学年人教版必修一 第四章 牛顿运动定律 单元测试.docx
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学年人教版必修一第四章牛顿运动定律单元测试
2018年高一物理必修一 第四章 牛顿运动定律 单元检测卷
一、单选题(本大题共10小题,共40.0分)
1.一辆汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下列说法正确的是( )
A.车速越大,惯性越小
B.车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大
C.质量越大,惯性越小
D.质量越大,运动状态越不容易改变,所以惯性越大
【答案】D
【解析】
【详解】物体的惯性大小与物体的运动状态无关,只与物体的质量有关,质量越大,它的惯性越大,惯性与车速的大小无关,故AC错误。
车速越大,刹车后滑行的位移越长,是因为需要的时间长,物体的惯性是不变的,故B错误;惯性大小的唯一量度是物体的质量。
质量越大,运动状态越不容易改变,所以惯性越大。
故D正确。
故选D。
【点睛】本题就是看对惯性概念的理解,惯性就是物体保持原来的运动状态的性质,惯性的大小与物体的运动状态无关,惯性大小的唯一量度是物体的质量.
2.在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面,桌上有一个小球.旁边的乘客观察到,如果火车在水平铁轨上做匀速直线运动,小球在桌面上保持静止.如果火车做加速直线运动,小球就会由静止开始向后运动.这说明( )
学...学...学...学...学...学...学...
A.以匀速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立
B.以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律成立
C.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都成立
D.无论是以匀速运动的车厢为参考系还是以加速运动的车厢为参考系,牛顿第一定律都不成立
【答案】A
【解析】
牛顿运动定律适用惯性参考系。
匀加速运动的火车是非惯性参考系,牛顿第一定律并不成立,故选A。
3.关于物理量或单位,下列说法中正确的是( )
A.加速度、时间、力等均为矢量
B.质量、位移、速度等均为标量
C.长度、质量、时间为国际单位制的三个基本物理量
D.后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的基本单位
【答案】C
【解析】
【详解】加速度、力为矢量,而时间是标量,故A错误;质量为标量,而位移、速度为矢量,故B错误;长度、质量、时间为国际单位制的三个基本物理量,故C正确;后人为了纪念牛顿,规定1牛顿=1千克•米/秒2,故“牛顿”是导出单位,故D错误;故选C。
【点睛】此题考查对矢量和标量以及单位制的理解;既有大小、又有方向,合成与分解遵循平行四边形定则的物理量是矢量;而只有大小的物理量是标量;国际单位制中将长度、质量和时间三个物理量作为基本物理量.
4.一个质量为m=1g的小物体放在光滑水平面上,小物体受到两个水平恒力F1=2N和F2=2N作用而处于静止状态,如图所示.现在突然把F1绕其作用点在竖直平面内向上转过53°,F1大小不变,则此时小物体的加速度大小为(sin53°=0.8、cos53°=0.6)( )
A.2m/s2B.1.6m/s2C.0.8m/s2D.0.4m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】开始时两力大小相等,相互平衡;将F1转过53°时,物体受到的合力为:
F=F2-F1cos53°=2-2×0.6=0.8N;则由牛顿第二定律可知,加速度为:
;故C正确,ABD错误。
故选C。
【点睛】本题考查牛顿第二定律的应用,要注意正确受力分析,明确加速度方向沿水平方向,合力沿水平方向,从而正确求出合力的大小和方向,再根据牛顿第二定律即可求得加速度大小.
5.如图所示,A、B两物体之间用轻质弹簧连接,用水平恒力F拉A,使A、B一起沿光滑水平面做匀加速运动,这时弹簧长度为L1,若将A、B置于粗糙水平面上,且A、B与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同,用相同的水平恒力F拉A,使A、B一起做匀加速运动,此时弹簧的长度为L2,则( )
A.L2=L1
B.L2>L1
C.L2<L1
D.由于A、B 的质量关系未知,故无法确定L1、L2的大小关系
【答案】A
【解析】
设A质量m1,B质量m2,第一种情况:
加速度a1=
弹簧弹力F1=
第二种情况:
加速度a2=
-μg,弹簧弹力F2=m2(
-μg)+μm2g=
根据胡克定律L=
得:
L1=L2,选A
6.如图所示水平面上,质量为20g的物块A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端,弹簧的另一端固定在小车上,小车静止不动,弹簧对物块的弹力大小为10N时,物块处于静止状态,若小车以加速度a=1m/s2沿水平地面向右加速运动时( )
A.物块A相对小车向左运动B.物块A受到的摩擦力将减小
C.物块A受到的摩擦力大小不变D.物块A受到的弹力将增大
【答案】C
【解析】
A、物体开始时受弹力F=5N,而处于静止状态,说明受到的静摩擦力为5N,则物体的最大静摩擦力Fm≥5N.当物体相对于小车向左恰好发生滑动时,加速度为
,所以当小车的加速度为a=1m/s2时,物块A相对小车仍静止.故A错误.B、C、根据牛顿第二定律得:
小车以加速度a=1m/s2沿水平地面向右加速运动时,弹力水平向右,大小仍为5N,摩擦力水平向右大小仍为5N.故B错误,C正确.D、物体A相对于小车静止,弹力不变.故D错误.故选C.
【点睛】应用牛顿第二定律分析物体受力情况,要注意静摩擦力大小和方向会随物体状态而变化.
7.在同一水平面上的几个力同时作用于质量为m的物体,物体处于静止状态,如果其中一个力从F减小为
后,物体在t时间内的位移大小是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
在同一水平面上的几个力同时作用于质量为m的物体,物体处于静止状态,如果把其中一个力F保持方向不变而把其大小立即变为
,物体所受合力变为
,物体的加速度
,物体做初速度为零的匀加速直线运动,此后t时间内的位移
。
故D项正确。
8.关于马拉车的力和车拉马的力,下列说法正确的是( )
A.马拉车加速前进,是因为马拉车的力大于车拉马的力
B.马拉车减速前进,是因为马拉车的力小于车拉马的力
C.只有当马拉车匀速前进时,马拉车的力才可能等于车拉马的力
D.无论马拉车以何种运动前进,马拉车的力和车拉马的力大小始终相等
【答案】D
【解析】
【分析】
牛顿第三定律的内容主要有:
两个物体之间的作用力和反作用力,总是同时在同一条直线上,大小相等,方向相反.①力的作用是相互的.同时出现,同时消失.②相互作用力一定是相同性质的力.③作用力和反作用力作用在两个物体上,产生的作用不能相互抵消.④作用力也可以叫做反作用力,只是选择的参照物不同⑤作用力和反作用力因为作用点不在同一个物体上,所以不能求合力.
【详解】根据牛顿第三定律,马拉车的力与车拉马的力是相互作用力,无论马拉车以何种运动前进,马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小,故ABC错误,D正确;故选D。
【点睛】本题关键是明确马拉车的力与车拉马的力是相互作用力,不管车加速、匀速、减速、静止不动都相等.
9.如图,置于水平地面上相同材料的质量分别为m和M的两物体间用细绳相连,在M上施加一水平恒力F,使两物体做匀加速运动,对两物体间绳上的张力,正确的说法是( )
A.地面光滑时,绳子拉力的大小为
B.地面不光滑时,绳子拉力的大小为
C.地面不光滑时,绳子拉力大于
D.地面光滑时,绳子拉力小于
【答案】B
【解析】
若地面光滑,整体的加速度
,隔离对m分析,根据牛顿第二定律得,
;若地面不光滑,整体的加速度
,隔离对m分析,根据牛顿第二定律得,
,解得
,故A正确,BCD错误。
点睛:
对整体分析,根据牛顿第二定律求出整体的加速度,隔离对m分析,根据牛顿第二定律求出拉力的大小。
10.下列哪个说法是正确的?
( )
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
【答案】B
【解析】
A.体操运动员双手握住单杠掉在空中不动时处于平衡状态,故A正确;
B.蹦床运动员在空中上升与下落时只受重力作用,所以处于失重状态,故B正确;
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于静止状态,既不超重也不失重,故C错误
D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于静止状态,既不超重也不失重,故D错误;
综上所述本题答案是:
AB
二、多选题(本大题共5小题,共20.0分)
11.如图所示,质量为4g的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为1g的物体B用细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压,现将细线剪断,则剪断后瞬间,下列结果正确的是(g取10m/s2)
A.A加速度的大小为2.5m/s2
B.B加速度的大小为2m/s2
C.弹簧的弹力大小为50N
D.A、B间相互作用力的大小为8N
【答案】BD
【解析】
A、物体A、B接触但不挤压,剪断细线前,对A由平衡条件得,弹簧的弹力:
,由于弹簧的弹力不能突变,剪断细线瞬间弹力大小仍为
;
剪断细线后,A、B一起向下加速运动,对系统,由牛顿第二定律得:
,解得:
,故A错误,BC正确;
D、对B,由牛顿第二定律得:
,解得:
,则A、B间的作用力为
,故D正确。
点睛:
弹簧的弹力不能突变,以A、B系统为研究对象,由牛顿第二定律求出系统的加速度,然后以B为研究对象,由牛顿第二定律求出A、B间的作用力。
12.如图甲,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v—t图象如图乙所示。
若重力加速度g=10m/s2,则
A.斜面的长度L=4m
B.斜面的倾角θ=30o
C.物块的质量m=1g
D.物块与斜面间的动摩擦因数
【答案】BD
【解析】
【分析】
由图乙所示图象可求出物体的加速度,应用牛顿第二定律求出斜面的倾角与动摩擦因数,然后根据物体运动过程分析答题。
【详解】由图乙所示图象可知,物体先向上减速到达最高时再向下加速度;图象与时间轴围成的面积为物体经过的位移,故可出物体在斜面上的位移,但是不能求出斜面的长度,故A错误;由图乙所示图象可知,加速度大小:
,
,由牛顿第二定律得:
上升过程:
mgsinθ+μmgcosθ=ma1,下降过程:
mgsinθ-μmgcosθ=ma2,解得:
θ=30°,μ=
,故BD正确。
根据图示图象可以求出加速度,由牛顿第二定律可以求出动摩擦因数与斜面倾角,但是无法求出物块的质量,故C错误。
故选BD。
【点睛】本题考查牛顿第二定律及图象的应用,要注意图象中的斜率表示加速度,面积表示位移;同时注意正确的受力分析,根据牛顿第二定律明确力和运动的关系。
13.运动员手持球拍托球沿水平面匀加速跑动,球与球拍保持相对静止且球拍平面和水平面之间夹角为θ。
设球质量m,重力加速度为g。
不计球和球拍之间摩擦,不计空气阻力,则()
A.运动员的加速度大小为gtanθ
B.球对拍球的作用力大小为mgcosθ
C.运动员的加速度大小为gsinθ
D.球拍对球的作用力大小为mg/cosθ
【答案】AD
【解析】
【分析】
球、球拍和人具有相同的加速度,对球分析,根据牛顿第二定律求出加速度的大小,结合平行四边形定则求出球拍对球的作用力的大小.
【详解】球和运动员具有相同的加速度,对小球分析如图所示,
则小球所受的合力为mgtanθ,根据牛顿第二定律得,a=
=gtanθ.故A正确,C错误。
根据平行四边形定则知,球拍对球的作用力N=
.故B错误,D正确;故选AD。
14.如图所示,电梯的顶部挂有一个弹簧秤,秤下端挂了一个重物,电梯匀速直线运动时,弹簧秤的示数为10N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为5N,g=10m/s2.关于电梯的运动,以下说法正确的是( )
A.电梯可能向下加速运动,加速度大小为5m/s2
B.电梯可能向上加速运动,加速度大小为5m/s2
C.电梯可能向下减速运动,加速度大小为5m/s2
D.电梯可能向上减速运动,加速度大小为5m/s2
【答案】AD
【解析】
试题分析:
电梯匀速直线运动时,弹簧秤的示数为10N,知重物的重力等于10N,对重物有:
mg-F=ma,解得a=2m/s2,方向竖直向下,则电梯的加速度大小为2m/s2,方向竖直向下.电梯可能向下做加速运动,也可能向上做减速运动.故A正确,BCD错误.故选A.
考点:
牛顿第二定律的应用
15.用20N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为10g的物体,物体开始运动时计为0时刻,第5s末撤去外力F,则下列说法正确的是
A.第1s末物体的速度为1m/sB.第6s末物体的速度为10m/s
C.前10s内物体的位移为50mD.前10s内物体的位移为75m
【答案】BD
【解析】
【分析】
物体在力F作用下做匀加速运动,根据牛顿第二定律求出物体的加速度,结合速度时间公式求出5s末的速度,撤去拉力后,加速度为零,物体做匀速直线运动.
【详解】物体在力F作用下做匀加速运动,根据牛顿第二定律得到加速度为:
,则1s末的速度为:
v1=at1=2×1m/s=2m/s,A错误;第5s末撤出外力F时的速度为:
v2=at2=2×5m/s=10m/s,撤出外力后做匀速运动,速度为10m/s,B正确;前5s的位移为:
x1=
at22=
×2×52m=25m,后5s内位移为:
x2=v2t'=10×5m/s=50m,撤去拉力后,则前10s内物体的位移为:
x=x1+x2=75m,C错误,D正确;故选BD。
【点睛】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的基本运用,关键是知道物体先加速后匀速运动,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,动力学问题中加速度是必求的量.
三、实验题探究题(本大题共1小题,共10.0分)
16.在进行力学实验时,需要依据不同的实验目的来分析实验原理.如图1所示的装置中,附有滑轮的长木板平放在实验桌面上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,利用这套装置可完成多个力学实验.
(1)某同学利用该装置研究小车的匀变速直线运动.实验中,必要的措施是______.
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
(2)若利用图示的装置探究“加速度与力、质量的关系”.下列做法正确的是______.
A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时,需要将钩码桶通过定滑轮拴在小车上
C.实验时,先放开小车再接通打点计时器的电源
D.通过增减木块小车上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度
(3)为探究“恒力做功和物体动能变化间的关系”,也采用了该实验装置.
①实验时,该同学想用钩码的重力表示小车受到的合力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中应该采取的两项措施是______和______.
②如图2所示是实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,相邻计数点间的距离已在图中标出,测出小车的质量为M,钩码的总质量为m,重力加速度为g,从打B点到打E点的过程中,为达到实验目的,该同学应该寻找______和______之间的数值关系(用题中和图中的物理量符号表示)
【答案】
(1).AB
(2).AD(3).平衡摩擦力(4).小车质量应远远大于钩码质量(5).mg(△x2+△x3+△x4)(6).
【解析】
【分析】
(1)探究小车做匀变速直线运动的规律实验,只要保证小车做匀变速直线运动、测出小车的速度随时间变化的规律即可,根据实验目的与实验注意事项分析答题.
(2)探究加速度与力、质量关系实验,实验前要平衡摩擦力,为保证小车受到的合力等于拉力,还应注意小车质量远大于钩码质量,根据实验注意事项分析答题.
(3)根据实验目的与实验注意事项分析答题;根据实验目的与动能定理分析答题.
【详解】
(1)探究小车做匀变速直线运动的规律,为了让小车做匀加速直线运动,应使小车受力恒定,故应将细线与木板保持水平,故A正确;为了充分利用纸带,实验时应先接通电源再释放纸带,故B正确;本实验中只是研究匀变速直线运动规律,小车只要做匀加速直线运动即可,不需要让小车的质量远大于钩码的质量,也不需要平衡摩擦力,故CD错误;故选AB;
(2)为使小车受到的合力等于细绳的拉力,实验前应调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行,故A正确;实验前要平衡摩擦力,在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时,不应将钩码桶通过定滑轮拴在小车上,故B错误;为充分利用纸带,实验时,应先接通打点计时器的电源再释放小车,故C错误;实验前平衡摩擦力后,在实验过程中增减木块小车上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度,故D正确;故选AD;
(3)①探究“恒力做功和物体动能变化间的关系”实验,要想用钩码的重力表示小车受到的合力,实验前应平衡摩擦力,还要使小车质量远大于钩码质量.
②相邻计数点间的时间间隔为T,打点B时小车的速度:
vB=
,打点E时小车的速度:
vE=
;
从打B点到打E点的过程中,合外力做功:
W=mgmg(△x2+△x3+△x4),
小车动能的增加量:
△E=
MvE2-
MvB2=
M[(
)2-(
)2];
实验需要验证:
mgmg(△x2+△x3+△x4)=
M[(
)2-(
)2].
【点睛】本题利用同一实验装置考查了三个不同的实验,不同实验的实验原理与实验目的不同,从而实验注意事项与实验数据处理方法不同,知道各实验的实验目的、理解各实验的实验原理、知道各实验的实验注意事项是解题的关键;掌握基础知识即可解题,要注意基础知识的学习.
四、计算题(本大题共3小题,共30.0分)
17.如图所示,水平地面上有一质量m=2g的物块,物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2,在与水平方向成θ=37°角斜向下的推力F=10N作用下由静止开始向右做匀加速直线运动。
已知sin37º=0.6,cos37º=0.8,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。
求:
(1)物块运动过程中所受滑动摩擦力的大小;
(2)物块运动过程中加速度的大小;
(3)物块运动5s所通过的位移大小
【答案】
(1)5.2N
(2)1.4m/s2(3)17.5m
【解析】
试题分析:
(1)物块沿竖直方向所受合力为零,设物块受地面的支持力为N,因此有
N=mg+Fsin37º=26N…(2分)
物块运动过程中所受的滑动摩擦力大小f=μN=5.2N…(1分)
(2)设物块的加速度大小为a,根据物块沿水平方向的受力情况,由牛顿第二定律有
Fcos37º-f=ma……(2分)解得:
a=1.4m/s2…(1分)
(3)物块运动5.0s所通过的位移大小s=at2/2=17.5m…(2分)
考点:
匀变速直线运动及其公式、图像牛顿运动定律、牛顿定律的应用。
18.如图,有一质量为2g的物体放在长为1m的斜面顶部,斜面倾角θ=37°.
(1)若由静止释放物体,1s后物体到达斜面底端,则物体到达斜面底端时的速度大小为多少?
(2)物体与斜面之间的动摩擦因数为多少?
(3)若给物体施加一个竖直方向的恒力,使其由静止释放后沿斜面向下做加速度大小为1.5m/s2的匀加速直线运动,则该恒力大小为多少?
【答案】
(1)2m/s
(2)μ=0.5(3)5N
【解析】
【详解】
(1)根据平均速度公式可知:
s=
vt,
解得:
(2)根据速度公式可知:
由牛顿第二定律得:
mgsinθ-μmgcosθ=ma1,
将a1=2 m/s2,θ=37°代入,可求得μ=0.5
(3)因为物体加速度向下,所以恒力F与重力的合力竖直向下,设该合力为F竖,
则有F竖sinθ-μF竖cosθ=ma2
将a2=1.5 m/s2、θ=37°、μ=0.5代入,可求得F竖=15N
因为F竖=mg-F,所以F=mg-F竖=20N-15N=5N
【点睛】本题考查牛顿第二定律的综合应用,要注意正确进行受力分析和运动学过程分析,明确加速度在力和运动学中的桥梁作用.
19.两物体A、B并排放在水平地面上,且两物体接触面为竖直面,现用一水平推力F作用在物体A上,使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动,如图(a)所示,在A、B的速度达到6m/s时,撤去推力F。
已知A、B质量分别为mA=1g、mB=3g,A与地面间的动摩擦因数μ=0.3,B与地面间没有摩擦,B物体运动的v-t图象如图(b)所示,g取10m/s2。
求:
(1)推力F的大小;
(2)A物体刚停止运动时,物体A、B之间的距离。
【答案】
(1)15N
(2)6m
【解析】
(1)在水平推力F作用下,设物体A、B一起做匀加速运动的加速度为a,
由B物体的v-t图象得a=3m/s2.
对于A、B整体,由牛顿第二定律得F-μmAg=(mA+mB)a,
代入数据解得F=15N.
(2)设物体A匀减速运动的时间为t,撤去推力F后,A、B两物体分离,A在摩擦力作用下做匀减速直线运动,B做匀速运动.
对A:
μmAg=mAaA,
aA=μg=3m/s2
vt=v0-aAt=0,
解得t=2s
物体A的位移为xA=
t=6m
物体B的位移为xB=v0t=12m
A物体刚停止运动时,物体A、B之间的距离为Δx=xB-xA=6m.
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- 学年人教版必修一 第四章 牛顿运动定律 单元测试 学年 人教版 必修 第四 牛顿 运动 定律