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- 2021-05-13 发布
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第三章 牛顿运动定律
章末综合测试(三)
(时间:60分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8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)
1.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.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
B.亚里士多德指出: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,既不停下也不偏离原来的方向
C.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
D.笛卡儿认为,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:A 伽利略“理想实验”得出结论:力不是维持运动的原因,即运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,A正确.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,不符合历史事实,B错误.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体才能运动,C错误.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,不符合事实,D错误.
2.如图甲所示,在倾角为30°的足够长的光滑斜面上,有一质量为m的物体,受到沿斜面方向的力F作用,力F按图乙所示规律变化(图中纵坐标是F与mg的比值,力沿斜面向上为正).则物体运动的速度v随时间t变化的规律是下图中的(物体的初速度为零,重力加速度取10 m/s2)( )
8
解析:C 在0~1 s内,=1,根据牛顿第二定律得a1==g,方向沿斜面向上,物体向上做匀加速直线运动,在1 s末时的速度为5 m/s;在1~2 s内,拉力F为零,根据牛顿第二定律得a2==g,方向沿斜面向下,物体沿斜面向上做匀减速直线运动,2 s末速度为零;在2~3 s内,=-1,根据牛顿第二定律得a3==g,方向沿斜面向下,物体沿斜面向下做匀加速直线运动,3 s末的速度大小v=a3t=15 m/s,沿斜面向下,为负,C正确.
3.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,物块A、B质量分别为m和2m,物块A静止在轻弹簧上面,物块B用细线与斜面顶端相连,A、B紧挨在一起但A、B之间无弹力,已知重力加速度g.某时刻将细线剪断,则在细线剪断的瞬间,下列说法正确的是( )
A.物块A的加速度为0
B.物块A的加速度为
C.物块B的加速度为0
D.物块B的加速度为
解析:B 剪断细线前,弹簧的弹力F弹=mgsin 30°=mg,细线剪断的瞬间,弹簧的弹力不变,仍为F弹=mg,对A、B系统,加速度a==,即A和B的加速度均为.
4.如图甲所示,倾角为θ的粗糙斜面体固定在水平面上,初速度为v0=10 m/s、质量为m=1 kg的小木块沿斜面上滑,若从此时开始计时,整个过程中小木块速度的平方随路程变化的关系图象如图乙所示,取g=10 m/s2,则下列说法不正确的是( )
8
A.0~5 s内小木块做匀减速运动
B.在t=1 s时刻,摩擦力反向
C.斜面倾角θ=37°
D.小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5
解析:A 由匀变速直线运动的速度位移公式得v2-v=2ax,由题图乙可得a==-10 m/s2,故减速运动时间:t==1 s,故A错误;由题图乙可知,在0~1 s内小木块向上做匀减速运动,1 s后小木块反向做匀加速运动,t=1 s时摩擦力反向,故B正确;由题图乙可知,小木块反向加速运动时的加速度:a′== m/s2=2 m/s2,由牛顿第二定律得:mgsin θ+μmgcos θ=m|a|,mgsin θ-μmgcos θ=ma′,代入数据解得:μ=0.5,θ=37°,故C、D正确.
5.一长轻质薄硬纸片置于光滑水平地面上,硬纸片上放质量均为1 kg的A、B两物块,A、B与薄硬纸片之间的动摩擦因数分别为μ1=0.3、μ2=0.2,水平恒力F作用在A物块上,如图所示,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 m/s2.则( )
A.若F=1 N,则物块、薄硬纸片都静止不动
B.若F=1.5 N,则A物块所受摩擦力大小为1.5 N
C.若F=8 N,则B物块的加速度为4.0 m/s2
D.无论力F多大,A与薄硬纸片之间都不会发生相对滑动
解析:D 物块A与薄硬纸片间的最大静摩擦力为fA=μ1mAg=3 N,物块B与薄硬纸片间的最大静摩擦力fB=μ2mBg=2 N,F=1 N45°).三棱柱的两倾斜面光滑,上面分别放有质量为m1和m2的两物体,两物体间通过一根跨过定滑轮的细绳相连接,定滑轮固定在三棱柱的顶端,若三棱柱始终处于静止状态.不计滑轮与绳以及滑轮与轮轴之间的摩擦,重力加速度大小为g,则将m1和m2同时由静止释放后,下列说法正确的是( )
A.若m1=m2,则两物体可静止在斜面上
B.若m1=m2cot α,则两物体可静止在斜面上
C.若m1=m2,则三棱柱对地面的压力小于(M+m1+m2)g
D.若m1=m2,则三棱柱所受地面的摩擦力大小为零
解析:BC 若m1=m2,m2的重力沿斜面向下的分力大小为m2gsin(90°-α),m1的重力沿斜面向下的分力大小为m1gsin α,由于α>45°,则m2gsin(90°-α)8 N),当F=10 N时,长木板的加速度a=4 m/s2,C正确.
二、非选择题(本大题共3小题,第9题15分,第10题17分,第11题20分,共52分)
9.为了测定木块与斜面间的动摩擦因数,某同学用测速仪研究木块在斜面上的运动情况,装置如图甲所示.他使木块以4 m/s的初速度沿倾角为30°的斜面上滑,并同时开始记录数据,利用电脑绘出了木块从开始至最高点的v-t图线如图乙所示.木块到达最高点后又沿斜面滑下.g取10 m/s2,求:
(1)木块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)木块回到出发点时的速度大小v.
解析:(1)由题图可知,木块经0.5 s滑至最高点,
上滑过程中加速度的大小:a1=(2分)
上滑过程中,沿斜面向下的重力的分力和摩擦力提供加速度,由牛顿第二定律得mgsin θ+μmgcos θ=ma1(2分)
代入数据得μ=0.35(2分)
(2)下滑的距离等于上滑的距离,则有x=(2分)
8
下滑时,摩擦力方向变为向上,由牛顿第二定律得
mgsin θ-μmgcos θ=ma2(2分)
代入数据解得a2=2 m/s2(2分)
下滑至出发点时的速度大小为v=(2分)
解得v=2 m/s(1分)
答案:(1)0.35 (2)2 m/s
10.如图所示,长s=5 m、倾斜角θ=37°的斜面各通过一小段光滑圆弧与水平传送带和水平地面平滑连接,传送带长L=1.6 m,以恒定速率v0=4 m/s逆时针运行,将一可看成质点的物块轻轻地放在传送带右端A上,物块滑到传送带左端B时恰好与传送带共速并沿斜面下滑.已知物块和传送带、斜面、水平地面间的动摩擦因数μ相同,物块最终静止在水平地面上的D点,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)动摩擦因数μ的值;
(2)物块滑到C点时速度的大小;
(3)物块从A到D所经历的时间.
解析:(1)在传送带上由速度位移公式可得
a=,由牛顿第二定律得μmg=ma(4分)
联立可得a=5 m/s2,μ=0.5(1分)
(2)在斜面上的加速度a2==2 m/s2(2分)
下滑到斜面底端s=v0t2+a2t,解得t2=1 s(3分)
下滑到斜面底端的速度vC=v0+a2t2=6 m/s(2分)
(3)在传送带上加速度a=5 m/s2
到达传送带左端所需时间t1==0.8 s(2分)
在水平地面上运动的时间t3==1.2 s(2分)
故所需时间t总=t1+t2+t3=3 s(1分)
答案:(1)0.5 (2)6 m/s (3)3 s
11.(2016·山东潍坊检测)如图所示,在足够高的光滑水平台面上静置一质量为m的长木板A,A右端用轻绳绕过光滑的轻质定滑轮与质量也为m的物体C连接,当C从静止开始下落距离h时,在木板A的最右端轻放一质量为4m的小铁块B(可视为质点),最终B
8
恰好未从木板A上滑落.A、B间的动摩擦因数μ=0.25,且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,求:
(1)C由静止下落距离h时,A的速度大小v0;
(2)木板A的长度L;
(3)若当铁块B轻放在木板A的最右端的同时,对B加一水平向右的恒力F=7mg,其他条件不变,求B滑出A时的速度大小.
解析:(1)对A、C分析:mg=2ma(1分)
v=2ah,解得v0=(2分)
(2)B放在A上后,设A、C仍一起加速,则
(m+m)a=mg-μ·4m·g=0(2分)
即B放在A上后,A、C以速度v0匀速运动,
B匀加速运动,加速度aB0=μg=(1分)
设经过时间t0,A、B、C达到共速,且B刚好运动至木板A的左端,则v0=aB0t0,木板A的长度L=v0t0-v0t0(3分)
解得L=2h(1分)
(3)共速前:A和C匀速,B加速,
aB1==2g(1分)
t1==(1分)
Δx1=xAC-xB=v0t1-v0t1=(2分)
共速后全部向右加速
aB2==g(1分)
aAC==g(1分)
Δx2=Δx1=(aB2-aAC)t(2分)
8
可得t2=,vB2=v0+aB2t2=(2分)
答案:(1) (2)2h (3)
8
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