2017年高考物理一轮复习第3章力和运动实验四验证牛顿第二定律习题

牛顿第二定律 两类动力学问题 时间：45分钟 一、单项选择题 1．(2016·漳州调研)“加速度计”的部分结构简图如图所示，滑块与轻弹簧a、b连接并置于光滑凹槽内，静止时a、b长度均为l；若该装置加速向右运动，a、b长度分别为la、lb，则( )

A．la>l，lb>l B．laC．la>l，lbl 解析：加速度计向右加速运动，则滑块受到的合力向右，所以a被压缩，b被拉长，即lal，D正确．

答案：D 2.

一质量为m的物块在倾角为θ的足够长斜面上匀减速下滑．现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示．则物块减速为零的时间将( ) A．变大 B．变小 C．不变 D．不能确定 解析：物块在斜面上匀减速下滑，则mgsinθ－μmgcosθ＝ma①，现对物块施加一个竖直向下的恒力F，等效重力增大F，即(mg＋F)sinθ－μ(mg＋F)cosθ＝ma′②，由①②得ma＋F(sinθ－μcosθ)＝ma′，可得加速度大小|a|<|a′|，由v初＝at知物块减速为零的

时间将变小，B正确． 答案：B 3．(2013·全国新课标Ⅱ)一物块静止在粗糙的水平桌面上．从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用．假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小．能正确描述F与a之间关系的图象是( ) 解析：物块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，当F>Ff时，根据牛顿第二定律，有F－Ff＝ma，即F＝ma＋Ff，该关系为线性函数，当F≤Ff时，即拉力不大于最大静摩擦力时，

a＝0.综上可知，C正确．

答案：C 4．(2016·河北石家庄质检)质量1 kg的小物块，在t＝0时刻以5 m/s的初速度从斜面底端A点滑上倾角为53°的斜面，0.7 s时第二次经过斜面上的B点，若小物块与斜面间的

动摩擦因数为13，则AB间的距离为(已知g＝10 m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)( ) A．1.05 m B．1.13 m C．2.03 m D．1.25 m 解析：物块沿斜面上滑和下滑时，加速度分别为：a1＝g(sinθ＋μcosθ)＝10 m/s2，

【三维设计】2017届高三物理一轮复习配套文档：第三章牛顿运动定律 Word版含答案第三章⎪⎪⎪牛顿运动定律[备考指南]考点内容要求题型把握考情牛顿运动定律牛顿运动定律Ⅱ选择、计算找规律近几年高考对本章内容的考查仍以概念和规律的应用为主，单独考查本章的题目多为选择题，与曲线运动、电磁学相结合的题目多为计算题。

牛顿运动定律的应用Ⅱ选择、计算超重和失重Ⅰ选择、计算明热点以实际生活、生产和科学实验为背景，突出表现物理知识的实际应用的命题趋势较强，实验四验证牛顿运动定律填空2017届高考复习应予以高度关注。

第1节牛顿第一定律牛顿第三定律(1)牛顿第一定律是实验定律。

(×)(2)在水平面上运动的物体最终停下来，是因为水平方向没有外力维持其运动的结果。

(×)(3)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。

(×)(4)物体的惯性越大，状态越难改变。

(√)(5)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。

(×)(6)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。

(√)(1)伽利略利用“理想实验”得出“力是改变物体运动状态的原因”的观点，推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的错误观点。

(2)英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了“牛顿第一、第二、第三定律”。

要点一牛顿第一定律的理解1．对牛顿第一定律的理解(1)提出惯性的概念：牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性，惯性是物体的一种固有属性。

(2)揭示力的本质：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。

2．惯性的两种表现形式(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。

(2)物体受到外力时，惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。

惯性大，物体的运动状态较难改变；惯性小，物体的运动状态容易改变。

3．与牛顿第二定律的对比牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的，而牛顿第二定律是一条实验定律。

第3章力和运动一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分．)1．(2016·滨州模拟)人站在地面上，先将两腿弯曲，再用力蹬地，就能跳离地面，人能跳起离开地面的原因是( )A．人除了受到地面的弹力外，还受到一个向上的力B．地面对人的支持力大于人受到的重力C．地面对人的支持力大于人对地面的压力D．人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力解析：除受地的弹力外，还受一个向上的力，是不可能的，有力存在，必须有施力物体，向上的力根本找不到施力物体，故选项A错误；人能离开地面的原因是地对人的作用力大于人的重力，人具有向上的合力，故选项B正确；地面对人的作用力与人对地面的作用力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故选项C、D错误．答案：B2．(2016·太原模拟)如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力．下列说法正确的是( )A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力D．在降落伞打开后的下降过程中，安全带的作用力小于B的重力解析：据题意，降落伞未打开时，A、B两人均处于完全失重状态，则A、B之间安全带作用力为0，故A选项正确而B、C选项错误；降落伞打开后，A、B做减速下降，则A、B 处于超重状态，对B有：T－G＝ma，即T＝G＋ma，故D选项错误．答案：A3．(2016·泰安模拟)如图所示，左右带有固定挡板的长木板放在水平桌面上，物体M 放于长木板上静止，此时弹簧对物体的压力为3 N，物体的质量为0.5 kg，物体与木板之间无摩擦，现使木板与物体M一起以 6 m/s2的加速度向左沿水平方向做匀加速直线运动时( )A．物体对左侧挡板的压力等于零B．物体对左侧挡板的压力等于3 NC．物体受到4个力的作用D．弹簧对物体的压力等于6 N解析：由木板与M一起以6 m/s2的加速度向左做匀加速直线运动，可知M的加速度大小为6 m/s2，方向水平向左，故M所受合力F＝Ma＝3 N，方向水平向左，对M受力分析，M 受竖直向下的重力Mg，支持力F N＝Mg，竖直方向达到平衡，又因物体与木板之间无摩擦，故水平方向合力只能由弹簧弹力和挡板弹力提供，当F弹＝3 N时，恰好能提供合力，故M 与挡板之间无弹力，物体只受3个力，故选A.答案：A4．(2016·开封模拟)在光滑的水平面上有一质量为2 kg的物体，它的左端与一劲度系数为100 N/m的轻弹簧相连，右端连接一细线，物体静止时细线与竖直方向成37°角，此时水平面对物体的弹力为零，如图所示．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是( )A．当剪断弹簧的瞬间，物体的加速度为7.5 m/s2B．当剪断弹簧的瞬间，物体的合外力为15 NC．当剪断细线的瞬间，物体的加速度为零D．当剪断细线的瞬间，物体受到的合外力为15 N解析：以物体为研究对象进行受力分析可知，物体受细线拉力为25 N，弹簧弹力为15 N，在剪断弹簧的瞬间，细线拉力会突变，物体静止不动，细线拉力为0、加速度为0，物体所受合外力为0，选项A、B错误；而在剪断细线的瞬间，弹簧弹力不突变，受力分析可知，此时物体受到的合外力为15 N，加速度为7.5 m/s2，选项C错误，D正确．答案：D5．(2015·沈阳模拟)如图所示，一轻绳通过一光滑定滑轮，两端各系一质量分别为m1和m2的物体，m1放在地面上，当m2的质量发生变化时，m1的加速度a的大小与m2的关系图象大体如下图中的( )解析：当m 2≤m 1时，物体m 1的加速度为零，当m 2＞m 1时，m 1的加速度为a ，由牛顿第二定律有(m 2－m 1)g ＝(m 1＋m 2)a ，得a ＝m 2－m 1m 1＋m 2g ，由此式可知，选项A 、B 、C 错误，选项D 正确． 答案：D6．(2016·西安模拟)如图所示为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动．分析该实验可知，图中关于小球对斜面的压力N 、小球运动的加速度a 随θ变化的图象正确的是( )解析：对小球在斜面上向下滑动时，支持力N ＝mg cos θ，因此在0～π2范围内，支持力按余弦规律变化，A 错误，B 正确；而重力沿斜面方向分力F ＝mg sin θ，根据牛顿第二定律可知，下滑的加速度a ＝g sin θ，在0～π2范围内，按正弦规律变化，因此D 正确，C 错误．答案：BD7．(2016·长春模拟)如图(a)所示，在电梯箱内轻绳AO 、BO 、CO 连接吊着质量为m 的物体，轻绳AO 、BO 、CO 对轻质结点O 的拉力分别为F 1、F 2、F 3.现电梯箱竖直向下运动，其速度v 随时间t 的变化规律如图(b)所示，重力加速度为g ，则( )A ．在0～t 1时间内，F 1与F 2的合力等于F 3B ．在0～t 1时间内，F 1与F 2的合力大于mgC ．在t 1～t 2时间内，F 1与F 2的合力小于F 3D ．在t 1～t 2时间内，F 1与F 2的合力大于mg解析：对轻质结点O ，因没质量，故其无论在何状态下，F 1、F 2、F 3三个力的合力都为零，即F 1与F 2的合力与F 3等大反向，选项A 正确，选项C 错误；对物体进行受力分析，其受到竖直向下的重力mg 和竖直向上的绳子的拉力F 3，在0～t 1时间内，电梯加速向下运动，物体处于失重状态，F 3<mg ，即F 1与F 2的合力小于mg ，选项B 错误；在t 1～t 2时间内，电梯减速向下运动，物体处于超重状态，F 3>mg ，即F 1与F 2的合力大于mg ，选项D 正确．答案：AD8．(2015·郑州模拟)如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查．其传送装置可简化为如图乙的模型，紧绷的传送带始终保持v ＝1 m/s 的恒定速率运行．旅客把行李无初速度地放在A 处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A 、B 间的距离为2 m ，g 取10 m/s 2.若乘客把行李放到传送带上的同时也以v ＝1 m/s 的恒定速率平行于传送带运动到B 处取行李，则( )A ．乘客与行李同时到达B 处B ．乘客提前0.5 s 到达B 处C ．行李提前0.5 s 到达B 处D ．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s 才能到达B 处解析：行李放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动．加速度为a ＝μg ＝1 m/s 2，历时t 1＝v a＝1 s 与传送带达到共同速度，位移x 1＝v 2t 1＝0.5 m ，此后行李匀速运动t 2＝2m －x 1v＝1.5 s 到达B ，共用时间2.5 s ；乘客到达B ，历时t ＝2 m v＝2 s ，故B 正确，A 、C 错误；若传送带速度足够大，行李一直加速运动，最短运动时间t min ＝ 2×21s ＝2 s ，D 正确． 答案：BD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答，解答题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．)9．(6分)(2016·大同模拟)如图所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图．图中A 为小车，质量为m 1，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B ，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，P 的质量为m 2，C 为弹簧测力计，实验时改变P 的质量，读出测力计对应读数F ，不计绳与滑轮的摩擦．(1)电火花打点计时器工作电压为________流(填“交”或“直”)________V.(2)下列说法正确的是( )A ．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B ．实验时应先接通电源后释放小车C ．实验中m 2应远小于m 1D ．测力计的读数始终为m 2g /2解析：(1)电火花打点计时器工作电压为220 V 交变电源．(2)一端带有定滑轮的长木板必须稍微倾斜，以平衡摩擦力，选项A 错误；实验时应先接通电源后释放小车，选项B 正确；实验中m 2不必远小于m 1，选项C 错误；由于P 向下加速运动，测力计的读数始终小于m 2g /2，选项D 错误．答案：(1)交(2分) 220(2分) (2)B(2分)10．(10分)(2016·青岛模拟)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一个合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN 、PQ ，并测出间距d .开始时将木板置于MN 处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F 0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F 1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ 处的时间t .(1)木板的加速度可以用d 、t 表示为a ＝______；为了减小测量加速度的偶然误差，可以采用的方法是(一种即可)_______________．(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a 与弹簧秤示数F 1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是__________．(3)(多选)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是__________． a ．可以改变滑动摩擦力的大小b ．可以更方便地获取多组实验数据c ．可以比较精确地测出摩擦力的大小d ．可以获得更大的加速度以提高实验精度解析：(1)木板做初速度为零的匀加速直线运动，其位移d ＝12at 2，加速度a ＝2d t 2.为了减小偶然误差，可多次测量时间t ，取t 的平均值．(2)F 1<F 0时，木块不动，加速度为零，a 、b 错误；F 1>F 0时，木板开始运动，但F 1并非绳子的拉力而是瓶和水的总重力，只有当瓶和水的质量远小于木板和弹簧秤的质量时，F 1才可以近似等于绳子拉力，此时a ­F 1图线为一段倾斜的直线，瓶和水的质量不远小于木板和弹簧秤的总质量时，绳子的拉力将小于F 1，其a －F 1图线的斜率将逐渐减小，因而只有c 正确．(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码相比，水的质量可以连续调节，因而F 1的大小也可以连续调节，从而能比较精确地测出摩擦力的大小和更方便地获取更多组实验数据，故正确选项为b 、c.答案：(1)2d t 2(2分) 多次测量时间t ，取t 的平均值(2分) (2)c(3分) (3)bc(3分)11．(12分)为了安全，汽车必须要具有良好的刹车性能．为了检测某汽车的刹车性能，某驾驶员让该汽车以v 1＝108 km/h 的速度行驶，驾驶员接到刹车指令后车继续行驶x 1＝133.50 m 停止；让车以v 2＝54 km/h 的速度行驶，驾驶员接到刹车指令后车继续行驶x 2＝38.625 m 停止．假设两种情况下汽车轮胎与路面间的动摩擦因数相同，驾驶员和汽车系统在两种情况下的反应时间相同，试计算驾驶员和汽车系统的反应时间和汽车轮胎与路面间的动摩擦因数(取g＝10 m/s2，结果保留两位有效数字)．解析：设驾驶员和汽车系统的反应时间为t，刹车加速度的大小为a，v1＝108 km/h＝30 m/s，v2＝54 km/h＝15 m/s，依题意有：x1＝v1t＋v212a，(2分)x2＝v2t＋v222a，(2分)代入数据解得t＝0.70 s，(1分)a＝4.0m/s2.(1分)根据牛顿第二定律有μmg＝ma，(4分)解得μ＝0.40.(2分)答案：0.70 s 0.4012．(12分)(2016·保定模拟)在游乐场，有一种大型游乐设施跳楼机，如图所示，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，提升到离地最大高度64 m处，然后由静止释放，开始下落过程可认为自由落体运动，然后受到一恒定阻力而做匀减速运动，且下落到离地面4 m高处速度恰好减为零．已知游客和座椅总质量为1 500 kg，下落过程中最大速度为20 m/s，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)游客下落过程的总时间；(2)恒定阻力的大小．解析：(1)设下落过程中最大速度为v，自由落体运动的高度为h1，则v2＝2gh1，(1分)v＝gt1，(1分)解得t1＝2 s，h1＝20 m．(1分)设匀减速运动的高度为h2，加速度大小为a，则v2＝2ah2，(1分)v＝at2，(1分)下落的总距离h＝h1＋h2＝64 m－4 m＝60 m．(1分)联立解得a＝5 m/s2，(1分)t2＝4 s．(1分)游客下落过程的总时间为t＝t1＋t2＝6 s.(2)匀减速过程中：设阻力为f，由牛顿第二定律得f－mg＝ma，(2分)已知m ＝1 500 kg ，可得f ＝22 500 N ．(2分)答案：(1)6 s (2)22 500 N13．(12分)如图所示，为皮带传输装置示意图的一部分，传送带与水平地面的倾角θ＝37°，A 、B 两端相距5.0 m ，质量为M ＝10 kg 的物体以v 0＝6.0 m/s 的速度沿AB 方向从A 端滑上传送带，物体与传送带间的动摩擦因数处处相同，均为0.5.传送带顺时针运转的速度v ＝4.0 m/s(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，求：(1)物体从A 点到达B 点所需的时间；(2)若传送带顺时针运转的速度可以调节，物体从A 点到达B 点的最短时间是多少？ 解析：(1)设在AB 上物体的速度大于v ＝4.0 m/s 时加速度大小为a 1，由牛顿第二定律得mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1.(2分)设经时间t 1物体速度与传送带速度相同，t 1＝v 0－v a 1，(1分) 通过的位移x 1＝v 20－v 22a 1.(1分) 设速度小于v 时物体的加速度大小为a 2，mg sin θ－μmg cos θ＝ma 2.(2分)物体继续减速，设经时间t 2物体到达传送带B 点，L －x 1＝vt 2－12a 2t 22，(1分)t ＝t 1＋t 2，(1分)联立以上各式，代入数据解得t ＝2.2 s ．(1分)(2)若传送带的速度较大，沿AB 上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况加速度一直为a 2，所以有L ＝v 0t ′－12a 2t ′2，(2分) 解得t ′＝1 s ．(1分)答案：(1)2.2 s (2)1 s。

• 作图时，两坐标轴的比例要适当，要使尽可能多的点落在所 作直线上，不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线 两侧．
[方法规律] 1.数据处理 (1)在“探究加速度与力的关系”实验中，以加速度 a 为纵 坐标、力 F 为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描 点．如果这些点在一条过原点的直线上，说明 a 与 F 成正比； (2)在“探究加速度与质量的关系”实验中，“a 与 M 成反 比”实际上就是“a 与M1 成正比”，以 a 为纵坐标、以M1 为横坐 标建立坐标系，如果 a－M1 图线是一条过原点的直线，就能判断 a 与 M 成反比——化曲为直法．
• 2．实验中需要测量的物理量和测量方法是 • (1)小车及砝码的总质量M：用天平测出． • (2)小车受到的拉力F等于小盘和砝码的总重力mg. • (3)小车的加速度a根据打点纸带由逐差法或两段法计算或由
其他方法求得．
• 三、实验器材
• 打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木 板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度 尺、砝码、薄木块．
• 四、实验步骤
• 1．称量：用天平测量小盘质量m和小车质量M • 2．安装：接图把实验器材案安装好． • 3．平衡：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，
使小车匀速下滑．
• 4．小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开 小车，取下纸常编号码．
• 5．保持小车质量M不变，改变小盘和盘中砝码的质量m， 重复步骤4.
第三章 牛顿运动定律
实验四 验证牛顿第二定律
• [基础梳理]
• 一、实验目的 • 1．学会用控制变量法研究物理规律；体会实验的精髓在于
“控制”．
• 2．学会灵活运用图象处理物理问题的方法． • 3．探究加速度与力、质量的关系．