高三物理人教版一輪復習第三單元牛頓運動定律作業(yè)13

題組層級快練(十三)一、選擇題1．(2017·上海質(zhì)檢)某同學把一體重秤放在電梯的地板上，他站在體重秤上隨電梯運動，并在下表中記錄了幾個特定時刻體重秤的示數(shù)(表內(nèi)時刻不存在先后順序)，若已知t0時刻電梯處于靜止狀態(tài)，則()時間t0t1t2t3體重秤示數(shù)(kg)45.050.040.045.0A.t1時刻該同學的質(zhì)量并沒有變化，但所受重力發(fā)生變化B．t2時刻電梯可能向上做減速運動C．t1和t2時刻電梯運動的方向相反D．t3時刻電梯處于靜止狀態(tài)答案B解析超重和失重時物體的重力和質(zhì)量是不變的，只是對懸掛物的壓力或者支持力變化了，故A項錯誤；t2時刻物體處于失重狀態(tài)，電梯的加速度方向向下，可能向上做減速運動，B項正確；t1時刻物體處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律分析得知，電梯的加速度方向向上，所以t1和t2時刻電梯的加速度方向相反，但是速度不一定相反，C項錯誤；t3時刻電梯受力平衡，可能保持靜止，也可能做勻速直線運動，故D項錯誤；故選B項．2.(2017·江蘇省壓軸卷)如圖所示，長L、質(zhì)量m的極其柔軟的勻質(zhì)物體在臺面上以水平速度v0向右運動，臺面上A左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙，該物體前端在粗糙臺面上滑行s距離停下來．設物體與粗糙臺面間的動摩擦因數(shù)為μ，則物體的初速度v0為()A.eq\r(2μgL) B.eq\r(2μgs－μgL)C.eq\r(2μgs) D.eq\r(2μgs＋μgL)答案C解析物體越過A后做勻減速直線運動，加速度：a＝eq\f(μmg,m)＝μg，由勻變速直線運動的速度－位移公式得：v02＝2as，解得：v0＝eq\r(2μgs)，故選C項．3.(多選)在動摩擦因數(shù)μ＝0.2的水平面上有一個質(zhì)量為m＝2kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ＝45°角的不可伸長的輕繩一端相連，如圖所示，此時小球處于靜止平衡狀態(tài)，且水平面對小球的彈力恰好為零．當剪斷輕繩的瞬間，取g＝10m/s2，以下說法正確的是()A．此時輕彈簧的彈力大小為20NB．小球的加速度大小為8m/s2，方向向左C．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10m/s2，方向向右D．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度為0答案ABD解析在剪斷輕繩前，小球受重力、繩子的拉力以及彈簧的彈力處于平衡，根據(jù)共點力平衡得，彈簧的彈力：F＝mgtan45°＝20×1＝20N，故A項正確；在剪斷輕繩的瞬間，彈簧的彈力仍然為20N，小球此時受重力、支持力、彈簧彈力和摩擦力四個力作用；小球所受的最大靜摩擦力為：f＝μmg＝0.2×20N＝4N，根據(jù)牛頓第二定律得小球的加速度為：a＝(F－f)/m＝8m/s2；合力方向向左，所以向左加速．故B項正確；剪斷彈簧的瞬間，輕繩對小球的拉力瞬間為零，此時小球所受的合力為零，則小球的加速度為零，故C項錯誤，D項正確．4．(2017·江蘇省壓軸卷)(多選)如圖甲所示，圓桶沿固定的光滑斜面勻加速下滑，現(xiàn)把一個直徑與桶內(nèi)徑相同的光滑球置于其中后，仍靜置于該斜面上，如圖乙所示，釋放后圓桶()A．仍沿斜面以原來的加速度下滑B．將沿斜面以更大的加速度下滑C．下滑過程中，圓桶內(nèi)壁與球間沒有相互作用力D．下滑過程中，圓桶內(nèi)壁對球有沿斜面向下的壓力答案AC解析A項，設斜面與水平面之間的夾角是θ，斜面是光滑的，開始時圓筒沿斜面方向受到的重力的分力提供加速度，則a＝gsinθ.把一個直徑與桶內(nèi)徑相同的光滑球置于其中后，整體的重力沿斜面方向的分力仍然提供沿斜面向下的加速度，所以a′＝a＝gsinθ，所以桶仍沿斜面以原來的加速度下滑．故A項正確，B項錯誤；C項，對球進行受力分析，可知沿斜面方向：ma′＝ma＝mgsinθ，小球沿斜面方向提供加速度的合力恰好等于其重力沿斜面方向的分力，所以小球與桶的內(nèi)壁之間沒有相互作用力．故C項正確，D項錯誤．5．(2017·南昌二模)(多選)“蹦床”已被奧運會列為正式比賽項目．運動員利用蹦床網(wǎng)的彈性彈起到空中，完成動作后落回到網(wǎng)上，再經(jīng)蹦床網(wǎng)的彈性彈起，如此往復．圖示的F－t圖像是傳感器記錄的是一位運動員雙腳在接觸蹦床過程中，蹦床對運動員的彈力F隨時間t的變化情況．設運動員只在豎直方向上運動，取重力加速度為10m/s2，則運動員在前12s的時間內(nèi)()A．獲得的最大加速度為40m/s2 B．獲得的最大加速度為50m/s2C．騰空彈起時的最大高度約為2.5m D．騰空彈起時的最大高度約為3.2m答案AD解析A、B項，由圖知：運動員的重力G＝500N，則得其質(zhì)量為：m＝eq\f(G,g)＝eq\f(500,10)＝50kg蹦床對運動員的最大彈力：Fm＝2500N由牛頓第二定律得Fm－G＝mam解得：獲得的最大加速度am＝40m/s2.故A項正確，B項錯誤．C、D項，運動員在空中運動的時間：t0＝8.4s－6.8s＝1.6s下落時間：t＝eq\f(t0,2)＝0.8s，騰空彈起時的最大速度為v＝gt＝10×0.8m/s＝8m/s，由v2＝2gh可得，彈起的最大高度h＝eq\f(v2,2g)＝eq\f(82,2×10)＝3.2m；故C項錯誤，D項正確．6.一游客在峨眉山滑雪時，由靜止開始沿傾角為37°的山坡勻加速滑下．下滑過程中從A點開始給游客抓拍一張連續(xù)曝光的照片如圖所示．經(jīng)測量游客從起點到本次曝光的中間時刻的位移恰好是40m．已知本次攝影的曝光時間是0.2s，照片中虛影的長度L相當于實際長度4m，則下列結果不正確的是(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．運動員在曝光的中間時刻的速度為20m/sB．運動員下滑的加速度為5.0m/s2C．滑雪板與坡道間的動摩擦因數(shù)為eq\f(1,8)D．滑雪板與坡道間的動摩擦因數(shù)為eq\f(3,8)答案D解析用s表示題中的位移，θ表示斜面傾角，Δt表示曝光時間，μ表示滑雪板與坡道間的動摩擦因數(shù)，m表示滑雪運動員的質(zhì)量．設運動員下滑的加速度為a，曝光的中間時刻的速度為v0，則有v0＝eq\f(L,Δt)，代入數(shù)據(jù)得v0＝20m/s，故A項正確；由v02＝2as，可求得a＝5.0m/s2，故B項正確；又根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，可求得動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(1,8)，故C項正確，D項錯誤．7.如圖所示，AO、AB、AC是豎直平面內(nèi)的三根固定的細桿，A、O位于同一圓周上，A點位于圓周的最高點，O點位于圓周的最低點，每一根細桿上都套有一個光滑的小環(huán)(圖中未畫出)，三個環(huán)都從A點無初速地釋放，用T1、T2、T3表示各環(huán)到O、B、C時所用的時間，則()A．T1＞T2＞T3 B．T3＜T1＜T2C．T1＜T2＜T3 D．T3＞T1＞T2答案D解析如圖，小環(huán)沿桿下滑做勻加速直線運動，設∠OAB為θ，∠OAC為α，圓的半徑為r，則小環(huán)沿AO下滑時，做自由落體運動，時間為：T1＝eq\r(\f(2×2r,g))由勻變速運動規(guī)律得，滑環(huán)滑到B1點的時間T2′＝eq\r(\f(2×2rcosθ,gcosθ))＝T1而由圖可知，滑到B點的時間T2＜T2′＝T1同樣根據(jù)勻變速運動規(guī)律可得滑到C1的時間T3′＝eq\r(\f(2×2rcosα,gcosα))＝T1而由圖可知，滑到C點的時間T3＞T3′＝T1故有T3＞T1＞T2.8．(2017·江西一模)在電梯內(nèi)的地板上，豎直放置一根輕質(zhì)彈簧，彈簧上端固定一個質(zhì)量為m的物體．當電梯靜止時，彈簧被壓縮了x；當電梯運動時，彈簧又被繼續(xù)壓縮了eq\f(x,10).則電梯運動的情況可能是()A．以大小為eq\f(11,10)g的加速度加速上升 B．以大小為eq\f(1,10)g的加速度減速上升C．以大小為eq\f(1,10)g的加速度加速下降 D．以大小為eq\f(1,10)g的加速度減速下降答案D解析因為電梯靜止時，彈簧被壓縮了x，由此可以知道m(xù)g＝kx，當電梯運動時，彈簧又被繼續(xù)壓縮了eq\f(x,10)，彈簧的彈力變大了，所以物體的合力應該是向上的，大小是eq\f(1,10)mg，由牛頓第二定律F＝ma，可得eq\f(1,10)mg＝ma，所以加速度大小為a＝eq\f(1,10)g，合力是向上的，當然加速度的方向也就是向上的，此時物體可能是向上的勻加速運動，也可能是向下的勻減速運動，所以D項正確．9.(多選)某科研單位設計了一空間飛行器，飛行器從地面起飛時，發(fā)動機提供的動力方向與水平方向夾角α＝60°，使飛行器恰恰與水平方向成θ＝30°角的直線斜向右上方勻加速飛行，經(jīng)時間t后，將動力的方向沿逆時針旋轉(zhuǎn)60°同時適當調(diào)節(jié)其大小，使飛行器依然可以沿原方向勻減速飛行，飛行器所受空氣阻力不計，下列說法中正確的是()A．加速時加速度的大小為g B．加速時動力的大小等于mgC．減速時動力的大小等于eq\f(\r(3),2)mg D．減速飛行時間2t后速度為零答案ACD解析起飛時，飛行器受推力和重力，兩力的合力與水平方向成30°角斜向上，設動力為F，合力為Fh，如圖所示：在△OFFh中，由幾何關系，得F＝eq\r(3)mg，F(xiàn)h＝mg由牛頓第二定律得飛行器的加速度為：a1＝g故A項正確，B項錯誤；t時刻的速率：v＝a1t＝gt推力方向逆時針旋轉(zhuǎn)60°，合力的方向與水平方向成30°斜向下，推力F′跟合力F′h垂直，如圖所示，此時合力大小為：F′h＝mgsin30°動力大?。篎′＝eq\f(\r(3),2)mg飛行器的加速度大小為：a2＝eq\f(mgsin30°,m)＝eq\f(1,2)g到最高點的時間為：t′＝eq\f(v,a2)＝eq\f(gt,\f(1,2)g)＝2t故C、D項正確．10.(2017·六安模擬)如圖所示，兩個相同車里，各用兩根細線懸吊質(zhì)量相同的球，細線均處于拉直狀態(tài)，細線b豎直、細線d水平，a、c兩細線與豎直方向的夾角均為θ，兩車均向左做勻加速直線運動，當兩車向左加速運動后，關于細線上張力的變化，下列說法錯誤的是(加速運動時細線仍處拉直狀態(tài))()A．a(chǎn)線的張力增大 B．b線的張力不變C．d線的張力增大 D．c線的張力不變答案B解析兩車靜止時，在左車中，以小球為研究對象，根據(jù)共點力平衡可知Tb＋Tacosθ－mg＝0Tasinθ＝0(θ是a線與豎直方向的夾角)解得Ta＝0，Tb＝mg在右車中，根據(jù)共點力平衡可知Tccosα＝mg，Tcsinα＝Td，解得Tc＝eq\f(mg,cosα)，Td＝mgtanα(α是c線與豎直方向的夾角)當兩車向左加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律可知在左車中，有Tasinθ＝ma，Tacosθ＋Tb＝mg，解得Ta＝eq\f(ma,sinθ)，Tb＝mg－eq\f(ma,tanθ)在右車中，根據(jù)牛頓第二定律可知Td－Tcsinα＝ma，Tccosα＝mg，解得Tc＝eq\f(mg,cosα)，Td＝ma＋mgtanα對比可知，a、d線的張力增大，b線的張力變小，c線的張力不變，故A、C、D項正確，B項錯誤．二、非選擇題11．(2017·臺州模擬)已知無人機質(zhì)量m＝1kg，動力系統(tǒng)能提供的最大升力F＝16N，無人機上升過程中最大速度v＝6m/s，若無人機從地面以最大升力豎直起飛，達到最大速度所用時間為3s，假設無人機豎直飛行時所受阻力大小不變，求：(1)無人機以最大升力起飛的加速度；(2)無人機在豎直上升過程中所受阻力Ff的大??；(3)無人機從地面起飛豎直上升至離地高度h＝30m的高空所需的最短時間．答案(1)2m/s2(2)4N(3)6.5s解析(1)無人機以最大升力起飛的加速度：a＝eq\f(v,t)＝eq\f(6,3)m/s2＝2m/s2.(2)根據(jù)牛頓第二定律可得，F(xiàn)－mg－Ff＝ma，代入數(shù)據(jù)可解得：Ff＝4N.(3)由位移－時間公式得，無人機勻加速上升的高度：h1＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×2×32m＝9m，無人機達到最大速度勻速上升的高度：h2＝h－h(huán)1＝30m－9m＝21m，由x＝vt得，無人機勻速飛行的時間：t′＝eq\f(h2,v)＝eq\f(21,6)s＝3.5s則無人機從地面起飛豎直上升至離地高度h＝30m的高空所需的最短時間：t總＝t＋t′＝3s＋3.5s＝6.5s.12.(2017·河南一模)如圖所示，粗糙斜面傾角θ＝37°，斜面寬a為3m，長b為4m，質(zhì)量為0.1kg的小木塊從斜面A點靜止釋放，釋放同時用與斜面底邊BC平行的恒力F推該小木塊，小木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．(1)若F大小為0，求木塊到達底邊所需的時間t1；(2)若木塊沿斜面對角線從點A運動到點C，求力F的大小及A到C所需時間t2.答案(1)2s(2)1.5s解析(1)物體在斜面上沿斜面產(chǎn)生的加速度為：a＝eq\f(mgsinθ－μmgcosθ,m)＝gsinθ－μgcosθ＝2m/s2下滑的時間為：t1＝eq\r(\f(2b,a))＝eq\r(\f(2×4,2))s＝2s(2)若木塊沿斜面對角線從點A運動到點C，說明物體受到的合力沿AC方向，設AC與AB的夾角為α，AC＝eq\r(a2＋b2)＝5m，由幾何關系可得：sinα＝eq\f(3,5)故施加的外力為：F＝mgsinθ·tanα＝0.45N由牛頓第二定律可得產(chǎn)生的加速度為：a′＝eq\f(\f(mgsinθ,cosα)－μmgcosθ,m)＝3.5m/s2由運動學公式x＝eq\f(1,2)a′t22，得t2＝eq\r(\f(2x,a′))＝eq\r(\f(2×4,3.5))s≈1.5s13.(2017·江西一模)如圖，光滑水平面AB和粗糙斜面BC平滑連接，斜面傾角為53°，AB＝BC＝3.75m．質(zhì)量為m＝2kg的小物塊在與水平面成53°角的恒力F＝20N作用下，從A點由靜止開始沿ABC運動到C點．(取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2)求：(1)物塊從A點運動到B點所用的