單元素養評價(三)牛頓運動定律一、單項選擇題(本題共6小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1.[2024·德州調研]高山滑雪是2022年北京冬奧會的重要比賽項目，如圖所示為某高山滑雪運動員在傾斜賽道上高速下滑時的情景，以下說法正確的是()A.賽道對運動員的彈力豎直向上B.運動員對賽道的摩擦力方向沿賽道斜向下C.賽道對運動員的彈力與運動員受到的重力是一對作用力和反作用力D.運動員受到的摩擦力與賽道受到的摩擦力是一對平衡力2．縱跳是體育運動的基本動作之一，可以分為原地縱跳和助跑縱跳．如圖甲所示，人光腳在原地縱跳時，快速下蹲后立即蹬伸，在起跳過程中，人受到地面的支持力隨時間變化的關系圖像如圖乙所示，下列說法正確的是()A.人對地面的壓力是由于地面發生微小形變引起的B.人能夠原地縱跳是由于地面對人的支持力大于人對地面的壓力C.在C點人達到最大速度D.曲線上的A點表示人下蹲至最低點3.如圖所示，在水平面上有一小物體P，P與水平面間的動摩擦因數為μ＝0.8，P用一水平輕質彈簧與左側墻壁連在一起，P在一斜向上的拉力F作用下靜止，F與水平方向間的夾角θ＝53°，并且P對水平面無壓力．已知重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力．則撤去F瞬間P的加速度大小為()A.0B．2.5m/s2C.12.5m/s2D．無法確定4．粗糙水平面上有三個通過不計質量的卡扣依次連接在一起的貨箱A、B、C，質量分別為m、2m、3m，每個貨箱與水平面間的動摩擦因數均為μ，重力加速度為g.現在兩人合作搬運貨箱，一人用水平力F向右拉C，另一人同時用力F向右推A，使貨箱向右運動，則B、C間的卡扣對C的作用力大小為()A.0B．F－3μmgC.FD．F＋3μmg5．如圖所示，足夠長的水平傳送帶以v0＝2m/s的速度勻速運行．t＝0時，在最左端輕放一個小滑塊，t＝2s時傳送帶突然制動停下．已知滑塊與傳送帶之間的動摩擦因數為μ＝0.2，g取10m/s2.在選項中，關于滑塊相對地面運動的v-t圖像正確的是()6．新冠肺炎疫情期間，無人機發揮著非常重要的作用(圖甲)，可利用無人機空投藥品，將藥品送到隔離人員手中．在某次無人機豎直送貨中，無人機的質量M＝1.5kg，貨物的質量m＝1kg，無人機與貨物間通過輕繩固定在無人機下端．無人機從地面開始加速上升一段時間后關閉動力，其運動v-t圖像如圖乙所示．無人機所受阻力恒定，不考慮貨物受到的阻力，g取10m/s2，下列判斷正確的是()A.無人機上升的最大高度為36mB.無人機所受阻力大小為3NC.無人機所受的升力大小為30ND.加速階段繩的拉力大小為12N二、多項選擇題(本題共3小題，在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求)7．如圖所示，5顆完全相同的象棋棋子整齊疊放在水平面上，第5顆棋子最左端與水平面上的a點重合，所有接觸面間的動摩擦因數均相同，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．現將水平向右的恒力F作用在第3顆棋子上，恒力作用一小段時間后，五顆棋子的位置情況可能是()8.如圖所示，車頂和水平地板成θ＝53°角的小車在水平地面上運動時，質量為m＝1kg小球和光滑車頂保持接觸，輕繩處于伸直狀態且和車頂平行，g＝10m/s2，以下說法正確的是()A.當小車以7.5m/s2的加速度向右勻減速運動時，小球和豎直車廂壁間無彈力作用B.當小車以7.5m/s2的加速度向右勻加速運動時，小球和車頂間無彈力作用C.當小車以10m/s2的加速度向右勻加速運動時，車頂受到小球的壓力為2ND.當小車以10m/s2的加速度向右勻加速運動時，車頂受到小球的壓力為4N9．將一質量不計的光滑桿傾斜地固定在水平面上，如圖甲所示，現在桿上套一光滑的小球，小球在一沿桿向上的拉力F的作用下沿桿向上運動．該過程中小球所受的拉力以及小球的速度隨時間變化的規律如圖乙、丙所示．g＝10m/s2.則下列說法正確的是()A.在2～4s內小球的加速度大小為0.5m/s2B.小球質量為2kgC.桿的傾角為30°D.小球在0～4s內的位移為8m三、非選擇題(本題共3小題，按要求答題)10．如圖甲(側視圖只畫了一個小車)所示的實驗裝置可以用來驗證“牛頓第二定律”，兩個相同的小車分別放在兩塊一端帶滑輪的長木板上，長木板放在水平桌面上，右端各系一條細繩，跨過定滑輪各掛一個小盤增減盤中的砝碼可改變小車受到的拉力，增減車上的砝碼可改變小車的質量．兩車左端各系一條細線用一個黑板擦把兩細線同時按在固定、粗糙的水平墊片上，使小車靜止(如圖乙)，抬起黑板擦兩車同時運動，在兩車尚未碰到滑輪前，迅速按下黑板擦，兩車立刻停止，測出兩車位移的大小．(1)關于該實驗，下列說法正確的是__________．A.要墊高長木板的一端，平衡摩擦力B.盤和盤中砝碼的總質量要遠小于小車的總質量C.要測出小車運動的時間(2)圖丙為某同學在驗證“合外力不變加速度與質量成反比”時的實驗記錄，已測得小車1的總質量M1＝100g，小車2的總質量M2＝200g，由圖可讀出小車1的位移x1＝5.00cm，小車2的位移x2＝____________cm，可以算出eq\f(a1,a2)＝____________(結果保留三位有效數字)；在實驗誤差允許的范圍內，eq\f(a1,a2)________eq\f(M2,M1)(填“大于”“小于”或“等于”).11．2022年5月1日起衢州市部分縣、區超標電動車不得上道路行駛，新的電動自行車必須符合國標GB17761－2018的標準，新標準規定最高車速不能高于25km/h，整車質量應當小于或等于55kg，制動性能要符合如下規定：制動性能實驗條件實驗速度km/h使用的車閘制動距離m干態25同時使用前后車閘≤7單用后閘≤15濕態16同時使用前后車閘≤9單用后閘≤19某人體重m＝50kg，騎著符合新標準、質量M＝50kg的電動自行車在水平路面行駛．電動自行車的剎車過程可簡化為勻變速直線運動．(1)當遇到緊急情況時，若他同時使用前后車閘剎車，在干燥路面上該車的最小加速度是多少？此時受到的制動力是多大？(保留兩位有效數字)(2)若此人私自改裝電瓶輸出速度，致使車速超標(其他條件不變)，當他以32km/h速度在雨后的路面上行駛，遇見緊急情況，采取同時使用前后車閘方式剎車，則該車剎車后行駛的最大距離是多少？(3)根據你所學物理知識，分析電動自行車超速超載有什么危害？12．質量M＝4kg、長2L＝4m的木板放在光滑水平地面上，以木板中點為界，左邊和右邊的動摩擦因數不同，一個質量為m＝1kg的滑塊(可視為質點)放在木板的左端，如圖甲所示．在t＝0時刻對滑塊施加一個水平向右的恒力F，使滑塊和木板均由靜止開始運動，t1＝2s時滑塊恰好到達木板中點，滑塊在前2s內運動的x-t圖像如圖乙所示，g取10m/s2.(1)計算前2s內木板運動的加速度a1的大小；(2)計算滑塊與木板左邊間的動摩擦因數μ1；(3)若滑塊與木板右邊間的動摩擦因數μ2＝0.1，2s末撤去恒力F，則滑塊能否從木板上滑落下來？若能，求分離時滑塊的速度大小．若不能，則滑塊將停在離木板右端多遠處？單元素養評價（三）牛頓運動定律1．解析：賽道對運動員的彈力垂直于傾斜賽道向上，A錯誤；運動員相對賽道沿賽道下滑，因此賽道對運動員的滑動摩擦力方向沿賽道向上，由牛頓第三定律知，運動員對賽道的摩擦力方向沿賽道向下，B正確；賽道對運動員的彈力與運動員受到的重力的受力物體都是運動員，因此不可能是一對作用力和反作用力，C錯誤；運動員受到的摩擦力與賽道受到的摩擦力，是一對作用力和反作用力，D錯誤。答案：B2．解析：人對地面的壓力是由于人腳發生微小形變引起的，地面對人的支持力是由于地面發生微小形變引起的，選項A錯誤；人能夠原地縱跳是由于地面對人的支持力大于人的重力，產生向上的加速度，選項B錯誤；圖中C點，地面對人的支持力減小到等于人的重力，人的速度達到最大，選項C正確；曲線上的A點表示人下蹲受到地面支持力最小，表示人向下的加速度最大，曲線上的峰值表示加速度向上最大，C表示向下至最低點，選項D錯誤．答案：C3．解析：撤去F之前，由平衡知識可知，F彈tan53°＝mg，解得F彈＝0.75mg；撤去F的瞬間，彈簧彈力不變，因最大靜摩擦力為fm＝μmg＝0.8mg，可知物體不動，加速度為零，A正確．答案：A4．解析：將貨箱A、B、C看作整體，水平向右為正方向，由牛頓第二定律得2F－6μmg＝6ma，單獨研究C，設卡扣對C的作用力為N，則F＋N－3μmg＝3ma，聯立解得N＝0，故卡扣對C的作用力大小為0，B、C、D錯誤，A正確．答案：A5．解析：滑塊在傳送帶上受到滑動摩擦力作用做勻加速運動，a＝μg＝2m/s2，滑塊運動到與傳送帶速度相同時需要的時間t1＝eq\f(v0,a)＝1s，然后隨傳送帶一起勻速運動的時間t2＝t－t1＝1s，當傳送帶突然制動停下時，滑塊在傳送帶摩擦力作用下做勻減速運動直到停止，a′＝－2m/s2，運動的時間t3＝1s，所以速度—時間圖像對應D選項．答案：D6．解析：由v-t圖線與t軸所圍圖形面積表示位移，知無人機上升的最大高度大小為x＝eq\f(1,2)×7×12m＝42m，A錯誤；無人機減速上升的加速度大小為a2＝eq\f(12－0,7－6)m/s2＝12m/s2，設無人機所受阻力大小為f，對整體由牛頓第二定律有f＋（m＋M）g＝（m＋M）a2，解得f＝5N，B錯誤；無人機加速上升的加速度大小為a1＝eq\f(12－0,6－0)m/s2＝2m/s2，設無人機所受的升力大小為F，則有F－（M＋m）g－f＝（M＋m）a1，解得F＝35N，C錯誤；對貨物由牛頓第二定律，加速階段繩的拉力大小為FT－mg＝ma1，解得FT＝12N，D正確．答案：D7．解析：因3對4的滑動摩擦力為3μmg，小于4和5之間的最大靜摩擦力4μmg，則4不可能滑動；同理5也不可能滑動；當力F較小時，對1、2、3整體以共同的加速度向右運動；當F較大時，2、3之間會產生滑動，由于3對2有摩擦力作用，則1、2的整體要向右移動，故圖A、D正確．答案：AD8．解析：當小車以7.5m/s2的加速度向右勻減速運動時，加速度向左，需要水平向左的合外力，所以小球和豎直車廂壁間一定有彈力作用，故A錯誤；設小球與光滑車頂沒有彈力時，小車的加速度為a，對小球受力分析如圖所示由牛頓第二定律得mgtan37°＝ma解得a＝gtan37°＝7.5m/s2，B正確；當小車以10m/s2的加速度向右勻加速運動時，對小球受力分析如圖所示由牛頓第二定律得Fsin37°＋FNcos37°＝ma，Fcos37°－FNsin37°－mg＝0聯立解得FN＝2N，D錯誤，C正確．答案：BC9．解析：由圖丙得：在2～4s內小球的加速度a＝eq\f(v2－v1,t2－t1)＝0.5m/s2，則A正確；在0～2s內小球做勻速直線運動時，重力沿桿向下的分力等于5N，在2～4s內由牛頓第二定律有：F2－F1＝ma，解得m＝1kg，則B錯誤；設桿與水平面的夾角為α，則F2－mgsinα＝ma，解得α＝30°，則C正確；由速度—時間圖像可知，圖線與坐標軸圍成的面積表示位移，即0～4s內小球的位移為5m，則D錯誤．答案：AC10．解析：（1）在驗證小車的質量一定，加速度與力成正比關系時，要使得小車受到的合外力等于細線的拉力，則實驗中需要墊高長木板的一端，平衡摩擦力，選項A正確；對小車和盤整體受力分析可知mg＝（M＋m）a對小車有F＝Ma＝eq\f(Mmg,M＋m)可知，當m?M時，小車受到的拉力等于盤和盤中砝碼的總重力，選項B正確；實驗中兩小車運動時間相等，不需要測量時間，選項C錯誤．故選AB.（2）由圖可知，小車2的位移為2.50cm，由勻加速直線運動的位移公式可知x＝eq\f(1,2)at2即a＝eq\f(2x,t2)由于時間相等，所以eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)＝eq\f(5.00,2.50)＝2.00在實驗誤差允許的范圍內，eq\f(a1,a2)等于eq\f(M2,M1).答案：（1）AB（2）2.502.00等于11．解析：（1）根據勻變速運動公式2ax＝v2－veq\o\al(2,0)解得a＝eq\f(v2－veq\o\al(2,0),2x)＝－3.4m/s2根據牛頓第二定律得－F＝（m＋M）a解得F＝340N（2）根據勻變速運動公式2a1x1＝veq\o\al(2,1)，2a1x2＝veq\o\al(2,2)，eq\f(x1,x2)＝eq\f(veq\o\al(2,1),veq\o\al(2,2))聯立解得x2＝36m（3）超速時，加速度不變但剎車距離變大，超載時，質量變大，減速的加速度變小，剎車距離變大，易造成追尾事故．答案：（1）－3.4m/s2340N（2）36m（3）見解析12．解析：（1）由題圖乙可知，前2s內滑塊運動的位移為4m，而t1＝2s時滑塊恰好到達木板中點，所以前2s內木板運動的位移x1＝4m－L＝2m，對于木板有x1＝eq\f(1,2)a1t