【高考突破方案】3.第三周 牛顿运动定律（一） -（周测卷）高考物理一轮复习

牛顿运动定律（一）
满分：46分 时量：40分钟
一．选择题（1-5为单选题，题每小题4分，6-7题为多选题，每小题5分，共30分）
1.水平仪的主要测量装置是一个内部封有液体的玻璃管，液体中有一气泡，水平静止时，气泡位于玻璃管中央，如图甲所示.一辆在水平轨道上行驶的火车车厢内水平放置两个水平仪，一个沿车头方向，一个垂直于车头方向.某时刻，气泡位置如图乙所示，则此时关于火车运动的说法可能正确的是（　　）
A.加速行驶，且向左转弯 B.加速行驶，且向右转弯
C.减速行驶，且向左转弯 D.减速行驶，且向右转弯
2.如图甲所示，水平地面上轻弹簧左端固定，右端通过小物块压缩0.4 m后锁定，t＝0时解除锁定释放小物块.计算机通过小物块上的速度传感器描绘出它的v－t图线如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t＝0时图线的切线，已知小物块的质量为m＝2 kg，重力加速度 g＝10 m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A.小物块与地面间的动摩擦因数为0.3
B.小物块与地面间的动摩擦因数为0.4
C.弹簧的劲度系数为175 N/m
D.弹簧的劲度系数为150 N/m
3.几位同学为了探究电梯运动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中.电梯启动前，一位同学站在体重计上，如图甲所示.然后电梯由1层直接升到10层，之后又从10层直接回到1层.图乙至图戊是电梯运动过程中按运动顺序在不同位置体重计的示数.根据记录，进行推断分析，其中正确的是（　　）
A.根据图甲、图乙可知，图乙位置时电梯向上加速运动
B.根据图甲、图丙可知，图丙位置时人处于超重状态
C.根据图甲、图丁可知，图丁位置时电梯向下减速运动
D.根据图甲、图戊可知，图戊位置时人处于失重状态
4.英国物理学家和数学家斯·托马斯研究球体在液体中下落时，发现了液体对球的粘滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关，有F＝6πηrv，其中物理量η为液体的粘滞系数，它与液体的种类及温度有关，如图所示，将一颗小钢珠由静止释放到盛有蓖麻油的足够深量筒中，下列描绘钢珠在下沉过程中加速度大小与时间关系图像可能正确的是（　　）
5.倾角为θ的斜面固定在水平地面上，在与斜面共面的平面上方A点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上B、C、D三点，其中AC与斜面垂直，且∠BAC＝∠DAC＝θ（θ＜45°），现有三个质量均为m的小圆环（看作质点）分别套在三根细杆上，依次从A点由静止滑下，滑到斜面上B、C、D三点所用时间分别为tB、tC、tD，则（　　）
A.tB＞tC＞tD B.tB＝tC＜tD
C.tB＜tC＜tD D.tB＜tC＝tD
6.如图所示，2 022个质量均为m的小球通过完全相同的轻质弹簧（在弹性限度内）相连，在水平拉力F的作用下，一起沿光滑水平面以加速度a向右做匀加速运动，设1和2之间弹簧的弹力为F1—2，2和3间弹簧的弹力为F2—3，……2 021和 2 022 间弹簧的弹力为F2021—2022，则下列结论正确的是（　　）
A.F1—2∶F2—3∶……F2 021—2 022＝1∶2∶3∶……2 021
B.从左到右每根弹簧长度之比为1∶2∶3∶……2 021
C.如果突然撤去拉力F，撤去F瞬间，第2 022个小球除外，其余每个球的加速度依然为a
D.如果1和2两个球间的弹簧从第1个球处脱落，那么脱落瞬间第1个小球的加速度为0，第2个小球的加速度为2a，其余小球加速度依然为a
7.跳伞者在下降过程中竖直速度v随时间t变化的示意图如图所示.根据示意图可知（　　）
A.0～t1时间内速度越大，空气阻力越大
B.伞在水平方向上越飞越远
C.tan θ＝g（g为当地的重力加速度）
D.在t1和t2之间，跳伞者处于超重状态
二、非选择题（第8题6分，第9题10分，共16分）
8.某实验小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”.
（1）实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要　　　　　　　、　　　　　　　.
（2）某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出的a－关系图线如图乙所示.由图可分析得出：加速度与质量成　　　　　关系（填“正比”或“反比”）；图线不过原点说明实验有误差，引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角　　　　　（填“过大”或“过小”）.
（3）有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图丙所示.图线　　　　（填“①”或“②”）是在轨道倾斜情况下得到的；小车及车中砝码的总质量m＝　　　　 kg.
9.探测器登陆过程主要为以下几个过程：首先探测器与环绕器分离，进入火星大气层，经历“气动减速”，假设当速度v2＝500 m/s时打开降落伞，进入“伞降减速阶段”，探测器匀减速下落x＝7.5 km至速度v3；接着降落伞脱落，推力发动机开启，进入“动力减速阶段”，经匀减速下落时间t＝100 s速度减为0，上述减速过程均可简化为探测器始终在竖直下落，在距离火星表面100 m时，探测器进入“悬停阶段”，接着探测器可以平移寻找着陆点；找到安全着陆点后在缓冲装置和气囊保护下进行“无动力着陆”.已知天问一号探测器质量为m＝5×103 kg，降落伞脱离可视为质量不变，火星表面重力加速度g约为4 m/s2，“伞降减速阶段”中降落伞对探测器的拉力为重力的5倍.
（1）求“伞降减速阶段”中探测器的加速度大小；
（2）求“动力减速阶段”中推力发动机对探测器的作用力；
（3）在“悬停阶段”中，为寻找合适的着陆点，探测器先向右做匀加速直线运动，再向右做匀减速直线运动，减速阶段的加速度为加速阶段的2倍，平移总位移为6 m，总时间为3 s，求减速阶段中发动机对探测器的作用力与重力的比值.
参考答案
1.解析：B　由题意可知，水平静止或匀速直线运动时，气泡位于玻璃管中央，由图乙可以看出：沿车头方向的气泡向车头方向移动，当火车加速时，气泡和液体由于惯性不会随火车立即加速，还会以原来的速度运动，相对火车向后运动，因为气泡密度小于液体密度，所以气泡在液体作用下就向前运动，故C、D错误；垂直于车头方向的水平仪中的气泡处于右端，因原来火车做直线运动，气泡位于中心位置，当火车向右转弯时，气泡和液体由于惯性不会立即随火车右转，还会沿直线运动，所以气泡和液体就相对火车向左运动，因为气泡密度小于液体密度，所以气泡在液体的作用下相对中心位置向右运动；所以此时刻火车应是加速运动且向右转弯，故A错误，B正确.
2.解析：C　根据v－t图线的斜率大小表示加速度大小，由题图乙知，物块脱离弹簧后的加速度大小 a＝＝ m/s2＝5 m/s2，由牛顿第二定律得，摩擦力大小为Ff＝μmg＝ma，所以μ＝＝0.5，A、B错误；刚释放时物块的加速度为a'＝
＝ m/s2＝30 m/s2，由牛顿第二定律得kx－Ff＝ma'，代入数据解得k＝175 N/m，C正确，D错误.
3.解析：A　题图甲表示电梯静止时体重计的示数，题图乙示数大于静止时体重计的示数，又电梯在上升，所以电梯是加速上升，故A正确；题图丙示数小于静止时体重计的示数，人处于失重状态，故B错误；题图丁示数小于静止时体重计的示数，加速度方向向下，电梯在向下加速运动，故C错误；题图戊示数大于静止时体重计的示数，人处于超重状态，故D错误.
4.解析：D　根据牛顿第二定律得，小钢珠的加速度 a＝＝，在下降的过程中，速度v增大，阻力F增大，则加速度a减小，当重力和阻力相等时，做匀速运动，加速度为零，故选项D正确.
5.解析：B　由于∠BAC＝θ，则可以判断AB竖直向下，以AB为直径作圆，由几何关系可知C点落在圆周上，D点落在圆周外，由等时圆的知识可知tB＝tC＜tD，故选B.
6.解析：ACD　以整体为研究对象，根据牛顿第二定律可知：F＝2 022ma，解得a＝；隔离小球1，由牛顿第二定律得F1－2＝ma，把小球1和2看作整体隔离，由牛顿第二定律得F2－3＝2ma，把小球1、2和3看作整体隔离，由牛顿第二定律得F3－4＝3ma，把小球1、2、3和4看作整体隔离，由牛顿第二定律得F4－5＝4ma，……把小球1到2021看作整体隔离，由牛顿第二定律得F2 021－2 022＝2 021ma，联立解得F1－2∶F2－3∶F3－4∶F4－5∶F5－6……F2 021－2 022＝1∶2∶3∶4∶5……2 021，选项A正确；由于弹簧长度等于弹簧原长加弹簧伸长量，弹簧伸长量与弹簧弹力成正比，可知选项B错误；如果突然撤去拉力F，撤去F的瞬间，除第2 022个球所受合力突然变化外，其他小球之间弹簧弹力不变，所以其他球的加速度依然为a，2 021和2 022之间的弹簧弹力F2 021－2 022＝2 021ma，由牛顿第二定律可得F2 021－2 022＝ma'，又a＝，联立解得第2 022个小球的加速度a'＝，选项C正确；如果1和2两个球之间的弹簧从第1个球处脱落，那么脱落瞬间，第1个小球受力为零，加速度为零，第2个小球受到2和3之间弹簧弹力，F2－3＝ma2，又F2－3＝2ma，联立解得第2个小球的加速度a2＝2a，其余小球受力情况不变，加速度依然为a，选项D正确.
7.解析：AD　v－t图像斜率代表加速度，0～t1时间内图像斜率变小，则加速度变小，由f＝mg－ma知，空气阻力变大，故A正确；图像反映的是竖直方向上的运动情况，无法观察水平方向的运动情况，故B错误；斜率代表加速度，在加速下降过程有ma＝mg－f，加速度小于等于g，即tan θ≤g，故C错误；t1～t2时间内跳伞者减速下降，加速度向上，处于超重状态，故D正确.
8.答案：（1）天平　刻度尺　（2）反比　过大 （3）①　0.5
解析：（1）实验中需要用托盘和砝码的总重力表示小车受到的拉力，需测量托盘的质量，实验中还需要测量小车和车上砝码总质量，所以还需要天平.实验中需要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离，从而得出加速度，所以还需要刻度尺.
（2）a－图像是一条直线，a与M成反比；图像在a轴上有截距，这是平衡摩擦力时木板的倾角过大造成的.
（3）由题图丙中图线①可知，当F＝0时，a≠0，即细线上没有拉力时小车就有加速度，所以图线①是在轨道倾斜情况下得到的，根据F＝ma得a－F图像的斜率k＝，由a－F图像得图像斜率k＝2，所以 m＝0.5 kg.
9.解析：（1）“伞降减速阶段”中，由牛顿第二定律得FT－mg火＝ma1，又FT＝5mg火，联立解得a1＝4g火＝16 m/s2.　
（2）由匀变速运动位移公式得＝－2a1x，解得v3＝100 m/s，因此“动力减速阶段”的加速度大小为a2＝＝1 m/s2，由牛顿第二定律得F－mg火＝ma2，得F＝mg火＋ma2＝2.5×104 N.
（3）设加速阶段加速度为a3，减速阶段加速度为a4，且a4＝2a3，运动过程中最大速度为vm，由＋＝3 s，＋＝6 m，解得vm＝4 m/s，a4＝4 m/s2，所以发动机需要提供使其减速的力为F1＝ma4，维持悬停的力为F2＝mg火，因此发动机对探测器的作用力为F＝＝mg火，＝.