人教版高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律 单元检测题(解析版)-最新教育文档

《牛顿运动定律》单元检测题
一、单选题
1.沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度－时间图线如图所示．已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0～5 s,5～10 s,10～15 s内F的大小分别为F1、F2和F3，则( )
A．F1＜F2 B．F2＞F3 C．F1＞F3 D．F1＝F3
2.两个小球A和B，中间用弹簧连结，并用细绳悬挂于天花板下，如图所示，下面四对力中属于作用力和反作用力的是( )
A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力
B．弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力
C．弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力
D．B的重力和弹簧对B的拉力
3.如图，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则( )
A．容器自由下落时，小孔向下漏水
B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
4.如图，水平地面上质量为m的物体，与地面的动摩擦因数为μ，在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动．弹簧没有超出弹性限度，则( )
A．弹簧的伸长量为
B．弹簧的伸长量为
C．物体受到的支持力与其对地面的压力是一对平衡力
D．弹簧的弹力与物体所受摩擦力是一对作用力与反作用力
5.如图所示，质量为m的小球用水平轻质弹簧系住，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，小球的加速度大小为A． 0 B．g C．g D．g
6.如图甲所示，静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端放着小物块A.某时刻，A受到水平向右的外力F作用，F随时间t的变化规律如图乙所示，即F＝kt，其中k为已知常数．若物体之间的滑动摩擦力F f的大小等于最大静摩擦力，且A，B 的质量相等，则下列图中可以定性地描述长木板B运动的v－t图象的是( )．
A． B． C． D．
7.如图所示，质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀加速下滑，设物体与斜面间的动摩擦因数为μ，此时物体的加速度的大小为a1；若物体m上再放另一质量为m′的物体，它们一起运动的加速度大小为a2；若物体m上施加一个竖直向下、大小等于m′g的力F，此时下滑的加速度大小为a
.则a1、a2、a3大小的关系是( )
3
A．a3>a1>a2 B．a1＝a2<a3 C．a1<a2<a3 D．a1＝a3>a2
8.如图所示，水平传送带的速度保持不变，现将一物体放在传送带A端，开始时物体在传送带上滑动，当它到达位置C后随传送带一起匀速运动．直至传送到B端，则在此过程中( )
A．物体由A运动到B过程中始终受水平向左的滑动摩擦力
B．物体在AC段受摩擦力逐渐减小
C．物体在CB段受水平受右的静摩擦力
D．物体在CB段不受摩擦力作用
9.如图所示，用力F推放在光滑水平面上的物体P、Q、R，使其一起做匀加速运动．若P和Q之间的相互作用力为6 N，Q和R之间的相互作用力为4 N，Q的质量是2 kg，那么R的质量是( )
A． 2 kg B． 3 kg C． 4 kg D． 5 kg
10.对于作用力与反作用力的理解，下列说法中正确的是( )
A．当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失
B．弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C．甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力D．作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡
11.有关超重和失重的说法，正确的是( )
A．物体处于超重状态时，所受重力增大；处于失重状态时，所受重力减小
B．竖直上抛运动的物体处于完全失重状态
C．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于上升过程
D．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于下降过程
12.在2019年世界蹦床锦标赛中，中国队共获得8枚金牌．如图所示，当蹦床运动员接触床面向下运动时( )
A．蹦床对运动员的弹力大于运动员对蹦床的压力
B．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的压力大小相等
C．蹦床对运动员的弹力小于运动员对蹦床的压力
D．蹦床对运动员的弹力与运动员对蹦床的压力是一对平衡力
13.一质量为M的木板可沿倾角为θ的光滑斜面滑动，现在木板上站一个质量为m的人，为保持木板与斜面相对静止，则人应( )
A．匀速向下跑
B．以方向沿斜面向下、大小为g sinθ的加速度向下跑
C．以方向沿斜面向下、大小为g sinθ的加速度向下跑
D．以方向沿斜面向下、大小为g sinθ的加速度向下跑
14.下列说法正确的是( )
A．凡是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力
B．凡是大小相等、方向相反、作用在同一物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力
C．作用力和反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，因此这二力平衡D．相互作用的一对力，究竟称哪一力为作用力是任意的
15.如图所示，两相同物块分别放置在对接的两固定斜面上，物块处在同一水平面内，之间用细绳连接．在绳的中点加一竖直向上的拉力F，使两物块处于静止状态，此时
绳与斜面间的夹角小于90°.当增大拉力F后，系统仍处于静止状态，下列说法中错误的是( )
A．绳受到的拉力变大
B．物块与斜面间的摩擦力变小
C．物块对斜面的压力变小
D．物块受到的合力不变
二、多选题
16. 在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体，B的质量是A的2倍，B受到向
＝2 N，A受到的水平力FA＝(9－2t) N，(t的单位是s)．从t＝0开始计时，右的恒力
FB
则( )
A．A物体在2 s末时刻的加速度是初始时刻的倍
B．t＞4 s后，B物体做匀加速直线运动
C．t＝4.5 s时，A物体的速度为零
D．t＞4.5 s后，A、B的加速度方向相反
17. 如图所示是我国“美男子”长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景，宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是
A．火箭加速上升时，宇航员处于失重状态
B．飞船加速下落时，宇航员处于失重状态
C．飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力
D．火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力
18. 小轩很喜欢爸爸新买的数码照相机，在旅途中拍下了火车内桌面上塑料杯瞬间的不同状态，如图中的甲、乙、丙所示，则下列关于火车运动状态的判断可能正确的是( )
A．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向左减速B．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右加速，丙图中火车突然向左加速C．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向右减速，丙图中火车突然向右加速D．甲图中火车在匀速运动，乙图中火车突然向左加速，丙图中火车突然向右减速
19. 一个质量为2 kg的物体同时受到两个力的作用，这两个力的大小分别为2 N和6
N，当两个力的方向变化时，物体的加速度大小可能为( )
A． 1 m/s2 B． 2 m/s2 C． 3 m/s2 D． 4 m/s2
20. 关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是( )
A．牛顿第二定律的表达式F＝ma在任何情况下都适用
B．某一瞬时的加速度，只能由这一瞬时的外力决定，而与这一瞬时之前或之后的外力无关
C．物体的运动方向一定与物体所受的合外力的方向一致
D．在公式F＝ma中，若F为合力时，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和
三、实验题
21.小华所在的实验小组利用如图甲所示的实验装置探究牛顿第二定律，打点计时器使用的交流电频率f＝50 Hz，当地的重力加速度为g.
甲
乙
(1)图乙是小华同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出．若s1＝2.02 cm，s2＝4.00 cm，s3＝6.01 cm，则B点的速度为：v
＝________m/s(保留三位有效数字)．
B
(2)在平衡好摩擦力的情况下，探究小车加速度a与小车质量M的关系中，某次实验测得的数据如表所示．根据这些数据在坐标图中描点并作出a－图线．从a－图线求得合外力大小为________N(计算结果保留两位有效数字).
四、计算题
22.质量为4 kg的物体在一恒定水平外力F作用下，沿水平面做直线运动，其速度与时间关系图象如图所示．g＝10 m/s2，试求：
(1)恒力F的大小；
(2)物体与水平面间的动摩擦因数μ.
23.风筝(如图甲)借助于均匀的风对其作用力和牵线对其拉力作用，才得以在空中处于平衡状态．如图乙，风筝平面AB与地面夹角为30°，牵线与风筝面夹角为53°，风筝质量为300 g，求风对风筝的作用力的大小．(风对风筝的作用力与风筝平面相垂直，
取g＝10 m/s2)
24.如图 (a)所示，一轻绳上端系在车的左上角的A点，另一轻绳一端系在车左端B点，B点在A点正下方，A、B距离为b，两绳另一端在C点相连并系一质量为m的小球，绳AC长度为b，绳BC长度为b.两绳能够承受的最大拉力均为2mg.求：
(1)绳BC刚好被拉直时如图(b)所示，车的加速度是多大？
(2)若不拉断轻绳，车向左运动的最大加速度是多大？
答案解析
1.【答案】A
【解析】由速度时间图象的斜率可知，0～5 s内和10～15 s内物体的加速度大小a 相等．
在0～5 s内，物体加速下滑，由牛顿第二定律可得：mg sinθ－F f－F1＝ma，所以F1＝mg sinθ－F f－ma；在5～10 s，物体匀速下滑，受力平衡，则mg sinθ－F f＝F2，所以F2＝mg sinθ－F f；
在10～15 s内，物体减速下滑，由牛顿第二定律可得，F3＋F f－mg sinθ＝ma，所以F
＝mg sinθ－F f＋ma；由以上分析可得，F1＜F2＜F3；A正确．
3
2.【答案】C
【解析】作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体之间的力，绳对A的拉力与A对绳子的拉力是一对作用力和反作用力，A；弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，B错误，C正确；B受到的重力，施力物体是地球，与B对地球的吸引力是一对作用力和反作用力，D错误．
3.【答案】D
【解析】容器抛出后，容器及其中的水均做加速度为g的匀变速运动，容器中的水处于完全失重状态，水对容器的压力为零，无论如何抛出，水都不会流出．故D项正确．4.【答案】B
【解析】物体在水平方向上受弹簧弹力和摩擦力处于平衡，结合胡克定律有：μmg＝kx，则弹簧的形变量x＝，A错误，B正确；物体受到的支持力和其对地面的压力是一对作用力和反作用力，C错误；弹簧的弹力与物体所受的摩擦力是一对平衡力，D 错误．
5.【答案】B
【解析】未撤离木板时，小球受重力G、弹簧的拉力F和木板的弹力F N的作用处于静止状态，通过受力分析可知，木板对小球的弹力大小为mg.在撤离木板的瞬间，弹簧的弹力大小和方向均没有发生变化，而小球的重力是恒力，故此时小球受到重力G、弹簧的拉力F，合力与木板提供的弹力大小相等、方向相反，故可知加速度的大小为
g.
6.【答案】B
【解析】在A、B相对滑动前，对A、B整体由牛顿第二定律得a＝＝，故A、B 的加速度随时间的增大而增大，v－t图象是一向上弯曲的曲线；A相对B刚好要滑动时，对B由牛顿第二定律得a＝，由于＝，故t＝；在A相对B滑动后，B的加速度a＝为一恒量，v－t图象是一倾斜向上的直线，故B正确．
7.【答案】B
【解析】当物体m沿斜面加速下滑时，对物体进行受力分析，如图所示．
x轴：mg sinθ－F
＝ma1①
f1
y轴：F
＝mg cosθ②
N1
F
＝μF N1③
f1
由①②③联立，得a1＝g sinθ－μg cosθ
当物体m上再放一物体m′时，对m、m′组成的整体进行受力分析，如图所示
x轴：(m′＋m)g sinθ－F
＝(m′＋m)a2④
f2
y轴：F
＝(m＋m′)g cosθ⑤
N2
F
＝μF N2⑥
f2
由④⑤⑥联立，得a2＝g sinθ－μg cosθ
当物体m上施加一个竖直向下、大小等于m′g的力F时，对物体m进行受力分析，如图所示
x轴：(mg＋F)sinθ－F
＝ma3⑦
f3
y轴：F
＝(mg＋F)cosθ⑧
N3
F
＝μF N3⑨
f3
由⑦⑧⑨联立，得a3＝
＝g sinθ－μg cosθ＋(sinθ－μcosθ)
因为mg sinθ>μmg cosθ，即sinθ>μcosθ
所以a3>g sinθ－μg cosθ
即a1＝a2<a3.
8.【答案】D
【解析】物体在AC段相对传送带向左运动，所受滑动摩擦力向右，物体向右做匀加速直线运动；物体在CB段随传送带一起匀速运动，合力为零，故摩擦力为零，即不受摩擦力，故D正确．
9.【答案】C
【解析】对Q受力分析由牛顿第二定律F＝ma可得：
6－4＝2a，
解得：a＝1 m/s2，
对R分析，由牛顿第二定律可得：4＝ma，其中a＝1 m/s2，所以m＝4 kg，所以C 正确．
10.【答案】D
【解析】作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们之间没有先后顺序，A错误；任何力都有反作用力，B错误；作用力和反作用力一定是同种性质的力，C错误；由于作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们之间在任何情况下都不会平衡，D正确．
11.【答案】B
【解析】超重和失重时，本身的重力没变，故A错误；竖直上抛的物体加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重状态，故B正确；在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，加速度方向向下，运动方向可能向上，也可能向下，故C、D错误．
12.【答案】B
【解析】当蹦床运动员接触床面向下运动时，蹦床对运动员的弹力和运动员对蹦床的压力是作用在两个物体上的一对相互作用力的B正确．
13.【答案】D
【解析】设此时人与木板间的摩擦力为F f，人沿斜面向下运动的加速度为a人，现对人和木板分别应用平衡条件和牛顿第二定律有：
对木板：Mg sinθ＝F f
对人：mg sinθ＋F f＝ma人
解得：a人＝g sinθ，方向沿斜面向下，故D正确．
14.【答案】D
【解析】作用力和反作用力一定大小相等、方向相反、作用在两个物体上，但是大小相等、方向相反、作用在两个物体上的两个力不一定是作用力和反作用力，且作用力和反作用力作用在两个物体上，效果不能抵消，不能平衡，A、B、C错误；作用力和反作用力中的任一个力称为作用力，另一个力则为反作用力，D正确．
15.【答案】B
【解析】将F分解为F1、F2两个分力，如图甲所示，由于F1、F2之间的夹角不变，当F 增大时，则知绳受到的拉力F1和F2同时增大．故A正确．对左边物体进行研究，受力分析如图乙所示，由平衡条件得摩擦力F f＝mg sinα＋F1cosβ，F1增大，其他量不变，则F f增大；支持力F N＝mg cosα－F1sinβ，F1增大，其他量不变，则F N变小；故B错误，C正确．由题意，物块处于静止状态，受到的合力为零，保持不变．故D正确．16.【答案】BD
【解析】设A的质量为m，则B的质量为2m，在两物体没有分离时，对整体：根据牛顿第二定律得：
a＝＝①
以B为研究对象，设A对B的作用力大小为F N，则有：
F N ＋
FB
＝2ma②
解得：F N＝(16－4t)③
由③得，当t＝4 s时，F N＝0，此后A、B分离，B物体做匀加速直线运动．当t＝0时，a
1
＝；当t＝2 s时，a2＝，故A错误，B正确；t＝4.5 s时，A的加速度为：aA
＝＝0，在4.5 s之前，A物体一直在做加速运动，速度不可能为零，故C错误；t
＞4.5 s后，A的加速度aA＜0，而B的加速度不变，则知t＞4.5 s后，A、B的加速度方向相反，故D正确．
17.【答案】BC
【解析】火箭加速上升时，加速度向上，对宇航员有F N－mg＝ma，即F N＝ma＋mg>mg，所以宇航员处于超重状态，上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力大于重力，加速下落时，加速度向下，对宇航员有mg－F N＝ma，即F N＝mg－ma<mg，所以宇航员处于失重状态，落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力，A、D错误，B、C正确．18.【答案】AC
【解析】题图甲中，塑料杯相对于桌面的位置没有发生改变，因此它们的运动状态是相同的，说明此时在匀速运动，题图乙中，塑料杯向右倾斜，说明火车突然向左加速(或向右减速)，因为，火车突然向左加速时，塑料杯的下部由于摩擦也随着加速，而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会向右倾倒，火车向右减速时的情形也可用类似的方法解释；题图丙中，塑料杯向左倾倒，说明火车突然向左减速(或向右加速)，因为，火车突然向左减速时，塑料杯的下部由于摩擦也随着减速，而上部由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会向左倾倒，火车向右加速时的情形也可用类似的方法解释，所以，题图甲中火车在匀速运动，题图乙中火车突然向左加速(或向右减速)，题图丙中火车突然向左减速(或向右加速)，选项A、C正确．
19.【答案】BCD
【解析】两个力的大小分别为2 N和6 N，合力范围为：8 N≥F≥4 N；根据牛顿第二定律F＝ma，故加速度的范围为：4 m/s2≥a≥2 m/s2，B、C、D正确．
20.【答案】BD
【解析】牛顿第二定律适用于宏观物体，低速运动，A错误；根据a＝，合力变化，加速度变化，某一瞬时的加速度，只能由这一瞬时的外力决定，B正确；根据a＝，知加速度的方向与合外力的方向相同，但运动的方向不一定与加速度方向相同，C错误；a＝，a等于作用在物体上的合力与质量的比值，也可以说成是每个力产生的加速度的矢量和，D正确．
21.【答案】(1)0.301 m/s (2)0.30 N
描点、连线如图所示
【解析】(1)利用匀变速直线运动的推论可知：B点的瞬时速度等于AC间的平均速度，则有：
v
＝＝×10－2＝0.301 m/s；
B
(2)应用描点法画出图象如下所示，由图象可知，a－图象过原点，合外力等于图象的斜率，大小为F合＝N＝0.30 N.
22.【答案】(1)12 N (2)0.2
【解析】由图象可知物体0～2 s做匀减速直线运动，设加速度为a1,2～4 s做反向匀加速直线运动，设加速度为a2.且恒力F与初速度方向相反．
由v－t图象得：a1＝m/s2＝－5 m/s2①
a
＝－1 m/s2②
2
由牛顿第二定律得：F－μmg＝ma1③
F＋μmg＝ma
④
2
联③④立解得：F＝⑤
μ＝⑥
代入数据，解得：F＝－12 N，负号表示力的方向与正方向相反，即与初速度方向相反；μ＝0.2
即力F的大小为12 N；动摩擦因数为0.2.
23.【答案】4.6 N
【解析】风筝平衡时共受到三个力作用，即重力mg、风对它的作用力F和牵线对它的拉力F T(如图所示)，以AB方向为x轴，F方向为y轴，建立一个坐标系，将重力和拉力F T正交分解，根据平衡条件即能求得F的大小．
在x轴方向mg sin 30°－F T sin 37°＝0，得
F
＝＝2.5 N
T
在y轴方向F＝F T cos 37°＋mg cos 30°＝(2＋) N≈4.6 N.
24.【答案】(1)g(2)3g
【解析】(1)绳BC刚好被拉直时，小球受力如图所示，因为AB＝BC＝b，AC＝b，故绳BC方向与AB垂直，cosθ＝，θ＝45°，由牛顿第二定律，得F TA sinθ＝ma，且F
cosθ＝mg，可得a＝g.
TA
(2)小车向左加速度增大，AC、BC绳方向不变，所以AC绳拉力不变，BC绳拉力变大，BC绳拉力最大时，小车向左加速度最大，由牛顿第二定律，得F
＋F TA sinθ＝ma m因
TBm
为F TBm＝2mg，所以最大加速度为a m＝3g.。