ1mgcos θ＝ma1‎ 解得a1＝4 m/s2‎ 当滑雪者的速度v＝8 m/s时，所用时间 t1＝＝2 s。‎ ‎(2)滑雪者由静止以加速度a1加速到8 m/s所经过的位移为 x1＝a1t12＝×4×22 m＝8 m 动摩擦因数发生变化后，由牛顿第二定律得：‎ mgsin θ－μ2mgcos θ＝ma2‎ 所以a2＝5 m/s2‎ 则由vB2＝v2＋2a2(L－x1)‎ 代入数据解得：vB＝15 m/s。‎ ‎(3)在水平地面上，a3＝μ3g＝5 m/s2‎ 则滑雪者在水平地面上运动的最大距离 x3＝＝22.5 m。‎ 答案：(1)2 s　(2)15 m/s　(3)22.5 m ‎2.公元前约2690年建造的胡夫金字塔是现今发现最大的金字塔。胡夫金字塔三角面斜度52°，每块石头平均重2.5吨。某校选修课的兴趣小组通过查阅大量资料得知其中一种观点是认为建造时将石头采用回旋斜面运送到高处。一批工人合力将一块在斜坡底部的重达3吨的石料通过绳子拉至斜坡顶端，如图所示。已知斜坡底边长240 m，倾角为α＝30°，石料与斜坡间的动摩擦因数μ＝0.5，假定每个工人一直用最大拉力沿前进方向拉石料，且最大拉力均为F＝300 N，＝1.732，＝19.3，g取10 m/s2，求：‎ ‎(1)每次至少需要多少工人才能完成运送石料的任务；‎ ‎(2)假设在斜坡顶端绳子突然断裂，石料在斜坡上往下滑时的加速度；‎ ‎(3)在(2)中石料从坡顶滑到坡底的速度。‎ 解析：(1)设石料的质量为m，根据受力分析可知，要将石料拉至斜坡顶端，则 NF＝mgsin α＋μmgcos α， ‎ 代入数据解得N≈93.3‎ 即至少需要94人才能完成运送石料任务。‎ ‎(2)在斜坡顶端绳子断裂之后，由牛顿第二定律得石料的加速度为 a＝ 解得a≈0.67 m/s2。‎ ‎(3)斜坡长为L＝ 根据运动学公式v2－v02＝2aL 解得v≈19.3 m/s。‎ 答案：(1)94　(2)0.67 m/s2　(3)19.3 m/s ‎3．(2019·宁波北仑中学期中)如图所示，一个竖直固定在地面上的透气圆筒，筒中有一劲度系数为k的轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体，它对滑块的阻力可调。滑块静止时，ER流体对其阻力为零，此时弹簧的长度为L。现有一质量也为m(可视为质点)的物体在圆筒正上方距地面2L处自由下落，与滑块碰撞(碰撞时间极短)后粘在一起，并以物体碰前瞬间速度的一半向下运动。ER流体对滑块的阻力随滑块下移而变化，使滑块做匀减速运动，当下移距离为d时，速度减小为物体与滑块碰撞前瞬间速度的四分之一。取重力加速度为g，忽略空气阻力弹簧始终在弹性限度内，求：‎ ‎(1)物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小； ‎ ‎(2)滑块向下运动过程中的加速度大小； ‎ ‎(3)当下移距离为d时，ER流体对滑块的阻力大小。‎ 解析：(1)设物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小为v0，由自由落体运动规律有v02＝2gL，解得v0＝。‎ ‎(2)设滑块做匀减速运动的加速度大小为a，取竖直向下为正方向，则有－2ax＝v22－v12，x＝d，v1＝，v2＝，解得a＝。‎ ‎(3)设下移距离为d时弹簧弹力为F，ER流体对滑块的阻力为FER，对物体与滑块组成的整体，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得 F＋FER－2mg＝2ma F＝k(d＋x0)‎ mg＝kx0‎ 联立解得FER＝mg＋－kd。‎ 答案：(1)　(2)　(3)mg＋－kd ‎4．无人驾驶目前还有较多的技术障碍难以克服，其中汽车车载系统严重依赖无线通信传输速度是主要的技术障碍。最近世界通信巨头华为公司提出基于5G通信技术的解决方案，该5G通信技术的超低时延的优势将提升车联网数据采集的及时性，保障实时信息互通，消除无人驾驶安全风险。简化的工作模式是无人驾驶车载电脑发现问题，通过5G信号将问题传输给云端中央服务器，服务器将处理方案回传给车载电脑，然后车载电脑采取加速或减速等操作。在某次实验室测试中汽车以10 m/s的速度匀速前进，车载传感器检测到正前方22 m处有静止障碍物，车载电脑通过5G信号通知云端，随后车载系统获得指令立即采取制动措施(5G信号下，系统信号传输延迟忽略不计)，使之做加速度大小为1 m/s2的匀减速直线运动，并向车上成员发出警告，2 s之后系统采取紧急制动，使汽车做匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞，已知g取10 m/s2，＝6.4。‎ ‎(1)系统采取紧急制动之前，汽车行进距离的大小；‎ ‎(2)假设驾驶员的质量为70 kg，求紧急制动时座位对驾驶员的作用力；‎ ‎(3)现有4G信号系统平均延迟时间为0.4 s，在4G通信情况下，在22 m距离内系统直接匀减速的加速度至少要多大才能避免相撞(保留两位有效数字)。‎ 解析：(1)根据v＝v0＋at可知 ‎2 s后的瞬时速度为v1＝10 m/s－1×2 m/s＝8 m/s 汽车通过的位移x1＝t＝×2 m＝18 m。‎ ‎(2)紧急制动时通过的位移为x2＝x－x1＝4 m，设紧急制动时的加速度大小为a2‎ 根据运动学公式得0－v12＝－2a2x2‎ 解得a2＝8 m/s2‎ 水平方向的作用力F1＝ma2＝70×8 N＝560 N 竖直方向的作用力F2＝mg＝70×10 N＝700 N 所以紧急制动时座位对驾驶员的作用力 F＝≈896 N。‎ ‎(3)根据题意，在4G信号延迟0.4 s内，‎ 汽车匀速直线运动通过的位移x3＝v0t′＝4 m，‎ 则汽车做匀减速的位移x4＝x－x3＝18 m，‎ 设匀减速时的加速度大小为a3‎ 则根据运动学公式得0－v02＝－2a3x4‎ 解得a3≈2.8 m/s2。‎ 答案：(1)18 m　(2)896 N　(3)2.8 m/s2‎ ‎5．水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图所示为一水平传送带装置示意图。紧绷的传送带AB始终保持恒定的速率v＝1 m/s运行，一质量为m＝4 kg的行李无初速度地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离L＝2 m，g取10 m/s2。‎ ‎(1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小。‎ ‎(2)求行李做匀加速直线运动的时间。‎ ‎(3)如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处，求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。‎ 解析：(1)滑动摩擦力Ff＝μmg＝0.1×4×10 N＝4 N，加速度a＝μg＝0.1×10 m/s2＝1 m/s2。‎ ‎(2)行李达到与传送带相同速率后不再加速，则 v＝at1，t1＝＝ s＝1 s。‎ ‎(3)行李始终匀加速运行时间最短，加速度仍为a＝1 m/s2，当行李到达右端时，有vmin2＝2aL，‎ vmin＝＝ m/s＝2 m/s，‎ 所以传送带对应的最小运行速率为2 m/s。‎ 行李最短运行时间由vmin＝a×tmin得 tmin＝＝ s＝2 s。‎ 答案：(1)4 N　1 m/s2　(2)1 s　(3)2 s　2 m/s