单元测评三.docx

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单元测评三

单元测评三　牛顿运动定律

时间：

90分钟　满分：

100分

第Ⅰ卷（选择题　共40分）

一、选择题（本题有10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）

1．下述有关力学单位制的说法中正确的是（　　）

A．在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位

B．力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、质量、速度

C．力学单位制中，国际单位制的基本单位有m、kg、s

D．单位制中的导出单位可以用基本单位来表达

解析：

在物理问题分析计算中，可以采用不同的力学单位制．但是在同一表达式中必须用同一单位制，这是在物理问题求解过程中必须遵循的一个基本原则．在力学单位制中，基本单位的物理量有质量、长度和时间，在国际单位制中这三个物理量的单位是kg、m、s.除了基本物理量外，其他物理量均由它们与基本物理量的关系式来确定．

答案：

CD

图3－1

2．（2011·哈尔滨质检）如图3－1所示是一种汽车安全带控制装置的示意图．当汽车处于静止或匀速直线运动时，摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动．若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是（　　）

A．向右行驶、突然刹车　　B．向左行驶，突然刹车

C．向左加速行驶D．向右匀速行驶

解析：

由于摆锤向右摆动，即摆锤具有向左的加速度，根据牛顿第二定律可知选项A、C正确，B、D错误．

答案：

AC

3．下列说法正确的是（　　）

A．走路时，只有地对脚的作用力大于脚蹬地的力时，人才能往前走

B．走路时，地对脚的作用力与脚蹬地的力总是大小相等，方向相反的

C．物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的10倍，则A对B的作用力大于B对A的作用力

D．以卵击石，石头没有损伤而鸡蛋破了，是因为鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力

解析：

地对脚的力与脚蹬地的力是作用力和反作用力，由牛顿第三定律，这两个力总是大小相等，方向相反的，A不正确，B正确；物体A对B的作用力总是等于B对A的作用力，与A、B两物体的质量无关，C不正确；以卵击石时，鸡蛋对石头的作用力等于石头对鸡蛋的作用力，但鸡蛋的承受能力较小，所以鸡蛋会破，D不正确．

答案：

B

图3－2

4．（2011·上海卷）如图3－2所示，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态．地面受到的压力为FN，球b所受细线的拉力为F.剪断连接球b的细线后，在球b上升过程中地面受到的压力（　　）

A．小于FNB．等于FN

C．等于FN＋FD．大于FN＋F

解析：

本题考查牛顿第二定律、库仑定律及超重现象．当细线剪断后，球b加速上升，系统处于超重状态，且伴随b球的上升，两球间库仑力变大，球b的加速度变大，综上所述，D对．

答案：

D

图3－3

5．如图3－3所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端固定一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有跳起，当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为（　　）

A．gB.

g

C．0D.

g

解析：

弹簧的弹力与框架的重力平衡，故小球受的合外力为（M＋m）g.对m由牛顿第二定律得：

（M＋m）g＝ma，所以该瞬间a＝

g.

答案：

D

6．质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上，一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球静止在圆槽上，如图3－4所示，则（　　）

图3－4

A．小球对圆槽的压力为

B．小球对圆槽的压力为

C．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力增加

D．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力减小

解析：

利用整体法可求得系统的加速度a＝

，对小球利用牛顿第二定律可得：

小球对圆槽的压力为

，可知只有C选项正确．

答案：

C

7．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图3－5（a）所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图3－5（b）所示，则在此过程中（　　）

（a）　　　　　　（b）

图3－5

A．物体处于失重状态

B．物体处于超重状态

C．升降机一定向上做匀加速运动

D．升降机可能向下做匀减速运动

解析：

根据欧姆定律有I＝U/R，当电梯静止时，物体对压敏电阻的压力为mg，所以有I0＝U/R，（b）图表示物体处于超重状态，所以A错、B正确；升降机做向上的匀加速直线运动或向下的匀减速直线运动，C错、D正确．

答案：

BD

8．如图3－6（a）所示，放在光滑水平面上的木块受到两个水平力F1与F2的作用静止不动．现保持F1不变，F2大小变化如图3－6（b）所示，则在此过程中，能正确描述木块运动情况的速度图像是图3－7中的（　　）

（a）　　　　　（b）

图3－6

　A．　　　　　B．　　　　C．　　　　　D.

图3－7

解析：

由于F2均匀减小到零然后又均匀增大到原值，所以物体受到的合外力的变化情况为先增大后减小到零，根据牛顿第二定律知物体加速度也是先增大后减小到零，而速度一直在增大，最后达到最大值．符合上述规律的v－t图像只有D项．

答案：

D

图3－8

9．物体A、B都静止在同一水平面上，它们的质量分别是mA和mB，与水平面之间的动摩擦因数分别为μA和μB.用平行于水平面的力F分别拉物体A、B，得到加速度a和拉力F的关系图像分别如图3－8中A、B所示．已知tan26°34′＝0.5，利用图像可求出A、B两物体与水平面之间的动摩擦因数μA和μB的数值分别为（　　）

A．μA＝

，μB＝

B．μA＝0.2，μB＝0.1

C．μA＝0.1，μB＝0.05D．μA＝0.1，μB＝0.2

解析：

由于两图线与横轴交于同一点，即F＝2N，可知物体A、B与水平面的摩擦力均为2N，即FfA＝FfB＝2N，μBmBg＝2N，由牛顿第二定律FA－Ff＝mAaA，FB－Ff＝mBaB，将FA＝6N，aA＝2.0m/s2，FB＝6N，aB＝1.0m/s2代入解得，mA＝2kg，mB＝4kg.又μAmAg＝2N，μBmBg＝2N，解得μA＝0.1，μB＝0.05，所以C正确．

答案：

C

图3－9

10．如图3－9所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ＜tanθ，则图3－10中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是（　　）

A．　　　　　　B.

C．　　　　　　D.

图3－10

解析：

小木块被释放后的开始阶段做匀加速直线运动，所受摩擦力沿斜面向下，加速度为a1.当小木块的速度与传送带速度相同后，小木块开始以a2的加速度做匀加速直线运动，此时小木块所受摩擦力沿斜面向上，所以a1＞a2，在v－t图像中，图线的斜率表示加速度，故选项D对．

答案：

D

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、实验题（本题有2小题，共16分，请按题目要求作答）

11．（8分）某实验小组设计了如图3－11所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系．开始时闭合开关，电磁铁将A、B两个小车吸住，断开开关，两小车同时在细绳拉力作用下在水平桌面上沿同一直线相向运动，碰后结合为一体．实验中始终保持小车质量远大于托盘和砝码的质量，实验装置中各部分摩擦阻力可忽略不计．

图3－11

（1）该小组同学认为，只要测出小车A和B由静止释放到第一次碰撞通过的位移x1、x2，即可得知小车A和B的加速度a1、a2与位移x1、x2的关系．这个关系式可写成______________________．

（2）实验时，该小组同学先保持两小车质量相同且不变，改变左、右托盘内的砝码的重力，测得并记录对应拉力下小车A和B通过的位移x1和x2.经过多组数据分析得出了小车运动的加速度与所受拉力的关系，然后他们保持两小车所受的拉力相同且不变，研究小车的加速度与小车质量的关系，此时要改变的实验变量是__________，必须测量并记录的物理量是__________（要求对表示物理量的字母作出说明），这些测出并记录的物理量之间的关系可写成__________．

解析：

（1）由于运动时间相同，则x1＝

a1t2，x2＝

a2t2，由此得

＝

.

（2）由于研究小车的加速度与小车质量的关系，改变的实验变量是两小车质量（学生答“同时改变两小车质量”或“保持一车质量不变，改变另一车质量”都是正确的）．

通过记录小车A的质量m1、位移x1，小车B的质量m2，位移x2，

由此可推出

＝

＝

＝

.

答案：

（1）

＝

（2）A、B两车的质量　A车的质量m1、位移x1，B车的质量m2、位移x2　

＝

12．（8分）为了探究加速度与力的关系，使用如图3－12所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题．

图3－12

（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？

答：

___________________________________________________

（2）若取M＝0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是__________________________________．

A．m1＝5g　　　　　　　B．m2＝15g

C．m3＝40gD．m4＝400g

（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：

____________________________________

（用Δt1、Δt2、D、x表示）．

解析：

（1）如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M应能在任意位置静止不动，或推动M后能使M匀速运动．

（2）应满足M≫m，故m4＝400g不合适．

（3）由v1＝

，v2＝

，v

－v

＝2ax

可得：

a＝

.

答案：

（1）取下牵引砝码，M放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等．

（2）D　（3）a＝

三、计算题（本题有4小题，共44分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

图3－13

13．（10分）如图3－13所示，在某些紧急情况下，消防队员需从高7m的金属管上从静止起迅速匀加速竖直滑下，为了安全，其着地速度不应大于6m/s，设一消防队员总质量为60kg，他与金属管之间的动摩擦因数为0.4，问他夹紧金属管至少应用多大的力？

（g取10m/s2）

解析：

消防队员下滑的加速度设为a，

有v2＝2ah.①

下滑过程受重力和摩擦力作用

mg－Ff＝ma，②

且Ff＝μ·2FN.③

由①②③解得：

夹紧金属管的力

FN＝557N.

答案：

557N

14．（10分）刚买回车的第一天，小明和父母去看望亲朋，小明的爸爸决定驾车前行．当拐一个弯时，发现前面是一个上坡．一个小男孩追逐一个球突然跑到车前．小明爸爸急踏刹车，车轮在马路上划出一道12m长的黑带后停住．幸好没有撞着小男孩！

小男孩若无其事地跑开了．路边目睹了全过程的一位交通警察走过来，递过来一张超速罚款单，并指出这段路最高限速是60km/h.

小明对当时的情况作了调查：

估计路面与水平面间的夹角为15°；查课本可知轮胎与路面的动摩擦因数μ＝0.60；从汽车说明书中查出该汽车的质量是1570kg，小明的体重是60kg；目击者告诉小明小男孩重30kg，并用3.0s的时间跑过了4.6m宽的马路．又知cos15°＝0.9659，sin15°＝0.2588.

根据以上信息，你能否用学过的物理知识到法庭为小明爸爸做无过失辩护？

（g取9.8m/s2）

解析：

能进行无过失辩护．

对汽车整体分析，由牛顿第二定律得：

mgsinθ＋Ff＝ma

FN－mgcosθ＝0

又因Ff＝μFN，所以a＝μgcosθ＋gsinθ

代入数据可得a≈8.22m/s2

刹车可认为做匀减速运动，末速度为零

根据v2－v

＝2ax,0－v

＝2ax

所以v0＝

m/s≈14m/s＜16.67m/s＝60km/h，不超速．

答案：

见解析

15．（12分）一质量m＝0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面，某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，如图3－14所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v－t图像（g取10m/s2）．求：

图3－14

（1）滑块冲上斜面过程中加速度的大小；

（2）滑块与斜面间的动摩擦因数；

（3）判断滑块最后能否返回斜面底端？

若能返回，求出滑块返回斜面底端时的动能；若不能返回，求出滑块所停位置．

解析：

（1）滑块的加速度大小a＝

＝12m/s2.

（2）滑块在冲上斜面过程中，由牛顿第二定律得

mgsinθ＋μmgcosθ＝ma，μ＝

≈0.81.

（3）滑块速度减小到零时，重力沿斜面方向的分力小于最大静摩擦力，不能再下滑，x＝

＝1.5m.

滑块停在斜面上，距底端1.5m处．

答案：

（1）12m/s2　

（2）0.81　（3）不能　距底端1.5m处停止

16．（12分）如图3－15所示为某钢铁厂的钢锭传送装置，斜坡长为L＝20m，高为h＝2m，斜坡上紧排着一排滚筒．长为l＝8m、质量为m＝1×103kg的钢锭ab放在滚筒上，钢锭与滚筒间的动摩擦因数为μ＝0.3，工作时由电动机带动所有滚筒顺时针匀速转动，使钢锭沿斜坡向上移动，滚筒边缘的线速度均为v＝4m/s，假设关闭电动机的瞬时所有滚筒立即停止转动，钢锭对滚筒的总压力近似等于钢锭的重力．取当地的重力加速度g＝10m/s2.试求：

图3－15

（1）钢锭从坡底（如图3－15所示位置）由静止开始运动，直到b端到达坡顶所需的最短时间；

（2）钢锭从坡底（如图3－15所示位置）由静止开始运动，直到b端到达坡顶的过程中电动机至少要工作多长时间？

解析：

（1）钢锭开始受到的滑动摩擦力为

Ff＝μmg＝3×103N

由牛顿第二定律有Ff－mgsinα＝ma1

解得a1＝2m/s2

钢锭做匀加速运动的时间t1＝

＝2s

位移x1＝

a1t

＝4m

要使b端到达坡顶所需要的时间最短，需要电动机一直工作，钢锭先做匀加速直线运动，当它的速度等于滚筒边缘的线速度后，做匀速直线运动．

钢锭做匀速直线运动的位移x2＝L－l－x1＝8m

做匀速直线运动的时间t2＝

＝2s

所需最短时间t＝t1＋t2＝4s.

（2）要使电动机工作的时间最短，钢锭的最后一段运动要关闭电动机，钢锭匀减速上升，b端到达坡顶时速度刚好为零．

匀减速上升时Ff＋mgsinα＝ma2

解得a2＝4m/s2

匀减速运动时间t3＝

＝1s

匀减速运动位移x3＝

t3＝2m

匀速运动的位移x4＝L－l－x1－x3＝6m

电动机至少要工作的时间t＝t1＋

＝3.5s.

答案：

（1）4s　

（2）3.5s