高中物理第四章牛顿运动定律章末质量评估含解析粤教版必修第一册

章末质量评估（四）（时间：60分钟分值：100分）一、单项选择题（本题共5小题,每题4分,共20分.每小题中只有一个选项是正确的,选对得4分,错选、不选或多选不得分）1.科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用.下列说法不符合历史事实的是（）A.亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变B.伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向D.牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质解析：亚里士多德的观点是力是维持物体运动的原因,即物体有力就运动,没有力就静止,故A错误；伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,选项B正确；笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向,选项C正确；牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,选项D正确；故选项A不符合历史事实.答案：A2.一雪橇放在冰面上,现让一只狗拉着雪橇在冰面上匀速前进,则（）A.狗对雪橇的拉力与冰面对雪橇的摩擦力是一对作用力与反作用力B.雪橇对冰面的压力与冰面对雪橇的支持力是一对平衡力C.雪橇对冰面的压力与冰面对雪橇的支持力是一对作用力与反作用力D.雪橇对冰面的压力与雪橇受到的重力是一对平衡力解析：雪橇匀速前进,则雪橇受力平衡,狗对雪橇的拉力与冰面对雪橇的摩擦力是一对平衡力,冰面对雪橇的支持力与雪橇受到的重力是一对平衡力,A、D错误；雪橇对冰面的压力与冰面对雪橇的支持力是一对作用力与反作用力,B错误,C正确.答案：C3.如图所示,一辆汽车在平直公路上向左行驶,一个质量为m、半径为R的球,用轻绳悬挂在车厢竖直的光滑后壁上.汽车以加速度a加速前进.绳子对球的拉力设为T,车厢后壁对球的水平弹力为F.则当汽车的加速度a增大时（）A.T 不变,F 增大B.T 增大,F 增大C.T 减小,F 减小D.T 减小,F 增大解析：设绳子与后壁的夹角为θ,则竖直方向上：T cos θ＝mg ,则T ＝mgcos θ,故T 不变；水平方向上：F －T sin θ＝ma ,由于a 增大,故F 增大,所以A 正确.答案：A4.细绳拴一个质量为m 的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连,平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示（已知cos 53°＝0.6,sin 53°＝0.8）,以下说法正确的是（ ）A.小球静止时弹簧的弹力大小为34mgB.小球静止时细绳的拉力大小为45mgC.细线烧断瞬间小球的加速度立即为gD.细线烧断瞬间小球的加速度立即为53g解析：小球静止时,分析受力情况,如图,由平衡条件得：弹簧的弹力大小为：F ＝mg tan 53°＝43mg ,细绳的拉力大小为T ＝mg cos 53°＝53mg ,故A 、B 错误.细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为：a ＝T m ,a ＝53g .故C 错误,D 正确.答案：D5.如图所示,小球A 和B 的质量均为m ,长度相同的四根细线分别连接在两球间、球与水平天花板上P 点以及与竖直墙上的Q 点之间,它们均被拉直,且P 、B 间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则Q 、A 间水平细线对球的拉力大小为（ ）A.22mg B.mg C.3mgD.33mg 解析：由题,P 、B 间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则知A 、B 间细线的拉力为零.对A 球受力分析,由平衡条件,得T QA ＝mg tan 60°＝3mg ,选项A 、B 、D 错误,C 正确. 答案：C二、多项选择题（本题共5小题,每题6分,共30分.每小题有多个选项是正确的,全选对得6分,少选得3分,选错、多选或不选不得分）6.将物体竖直向上抛出,假设运动过程中空气阻力不变,其速度—时间图像如图所示,则（ ）A.上升、下降过程中加速度大小之比为11∶9B.上升、下降过程中加速度大小之比为10∶1C.物体所受的重力和空气阻力之比为9∶1D.物体所受的重力和空气阻力之比为10∶1解析：上升、下降过程中加速度大小分别为：a 上＝11 m/s 2,a 下＝9 m/s 2,由牛顿第二定律得：mg ＋F 阻＝ma 上,mg －F 阻＝ma 下,联立解得：mg ∶F 阻＝10∶1,A 、D 正确.答案：AD7.如图甲所示,竖直电梯中质量为m的物体置于压力传感器P上,电脑可描绘出物体对P 的压力F随时间的变化图线；图乙中K、L、M、N四条图线是电梯在四种运动状态下由电脑获得的F-t图线,由图线分析电梯的运动情况,下列结论中正确的是（）图甲图乙A.由图线K可知,此时电梯一定处于匀加速上升状态B.由图线L可知,此时电梯的加速度大小一定等于gC.由图线M可知,此时电梯一定处于静止状态D.由图线N可知,此时电梯加速度的方向一定先向上后向下解析：物体对P的压力等于支持力的大小,根据牛顿第二定律判断加速度的大小和方向,从而确定电梯的运动情况.由图线K可知,物体对P的压力大于物体的重力,且逐渐增大,则支持力大于重力,且逐渐增大,根据牛顿第二定律知,加速度方向竖直向上,且逐渐增大,电梯加速度方向竖直向上,且在变化,故A错误；由图线L可知,支持力的大小等于2 mg,根据牛顿第二定律得,F－mg＝ma,解得a＝g,方向竖直向上,故B正确；由图线M可知,支持力等于重力,知电梯可能处于静止,可能处于匀速直线运动状态,故C错误；由图线N可知,支持力的大小先大于mg再小于mg,根据牛顿第二定律知,加速度的方向先向上,再向下,故D正确.答案：BD8.静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用,该力随时间变化的关系如图所示,则以下说法中正确的是（）A.物体在2 s内的位移为零B.4 s末物体将回到出发点C.2 s末物体的速度为零D.物体一直在朝同一方向运动解析：根据题图像可知,物体先朝正方向做匀加速直线运动,接着做匀减速直线运动,再做正方向的匀加速直线运动,周期性地朝单方向运动,由于加速和减速阶段的加速度大小相等,所以2 s末的速度为零,位移不为零,A、B错误,C、D正确.答案：CD9.如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面上,m2在空中）,力F与水平方向成θ角.则m1所受支持力F N 和摩擦力f正确的是（）A.F N＝m1g＋m2g－F sin θB.F N＝m1g＋m2g－F cos θC.f＝F cos θD.f＝F sin θ解析：该题考查连接体的平衡问题,利用隔离法求相互作用力,利用整体法求外力.选整体为研究对象,在水平方向有f＝F cos θ,在竖直方向有F N＋F sin θ＝（m1＋m2）g,F N＝m1g＋m2g－F sin θ,故A、C选项正确.答案：AC10.如图所示,两个倾角相同的滑竿上分别套有A、B两个质量均为m圆环,两个圆环上分别用细线悬吊两个质量均为M的物体C、D,当它们都沿滑竿向下滑动并保持相对静止时,A的悬线与杆垂直,B的悬线竖直向下.下列结论正确的是（）A.A环受滑竿的作用力大小为（m＋M）g cos θB.B环受到的摩擦力f＝mg sin θC.C球的加速度a＝g sin θD.D受悬线的拉力T＝Mg解析：对C受力分析,如图所示.由牛顿第二定律,得到Mg sin θ＝Ma,①细线拉力为T＝Mg cos θ,②再对A环受力分析,如下图所示.根据牛顿定律,有mg sin θ－f ＝ma ,③F N ＝mg cos θ＋T ,④由①②③④解得：f ＝0,F N ＝（M ＋m ）g cos θ,故A 、C 正确.对D 受力分析,受重力和拉力,合力与速度在一条直线上,故合力为零,物体做匀速运动,细线拉力等于Mg ；再对B 环受力分析,如图,B 环受重力、拉力、支持力,由于做匀速运动,合力为零,故必有向后的摩擦力；根据平衡条件,有（M ＋m ）g sin θ＝f ,F N ＝（M ＋m ）g cos θ,故B 错误,D 正确.答案：ACD三、非选择题（共5小题,共50分）11.（6分）如图甲为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带,纸带上A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 为七个相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔是0.1 s,距离如图,单位是cm,小车的加速度是 m/s 2,在验证质量一定时加速度a 和合外力F 的关系时,某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a-F 图像,其原因是 （结果保留小数点后两位有效数字）.图甲 图乙解析：利用逐差法计算加速度.a ＝（s DE －s AB ）＋（s EF －s BC ）＋（s FG －s CD ）9T2＝（s DE ＋s EF ＋s FG ）－（s AB ＋s BC ＋s CD ）9T2＝s AG －s AD －s AD 9T 2＝40.65－2×13.159×0.12×10－2 m/s 2≈1.60 m/s 2.答案：1.60 平衡摩擦力过度12.（8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,应该做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 －1M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？________________________________________________________.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 ∝1M ,所以a-1M 图像应是一条过原点的直线,所以数据处理时,常作出a 与1M的图像.（3）两小车及车上的砝码的总质量相等时,由题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：见解析13.（12分）一物体沿斜面向上以12 m/s 的初速度开始滑动,它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的vt 图像如图所示,求斜面的倾角以及物体与斜面的动摩擦因数（g 取10 m/s 2）.解析：由题图像可知,上滑过程的加速度a 上＝122m/s 2＝6 m/s 2,下滑过程的加速度a 下＝123 m/s 2＝4 m/s 2.上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图.上滑过程a 上＝mg sin θ＋μmg cos θm＝g sin θ＋μg cos θ,下滑过程a 下＝g sin θ－μg cos θ, 解得θ＝30°,μ＝315. 答案：θ＝30° μ＝31514.（12分）如图,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面,斜面上放一质量为m 的光滑球.静止时,箱子顶部与球接触但无压力.箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a 的匀减速运动直至静止,经过的总位移为s ,运动过程中的最大速度为v .（1）求箱子加速阶段的加速度大小a ′；（2）若a >g tan θ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力.解析：（1）由匀变速直线运动公式有：v 2＝2a ′s 1、v 2＝2as 2,且s ＝s 1＋s 2,解得：a ′＝av 22as －v2.（2）假设球不受箱子作用,应满足F N sin θ＝ma ,F N cos θ＝mg ,解得a ＝g tan θ.减速时加速度向左,此加速度由斜面支持力F N 与左壁支持力F 左共同决定,当a >g tan θ,F 左＝0,球受力如图所示, 在水平方向上,根据牛顿第二定律有F N sin θ＝ma ,在竖直方向有F N cos θ－F 上＝mg ,解得F 上＝m （a cot θ－g ）.答案：（1）av 22as －v2 （2）0 m （a cot θ－g ）15.（12分）某运动员做跳伞训练,他从悬停在空中的直升机上由静止跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落.他打开降落伞后的速度图线如图甲.降落伞用8根对称的绳悬挂运动员,每根绳与中轴线的夹角均为37°,如图乙.已知人的质量为50 kg,降落伞质量也为50 kg,不计人所受的阻力,打开伞后伞所受阻力f 阻与速率v 成正比,即f 阻＝kv （g 取10 m/s 2,sin 53°＝0.8,cos 53°＝0.6）.求：图甲 图乙 （1）打开降落伞前人下落的距离.（2）阻力系数k 和打开伞瞬间的加速度a 的大小和方向. （3）每根悬绳能够承受的拉力.解析：（1）h 0＝v 202g＝20 m.（2）kv ＝2mg ,将v ＝5 m/s 代入得k ＝200 N·s/m. 对整体kv 0－2mg ＝2ma ,a ＝kv 0－2mg 2m＝30 m/s 2,方向竖直向上.（3）设每根绳拉力为T ,以运动员为研究对象有 8T cos α－mg ＝ma ,T ＝m （g ＋a ）8 cos 37°＝312.5 N.由牛顿第三定律得：悬绳能承受的拉力至少为312.5 N. 答案：（1）20 m （2）k ＝200 N·s/m a ＝30 m/s 2方向竖直向上 （3）312.5 N。