2021-2022学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册第5章 牛顿运动定律 单元综合检测卷（word版含答案）

第5章 牛顿运动定律 单元综合检测卷
一、单选题
1．一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量M=15的重物，重物静止于地面上，有一质量的猴子从绳子另一端沿绳向上爬，如图所示，不计滑轮摩擦，在重物不离开地面条件下，猴子向上爬的最大加速度为（）（　　）
A． B． C． D．
2．如图，A、B、C三个小球质量均为m，A、B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起，B、C之间用轻弹簧拴接，整个系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态，现将A、B之间的细绳剪断，则在剪断细绳的瞬间，A、B、C三个小球的加速度大小分别是（　　）
A．0，g，g B．0，2g，0 C．2g，g，g D．2g，0，g
3．如图是“中国天眼”口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面，质量为m的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时，氦气球对其有大小为、方向竖直向上的拉力作用，使其有“人类在月球上行走”的感觉，若将人视为质点，此时工作人员（　　）
A．受到的重力大小为 B．受到的合力大小为
C．对球面的压力大小为 D．对球面的作用力大小为
4．质量为的人站在地面上，用绳通过光滑定滑轮将质量为的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降（），则人对地面的压力大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
5．如图三条光滑斜轨道1、2、3，他们的倾斜角一次是60度、45度、30度；这些轨道交于O点，现有位于同一竖直线的三个小物体甲乙丙分别沿这三条轨道同时从静止自由下滑，物体滑到O点的先后顺序是（　　）
A．甲最先，乙稍后，丙最后 B．乙最先，然后甲丙同时到达
C．甲乙丙同时到达 D．乙最先，甲稍后，丙最后
6．如图所示，平台质量为，人的质量为m，滑轮及细绳质量不计，站在平台上的人竖直向下拉绳子使人和平台一起以的加速度向上做匀加速运动，不计滑轮与轴之间的摩擦，重力加速度，则下列说法正确的是（　　）
A．人对平台的压力小于自身重力，故人处于失重状态
B．OA段绳中的拉力等于平台与人的总重力
C．若人的质量，则人对平台的压力大小为300N
D．为实现题中所述运动，人的质量一定不小于
7．如图甲所示，用大型货车运输规格相同的圆柱形水泥管道，货车可以装载两层管道，底层管道固定在车厢里，上层管道堆放在底层管道上，如图乙所示。已知水泥管道间的动摩擦因数为，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，货车紧急刹车时的加速度大小为。每根管道的质量为m，重力加速度为g，最初堆放时上层管道最前端离驾驶室为d，则下列分析判断正确的是（　　）
A．货车沿平直路面匀速行驶时，图乙中管道A、B之间的弹力大小为mg
B．若，则上层管道一定会相对下层管道发生滑动
C．若则上层管道一定会相对下层管道发生滑动
D．若要使货车在紧急刹车时上管道不撞上驾驶室，货车在水平路面上匀速行驶的最大速度为
8．如图所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，并用倾角为的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为(　　)
A．0 B．g C．g D．g
二、多选题
9．如图，水平传送带A、B两端相距s=3.5m，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。工件滑上A端瞬时速度vA=4m/s，达到B端的瞬时速度设为vB，则（　　）
A．若传送带不动，则vB=3m/s
B．若传送带以速度v=4m/s逆时针匀速转动，vB=3m/s
C．若传送带以速度v=2m/s顺时针匀速转动，vB=3m/s
D．若传送带以速度v=2m/s顺时针匀速转动，vB=2m/s
10．如图甲所示，A、B两物体静止叠放在光滑水平面上．现对A物体施加水平向右的拉力F，通过传感器可测得A物体的加速度a随拉力F变化的关系如图乙所示．已知重力加速度，B物体足够长，A物体一直未离开B物体，则由图线可以得到
A．B的质量是3kg
B．A的质量是1kg
C．A、B之间的动摩擦因数是
D．当时，B物体的加速度将保持不变
11．一个质量为5kg的物体受到三个共点力，三个力大小分别为F1=4N、F2=8N、F3=17N，则该物体的加速度可能是（）
A．0.5m/s2 B．2.5m/s2 C．4.5m/s2 D．6.5m/s2
12．如图光滑水平面上放着两块长度相同，质量分别为M1和M2的木板，两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，物块和木板间的动摩擦因数相同，开始时各物均静止．今在两物块上各作用一水平恒力F1、F2，当物块和木板分离时，两木板的速度分别为v1和v2．下列说法正确的是（ ）
A．若F1>F2，M1=M2，则一定v1>v2
B．若F1v2
C．若F1=F2，M1v2
D．若F1=F2，M1>M2，则一定v1>v2
三、解答题
13．质量为1 kg的小木块静止在倾角为37°的斜面底端，水块和斜面间动摩擦因数为0.5，用大小为12 N、平行于斜面向上的恒力F拉动木块向上运动，经过2s撤去F，此时小木块的速度为______m/s，又经过______s木块运动到最高点。（g取，，）
14．自制一个加速度计，其构造是：一根轻杆，下端固定一个小球，上端装在固定于汽车上的水平轴上，杆可在与汽车行驶方向平行的竖直平面内摆动，用硬纸作为盘面，放在杆摆动的平面上，刻上刻度，就可以直接读出汽车加速度的大小和方向，如图所示。硬纸上刻度线在经过点的竖直线上，则在处应标的加速度数值是_____；当汽车向右行驶时，轻杆稳定地指在处，刻度线和点的连线与的夹角为，则内汽车速度的变化量为_____。
15．某同学使用如图装置测量滑块与斜面间的动摩擦因数。滑块上装有遮光条，滑块运动途经位置安装光电门，实验时给滑块沿斜面向上不同的初速度，遮光条通过光电门时间很短，测量遮光条通过光电门时间和通过光电门后滑块沿斜面向上滑行的最大距离s，测量斜面与水平面夹角为，当地重力加速度为g，回答下列问题：
（1）用十分度游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图所示，则_________。
（2）滑块通过光电门时的速度_________。（用题目所给物理量符号表示）
（3）该同学测量多组和对应上滑最大距离s，以s为纵轴，以为横轴，做出图象，其中该图象的斜率为k，则滑块和斜面间的滑动摩擦因数________（用题目中所给物理量和测量物理量表示）。
16．新春佳节，许多餐厅生意火爆，常常人满为患，为能服务更多的顾客，服务员需要用最短的时间将菜肴送至顾客处设菜品送到顾客处速度恰好为零．某次服务员用单手托托盘方式如图给12m远处的顾客上菜，要求全程托盘水平．若托盘和碗之间的动摩擦因数为，托盘与手间的动摩擦因数为，服务员上菜时的最大速度为．假设服务员加速、减速过程中做匀变速直线运动，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．重力加速度g取求：
(1)服务员运动的最大加速度；
(2)服务员上菜所用的最短时间.
17．体重为50kg的我国运动员黄珊汕第一次参加蹦床项目的比赛即取得了第三名的优异成绩。假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘制出如图所示的曲线，在前内运动员静止于蹦床上，后开始运动。依据图象给出的信息（），求：
（1）蹦床运动稳定后的运动周期；
（2）运动过程中运动员离开弹簧床上升的最大高度；
（3）运动过程中运动员的最大加速度。
18．如图a所示，A、B为光滑水平地面上相距d的两挡板，在A、B的之间有一质量为m的质点P。若在P上加上如图b所示随时间t变化的作用力取向右为F的正方向，在时质点P位于A、B间的中点处且初速为0。已知质点P能在A、B之间以最大的幅度运动而不与两板相碰，且质点P开始从中点运动到最右边，及以后每次从最左边到最右边或从最右边到最左边的过程中，力F只改变一次。
（1）求质点P从AB的中点从静止开始出发第一次运动到最右点的时间t；
（2）求图b中时刻、和的表达式。
19．如图甲所示，一根质量可以忽略不计的轻弹簧，劲度系数为k，下面悬挂一个质量为m的砝码A．手拿一块质量为M的木板B，用木板B托住A向上压缩弹簧刀一定程度，如图乙所示．此时如果突然撤去木板B，则A向下运动的加速度a（a＞g）．现用手控制使B以加速度a/3（a/3＜g）向下做匀加速直线运动．
（1）求砝码A做匀加速直线运动的时间．
（2）求出这段运动过程的起始和终止时刻手对木板B的作用力．
参考答案
1．B
【解析】为使得重物不离开地面，则绳子上的拉力最大为
T=Mg
则对猴子分析可知
解得
故选B。
2．B
【解析】系统处于静止时，由平衡条件得，对C，弹簧的弹力为
对A、B、C系统悬绳的拉力
烧断AB之间细线瞬间，悬绳的拉力突变为mg，对A，合力为零，加速度
烧断AB之间细线瞬间，AB间绳的拉力突变为零，对B，由牛顿第二定律得
解得
剪断轻绳瞬间，弹簧的弹力不变，对C，由牛顿第二定律得
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【解析】A．工作人员的质量为，则工作人员受到的重力
A错误；
B．工作人员在球面上缓慢行走，处于平衡状态，合力为0，B错误；
C．工作人员站在的球面位置不水平，对球面的压力不等于，C错误；
D．由平衡条件可得球面对工作人员的作用力满足
再由牛顿第三定律可得，工作人员对球面的作用力大小为
D正确。
故选D。
4．C
【解析】设绳的拉力为，对重物，由牛顿第二定律可得
①
绳的拉力
②
人所受重力、绳向上的拉力及地面的支持力FN的合力为零，所以有
③
由②③得
人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力和反作用力，由牛顿第三定律可得
方向竖直向下；
故选C。
5．B
【解析】设斜轨道底边的长度为，斜面的倾角为，则斜轨道的长度为
根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度为
则有
代入数据得
得到
根据数学知识得知
则甲和丙运动的时间相等，同时达到斜轨道的底端点；乙运动时间最短，乙最先到达点，故B正确，A、C、D错误；
故选B。
6．D
【解析】A.人有竖直向上的加速度，处于超重状态，故A错误；
B.系统处于超重状态，OA绳中拉力大于平台与人的总重力，故B错误；
C.若人的质量，设人受到的拉力为T，则对整体由牛顿第二定律得
解得
对人由牛顿第二定律得
解得
故C错误；
D.人的质量最小时，人对平台没有压力，对人由牛顿第二定律得
对整体由牛顿第二定律得
解得
故D正确。
故选D。
7．C
【解析】A.货车匀速行驶时上层管道A受力平衡，在其横截面内的受力分析如图所示
其所受B的支持力大小为N，根据平衡条件可得
解得
故A错误；
BC.当紧急刹车过程中上层管道相对下层管道静止时，上层管道A所受到的静摩擦力为
最大静摩擦力为
随着加速度的增大，当时，即时，上层管道一定会相对下层管道发生滑动，故C正确B错误；
D.若，紧急刹车时上层管道受到两个滑动摩擦力减速，其加速度大小为，要使货车在紧急刹车时上管道不撞上驾驶室，货车在水平路面上匀速行驶的速度，必须满足
解得
故D错误。
故选C。
8．B
【解析】木板撤去前，小球处于平衡态，受重力、支持力和弹簧的拉力，如图，根据共点力平衡条件，有
解得
，
木板AB突然撤去后，支持力消失，重力和拉力不变，合力等于支持力N，方向与N反向，故加速度为
故选B。
9．ABC
【解析】A．若传送带不动，工件的加速度
a=μg=1m/s2
由得
m/s=3m/s
选项A正确；
B．若传送带以速度v=4m/s逆时针匀速转动，工件的受力情况不变，由牛顿第二定律得知，工件的加速度仍为
a=μg=1m/s2
工件的运动情况跟传送带不动时的一样，则
vB=3m/s
选项B正确；
CD．若传送带以速度v=2m/s顺时针匀速转动，工件滑上传送带时所受的滑动摩擦力方向水平向左，做匀减速运动，工件的加速度仍为
a=μg=1m/s2
当工件的速度减为零时，有
所以工件达到B端时一直做匀减速运动，达到B端的瞬时速度
m/s=3m/s
选项C正确，D错误。
故选ABC。
10．CD
【解析】A、由图象可以看出当力F＜24N时加速度较小，所以AB相对静止，采用整体法由牛顿第二定律：F=（M+m）a ①，图中直线的较小斜率的倒数等于M与m质量之和为4kg.
当F＞24N时，A的加速度较大，采用隔离法由牛顿第二定律：F-μmg=ma′ ②
图中较大斜率倒数等于A的质量为3kg，则B的质量为1kg，较大斜率直线的延长线与a的截距等于μg，得μ=0.2，故A、B错误，C正确．
D、当F＞24N时，AB发生滑动，B的加速度恒定，故D正确．
故选CD．
【点睛】
本题考查了牛顿第二定律解决连接体问题，正确的结合图象得出斜率与截距的物理意义是关键．
11．BC
【分析】
先求合力的范围，再确定加速度的范围，即可进行选择．
【解析】已知，则三个力合力的最大值等于三个力之和．即为；两个力的合力最大为12N，最小为4N，而，所以三个力合力的最小值不可能是0N，应为，所以合力的范围为，根据牛顿第二定律得：加速度的范围为，AD错误BC正确．
【点睛】
当三个力的方向相同时，合力最大，三个力的合力不一定为零，当第三个力不在剩余两个力的合力范围内，合力不能为零．
12．BC
【分析】
本题中涉及到两个物体，所以就要考虑用整体法还是隔离法，但题中研究的是两物体的相对滑动，所以应该用隔离法．板和物体都做匀变速运动，牛顿定律加运动学公式和动能定理都能用，但题中“当物体与板分离时”隐含着在相等时间内物体的位移比板的位移多一个板长，也就是隐含着时间因素，所以不方便用动能定理解了，就要用牛顿定律加运动公式解．
【解析】若F1＞F2、M1=M2，根据受力分析和牛顿第二定律得：M1上的物块的加速度大于M2上的物块的加速度，即aa＞ab，由于M1=M2，所以摩擦力作用下的木板M1、M2加速度相同，设M1、M2加速度为a，木板的长度为L．它们向右都做匀加速直线运动，当物块与木板分离时：物块与M1的相对位移：L=aat12-at12
物块与M2的相对位移：L=abt22 at22
由于aa＞ab，所以得：t1＜t2，M1的速度为v1=aat1，M2的速度为v2=abt2，则v1＜v2，故A错误；
若F1＜F2、M1=M2，根据A选项公式，由aa＜ab，则v1＞v2，故B正确；
若F1=F2 时：由题很容易得到两物块所受的摩擦力大小是相等的，因此两物块的加速度相同，我们设两物块的加速度大小为a，对于M1、M2，滑动摩擦力即为它们的合力，设M1的加速度大小为a1，M2的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律得：μmg=M1a1=M2a2
得加速度：a1＝，a2＝
设板的长度为L，它们向右都做匀加速直线运动，当物块与木板分离时：
物块与M1的相对位移：L=at32 a1t32
物块与M2的相对位移：L=at42 a2t42
若M1＜M2，则a1＞a2，所以得：t3＞t4；
M1的速度为v1=a1t3，M2的速度为v2=a2t4，则v1＞v2，故C正确．
若M1＞M2，a1＜a2，根据C项分析得：t3＜t4；
M1的速度为v1=a1t3，M2的速度为v2=a2t4，则v1＜v2，故D错误；
故选BC．
【点睛】
要去比较一个物理量两种情况下的大小关系，我们应该通过物理规律先把这个物理量表示出来．同时要把受力分析和牛顿第二定律结合应用．
13．大于 由A指向B
14．负 变小
15．4.6
【解析】（1）十分度游标卡尺的测量精度为0.1。游标卡尺的主尺读数为4，游标尺上第6个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为
所以遮光条的宽度读为
（2）因为遮光条通过光电门时间很短，可以用平均速度表示瞬时速度
（3）滑块做匀减速运动，根据运动学公式有
根据牛顿第二定律可得滑块加速度大小
综上可得
所以有
求得
16．(1) (2) 6s
【分析】
(1)对物体受力分析，由牛顿第二定律求出加速度，然后求出最大加速度.
(2)由运动学公式求出各阶段的时间与位移，然后求出总的时间.
【解析】(1)设碗的质量为m，托盘的质量为M，以最大加速度运动时，碗、托盘、手保持相对静止，由牛顿第二定律得：
碗与托盘间相对静止，则：
解得：
对碗和托盘整体，由牛顿第二定律得：
手和托盘间相对静止，则：
解得：
则最大加速度：
(2)服务员以最大加速度达到最大速度，然后匀速运动，再以最大加速度减速运动，所需时间最短.
加速运动时间：
位移：
减速运动时间：，位移：
匀速运动位移：
匀速运动时间：
最短时间：.
【点睛】
本题考查了求加速度、运动时间问题，分析清楚物体运动过程，应用牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题.
17．（1）2.8s；（2）5m；（3）40m/s2
【分析】
由图像可得蹦床运动稳定后的运动周期和运动员稳定后每次腾空的时间，根据牛顿第二定律，运动员的最大加速度应在陷落最深时N时。
【解析】（1）由图象可知蹦床运动稳定后的运动周期
（2）设运动员上升的最大高度为，由图像可知运动员运动稳定后每次腾空时间为
所以运动员离开弹簧床上升的最大高度
（3）设运动过程中运动员的最大加速度为，而陷落最深时由图像可知
由牛顿第二定律得
可得最大加速度
18．（1）；（2），，
【解析】质点运动加速度大小
在时，P自A、B间的中点向右作初速为0的匀加速运动，加速度为g。经过时间，P的速度变为，此时加速度变为向左，P向右作匀减速运动，根据对称性及题意可知再经过，P正好达到B板且速度变为0，加速时有
减速时有
位移关系为
由以上各式得
可得从开始运动到速度减为零的时间为
由B板处向左做匀加速运动，经过时间，P的速度变为，方向向左，此时加速度变为向右，P向左作匀减速运动，再经过，P正好达到A板且速度变为0。故有，加速时
减速时有
位移关系为
由以上各式得
则时刻t2为
质点P又由A板向右作匀加速运动，经过时间，速度变为，此时加速度变为向左，P向右作匀减速运动，经过，P正好达到B板且速度变为0。故有，加速时有
减速时有
位移关系为
由上得
则时刻t3为
根据上面分析，除第一次P从中点运动到最右点外，以后每次从从最左边到最右边或从最右边到最左边的运动，都是先做匀加速运动，再做匀减速运动，且每次匀加速运动和匀减速运动的时间相等，即
则
得

19.（1）（2）
【分析】
（1）弹簧初始是原长，末了是伸长的，依据加速度算出弹簧在初始状态和末状态的伸长量，即为物体匀加速运动的位移，在依据加速度可以求时间；
（2）通过AB整体受力分析利用牛顿第二定律求出力F，当AB脱离时对B受力分析可求出作用力；
【解析】（1）设用木板B托住A时，弹簧伸长量为，突然撤去B后瞬间，弹簧弹力不变，对A由牛顿第二定律有：，根据胡克定律有：，可得，即弹簧处于原长状态；
当A随B向下匀加速结束瞬间，A、B恰好分离，A、B间作用力为0，设此时弹簧伸长量为，对A由牛顿第二定律有：
根据胡克定律有：，解得
设A做匀加速运动的时间为t，有：，解得；
（2）设这段运动起始时手对板B的作用力为F，此时弹簧处于原长，将A、B作为整体，由牛顿第二定律，有：
解得；
设终时刻手对B的作用力为，此时A、B间作用力为0，对B由牛顿第二定律，有：，解得．
【点睛】
本题一个难点是对物体匀加速末状态下受力的确定，由于A不受手的控制，因此在其只受重力和弹力而加速度为时，即是和B要分离的临界，之后就不再是匀加速运动了．