【学考优化指导】2022-2021学年高一物理(鲁科版)必修1练习：第5章 力与运动 测评A

第6章测评A
(基础过关)
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,1~5题只有一个符合题目要求,6~8题有多个选项符合题目要求)
1.下列说法中正确的是()
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完全失重状态
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
解析:蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度都为g,运动员处于完全失重状态。

答案:B
2.如图所示,当车厢向右加速行驶时,一质量为m的物块紧贴在车壁上,相对于车壁静止,随车一起运动,则下列说法正确的是()
A.在竖直方向上,车壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡
B.在水平方向上,车壁对物块的弹力与物块对车壁的压力是一对平衡力
C.若车厢的加速度变小,车壁对物块的弹力不变
D.若车厢的加速度变大,车壁对物块的摩擦力也变大
解析:物块与车厢在竖直方向上加速度始终为零,物块受重力和摩擦力作用平衡,水平方向物块随车厢一起做水平向右的加速运动,依据牛顿其次定律得车壁对物块向右的弹力为N=ma,选项A正确。

答案:A
3.
一木箱放在水平地面上,木箱质量为m,用水平推力F即可使物体做匀速直线运动,现保持F大小不变,方向改为与水平方向成60°角斜向上拉物体,也能使它做匀速直线运动,如图所示。

则木箱与水平地面间的动摩擦因数为()
A.√3
B.√3
2C.√3
3
D.1
2
解析:水平拉时:F=μmg,斜向上拉时:F cos 60°=μ(mg-F sin 60°),解得μ=√3
3
,故选C。

答案:C 4.不行伸长的轻绳跨过质量不计的滑轮,绳的一端系一质量M=15 kg的重物,重物静止于地面上。

有一质量m=10 kg的猴子从绳的另一端沿绳上爬,如图所示,不计滑轮摩擦,在重物不离开地面的条件下,猴子向上爬的最大加速
度为(g取10 N/kg)()
A.25 m/s2
B.5 m/s2
C.10 m/s2
D.15 m/s2
解析:本题的临界条件为F=Mg,以猴子为争辩对象,其受向上的拉力F'和重力mg,由牛顿其次定律可知F'-mg=ma,而F'=F,故有F-mg=ma,所以最大加速度为a=5 m/s2。

答案:B
5.
如图所示,质量为m的小球用水平轻弹簧系住,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.2√3
3
g C.g D.√3
3
g
解析:撤离木板瞬时,小球所受重力和弹簧弹力没变,二者合力大小等于撤离前木板对球的支持力N,由于
N=mg
cos30°
=2√3
3
mg,所以撤离木板瞬间小球加速度大小为a=N
m
=2√3
3
g。

答案:B
6.
如图所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽视小球与小车间的摩擦力,试争辩分析在此段时间内小车的运动状况可能是()
A.向右做加速运动
B.向右做减速运动
C.向左做加速运动
D.向左做减速运动
解析:小球在水平方向上受到向右的弹簧弹力F,由牛顿其次定律可知,小球必定具有向右的加速度,小球与小车相对静止,故小车可能向右加速运动或向左减速运动。

答案:AD
7.受水平外力F作用的物体,在粗糙水平面上做直线运动,其v-t图线如图所示,则()
A.在0~t1时间内,外力F大小不断增大
B.在t 1时刻,外力F 为零
C.在t 1~t 2时间内,外力F 大小可能不断减小
D.在t 1~t 2时间内,外力F 大小可能先减小后增大
解析:v -t 图象的斜率表示加速度,在0~t 1时间内,物体做加速度减小的加速运动,由牛顿其次定律得F-f=ma ,所以外力F 大小不断减小,选项A 错误;在t 1时刻,加速度为零,外力F 大小等于摩擦力f 的大小,选项B 错误;在t 1~t 2时间内,物体做加速度增大的减速运动,由牛顿其次定律得f-F=ma',所以外力F 可能不断减小,选项C 正确;若物体静止前,外力F 已减至零,则此后,外力F 必再反向增大,选项D 正确。

答案:CD
8
M 和m 的物块外形、大小均相同,将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,如图甲所示,绳子平行于倾角为α的斜面,M 恰好能静止在斜面上,不考虑M 、m 与斜面之间的摩擦。

若互换两物块位置,按图乙放置,然后释放M ,斜面仍保持静止。

则下列说法正确的是( )
A.轻绳的拉力等于Mg
B.轻绳的拉力等于mg
C.M 运动的加速度大小为(1-sin α)g
D.M 运动的加速度大小为M -m
M g
解析:互换位置前,M 静止在斜面上,则有Mg sin α=mg ,互换位置后,对M 有Mg-T=Ma ,对m 有T'-mg sin α=ma ,又T=T',解得a=(1-sin α)g ,T=mg ,故A 、D 错,B 、C 对。

答案:BC
二、试验题(本题共2小题,共18分。

把答案填在题中的横线上)
9.(9分)在“探究加速度与力的关系”试验中,
(1)打出的一条纸带如图甲所示,相邻计数点间的距离s 1=1.17 cm 、s 2=1.87 cm 、s 3=2.48 cm 、s 4=3.14 cm 、s 5=3.80 cm 、s 6=4.44 cm 。

则可计算出小车的加速度a= m/s 2(结果保留两位有效数字)。

甲
(2)某同学在保持小车质量不变的前提下,依据测量的数据得出小车的a -F 关系图象如图乙所示,造成这一结果的缘由可能是 。

乙 解析:(1)a=
s 4+s 5+s 6-s 1-s 2-s 3
9T 2
=
(3.14+3.80+4.44-1.17-1.87-2.48)×10-2
9×0.1
2
m/s 2
=0.65 m/s 2。

(2)由题图可知图线与F 轴有交点,说明拉力增大到肯定值时,小车才能做加速运动。

试验前没平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

答案:(1)0.65
(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
10.(9分)某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”,他们在试验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。

试验时,调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)。

(1)该试验中小车所受的合力 (选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数,该试验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量? (选填“需要”或“不需要”)。

(2)试验获得以下测量数据:小车、力传感器和挡光板的总质量M ,挡光板的宽度l ,光电门1和2的中心距离为x 。

某次试验过程:力传感器的读数为F ,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t 1、t 2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g ,则该试验要验证的关系式是 。

解析:(1)由于力传感器显示拉力的大小,而拉力的大小就是小车所受的合力,故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。

(2)由于挡光板的宽度l 很小,故小车在光电门1处的速度v 1=l t 1
,在光电门2处的速度为v 2=l
t 2
,由v 22−
v 12
=2ax ,得a=v 22-v 1
2
2x =
12x (l 2t 22-l 2
t 12)。

故验证的关系式为F=Ma=M 2x (l 2t 22-l
2
t 1
2)
=
Ml 2
2x
(
1
t 2
2
-
1t 12
)。

答案:(1)等于 不需要 (2)F=Ml 2
2x
(
1t 2
2-
1t 12
)
三、计算题(本题共3小题,共34分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必需明确写出数值和单位)
11.(10分)如图所示,质量为40 kg 的雪橇(包括人)在与水平方向成37°角、大小为200 N 的拉力F 作用下,沿水平面由静止开头运动,经过2 s 撤去拉力F ,雪橇与地面间动摩擦因数为0.20。

g
取
10 N/kg,cos 37°
=0.8,sin 37°=0.6。

求:
(1)刚撤去拉力时雪橇的速度v 的大小。

(2)撤去拉力后雪橇能连续滑行的距离s 。

解析:(1)由题意可得
F cos 37°-f 1=ma 1 N 1+F sin 37°=mg f 1=μN 1 v=a 1t
解得v=5.2 m/s 。

(2)N 2=mg ,f 2=μN 2
a 2=f
2m =μg
-v 2=-2a 2s 解得s=6.76 m 。

答案:(1)5.2 m/s (2)6.76 m 12.
(12分)如图所示,一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m 的物体A ,A 与地面的摩擦不计。

(1)当卡车以
a 1=12g 的加速度运动时,绳的拉力为 5
6mg ,则A 对地面的压力为多大?
(2)当卡车的加速度a 2=g 时,绳的拉力为多大?
解析:(1)卡车和A 的加速度全都。

由题图知绳的拉力的分力使A 产生了加速度,故有
56mg cos α=m ·12
g 解得cos α=3
5
sin α=45
设地面对A 的支持力为N ,则有 N=mg-5
6mg ·sin α=1
3mg 由牛顿第三定律得 A 对地面的压力为1
3mg 。

(2)设地面对A 的弹力为零时,物体的临界加速度为a 0,则a 0=g ·cot α=3
4g
故当a 2=g>a 0时,物体已飘起,此时物体所受的合力为mg ,则由三角形学问可知,拉力 F 2=√(mg )2+(mg )2=√2mg 。

答案:(1)1
3mg (2)√2mg
13
分)如图甲所示,斜面体固定在粗糙的水平地面上,底端与水平面平滑连接,一个可视为质点的物块从斜面体的顶端自由释放,其速率随时间变化的图象如图乙所示,(已知斜面与物块、地面与物块间的动摩擦因数相同,g 取10 m/s 2)求:
(1)斜面的长度s ;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数μ; (3)斜面的倾角θ的正弦值。

解析:(1)在v -t 图象中图线与时间轴所围的面积表示物体的位移,由题图乙可知,物块在0~5 s 时间内在斜面上运动,5~7 s 时间内在水平面上运动,因此斜面长度为s=1
2
×5×10 m =25 m 。

(2)在v -t 图象中图线的斜率表示物体运动的加速度,因此由题图乙可知,在5~7 s 时间内,该物块运动的加速度
为a 2=-5 m/s 2
物块在水平面上运动时,依据牛顿其次定律有 -μmg=ma 2 解得μ=0.5。

(3)在0~5 s 时间内物块运动的加速度为a 1=2 m/s 2 依据牛顿其次定律有 mg sin θ-μmg cos θ=ma 1 又由于sin 2θ+cos 2θ
=
1
联立解得sin θ=0.6。

答案:(1)25 m (2)0.5 (3)0.6。