2019-2020学年第一学期人教版高中物理必修1第四章《牛顿运动定律》测试卷(解析版)

第四章《牛顿运动定律》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.如图所示，足够长的水平传送带以v 0＝2 m/s 的速率顺时针匀速运行．t ＝0时，在最左端轻放一个小滑块，t ＝2 s 时，传送带突然制动停下．已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，取g
＝10 m/s 2.下列关于滑块相对地面运动的v －t 图象正确的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
2.如图所示，在以速度v 逆时针匀速转动的、与水平方向倾角为θ的足够长的传送带的上端轻轻放置一个质量为m 的小物块，小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ(μ＜tan θ)，则下列图象中能够客观反映出小物块的速度随时间变化关系的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
3.如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A 、B ，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上．轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态．下列说法正确的是( )
A ． 只将环A 向下移动少许，绳上拉力变大，环
B 所受摩擦力变小
B．只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变
C．只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变
D．只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小
4.如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点．设滑块所受支持力为F N.OP与水平方向的夹角为θ下列关系正确的是()
A．F＝
B．F＝mg tanθC．F N＝
D．F N＝mg tanθ
5.关于作用力与反作用力，下列说法正确的是()
A．作用力是摩擦力，反作用力可能是弹力B．作用力是重力，反作用力可能是弹力C．作用力是摩擦力，反作用力一定是摩擦力D．作用力是重力，反作用力一定是弹力
6.伽利略的斜面实验为牛顿定律奠定了基础．下列有关说法正确的是()
A．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B．已知月球上的重力加速度是地球上的，故一个物体从地球移到月球惯性减小为原来的
C．同一物体运动越快越难停止运动，说明物体的速度越大，其惯性越大
D．由于巨轮惯性很大，施力于巨轮，经过很长一段时间后惯性变小
7.下列现象属于完全失重状态的是()
A．电梯里的小孩随电梯一起下降时
B．天宫二号以加速度g向上做匀加速运动
C．火箭点火加速升空离开地面时
D．宇航员在太空舱中“飘浮”时
8.轿车的加速度大小是衡量轿车加速性能的一项重要指标．近来，一些高级轿车的设计师在关注轿车加速度的同时，提出了一个新的概念，叫做“加速度的变化率”，用“加速度的变化率”这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢，并认为，轿车的加速度变化率越小，乘坐轿车的人感觉越舒适．下面四个单位中，适合做加速度的变化率单位的是()
A． m/s B． m/s2C． m/s3 D． m2/s3
9.如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是F fm.现用平行于斜面的拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块沿斜面以同一加速度向下运动，则拉力F的最大值是()
A ．F fm
B ．F fm
C ．F fm
D ．F fm 10.如图所示，A 、B 两物体的质量分别为mA 、mB ，且mA >mB ，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由Q 点缓慢地向左移到P 点，整个系统重新平衡后，绳的拉力F 和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ变化情况是( )
A ．F 变大，θ角变大
B ．F 变小，θ角变小
C ．F 不变，θ角变小
D ．F 不变，θ角不变
11.如图是火箭加速上升时的照片，此时喷出气体对火箭作用力的大小( )
A ． 等于火箭的重力
B ． 等于火箭对喷出气体的作用力
C ． 小于火箭对喷出气体的作用力
D ． 大于火箭对喷出气体的作用力
12.如图所示，位于光滑固定斜面上的物块P 受到一水平向右的推力F 的作用．已知物块P 沿斜面加速下滑，现保持F 的方向不变，使其减小，则加速度( )
A ． 一定变小
B ． 一定变大
C ． 一定不变
D ． 可能变小，可能变大，也可能不变
二、实验题(共3小题)
13.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，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系．下列措施中不需要或不正确的是( )
A．首先要平衡摩擦力，使小车受到的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．每次改变小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D．实验中通过在塑料桶内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．实验中应先释放小车，然后再开打点计时器的电源
(2)某组同学实验得出数据，画出的a－的关系图线如图所示．从图象中可以看出，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.
14.在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车以及车中的砝码质量用M表示，盘以及盘中的砝码质量用m表示．
(1)实验过程中，电火花计时器接在频率为f＝50 Hz的交流电源上，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行．
(2)若已平衡好摩擦，在小车做匀加速直线运动过程中，绳子拉力F T＝________，当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
(3)某小组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是________．
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车
D．用天平测出m以及M，小车运动的加速度可直接用公式a＝求出
(4)某小组同学保持小车以及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系时，由于
他们操作不当，这组同学得到的a－F关系图象如图所示，①图线不过原点的原因是____________；
②图线上端弯曲的原因是________．
(5)某小组在操作完全正确且满足(2)中质量关系的情况下，下图为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1＝3.20 cm，x2＝4.52 cm、x5＝8.42 cm、x6＝9.70 cm.则小车加速度大小a＝________m/s2.(保留三位有效数字)
15.为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮)，钩码总质量用m表示．
(1)图(a)是用图甲装置中打点计时器所打的纸带的一部分，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示. 则OD间的距离为________cm.图(b)是根据实验数据绘出的s－t2图线(s 为各计数点至同一起点的距离)，则加速度大小a＝________m/s2(保留三位有效数字)
(2)若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，g为当地重力加速度，则乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为________．
三、计算题(共3小题)
16.质量为m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37°(sin 37°＝0.6)，经t1＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止，(g取10 m/s2)则：
(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．
(2)物体运动过程中最大速度是多少？
(3)物体运动的总位移是多少？
17.一个静止在水平面上的物体，质量是2.0 kg，在水平方向受到4.4 N的拉力，物体与平面间的滑动摩擦力是2.2 N．求物体4.0 s末的速度和4.0 s内发生的位移．
18.一小球竖直向上抛出，先后经过抛出点的上方h＝5 m处的时间间隔Δt＝2 s，则小球的初速度v0为多少？小球从抛出到返回原处所经历的时间是多少
答案解析
1.【答案】B
【解析】刚被放在传送带上时，滑块受到滑动摩擦力作用做匀加速运动，a＝μg＝2 m/s2，滑块运动到与传送带速度相同需要的时间t1＝＝1 s，然后随传送带一起匀速运动的时间t2＝t－t1＝1 s，当传送带突然制动停下时，滑块在传送带摩擦力作用下做匀减速运动直到静止，a′＝－a＝－2 m/s2，运动的时间t3＝＝s＝1 s，选项B正确．
2.【答案】C
【解析】刚放上去的时候，物块受重力，支持力，摩擦力方向向下，物块做加速运动，故由牛顿第二定律：mg sinθ＋μmg cosθ＝ma1解得：a1＝g sinθ＋μg cosθ，物块做加速运动，当物块速度大于传送带速度后，摩擦力变为向上，由于μ＜tanθ，即μmg cosθ＜mg sinθ，物块做加速运动，则由牛顿第二定律：mg sinθ－μmg cosθ＝ma2解得：a2＝g sinθ－μg cosθ由于a1＞a2，故选C.
3.【答案】B
【解析】设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为α，绳子的长度为L，B点到墙壁的距离为S，根据几何知识和对称性，得：sinα＝；以滑轮为研究对象，设绳子拉力大小为F，根据平衡条件得：2F cosα＝mg，得F＝；只将环A向下移动少许，S不变，α角不变，则绳上拉力不变，环B 所受摩擦力F f＝F sinα不变，选项A错误，B正确；只将环B向右移动少许，则两边绳子的夹角α变大，则根据2F cosα＝mg，可知绳上拉力F变大，环A所受杆的弹力F N＝F sinα变大，选项C、D 错误．
4.【答案】A
【解析】对小滑块受力分析，受水平推力F、重力mg、支持力F N，根据三力平衡条件，将水平推力F和重力mg合成，如图所示，由几何关系可得
F＝，F N＝，所以A正确，B、C、D错误．
5.【答案】C
【解析】作用力与反作用力的性质相同，摩擦力的反作用力也是摩擦力，重力的反作用力是物体对地球的吸引力，故C正确，A、B、D错误．
6.【答案】A
【解析】惯性是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，所以物体抵抗运动状态变化的性质是惯性，其大小和物体的质量有关系，与物体的运动状态无关，A正确，C、D错误；在月球上和在地球上，重力加速度的大小不一样，所受的重力大小也就不一样了，但质量不变，惯性也不变，B错误．
7.【答案】D
【解析】电梯里的小孩随电梯一起下降时，没有说明加速度的方向，所以不能判断出是否是完全失重状态．故A错误；天宫二号以加速度g向上做匀加速运动时加速度方向向上，是超重状态．故B错误；火箭点火加速升空离开地面时加速度的方向向上，处于超重状态．故C错误；宇航员在太空舱中“飘浮”时只受到重力的作用，处于完全失重状态．故D正确．
8.【答案】C
【解析】新物理量表示的是加速度变化的快慢，所以新物理量应该等于加速度的变化量与时间的比值，而加速度的单位是m/s2，
所以新物理量的单位应该是m/s3，所以C正确．
9.【答案】C
【解析】当下面2m的物体摩擦力达到最大时，拉力F达到最大．
将4个物体看做整体，由牛顿第二定律：F＋6mg sin 30°＝6ma①
将2个m及上面的2m看做整体：F fm＋4mg sin 30°＝4ma②
由①②解得：F＝F fm.
10.【答案】D
【解析】重新平衡后，绳的拉力仍等于A物体的重力，B物体所受的细绳的拉力等于B物体的重力，所以有：2mAg sinθ＝mBg，即sinθ＝，θ不变，D正确．
11.【答案】B
【解析】火箭加速上升，则合力方向向上，所以喷出气体对火箭作用力的大小大于重力，故A错误；喷出气体对火箭作用力与火箭对喷出气体的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B 正确，C、D错误．
12.【答案】B
【解析】P的受力情况如图所示，由牛顿第二定律得mg sinθ－F cosθ＝ma，则a＝g sinα－，可知F减小时，a增大，故B项正确．
13.【答案】(1)BCEF(2)5
【解析】(1)本实验中只有平衡摩擦力后，小车受到的拉力才是其合力，故应平衡摩擦力，选项A 正确；平衡摩擦力时不应挂小桶，故B错误；实验中只需平衡一次摩擦力即可，故选项C不需要；实验中只需从靠近打点计时器处释放小车即可，不需从同一位置释放，故选项E不需要；释放小车之前应先接通电源，故选项F错误；(2)由图线知F＝Ma＝×2＝5 N，当物体质量为5 kg时，
a＝＝1 m/s2.
14.【答案】(2)M≫m(3)C (4)①没平衡摩擦力(或平衡摩擦力不足)②不满足M≫m (5)1.30
【解析】(2)设小车的质量为M，砝码盘总质量为m，将两者看做一个整体，对整体有mg＝(M＋m)a，对小车有F T＝Ma，联立可得F T＝Ma＝＝，只有当M≫m时，F T≈mg
(3)平衡摩擦力时，不能将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上，故A错误；平衡摩擦力时应用mg sinθ＝μmg cosθ，则只需满足g sinθ＝μg cosθ，与质量无关，改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；实验时，先接通电源，再释放小车，故C正确；小车运动的加速度通过纸带求出，不能通过a＝求出，故D错误．
(4)当F≠0时，a＝0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车所受的摩擦力与绳子的拉力抵消了．该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
而后者：随着F的增大，即盘及盘中砝码质量的增大，不再满足盘及盘中砝码的质量远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象．
(5)由于相邻两计数点间还有4个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝5×0.02＝0.1 s.
根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2得(x5＋x6)－(x1＋x2)＝2a(2T)2，解得：
a＝＝1.30 m/s2.
15.【答案】(1)1.200.933(2)1：2
【解析】(1)OD间的距离为1.20 cm；由图线可知a＝，解得a＝0.933 m/s2；(2)乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，且通过计算得到小车加速度均为a，根据牛
顿第二定律，则有：F＝M乙a,2F＝M丙a；因此乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为1∶2. 16.【答案】(1) 当力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F时物体的速度达到最大值，撤去F 后物体做匀减速直线运动．
(2)5 m/s(3)27.5 m
【解析】(1)当力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F时物体的速度达到最大值，撤去F后物体做匀减速直线运动．
(2)撤去F前对物体受力分析如图甲，有：
甲
F sinθ＋F N1＝mg
F cosθ－F f＝ma1
F f＝μF N1
x1＝a1t
v＝a1t1，联立各式并代入数据解得x1＝25 m，v＝5 m/s
(3)撤去F后对物体受力分析如图乙，有：
乙
F f′＝μF N2＝ma2，F N2＝mg
2a2x2＝v2，代入数据得x2＝2.5 m
物体运动的总位移：x＝x1＋x2得x＝27.5 m
17.【答案】4.4 m/s8.8 m
【解析】对物体受力分析如图所示，
由牛顿第二定律，得F－F f＝ma，则加速度a＝＝m/s2＝1.1 m/s2
物体4.0 s末的速度
v＝at＝1.1×4.0 m/s＝4.4 m/s，
物体在4.0 s内发生的位移
x＝at2＝×1.1×4.02m＝8.8 m
18.【答案】10m/s2s
【解析】小球先后经过A点的时间间隔为：Δt＝2 s，
则上升过程中的时间为：t1＝＝1 s，
小球在A点处的速度为：v A＝gt1＝10 m/s；
在OA段根据公式有：v－v＝－2gh
得：v0＝10m/s；
小球从O点上抛到A点的时间为：
t2＝＝s＝(－1) s
根据对称性，小球从抛出到返回原处所经历的总时间为：t＝2(t1＋t2)＝2s.。