人教版物理必修一试题第四章牛顿运动定律单元质量评估(四)

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单元质量评估(四)
第四章
(90分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)
1.有关惯性大小的下列叙述中,正确的是( )
A.物体跟接触面间的摩擦力越小,其惯性就越大
B.物体所受的合力越大,其惯性就越大
C.物体的质量越大,其惯性就越大
D.物体的速度越大,其惯性就越大
2.下列说法正确的是( )
A.游泳运动员仰卧在水面静止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.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
3.如图所示,重10 N的物体以速度v在粗糙的水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.1,现给物体施加水平向右的拉力F,其大小为20 N,则物体受到的摩擦力和加速度大小分别为(取g=10 m/s2)( )
A.1 N,20 m/s2
B.0,21 m/s2
C.1 N,21 m/s2
D.条件不足,无法计算
4.(2013·攀枝花高一检测)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20 N的物块,如图甲所示,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,如图乙所示。

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
5.如图所示,5个质量相同的木块并排放在水平地面上,
它们与地面间的动摩擦因数均相同,当用力F推第一块使
它们共同加速运动时,下列说法中正确的是( )
A.由右向左,两块木块之间的相互作用力依次变小
B.由右向左,两块木块之间的相互作用力依次变大
C.第2块与第3块木块之间弹力大小为0.6F
D.第3块与第4块木块之间弹力大小为0.6F
6.(2013·绍兴高一检测)将重均为G的两个磁环A、B先
后套在光滑的木支架上,并使两磁环相对面的极性相同,
此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中,如图所示。

设磁环B对木支架底座的压力为F1;B对A的排斥力为F2,关于这些力的大小关系正确的是( )
A.F1>2G,F2=G
B.F1=2G,F2=G
C.F1>2G,F2>G
D.F1=2G,F2>G
7.有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子,如图所
示。

设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的
平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态。

在箱子下落
过程中,下列说法正确的是( )
A.箱内物体对箱子底部始终没有压力
B.箱子刚投下时,箱内物体受到的支持力最大
C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投放时大
D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
8.如图所示,小车m在恒力F作用下,沿水平地面做直线
运动,由此可判断( )
A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用
B.若地面粗糙,则小车可能受三个力作用
C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力作用
D.若小车做加速运动,则小车可能受三个力作用
9.如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其他外力及空气阻力,则其中一个质量为m的土豆A 受其他土豆对它的总作用力大小应是( )
A.mg
B.μmg
C.mg21
D.mg2
1
10.(2013·唐山高一检测)几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化
情况,他们将体重计放在电梯中,一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。

用照相机进行了相关记录,如图所示。

图1为电梯静止时体重计的照片,图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片。

根据照片推断正确的是( )
A.根据图2推断电梯一定处于加速上升过程,电梯内同学可能处于超重状态
B.根据图3推断电梯一定处于减速下降过程,电梯内同学可能处于失重状态
C.根据图4推断电梯可能处于减速上升过程,电梯内同学一定处于失重状态
D.根据图5推断电梯可能处于减速下降过程,电梯内同学一定处于超重状态
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11.(7分)在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。

(1)当M与m的大小关系满足时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘
及盘中砝码的重力。

(2)一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据。

为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系,应该作a与的图像。

(3)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的 a -图线如图所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?
12.(7分)某同学在探究加速度与力、质量的关系的实验中,测得小车的加速度a 和拉力F的数据如表所示。

F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m·s-2) 0.11 0.19 0.29 0.40 0.51
(1)根据表中的数据在坐标图上作出 a -F图像。

(2)实验中所得 a -F图像不通过坐标原点,原因是________________________。

__________________________________________________________________三、计算题(本题共4小题,共46分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(10分)如图所示,一儿童玩具静止在水平地面上,一
个幼儿用与水平面成53°角的恒力拉着它沿水平面做
直线运动,已知拉力F=3.0N,玩具的质量m=0.5kg,经时
间t=2.0s,玩具移动了x=4m,这时幼儿松开手,问玩具还能运动多远?(取
g=10m/s2,sin 53°=0.8,cos53°=0.6)
14.(12分)皮带运输机是靠货物和传送带之间的摩擦力把货物送往别处的。

如图所示,已知传送带与水平面的倾角为θ=37°,以4 m/s的速率向上运行,在传送带的底端A处无初速度地放上一质量为0.5kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数为0.8。

若传送带底端A到顶端B的长度为25m,则物体从A到B的时间为多少?(取g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
15.(能力挑战题)(11分)如图所示,跨过定滑轮的绳的一端挂一吊
板,另一端被吊板上的人拉住,已知人的质量为70kg,吊板的质量
为10 kg,绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计,取重力加速度
g =10m/s2。

当人以440N的力拉绳时,人与吊板的加速度a和人对
吊板的压力F N′分别为多少?
16.(2013·汕头高一检测)(13分)一质量m=2.0kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面,某同学利用传感器测出了小物块从一开始冲上斜
面到上滑过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机作出了小物块上滑过程的速度—时间图线,如图所示。

(取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;
(2)小物块与斜面间的动摩擦因数;
(3)小物块所到达斜面最高点与斜面底端距离。

答案解析
1. 【解析】选C。

物体的惯性大小只由物体的质量决定,和物体受力情况、速度大小无关,故A、B、D错误,C正确。

2.【解析】选B。

由超重、失重和完全失重的概念可知,在加速度向下时处于失重状态,在加速度向上时处于超重状态,故B正确,A、C、D错误。

3.【解析】选C。

物体受到的滑动摩擦力为
F f=μF N=μmg=0.1×10N=1 N,
水平方向上的合外力为F+F f=ma,
则a==m/s2=21 m/s2。

则C正确,A、B、D错误。

4.【解析】选B、C。

由题图乙可知在0～t1、t2～t3及t4之后,传感器所受压力大小等于物块的重力大小;t1～t2时间段内,传感器所受压力大小大于物块重力,处于超重状态,加速度向上;t3～t4时间段内,压力小于物块重力,处于失重状态,加速度向下。

综上所述,选项B、C正确,A、D错误。

5.【解析】选B、C。

取整体为研究对象,由牛顿第二定律得F-5μmg=5ma。

再选取1、2两块为研究对象,由牛顿第二定律得F-2μmg-F N=2ma。

两式联立得
F N=0.6F。

进一步分析可得从左向右,木块间的相互作用力是依次变小的,则A、D 不正确,B、C正确。

6.【解析】选B。

对于磁环A,受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2,根据平衡条件可知,F2=G;对于磁环B,受到重力G、磁环A对磁环B的排斥力F2'及木支架底座对磁环B的支持力F1'的作用,根据平衡条件得,F1'=F2'+G,根据作用力与反作用力关系知F1=F2+G,那么,则有F1=2G,选项B正确,其他选项均错。

7.【解析】选C。

因为下落速度不断增大,而阻力F f∝v2,所以阻力逐渐增大,当
F f=mg时,物体开始匀速下落。

以箱和物体为整体:(M+m)g-F f=(M+m)a,F f增大则加速度a减小。

对物体:Mg-F N=ma,加速度减小,则支持力F N增大。

所以物体后来受到的支持力比开始时要大,不可能“飘起来”,则C正确,A、B、D错误。

8.【解析】选C、D。

小车的受力情况可能如图所示。

若小车做匀速运动,合力为零,此时Fcosθ=F f,F N+Fsinθ=mg,所以小车受四个力作用,进一步可以证明,地面粗糙时,只要Fsinθ<mg,小车必受F N、F f作用,则小车一定受四个力作用,若Fsinθ=mg,则小车只受恒力F和重力mg,故B错误,C正确;小车做加速运动时,若地面粗糙,Fsinθ<mg,小车受四个力作用,若Fsinθ
=mg,小车受两个力作用,若地面光滑,F f=0,若Fsinθ<mg,小车受三个力作用,若Fsinθ=mg,小车受两个力作用;故A错误,D正确。

9.【解析】选C。

土豆A受周围土豆的力的作用无法一一分析。

对整体由牛顿第二定律得:μMg=Ma,则a=μg。

(方向水平向左)
对土豆A受力分析如图所示,所以
F其他==mg21,C选项正确。

10.【解析】选C、D。

由图1可知该同学体重约为46 kg,图2和图5体重计的读数约为50 kg,大于该同学体重,则一定具有向上的加速度,处于超重状态,电梯可能加速向上,也可能减速向下运动,故A项错、D项对。

图3和图4中体重计读数约为42 kg,小于该同学的体重,说明电梯具有向下的加速度,处于失重状态, 可能是加速下降或减速上升运动,则B项错,C项对,故选C、D。

【总结提升】超重、失重的判定方法
超重和失重并不是物体的重力发生了变化,判断一个物体是处于超重状态还是
处于失重状态,根本依据是看物体加速度的方向。

如果物体的加速度沿竖直方向
的分量向上,则超重,若有向下的分量,则失重。

11.【解析】(1)只有M与m满足M m才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中
砝码的重力。

(2)由于a∝,所以a -图像应是一条过原点的直线,所以数据处理时,常作出a 与的图像。

(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时,由图像知乙的加速度大,故乙的拉力F 大(或乙中盘及盘中砝码的质量大)。

答案:(1)M m (2)(3)拉力不同
12.【解析】(1)如图所示
(2)平衡摩擦力时,木板的倾角过小或没有平衡摩擦力。

答案:(1)见解析(2)平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力
【总结提升】验证牛顿第二定律实验的误差分析方法
(1)由实验原理mg=Ma得a==,而实际上a'=,所以小车的实际加速度小于所测的加速度,存在着系统误差,为了尽可能地减小误差,本实验要求M m。

(2)在a -F图像和a-图像中,若出现图线不过原点的情况,则是由于平衡摩擦力不够或平衡摩擦力过量而引起的。

若图线在a轴上有截距,说明细绳的拉力为0时,小车已经具有了加速度,说明木板的倾角过大,平衡摩擦力过量;如果小车的质量减小到一定值时(即增大到一定值时),小车才开始有加速度,即图线在轴上有截距,说明木板的倾角过小,平衡摩擦力不够。

13.【解析】第一阶段x=at2,代入数据解得a=2m/s2。

(2分)
由牛顿第二定律知Fcos 53°-μ(mg-Fsin 53°)=ma (3分)
代入数据解得μ=,则v=at=4m/s。

(2分)
第二阶段F f=μmg
则μmg=ma',又v2=2a'x' (2分)
以上两式联立代入数据得:x'=2.6m。

(1分)
答案:2.6m
14.【解析】物体加速过程受力如图所示
由牛顿第二定律知,沿传送带方向:
F f-mgsinθ=ma (2分)
垂直传送带方向:
F N-mgcosθ=0 (2分)
又有:F f=μF N
解得:a=0.4m/s2。

(1分)
物体加速到与传送带共速的时间
t1==10s; (1分)
物体加速的位移x1=t1=20m; (2分)
此后物体匀速运动至B端的时间
t2==1.25s; (2分)
物体从A到B的时间t=t1+t2=11.25s。

(2分)
答案:11.25s
15.【解题指南】解答本题应把握以下三点:
(1)用整体法求人与吊板的加速度;
(2)用隔离法分析人受到的支持力;
(3)根据牛顿第三定律求人对吊板的压力。

【解析】以人和吊板整体为研究对象,该整体受到两个向上的拉力均为440N,受到重力的大小为800 N,
其合力为880N-800N=80N, (2分)
由F合=ma得a =1.0m/s2。

(2分)
再以人为研究对象,人受到重力700N,受到吊板的支持力F N及绳对其向上的拉力F T=440N,由牛顿第二定律得,F T+F N-m人g=m人a, (3分)
解得F N=330N。

(2分)
根据牛顿第三定律得,人对吊板的压力F N'与吊板对人的支持力等大反向,故
F N'=330 N。

(2分)
答案:1.0m/s2330 N
16.【解题指南】解答本题应把握以下三点:
(1)根据图像求出小物块的加速度;
(2)由牛顿第二定律求得小物块与斜面间的动摩擦因数;
(3)由运动学知识求小物块所到达斜面最高点与斜面底端的距离。

【解析】(1)由小物块上滑过程的速度—时间图线,可得小物块冲上斜面过程中加速度为
a==m/s2=-8 m/s 2 (3分)
加速度大小为8m/s2。

(2)对小物块进行受力分析如图所示,
由牛顿第二定律知:mgsin 37°+F f=ma (2分)
又F N-mgcos 37°=0 (2分)
F f=μF N (1分)
代入数据解得μ=0.25。

(1分)
(3)由图像知小物块沿斜面上滑的距离为
x=·t=×1.0m=4.0 m。

(4分)
答案:(1)8m/s2(2)0.25 (3)4.0 m
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