高中物理 第5章 研究力和运动的关系测评A 沪科版必修1

第5章测评A
(基础过关卷)
一、单项选择题(共6小题,每题5分,共30分)
1.以下给出的物理量单位中,属于国际基本单位的是( )
A.千克(kg)
B.牛顿(N)
C.米/秒(m/s)
D.米/秒2(m/s2)
解析:千克为国际基本单位,牛顿、米/秒、米/秒2均为导出单位。

A项正确。

答案:A
2.关于物体的惯性,下列说法中正确的是( )
A.把手中的球由静止释放后,球能加速下落,说明力是改变物体惯性的原因
B.我国优秀田径运动员刘翔在进行110m栏比赛中做最后冲刺时,速度很大,很难停下来,说明速度越大,物体的惯性也越大
C.战斗机在空中作战时,甩掉副油箱是为了减小惯性,提高飞行的灵活性
D.公交汽车在启动时,乘客都要向前倾,这是乘客具有惯性的缘故
解析:因为惯性是物体本身的一种属性,只与质量有关,与其他因素无关,故A、B均错误;战斗机在空中作战时甩掉副油箱是为了减小质量,使惯性减小,运动状态容易改变,故C正确;公交汽车在启动时,人由于惯性应该向后倾,故D错误。

答案:C
3.一个物体在多个力的作用下处于静止状态。

如果仅使其中一个力的大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来的大小(此力的方向始终未变),在该过程中其余各力均不变。

那么,下列各图中能正确描述该过程中物体速度变化情况的是( )
解析:物体的合力先增大后减小,故加速度也应先增大后减小,但加速度方向始终不变,速度一直在增大,故A、B项错误;在v t图像中,图像的斜率表示加速度,故C项错误,D项正确。

答案:D
4.某物体做直线运动的v t图像如下图所示,据此判断四个选项中正确的是(F表示物体所受合力,t表示物体运动的时间( )
解析:由题图可知0~2s内物体沿正方向做初速度为零的匀加速直线运动,所以受力方向为正且恒定,2~4s内物体沿正方向做匀减速直线运动,所以受力方向为负且恒定,4~6s内物体沿负方向做匀加速直线运动,所以受力为负且恒定,6~8s内物体沿负方向做匀减速直线运动,所以受力为正且恒定。

综上分析,B正确。

答案:B
5.如图所示,质量为m的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态,当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( )
A.0
B.大小为g,方向竖直向下
C.大小为g,方向垂直木板向下
D.大小为g,方向水平向右
解析:木板AB撤离之前,小球受力如图所示,由平衡条件可知,重力和弹力的合力与支持力等大反向。

去掉AB板的瞬间,小球受的弹力N马上消失,但弹簧的拉力大小和方向没有发生变化,故重力与弹簧拉力的合力也没有变化。

故此时小球的加速度a=g,方向垂直木板向下。

答案:C
6.如图所示,质量为m的球置于斜面上,被一个竖直挡板挡住,现用一个力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动,忽略一切摩擦,以下说法中正确的是( )
A.若加速度足够小,竖直挡板对球的弹力可能为零
B.若加速度足够大,斜面对球的弹力可能为零
C.斜面和挡板对球的弹力的合力等于ma
D.无论加速度大小如何,斜面对球的弹力一定存在
解析:小球受力如图所示。

加速度方向向右,则小球所受的合力方向也向右,故不管加速度多小,竖直挡板对球的弹力N1不可能等于零,选项A错误;若斜面对球的弹力N2=0,则不能保证加速度方向向右,选项B错误,D正确;重力和斜面、挡板对球的弹力三个力的合力等于ma,选项C错误。

答案:D
二、多项选择题(共4小题,每小题5分,共20分)
7.要判断一个物理关系式是否成立,有时不必进行复杂的推导,只需分析式中各量的单位,就可判定有些表达式是错误的。

在下面的实例中,某同学导出了四个不同的关系式,请你根据单位分析,确定其中必定错误的选项为( )
例:光滑水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面体,它的斜面上有另一质量为m的物块沿斜面下滑。

关于下滑过程中物块对斜面压力N、斜面的加速度a M及滑块的加速度a m,某同学得出的关系式有
A.N=
B.N=
C.a M=
D.a m=
解析:选项A中,等式左边压力N的单位为N,而等式右边推导出来的单位为m/s2。

同理,可知选项B、C正确,D错误。

答案:AD
8.某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象,他们在电梯内做实验,在电梯的地板上放置一个压力传感器,在传感器上放一个重为20N的物块。

实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系,如图所示。

以下根据图像分析得出的结论中正确的是( )
A.从时刻t1到t2,物块处于失重状态
B.从时刻t3到t4,物块处于失重状态
C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层
D.电梯可能开始停在高楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在低楼层
解析:0~t1时间内,N=mg,电梯可能静止或匀速运动;t1~t2时间内,N>mg,电梯具有向上的加速度,物块处于超重状态,可能加速向上运动或减速向下运动;t2~t3时间内,N=mg,可能静止或匀速运
动;t3~t4时间内,N<mg,电梯具有向下的加速度,物块处于失重状态,可能加速向下运动或减速向上运动。

综上分析可知,B、C正确。

答案:BC
9.质量均为m的物块A和物块B相互接触放在水平面上,如图所示。

若对A施加水平推力F,则两物块沿水平方向做加速运动。

关于A对B的作用力,下列说法正确的是( )
A.若水平面光滑,物块A对物块B的作用力大小为F
B.若水平面光滑,物块A对物块B的作用力大小为
C.若物块A与地面、物块B与地面之间的动摩擦因数均为μ,则物块A对物块B的作用力大小为
D.若物块A与地面之间的动摩擦因数为μ,物块B与地面之间的动摩擦因数为2μ,则物块A对物块B的作用力大小为
解析:若水平面光滑,对整体,由牛顿第二定律,F=2ma;隔离B,由牛顿第二定律,F'=ma,解得物块A对物块B的作用力大小为F'=,选项A错误、B正确;若物块A与地面、物块B与地面之间的动摩擦因数均为μ,对整体,由牛顿第二定律,F-2μmg=2ma;隔离B,由牛顿第二定律,F'-μmg=ma,解得物块A对物块B的作用力大小为F'=,选项C正确;若物块A与地面之间的动摩擦因数为μ,物块B 与地面之间的动摩擦因数为2μ,对整体,由牛顿第二定律得:F-μmg-2μmg=2ma;隔离B,有F'-
2μmg=ma,解得物块A对物块B的作用力大小为F'=,D项正确。

答案:BCD
10.如图所示,倾斜的传送带顺时针匀速转动,一物块从传送带上端A滑上传送带,滑上时速率为v1,传送带的速率为v2,且v2>v1,不计空气阻力,动摩擦因数一定,关于物块离开传送带的速率v和位置,下面哪个是可能的( )
A.从下端B离开,v>v1
B.从下端B离开,v<v1
C.从上端A离开,v=v1
D.从上端A离开,v<v1
解析:物块从A端滑上传送带,在传送带上必先相对传送带向下运动,由于不确定物块与传送带间的摩擦力和物块的重力沿斜面向下的分力大小关系、传送带的长度,若物块能从A端离开,由运动的可逆性可知,必有v=v1,故选项C正确,选项D错误。

若从B端离开,当摩擦力大于重力沿斜面向下的分力时,则v<v1,选项B正确;当摩擦力小于重力沿斜面向下的分力时,则v>v1,选项A正确;当摩擦力和重力沿斜面向下的分力相等时,滑块一直做匀速直线运动,v=v1。

答案:ABC
三、实验题(共2小题,每题10分,共20分)
11.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中:
(1)某组同学用如图所示装置,采用控制变量的方法,研究小车质量不变的情况下,小车的加速度与小车受到力的关系。

下列措施中不需要或不正确的是( )
A.首先要平衡摩擦力,使小车受到合力就是细绳对小车的拉力
B.平衡摩擦力的方法就是,在塑料小桶中添加砝码,使小车能匀速滑动
C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D.实验中通过在塑料小桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
E.每次小车都要从同一位置开始运动
F.实验中应先放开小车,然后再开打点计时器的电源
(2)某组同学利用实验得出数据画出的a的关系图线如图所示。

从图像中可以看出,作用在物体上的恒力F=N。

当物体的质量为5 kg时,它的加速度为m/s2。

解析:(1)本实验中,在平衡摩擦力时,不应该将小桶挂在小车上,并且只需要在实验之前平衡一次摩擦力即可,不需要每次改变拉小车拉力后都重新平衡摩擦力,实验中通过在塑料小桶中增加砝码来改变小车受到的拉力,每次释放小车时不一定都从同一位置开始运动,并且是先接通电源,再放开小车。

(2)图线的斜率表示小车受的合力,有F= N=5 N;当物体的质量为5 kg时,它的加速度a=
m/s2=1 m/s2。

答案:(1)BCEF (2)5 1
12.某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时,设计了如下的实验方案:
(1)如图甲所示,将木板有定滑轮的一端垫起,把滑块通过细绳与带夹的重锤相连,然后跨过定滑轮,重锤下夹一纸带,穿过打点计时器。

调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板匀速运动。

(2)如图乙所示,保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使其穿过打点计时器,然后接通电源释放滑块,使之由静止开始加速运动。

打点计时器使用的交流电的频率为50Hz,打出的纸带如图丙所示,A、B、C、D、E是纸带上五个计数点。

①图乙中滑块下滑的加速度为。

(结果保留两位有效数字)
②若重锤质量为m,滑块质量为M,重力加速度为g,则滑块加速下滑受到的合力
为。

③某同学在保持滑块质量不变的情况下,通过多次改变滑块所受合力,由实验数据作出的a F图像如图丁所示,则滑块的质量为kg。

(结果保留两位有效数字)
丁
解析:由Δs=aT2和逐差法计算得到a=3.9m/s2。

滑块通过细绳与带夹的重锤相连,滑块匀速下滑,说明滑块重力沿斜面向下的分力和摩擦力之和等于重锤的重力,取下细绳和重锤,滑块加速下滑受到的合力为mg。

a F图像的斜率表示质量的倒数,得到滑块的质量为2.0kg。

答案:①3.9m/s2②mg③2.0
四、计算题(共3小题,13题8分,14题10分,15题12分,共30分)
13.一辆质量为100t的机车,从停车场出发经225m后速度达到54km/h。

此时,司机关闭发动机,让机车进站。

机车又行驶了125m才停在站上,设机车所受的阻力保持不变,求机车关闭发动机前所受的牵引力。

解析:设机车在加速阶段的加速度为a1,减速阶段的加速度为a2
则:v2=2a1s1,v2=2a2s2
解得a1=0.5m/s2,a2=0.9m/s2
由牛顿第二定律得
F-f=ma1,f=ma2
解得:F=1.4×105N。

答案:1.4×105N
14.质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v t图像如图所示。

g取10m/s2,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)水平推力F的大小;
(3)0~10s内物体运动位移的大小。

解析:由v t图像可知,物体的运动分为两个过程,设匀加速运动过程加速度为a1,匀减速运动过程中加速度为a2。

(1)设匀减速直线运动的时间为t2,初速度为v20,末速度为v2t,则
a2= m/s2=-2m/s2①
设物体所受摩擦力为f,物体受力如图所示
由牛顿第三定律,有
f=ma2②
f=-μmg③
联立②③得
μ==0.2。

④
(2)设匀加速直线运动的时间为t1,初速度为v10,末速度为v1t,物体运动过程中受力如图所示,则
a1==1m/s2⑤
根据牛顿第二定律,有F+f=ma1⑥
联立③⑥得
F=μmg+ma1=6 N。

(3)由匀变速直线运动位移公式,得s=s1+s2=v10t1+a1+v20t2+a2=46m。

答案:(1)0.2 (2)6N (3)46m
15.如图所示,长度l=2m,质量M= kg的木板置于光滑的水平地面上,质量m=2kg的小物块(可视为质点)位于木板的左端,木板和小物块间的动摩擦因数μ=0.1,现对小物块施加一水平向右的恒力F=10 N,取g=10m/s2。

求:
(1)将木板M固定,小物块离开木板时的速度大小;
(2)若木板M不固定,m和M的加速度a1、a2的大小;
(3)若木板M不固定,从开始运动到小物块离开木板所用的时间。

解析:(1)对小物块受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
F-f=ma①
f=μN=μmg②
小物块离开木板时,有v2=2aL③
联立①②③得
v=4m/s2
(2)若长木块不固定
对m,有F-μmg=ma1
解得a1=4m/s2
对M,受力分析如图所示
由牛顿第二定律得
f=Ma2
即μmg=Ma2
得a2==3m/s2
(3)由位移公式知
x1=a1t2,x2=a2t2
从开始运动到小物块离开木板
x1-x2=l
联立解得t=2s
答案:(1)4m/s (2)4m/s23m/s2(3)2s。