專題二牛頓運動定律傅明峰（211500）（時間：90分鐘，分值：100分）一、不定項選擇題（本題共36分，每題3分。全部選對得3分，選對但沒有選全的得2分，選錯或不選得零分）1．關于慣性，下列說法中正確的是（）A．磁懸浮列車能高速行駛是因為列車浮起后慣性小了 B．衛星內的儀器由于完全失重慣性消失了C．鐵餅運動員在擲出鐵餅前快速旋轉可增大慣性，飛得更遠D．月球上物體的重力只有在地面上的1/6，但是慣性沒有變化圖2．用計算機輔助實驗系統做驗證牛頓第三定律的實驗，點擊實驗菜單中“力的相互作用”，如圖甲所示，把兩個力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，觀察顯示器屏幕上出現的結果如圖乙所示．觀察分析兩個力傳感器的相互作用力隨時間變化的曲線，可以得到以下實驗結論（）圖A．作用力與反作用力時刻相同B．作用力與反作用力作用在同一物體上C．作用力與反作用力大小相等D．作用力與反作用力方向相反AB圖3．如圖所示，A、B兩人用安全帶連接在一起，從飛機上跳下進行雙人跳傘運動，降落傘未打開時不計空氣阻力。下列說法正確的是（AB圖A．在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力一定為零B．在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力大于B的重力C．在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力等于B的重力D．在降落傘打開后的下降過程中，安全帶的作用力小于B的重力4．如圖所示，疊放在一起的A、B兩物體在水平恒力F的作用下，沿水平面以某一速度做勻速直線運動，現突然將作用在B上的力F改為作用在A上，并保持其大小和方向不變．則之后A、B的運動狀態可能為（）圖A．一起勻速運動 圖B．一起加速運動C．A加速，B減速 D．A加速，B勻速5．如圖所示，在粗糙水平面上放著兩個質量分別為m1、m2的鐵塊1、2，中間用一原長為L、勁度系數為k的輕彈簧連接起來，鐵塊與水平面間的動摩擦因數為μ.現有一水平力F拉鐵塊2，當兩個鐵塊一起以相同的加速度做勻變速運動時，兩鐵塊間的距離為()A．L＋eq\f(m1m1＋m2F,k)＋eq\f(μm1g,k)圖B．L＋eq\f(m1F,km1＋m2)圖C．L＋eq\f(μm1g,k)D．L＋eq\f(μm2g,k)6．某青年的質量是某少年質量的兩倍，該青年能施的最大拉力是該少年能施的最大拉力的兩倍。設想該青年和少年在太空中拔河，他們最初靜止地呆在空中，然后分別抓緊輕繩的兩端盡力拉，那么對立時青年和少年的加速度大小之比是（）A．2∶1B．1∶1C．1∶2D．1∶47．如圖所示，甲、乙兩圖都在光滑的水平面上，小車的質量都是M，人的質量都是m，甲圖人推車，乙圖人拉繩(繩與輪的質量和摩擦均不計)的力都是F，對于甲、乙兩車的加速度大小說法正確的是()圖A．甲車的加速度大小為eq\f(F,M)圖B．甲車的加速度大小為0C．乙車的加速度大小為eq\f(2F,M＋m)D．乙車的加速度大小為08．為了節省能量，某商場安裝了智能化的電動扶梯．無人乘行時，扶梯運轉得很慢；有人站上扶梯時，它會先慢慢加速，再勻速運轉．一顧客乘扶梯上樓，恰好經歷了這兩個過程，如圖所示．那么下列說法中正確的是（）圖A．顧客始終受到三個力的作用圖B．顧客始終處于超重狀態C．顧客對扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下D．顧客對扶梯作用力的方向先指向右下方，再豎直向下8．C提示：顧客在扶梯上如果是隨著扶梯做加速運動，則顧客所受合外力與扶梯所受合外力方向相同，均沿斜面向上，所以顧客除受重力和豎直向上的支持力外，還受到扶梯對顧客腳的靜摩擦力水平向右，但顧客在勻速運動時，不受摩擦力作用，否則合外力就不可能為零，所以A錯誤；顧客只有在隨著扶梯加速運動時，才處于超重狀態，所以B錯誤；在顧客隨著扶梯做加速運動時，顧客對扶梯的作用力包括顧客對扶梯的豎直向下的壓力和水平向左的靜摩擦力，總的方向指向左下方，在顧客隨著扶梯勻速運動時，顧客對扶梯的作用力只有壓力，豎直向下，所以C正確，D錯誤。9．如圖所示，A、B兩條直線是在A、B兩地分別用豎直向上的力F拉質量分別為mA和mB的兩個物體得出的加速度a與力F之間的關系圖線，分析圖線可知（）圖A．比較兩地的重力加速度，有gA>gB圖B．比較兩物體的質量，有mA<mBC．比較兩地的重力加速度，有gA＝gBD．比較兩物體的質量，有mA>mB10．如圖所示，光滑水平面上放置質量分別為m、2m和3m的三個木塊，其中質量為2m和3m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為T.現用水平拉力F拉質量為3m的木塊，使三個木塊以同一加速度運動，則以下說法正確的是()A．質量為2m的木塊受到四個力的作用圖B．當F逐漸增大到T時，輕繩剛好被拉斷圖C．當F逐漸增大到時，輕繩還不會被拉斷D．輕繩剛要被拉斷時，質量為m和2m的木塊間的摩擦力為eq\f(2,3)T圖甲乙tvOv1v2t1t1ab11．如圖，質量相等的a、b圖甲乙tvOv1v2t1t1ab A．a在斜面上滑行的加速度比b的大 B．a在水平面上滑行的距離比b的長 C．a與斜面間的動摩擦因數比b的大 D．a先在水平面上停下圖12．如圖所示，傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足夠長的輕質綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側，綢帶與斜面間無摩擦。現將質量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側的綢帶上。兩物塊與綢帶間的動摩擦因數相等，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等。在α角取不同值的情況下，下列說法正確的有（）圖A．兩物塊所受摩擦力的大小總是相等B．兩物塊不可能同時相對綢帶靜止C．M不可能相對綢帶發生滑動D．m不可能相對斜面向上滑動二、填空題（本題共分）13．（12分）某實驗小組利用如下圖甲所示的實驗裝置來探究當合外力一定時，物體運動的加速度與其質量之間的關系．乙乙圖(1)由圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離x＝24cm，由下圖乙中游標卡尺測得遮光條的寬度d＝________cm.該實驗小組在做實驗時，將滑塊從上圖甲所示位置由靜止釋放，由數字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1，遮光條通過光電門2的時間Δt2，則滑塊經過光電門1時的瞬時速度的表達式v1＝________，滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達式v2＝______，則滑塊的加速度的表達式a＝______。(以上表達式均用字母表示)(2)在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質量總共做了6組實驗，得到如表所示的實驗數據．通過分析表中數據后，你得出的結論是________；m(g)a(m/s2)250300350400500800圖圖丙(3)現需通過圖象進一步驗證你的結論，請利用表格數據，在圖丙坐標系中描點作出相應圖象。圖14．（8分）某同學設計了如下圖所示的裝置來探究加速度與力的關系．彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數F0，以此表示滑動摩擦力的大小．再將木板放回原處并按住，繼續向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t。圖(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)______；(2)改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數F1的關系．下列圖象能表示該同學實驗結果的是________(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優點是________A．可以改變滑動摩擦力的大小B．可以更方便地獲取多組實驗數據C．可以比較精確地測出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度三、計算題（本題共分）15．（8分）如圖所示，小木塊在傾角為300的斜面上受到與斜面平行向上的恒定外力F作用，從A點由靜止開始做勻加速運動，前進了0.45m抵達B點時，立即撤去外力，此后小木塊又前進0.15m到達C點，速度為零。已知木塊與斜面動摩擦因數μ=eq\r(,3)eq\r(,3)/6，木塊質量m=1kg。求：30°ABCF30°ABCF圖(2)木塊向上經過B點時速度大小；(3)木塊在AB段所受的外力F大小。(g=10m/s2)圖16．（10分）如圖所示，質量m＝1kg的物體沿傾角＝37的固定粗糙斜面由靜止開始向下運動，風對物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風速v成正比，比例系數用k表示，物體加速度a與風速v的關系如圖b所示。求：圖（1）物體與斜面間的動摩擦因數；（2）比例系數k。（sin370=,cos370=,g=10m/s2）17．（12分）一質量m＝40kg的小孩站在電梯內的體重計上．電梯從t＝0時刻由靜止開始上升，在0到6s內體重計示數F的變化如圖所示．試問：在這段時間內電梯上升的高度是多少？(g取10m/s2)圖圖18．（14分）如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，皮帶在電動機的帶動下，始終保持v0＝2m/s的速率運行．現把一質量為m＝10kg的工件(可看為質點)輕輕地放在皮帶的底端，經時間s，工件被傳送到h＝m的高處，取g＝10m/s2.求：(1)工件與皮帶間的動摩擦因數；圖(2)若動摩擦因數為eq\f(\r(3),5)，傳送帶以v0＝2m/s的速率逆時針運動，將此工件由傳送帶頂端輕輕放上，求其由頂端運動到底端所需時間．(結果用無理式表示)圖1．D提示：慣性只與質量有關，與速度無關，A、C不正確；失重或重力加速度發生變化時，物體質量不變，慣性不變，所以B錯D對．2．CD提示：作用力和反作用力等大反向，作用在不同的物體上．從圖象上只能反映出這對力等大反向．故選項C、D正確．3．A提示：降落傘未打開時不計空氣阻力，所以，A、B兩人都處于完全失重狀態，安全帶的作用力一定為零，A正確，B、C都錯；在降落傘打開后的下降過程中，由于都做減速下降。此時，A、B兩人都處于超重狀態，則安全帶的作用力大于B的重力，D也錯。4．AC提示：若F小于A、B之間的最大靜摩擦力，A、B一起勻速運動，故A正確；若F大于A、B之間的最大靜摩擦力，A加速B減速，故C正確。5．B提示：先整體分析可知F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，再以鐵塊1為研究對象可得：kx－μm1g＝m1a，聯立可知B項正確。6．C提示：根據牛頓第三定律，物體間一對相互作用力總是大小相等方向相反，青年和少年拉繩的同時，繩也拉他們.由于是同一條繩拉該青年和該少年，故繩對青年和該少年的拉力應大小相等.由牛頓第二定律可知：物體在合外力相同時，a∝，故該青年和該少年的加速度大小之比為1∶2。7．BC提示：對甲圖以車和人為研究對象，不受外力作用，故加速度為零，A錯，B正確；乙圖中人和車受繩子的拉力作用a＝eq\f(2F,M＋m)，C正確，D錯誤。8．C提示：顧客在扶梯上如果是隨著扶梯做加速運動，則顧客所受合外力與扶梯所受合外力方向相同，均沿斜面向上，所以顧客除受重力和豎直向上的支持力外，還受到扶梯對顧客腳的靜摩擦力水平向右，但顧客在勻速運動時，不受摩擦力作用，否則合外力就不可能為零，所以A錯誤；顧客只有在隨著扶梯加速運動時，才處于超重狀態，所以B錯誤；在顧客隨著扶梯做加速運動時，顧客對扶梯的作用力包括顧客對扶梯的豎直向下的壓力和水平向左的靜摩擦力，總的方向指向左下方，在顧客隨著扶梯勻速運動時，顧客對扶梯的作用力只有壓力，豎直向下，所以C正確，D錯誤。9．BC提示：根據牛頓第二定律列方程F－mg＝ma，所以a＝eq\f(F,m)－g.分析圖線的斜率和截距的物理意義可知：B、C選項正確，A、D錯．10．C提示：三個木塊的加速度相等，則可以把三者當成一個整體．整體的加速度為eq\f(F,6m)，質量為m的木塊和質量為2m的木塊間的靜摩擦力為f＝ma＝eq\f(F,6).那么質量為2m的的木塊受到五個力的作用，分別是自身的重力、質量為m的木塊對它的壓力和摩擦力、地面的支持力、輕繩的拉力，A項錯；對質量為m和2m的木塊，由牛頓第二定律有，輕繩上的拉力為T′＝3m×eq\f(F,6m)＝eq\f(F,2)，則當F增大到T時，輕繩的拉力為eq\f(T,2)，輕繩不會被拉斷，B項錯；當F增大到2T時，輕繩剛好被拉斷，C項正確；輕繩剛好被拉斷時，加速度為a＝eq\f(T,3m)，質量為m和2m的木塊間的靜摩擦力為f′＝m×eq\f(T,3m)＝eq\f(T,3)，D項錯．11．AB提示：根據圖示和加速度定義可以直接判斷a在斜面上滑行的加速度比b的大，A對；根據v—t圖象與橫軸時間t圍成的面積表示位移大小可判斷，a在水平面上滑行的距離比b的長，B對；對a和b在斜面上的受力分析和牛頓第二定律可得，因為,所以a與斜面間的動摩擦因數比b的小，C對；根據圖像可以直接看出D錯。12．AC提示：絲綢與斜面之間光滑，又因為M>m，所以M與絲綢保持相對靜止，且一起下滑，B項錯誤、C項正確；若最大靜摩擦力大于mgsinα時，m能后與絲綢保持相對靜止且沿斜面向上運動，若最大靜摩擦力小于mgsinα時，m沿斜面下滑，與絲綢之間為滑動摩擦力，D項錯誤；無論m與絲綢之間為靜摩擦力還是滑動摩擦力，摩擦力的大小等于絲綢中的張力，也等于絲綢對M的摩擦力，根據牛頓第三定律可知，兩物塊所受摩擦力總是大小相等，A項正確。13．答案：(1)，eq\f(d,Δt1)，eq\f(d,Δt2)，eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt1)))2,2x)；(2)、(3)見解析。解析：(1)由圖可知：d＝5mm＋0.1mm×2＝5.2mm＝cm。遮光條的寬度很小，遮光條通過光電門的時間很短，這段時間內的平均速度即為滑塊通過光電門的瞬時速度，故v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2).滑塊由光電門1到光電門2做勻加速直線運動，由v22－v12＝2ax可得：a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt1)))2,2x).(2)在合外力不變的情況下，物體運動的加速度跟物體的質量成反比，當合外力一定時，在誤差允許的范圍內，物體質量和加速度的乘積近似相等．(3)如圖所示。14．答案：(1)eq\f(2d,t2)‘多次測量時間t，取t的平均值；(2)c；(3)bc。解析：(1)木板做初速度為零的勻加速直線運動，其位移d＝eq\f(1,2)at2，加速度a＝eq\f(2d,t2).為了減小偶然誤差，可多次測量時間t，取t的平均值．(2)當F1＜F0時，木塊不動，加速度為零，a、b均錯；當F1＞F0時，木板開始運動，但F1并非繩子的拉力而是瓶和水的總重力，只有當瓶和水的質量遠小于木板和彈簧秤的質量時，F1才可近似等于繩子拉力，此時a－F1圖線為一段傾斜的直線，當瓶和水的質量不遠小于木板和彈簧的總質量時，繩子的拉力將小于F1，其加速度a隨著F1的增大而增加的變慢，即a－F1圖線的斜率將逐漸減小，因而只有c項正確．(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼相比，水的質量可以連續調節，因而F1的大小也可以連續調節，從而比較精確地測出摩擦力的大小和更方便地獲取多組實驗數據，故正確答案為b、c.15．答案：（1）s2；（2）s；（3）10N。解析：（1）B-C：aBC＝gsin300+μgcos300＝s2（2）vc2—vB2＝2aBCxBC解得：vB=s（3）A-B：aAB＝m/s2F合＝maAB＝F-代入數據解得：F=10N16．答案：（1）；（2）0.84kg/s。解析：（1）對初始時刻：mgsin－mgcos＝ma0由圖讀出a0=4m/s2代入上式，解得：＝EQ\F(gsin－ma0,gcos)＝；（2）對末時刻加速度為零：mgsin－N－kvcos＝0又N＝mgcos＋kvsin由圖得出此時v=5m/s代入上式解得：k＝EQ\F(mg（sin－cos）,v（sin＋cos)＝0.84kg/s。17．答案：9m解析：由圖可知，在t＝0到t1＝2s的時間內，體重計的示數大于mg，故電梯應做向上的加速運動．設在這段時間內體重計作用力為F1，電梯及小孩的加速度為a1，由牛頓第二定律得：F1－mg＝ma1在這段時間內電梯上升的高度：h1＝eq\f(1,2)a1(t1－t)2在t1＝2s到t2＝5s的時間內，體重計的示數等于mg，故電梯應做勻速上升運動，速度為t1時刻電梯的速度，即v1＝a1(t1－t)在這段時間內電梯上升的高度：h2＝v1(t2－t1)在t2＝5s到t3＝6s的時間內，體重計的示數小于m