周测评(6)牛顿第二定律 力学单位制 牛顿运动定律的应用 超重和失重-【衡水真题密卷】2024-2025全学年高一物理学科素养周测评（人教版）

2024一2025学年度学科素养周测评（六） 物理·牛顿第二定律力学单位制 牛顿运动定律的应用超重和失重 (考试时间40分钟，总分100分) 一、选择题：本题共6小题，每小题8分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~4题 只有一项符合题目要求，第5、6题有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不 全的得4分，有选错的得0分。 题号 1 2 3 4 5 6 答案 1.下列表达式中F表示力，m表示质量，t表示时间，所有物理量用国际单位制表示时，计 算结果的单位为米的是 () F B. m m C.m D.Ft 2.如图所示，在向右做加速度为号的匀加速直线运动的车厢内，小球与车厢相对静止，轻绳 α斜向上，与水平方向的夹角为37°，轻质弹簧b水平，重力加速度为g。下列说法正确 的是 ( A.此时轻质弹簧b上的弹力大小为4ms 37 3 MO B.此时轻绳a上的拉力大小为4mg 3 w100004004 C.某一时刻，若轻绳α突然断裂，则断裂瞬间小球的加速度大小为g D.某一时刻，若轻绳α突然断裂，则断裂瞬间小球的加速度大小为√2g 3.在某次探究活动中，小明在t=0时刻将篮球以一定的初速度竖直向下抛出，用传感器和 计算机得到篮球运动的层图像是斜率为，纵线距为力的直线，如图所示，其中工为 其下落的距离。已知篮球下落过程中受到的阻力恒定，篮球的质量为m,重力加速度大 小为g。下列说法正确的是 () A篮球下落过程中做变加速直线运动 B.篮球下落的初速度大小为g C.篮球下落的加速度大小为g D.篮球下落过程中受到的阻力大小为mg一2mp 高一学科素养周测评（六）物理第1页（共4页） 衡水真 4.货物输送装置示意图如图所示，载物平台架在两根完全相同、轴 班级 线在同一水平面内的平行长圆柱上，平台重心与两圆柱等距，货 0年 物放在平台正中间。两圆柱以角速度w=20rad/s绕轴线做相 姓名 反方向转动。现沿平行于轴线的方向给平台施加F=12N的恒力，使平台从静止开始 沿轴线运动。已知平台质量M=4kg,平台与两圆柱间的动摩擦因数均为41=0.2，货 物质量m=1kg,与平台间的动摩擦因数42=0.3，圆柱半径r=4cm,重力加速度g取 得分 10m/s2。下列说法正确的是 () A.货物与平台运动的加速度一定大于0.4m/s B.货物与平台之间会发生相对滑动 C.当平台速度v=0.6m/s时，货物的加速度为0.8m/s2 D.若施加的恒力F<10N,平台将保持静止 5.如图甲所示，手机的加速度传感器可以在x、y、之三个方向测量手机的加速度，某同学利 用橡皮筋悬挂手机的方法模拟蹦极运动。实验时，将xOy平面置于竖直状态，y轴正方 向竖直向下，实验情景如图乙所示，利用手机的加速度传感器测量手机从静止开始下落 过程中加速度随时间变化的规律。在某次实验过程中，沿x轴、之轴方向的加速度αx、 a.始终几乎为0，沿y轴方向的加速度av随时间t变化的图像如图丙所示，t=0时，手 机处于静止状态，图像显示的α，值为0。根据图丙中的信息，下列说法正确的是() ↑a,/m·s-23) 15 5 eg八 051.522.533.4 -10--- -15 -20 手机 -25 -30 甲 乙 丙 A.c状态手机的速度第一次达到最大值 B.e状态手机的速度第一次达到最大值 C.从e状态到g状态之间，手机始终向下运动 D.手机运动的全过程中受到的最大拉力大小约为重力大小的3.65倍 6.如图所示，水平传送带右端通过一段光滑的圆弧轨道与固定的斜面对接，传送带长L= 3m,沿顺时针方向以vo=5m/s的速率匀速转动，斜面高h=0.5m,倾角0=30°，某时 刻将一质量为m=0.5kg的小物块无初速度轻放到传送带的左端，被传送带传送到右 端经光滑的小圆弧运动到斜面上。物块与传送带和斜面之间的动摩擦因数分别为1= 0.5、42= 3 ,不考虑物块的大小，忽略物块在小圆弧上运动的时间及速度大小的变化， 题密卷 高一学科素养周测评（六）物理第2页（共4页） 1 物块运动到斜面上时在竖直平面内对物块施加力F,使物块沿斜面匀速上滑。重力加 速度g取10m/s2。以下说法正确的是( ) A.物块在传送带和斜面上运动的总时间为1.3s B.物块在传送带上运动过程中相对于传送带的路程为2.5m C.力F沿斜面向上时具有最小值，最小拉力F为5N N D.力F斜向有上与斜面夹角为30时拉力最小，最小拉力F为53N 二、非选择题：本题共3小题，共52分。 7.(12分)某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与合外力的关系。实验时，将带 有遮光条的小车从光电门1的左侧由静止释放，遮光条的挡光时间分别为t1、t2,记录下 弹簧测力计的示数为F,改变重物的质量重复上述操作，已知遮光条宽度为d。 a/m's-2)4 光电门1 光电门2 重物 甲 (1)下列操作必需的是 (填正确答案标号)。 A.实验时，应用天平测量出重物的质量m B.实验时，测量出两光电门之间的距离L C.实验时，应满足小车和遮光条的总质量M远大于重物的质量m D.实验时，应将长木板的左端适当垫高以平衡摩擦力 (2)小车的加速度为a= (用题中所给物理量的字母表示)。 (3)通过以上操作将得到的实验数据描绘在如图乙所示的坐标系中，发现图线不过原 点，其原因可能是 ;如果图线与横轴的 交点的坐标为(0.1,0)，A点的坐标为(0.4,1.2)，则小车和遮光条的总质量M= kg。 8.(20分)如图所示，小物块A、B用轻绳相连，并通过轻质滑轮将B悬挂于C的右端，初 始时A、B、C均静止且将A锁定，A与C左端水平距离l=3m,C放在光滑水平地面 上，其高度为h=5m,已知A、B、C质量分别为mA=mB=1kg、mc=4kg,A、C和B、 C之间的动摩擦因数分别为41=0.5、42=0.2，重力加速度g取10m/s2,设最大静摩擦 1 高一学科素养周测评（六）物理第3页（共4页） 衡水真是 力等于滑动摩擦力。现解除A的锁定状态，同时对C施加一个水平外力F。 (1)若水平外力为F。时C保持静止，A、B匀加速运动，且A未撞滑轮、B未落地，求A 的加速度大小aA和F。的大小。 (2)若施加水平向右的外力F1,为了保证A、B、C相对静止，求F1的大小范围。 h 7n7777n77n7n7777777n777777777777777777 9.(20分)家里地板上有一块质量为M=0.5kg的木板，木板正中央静置有质量为m= 2kg的小铁块（可视为质点），木板与地板、铁块之间的动摩擦因数分别为41=0.8和42= 0.4,设最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取10m/s2。 (1)若小猫用水平向左的拉力拉动木板，求小猫对木板的最小拉力F1。 (2)若小猫以水平拉力F2=25N向左拉动木板，求木板加速度大小a。 (3)若在铁块与墙壁间用劲度系数k=3N/的轻质橡皮绳相连，橡皮绳刚好伸直且无 拉力。小猫将木板以a=3m/s2的加速度向左拖动，当铁块相对木板发生滑动的瞬 间，橡皮绳恰好崩断，小猫吓得立即放开爪子，铁块没有从木板上掉下来，求橡皮绳 能承受的最大拉力Fm及木板的最小长度L。 密卷 高一学科素养周测评（六）物理第4页（共4页）·物理· 参考答案及解析 0.498m/s2。 因为结点O静止，处于受力平衡 F (3)平衡摩擦力时，根据Mg sin0=uMg cos0,可 状态，则三个力可以围成首尾相连 0 得tan0=4,可知每次改变所挂钩码个数后，不需 的失量三角形，由几何关系得 要重新平衡阻力。以小车（包含手机）和所有钩码为 tan 6= F2 整体，根据牛顿第二定律可得mg=(M十6m)a,可 mg mg 即Fg=mg tan0 mg 得a一M+6m ·n,可知a-n图线的斜率为k= 解得R:-0后N。 mg,解得小车和手机的总质量为M=mg-6m。 M++6m (2)由几何关系得，当力F2垂直于力F 时，F2有最小值，由图乙得 8.(1)3 1 (2)10N F2min-mg sin 【解析】(1)在水平轨道上，木箱受力平衡，对木 解得F2min=250N。 mg 箱受力分析，在水平方向有 (3)如图丙所示，在力F2垂直于力F1 F=umg 时F1=mg cos0 乙 郎得公= 解得F1=250√5N>125√5N 所以当F1取到临界情况时，F2可以取到最小值， (2)在倾斜轨道上，木箱受力平衡，对木箱受力分 F'2min=Fimin+(mg)2-2cos 0F2(mg) 析，沿斜面方向有 解得Fmin-l25√7N。 mg sin37°=Fr+F2cos37 其中滑动摩擦力为 F=uN 垂直于斜面方向有 N=mg cos37°+F2sin37 mg 联立解得F2=10N。 丙 9.g°8N(2250N(31257N 【解析】(1)对结点O进行受力分析，如图甲所示。 2024一2025学年度学科素养周测评（六） 物理·牛顿第二定律力学单位制牛顿运动定律的应用 超重和失重 一、选择题 度大小为a'-P-2g,C错误，D正痛。 m 1.C【解析】根据牛颜第二定律可得a一加，根 F 据运动学公式可得x=,联立解得x F 837.. 吉（侣》，可如计字特果的率位为来的是》上， C正确。 Ymg 2.D【解析】轻绳a断裂前，对小球受力分析，如 3.D【解析】篮球下落过程中，根据牛顿第二定律 图所示，则有Fasin37°=mg,Facos37°-F6=m· 可得mg一f=a,因阻力恒定，可知加速度不 变，且加速度小于g,则做匀加速直线运动，A、C 冬联立解得轻质弹簧6的弹力为P。=mg,轻蝇 错误报据z=十句d,可得号=n+分0 1 口的拉力为F。一号mg,AB错送；当轻绳a突然 1 断裂时，弹簧弹力保持不变，则小球受到的合力 可知00=k,20=p,即篮球下落的初速度大小 大小为F合=√F十(mg)=√2mg,小球的加速 为k,篮球下落的加速度大小为a=2p,B错误；篮球 ·9· 衡水真题密卷 学科素养周测评 下落过程中受到的阻力大小为f=mg一ma= 26.5m/s2=2.65g,根据牛顿第二定律有F- mg-2mp,D正确。 mg=ma,可得F=3.65mg,即手机运动的全过 4.A【解析】根据对称性可知平台与两个圆柱表面 程中受到的最大拉力大小约为重力大小的3.65 的摩擦力相等，大小均为f=24(M十m)g=5N, 倍，D正确。 6.AB【解析】物块在传送带上加速过程，由牛顿 圆柱表面的点转动的线速度大小为v=r= 第二定律有μ1mg=ma1,解得a1=5m/s2,由运 0.8m/s,设平台运动的速度大小为v,如图所示， 可知平台受到两个圆柱表面对平台沿平行于轴 动学公式可得，物块运动的位移为工1一2a 线的方向的摩擦力大小均为f=fc0s0,根据牛 顿第二定律可得F一2f.=F-2fcos0=(M十 2X5m=2.5m<L=3m,物块加速运动的时间 m)a,可知随着平台速度v的逐渐增大，0逐渐减 小，c0s0逐渐增大，加速度逐渐减小，当0趋近于 为t1=”=1S,之后物块随传送带一起匀速运动， a1 0时，根据牛顿第二定律可得此时的加速度大小为 则有，L工=0.1s,物块相对于传送带运动 =F一2f=0.4m/52,可知货物与平台运动的 a1一M+m 过程，传送带的位移为x2=vot1=5m,则物块相 加速度的最小值趋近于0.4m/s2,A正确；沿平 对于传送带运动的路程为s=x2一x1=2.5m,物 行于轴线的方向给平台施加F=12N的恒力，使 块沿斜面匀速上滑，物块在斜面上运动的时间t3= 平台从静止开始沿轴线运动，初始时刻，平台受 h 到两圆柱的摩擦力刚好平衡，以平台和货物为整 sin 30 =0.2s,则物块在传送带和斜面上运动的 F 体，加速度大小为a,M十m=2.4m/s<:g一 总时间为t=t1十t2十t3=1.3s,A、B正确；物块在 3m/s2,所以货物与平台之间不会发生相对滑 斜面上运动过程中对物块受力分析，如图所示， 动，B错误；当平台速度v=0.6m/s时，则有cos0= 将斜面对物块的支持力FN和摩擦力F:等效成 0.6 =0.6,又F-2fcos0= _FN=FN=1=5,解得a= √2+u2√0.6+0.8 F',则有tana=F,F M什m)a,可得加速度大小为a=F2fcos0 60°，F′方向不变，然后将mg、F'和拉力F矢量平 M+m 移到一个三角形当中，当F与F'垂直时拉力F 12-2×5×0.6 4+1 m/s2=1.2m/s2,C错误；若施 最小，则有3=90°一(180°-60°一60)=30°， 加的恒力F<10N,由于初始时刻，两圆柱表面 F=观wA- ·N,则F与斜面的夹角Y= 对平台沿平行于轴线的方向的摩擦力大小为0，所 60°-B=30°，C、D错误。 以平台一定沿轴线的方向运动，D错误。 0相 F 10 mg 5.BD【解析】t=0时，手机处于静止状态，根据 二、非选择题 a-t图像中图线与坐标轴所围成图形的面积表示 (t好-t)d2 7.(1)BD(2) 速度的变化量可知，e状态手机的速度第一次达 2Ltit3 (3)未平衡摩擦力或者 到最大值，A错误，B正确；由图像可知从e状态 平衡摩擦力时抬起的角度太小0.25 到g状态之间，加速度先向上增加到最大，再向 【解析】(1)实验时，直接通过弹簧测力计读出拉 上减小，由此可知在这段时间内，手机先向下运 力，所以不需要用重物的重力充当拉力，所以不 动，后向上运动，C错误；由图像可知，f状态时， 需要用天平测量出重物的质量m,也就不需要满 手机受到的拉力最大，此时加速度大小约为a,= 足小车和遮光条的总质量M远大于重物的质量 ·10· ·物理· 参考答案及解析 m,A、C错误；实验时，需要求出小车的加速度，根 则B受到的摩擦力为 据公式2aL=-,可以根据v=求出速度， fB=u2N 对B受力分析，有 所以还需要测量出两光电门之间的距离L,B正 Tin+fs=m8g 确；实验时，需要将拉力F作为小车所受到的合 TiA=TiB 力，所以应将长木板的左端适当垫高以平衡摩擦 解得F1min=25N 力，D正确。 当A相对于C即将向左滑动时，外力最大，则以 (②)小车通过两个光电门的速度分别为= A为研究对象，由牛顿第二定律得 T2A+fa=maa' 2=1,根据2aL=u-u,可得a= (t好-t号)d 2Ltt号。 此时B向上运动，则 (3)题图乙中当F大于0时，加速度才等于零，说 T2B-fe+mBg 明未平衡摩擦力或者平衡摩擦力时抬起的角度 fB=u2N' 太小。设小车所受阻力为∫，根据牛顿第二定律 N'=mBa T2A=T2B 有F-f=M恤，可得a=一，图线斜率为&= 以A、B、C整体为研究对象，由牛顿第二定律得 风=0品7-4，可得M-025ke F1max=(mA十mB十mc)a 解得F1max=112.5N 8.(1)2.5m/s22.5N(2)25N≤F1≤112.5N 所以F1的大小范围为 【解析】(1)小物块A与C间的滑动摩擦力为 25N≤F,≤112.5N. fa=umag=5 N 把A、B看作一个整体，有 9.1)20N(2)2m/g2(3)2N 6 m F合=mBg一fA 【解析】(1)对木板和铁块整体分析，根据平衡条 根据牛顿第二定律得 件可得小猫对木板的最小拉力为 F合=(mA十mB)aA F1=h1(m+M)g=20N。 解得aa=2.5m/s (2)设铁块刚好与木板发生相对滑动时，所加的 以B为研究对象，受到绳子的拉力和重力的作用 外力为Fmim,对铁块，根据牛顿第二定律有 向下加速运动，根据牛顿第二定律得 uzmg=ma mBg-TB=mBaB 对整体，根据牛顿第二定律有 aB=aa=2.5 m/s2 Fmin-u (m+M)g=(m+M)a 解得Tg=7.5N。 联立解得Fmin=30N>25N 绳子对A和对B的拉力大小相等 说明小猫的拉力为25N时，铁块与木板未发生 TA=TB=7.5N 相对滑动 以C为研究对象，在水平方向受力平衡，则 对整体，根据牛顿第二定律可得 F。十fA=TA F2-u (m+M)g=(m+M)ao 解得F。=2.5N。 解得a。=2m/s2。 (2)保证A、B、C相对静止，当A相对于C即将 (3)橡皮绳刚被拉断时，对铁块，根据牛顿第二定 向右滑动时，外力最小，对A受力分析，由牛顿第 律可得 二定律得 u2mg-Fm=ma TiA-fA=mAa 解得Fm=2N 以A、B、C整体为研究对象，由牛顿第二定律得 对橡皮绳，根据胡克定律，得 F1min=(ma十mB十mc)a Fm=kx 以B为研究对象，根据牛顿第二定律，此时B、C 2 间的压力为 解得x=3m N=mBa 设小猫松爪时的木板速度为，由运动学公式 ·11· 衡水真题密卷 学科素养周测评 v2=2ax 另解：橡皮绳刚被拉断后，对铁块，根据 解得v=2m/s 0=a2t2 橡皮绳刚被拉断后，对铁块，根据牛顿第二定律有 解得t2=0.5s u2mg=ma? 对木板，根据 解得a2=4m/s2 v=aiti 对木板，根据牛顿第二定律有 1 u(m+M)g-u2mg=Ma 解得1=2s 解得a1=24m/s2 设板长为L,则 设板长为L,则 2=22-21 L_0-v20-02 22(-a2)2(-a1) 解得L=号n 解得L一号， 2024一2025学年度学科素养周测评（七）物理·阶段检测（二） 一、选择题 加速度增大的加速运动，从t1时刻向下做加速度 1.C【解析】长木板所受摩擦力方向与其运动方向 减小的加速运动，加速度减小到零时，速度达到 相反，根据牛顿第三定律可知，物块所受摩擦力 最大，再向下做加速度增大的减速运动，速度减 方向与长木板运动方向相同，A正确；静摩擦力 小到零后再向上运动，A错误；充电宝在t2时刻 随着拉力的增大，不断变大，滑动摩擦力略小于 加速度方向向上，所受的摩擦力方向向上，充电 最大静摩擦力，由题图乙可知，物块和长木板之 宝在t3时刻加速度方向向下，由一g十Fr= 间静摩擦力的大小存在一个最大值，约为10N,B ma3,ag=12m/s2,可知所受的摩擦力方向向下， 正确；根据滑动摩擦力公式有f=mg,由于物块 B错误；在t1时刻充电宝向下的加速度为l0m/s2, 的质量未知，故无法测出物块与长木板间的动摩 充电宝与手机之间的摩擦力最小值为零，C错误； 擦因数，C错误；物块在水平方向上只受到细线的 在t2时刻充电宝向上的加速度最大，充电宝与手 拉力和长木板的摩擦力，而物块始终处于静止状 机之间的摩擦力最大，由牛顿第二定律可得 态。根据平衡条件可知，细线对物块的拉力与物 Fmax一ng=ma2,又Fmax=uF,解得充电宝与手 块所受摩擦力的大小时刻相等，方向相反，D 机之间的吸力大小至少为F=12N,D正确。 正确。 4.C【解析】0~0.6s内，消防队员向下做初速度 2.A【解析】对碗受力F2 分析如图，设b杆对 为零的匀加速运动，加速度大小为4=A” t 碗的弹力F2与竖直 0.6-0m/s≈8.3m/s2<10m/s,A错误；若 5-0 方向的夹角为0，则 F1=Gtan 0,F2= 0.6~2.0s内，消防队员做匀减速直线运动，则 0s日，若减小a,b杆 G 消防队员滑下的距离等于6.4m,由于0.6~ 2.0s内消防队员做加速度减小的减速运动，所 间距，则0减小，a杆和b杆受到的弹力均减小， 以0~2.0s内，消防队员滑下的距离小于 A正确，B错误；杆对碗的作用力的合力与碗的重 6.4m,B错误；减速的一瞬间，消防队员的加速 力等大反向，则将质量相同、半径更小的碗竖直 5 放置于a、b杆之间，弹力F2与竖直方向的夹角0 度大小为a1=△=1.0-0.6m/s2月 将变大，由此可知a杆和b杆受到的弹力均变 12.5m/s2,由牛顿第二定律得F:-mg=ma1, 大，C、D错误。 解得消防队员受到杆的阻力F:=m(g十a1)= 3.D【解析】手机与充电宝从静止开始，向下先做 2.25mg,C正确；0.6~2.0s内，消防队员做加速 ·12·