17-18版高中物理必修1練習第4章牛頓運動定律《牛頓運動定律》檢測試題

《牛頓運動定律》檢測試題(時間:90分鐘滿分:100分)【測控導航】知識點題號及難易度1.牛頓第一定律慣性1(易)2.物體的平衡2(易),3(易),8(中),12(中),15(易)3.牛頓第三定律的理解4(易)4.牛頓第二定律的理解及應(yīng)用5(易),6(中),7(易),10(中),11(中),16(易)5.動力學圖像的應(yīng)用9(中)6.實驗:探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系13(易),14(易)7.傳送帶、滑板問題17(中),18(難)一、選擇題(第1～6題為單項選擇題,第7～12題為多項選擇題,每小題4分,選對但選不全得2分,共48分)1.對下列現(xiàn)象解釋正確的是(C)A.在一定拉力作用下,車沿水平方向前進,所以力是物體運動的原因B.向上拋出的物體由于慣性向上運動,以后慣性變小,速度越來越小C.質(zhì)量大的物體運動狀態(tài)不容易改變是由于物體的質(zhì)量大,慣性也就大的緣故D.高速行駛的汽車由于速度大,所以慣性大,很難停下來解析:力不是使物體運動的原因,物體不受力時也可以做勻速直線運動,選項A錯誤;向上拋出的物體由于慣性向上運動,以后由于受到重力的作用,速度越來越小,物體的慣性只與質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量不變,慣性不變,選項B錯誤;慣性大小的量度是質(zhì)量,慣性越大,運動狀態(tài)越難改變,與速度大小無關(guān),選項C正確,D錯誤.2.如圖所示,潤揚大橋架有很長的引橋,其目的是為了(D)A.增大汽車上橋時對橋面的壓力B.減小汽車上橋時對橋面的壓力C.增大汽車重力沿平行于引橋橋面向下的分力D.便于汽車通過大橋解析:設(shè)斜面傾角為θ,將重力按照作用效果正交分解,如圖所示.則G1=mgsinθ,G2=mgcosθ,由于引橋越長,斜面的傾角θ越小,G1越小,所以目的是為了減小汽車重力沿平行于引橋橋面向下的分力,使汽車上橋時牽引力不致太大,方便汽車通過大橋,選項A,B,C錯誤;D正確.3.如圖(甲)所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物塊正沿斜面以速度v0勻速下滑,斜劈保持靜止,地面對斜劈的摩擦力為Ff1,如圖(乙)所示,若對該物塊施加一平行于斜面向下的推力F1,使其加速下滑,則地面對斜劈的摩擦力為Ff2,如圖(丙)所示,若對該物塊施加一平行于斜面向上的推力F2,使其減速下滑,則地面對斜劈的摩擦力為Ff3,下列關(guān)于Ff1,Ff2,Ff3的大小關(guān)系正確的是(D)A.Ff1>0 B.Ff2>Ff3C.Ff2<Ff3 D.Ff2=Ff3解析:由于(甲)圖中物塊在斜面上勻速運動,把斜面和物塊當做整體,則整體受到的合外力為零,故地面對斜劈沒有摩擦力,即Ff1=0;圖(乙)、(丙)中,物塊受重力、支持力、沿著斜面向上的摩擦力、推力,垂直斜面方向平衡,故支持力FN=mgcosθ,故滑動摩擦力為Ff=μFN=μmgcosθ,即支持力和摩擦力均相同,則物塊對斜面的力也相同,由平衡關(guān)系可知,地面對斜劈的靜摩擦力相同,故Ff2=Ff3,選項D正確.4.如圖所示,小張同學左手抓起一只籃球,當籃球與手臂都靜止時,下列說法正確的是(A)A.手對籃球的作用力的大小等于籃球的重力B.手對籃球的作用力的大小大于籃球的重力C.手對籃球的作用力和籃球的重力是一對相互作用力D.手對籃球的作用力和籃球?qū)κ值淖饔昧κ且粚ζ胶饬馕?籃球處于靜止狀態(tài),受力平衡,籃球受到重力和手對籃球的作用力,所以手對籃球的作用力與籃球的重力大小相等,選項A正確,B錯誤;手對籃球的作用力和籃球的重力是一對平衡力,選項C錯誤;手對籃球的作用力和籃球?qū)κ值淖饔昧κ且粚ψ饔昧εc反作用力,大小相等,選項D錯誤.5.如圖所示,兩根直木棍AB和CD相互平行,斜靠在豎直墻壁上固定不動,一個圓筒從木棍的上部以初速度v0勻速滑下;若保持兩木棍傾角θ不變,將兩棍間的距離減小后固定不動,仍將圓筒放在兩木棍上部以初速度v0滑下,下列判斷正確的是(B)A仍勻速下滑 B勻加速下滑C減速下滑 D以上三種運動均可能解析:圓筒從木棍的上部勻速滑下過程中,受到重力mg、兩棍的支持力和滑動摩擦力,且Ff=μFN合,根據(jù)平衡條件得知,Ff=μmgcosθ,將兩棍間的距離稍減小后,兩棍支持力的合力不變,而兩力夾角減小,則每根木棍對圓筒的支持力變小,FN合變小,則Ff變小,而重力沿斜面向下的分力不變,則圓筒將勻加速滑下,選項B正確,A,C,D錯誤.6.某運動員做跳傘訓練,他從懸停在空中的直升機上由靜止跳下,跳離飛機一段時間后打開降落傘減速下落.他打開降落傘后的速度圖線如圖(甲)所示.降落傘用8根對稱的繩懸掛運動員,每根繩與中軸線的夾角均為α=37°,如圖(乙)所示.已知運動員的質(zhì)量為50kg降落傘的質(zhì)量也為50kg,不計運動員所受的阻力,打開傘后傘所受阻力Ff與速度v成正比,即Ff=kv(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).則下列判斷中正確的是(C)A.打開傘瞬間運動員的加速度a=20m/s2,方向豎直向上B.k=100N·s/mC.懸繩能夠承受的拉力至少為312.5ND.懸繩能夠承受的拉力至少為625N解析:對運動員和降落傘整體,當勻速下降時,由平衡條件得kv′2mg=0,即k=2mgv'=2×50打開傘瞬間根據(jù)牛頓第二定律得,kv2mg=2ma,解得a=200×20-1000100m/s2=30m/s2解得FT=mg+ma8cos37所以懸繩能夠承受的拉力至少為312.5N,選項C正確,D錯誤.7.小明家住26層,他放學后,乘坐電梯從1層直達26層.假設(shè)電梯剛啟動時做加速直線運動,中間一段做勻速直線運動,最后一段時間做減速直線運動.在電梯從1層直達26層的過程中,下列說法中正確的是(ABD)A.電梯剛啟動時,小明處于超重狀態(tài)B.電梯剛啟動時,電梯地板對小明的支持力大于小明受到的重力C.電梯上升的過程中,小明一直處于超重狀態(tài)D.電梯做減速直線運動時,電梯地板對小明的支持力小于小明受到的重力解析:電梯剛啟動時,小明有向上的加速度,則小明處于超重狀態(tài),電梯地板對小明的支持力大于小明受到的重力,選項AB正確;電梯啟動,向上加速時,加速度向上,而減速運動時,加速度向下,故加速度方向發(fā)生了變化,故小明先超重再經(jīng)過平衡過程,最后是失重,選項C錯誤;電梯做減速直線運動時,小明處于失重狀態(tài),地板對小明的支持力小于小明受到的重力,選項D正確.8.如圖所示,一個教學用的直角三角板的邊長分別為a,b,c,被沿兩直角邊的細繩A,B懸吊在天花板上,且斜邊恰好平行天花板,過直角的豎直線為MN,設(shè)A,B兩繩對三角形薄板的拉力分別為Fa和Fb,已知Fa和Fb以及薄板的重力為在同一平面的共點力,則下列判斷正確的是(BD)A.薄板的重心不在MN線上B.薄板所受重力的反作用力的作用點在MN的延長線上C.兩繩對薄板的拉力Fa和Fb是由于薄板發(fā)生形變而產(chǎn)生的D.兩繩對薄板的拉力Fa和Fb之比為Fa∶Fb=b∶a解析:三角形薄板受重力、兩個拉力處于平衡,三個力的延長線必然交于一點,即三個力一定交于三角形下面的頂點,所以重心一定在MN線上,根據(jù)牛頓第三定律知,重力的反作用力的作用點也在MN的延長線上,選項A錯誤,B正確;兩繩對薄板的拉力Fa和Fb是由于繩發(fā)生形變而產(chǎn)生,選項C錯誤;三角形薄板受力如圖所示,由平衡關(guān)系得Fa=mgcosα,Fb=mgsinα,則Fa∶Fb=1∶tanα=b∶a,選項D正確.9.一根質(zhì)量分布均勻的長繩AB,在水平外力F的作用下,沿水平面做直線運動,如圖(甲)所示.繩內(nèi)距A端x處的張力FT與x的關(guān)系如圖(乙)所示,由圖可知(AC)A.水平外力F=6N B.繩子的質(zhì)量m=3kgC.繩子的長度l=2m D.繩子一定不受摩擦力解析:設(shè)繩總長為L,總質(zhì)量為m,則繩單位長度質(zhì)量為m0=mL,對整個繩子有Fμmg=ma,可得繩子加速度為a=Fmμg,對繩子左端部分應(yīng)有FTμmL整理可得FT=FFL結(jié)合圖像可知F=6N,L=2m,選項A,C正確,由現(xiàn)有條件無法求出繩子質(zhì)量m和加速度a的大小,而摩擦力的存在與否對FTx圖像的形式無影響,選項B,D錯誤.10.一個多面體靜止在光滑水平面上,多面體的質(zhì)量為M,BC部分水平,且DE與水平面之間的夾角為θ,在BC面上靜止放置一個質(zhì)量為m的光滑球,如圖所示,下列說法正確的有(CD)A.沒有外力作用在多面體上,多面體會因球的壓力而向左運動B.如果用水平外力向左拉動多面體,只要拉力不是太大,球會隨多面體一起向左運動C.如果用水平外力向右推動多面體,球可能會沿AB面向上運動D.如果用水平外力向右推動多面體,球(未離開BC平面的過程)對BC平面的壓力可能會隨著水平外力的增大而減小解析:如果沒有外力作用在多面體上,對球和多面體進行整體分析,只受到豎直方向上的重力和地面的支持力,水平方向沒有力的作用,多面體靜止在水平面上,選項A錯誤;如果用水平外力向左拉動多面體,因球是光滑的,與BC面間無摩擦力,球不會隨多面體運動,仍保持原來的靜止狀態(tài),選項B錯誤;如果用水平外力向右推動多面體,多面體一定向右做加速運動,此時AB面對球有彈力作用,球的受力情況如圖所示,由牛頓第二定律可得FN2sinθ=ma,FN1+FN2cosθ=mg,即FN2=masinθ,FN1=m(g若推力逐漸增大,加速度增大,FN2逐漸增大,FN1逐漸減小,當FN1減小到零以后,球就會離開BC面沿AB面向上運動,選項C,D正確.11.如圖所示,在光滑水平面上,用彈簧水平連接一斜面體,彈簧的另一端固定在墻上,一人站在斜面上,系統(tǒng)靜止不動,然后人沿斜面加速向上運動,則(BCD)A.系統(tǒng)靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)B.系統(tǒng)靜止時斜面體共受到4個力作用C.人加速向上運動時彈簧伸長D.人加速時斜面體對地面的壓力變大解析:人和斜面整體靜止時,水平方向不受力,則彈簧彈力等于零,彈簧處于原長,選項A錯誤,人對斜面體有壓力、摩擦力,地面的支持力和斜面的重力,B正確;當人在斜面體上沿斜面向上加速運動時,斜面體對人的作用力必向上偏右方向,由牛頓第三定律可知,人對斜面體的作用力向下偏左方向,所以彈簧處于伸長狀態(tài),斜面體對地面的壓力變大,選項C,D正確.12.如圖所示,水平桌面上有三個相同的物體a,b,c疊放在一起,a的左端通過一根輕繩與質(zhì)量為m=1kg的小球相連,繩與水平方向的夾角為60°,小球靜止在光滑的半圓形器皿中,水平向右的力F=30N作用在b上,三個物體保持靜止狀態(tài),g取10m/s2,下列說法正確的是(BC)A.物體c受到向右的靜摩擦力B.物體b受到一個摩擦力,方向向左C.桌面對物體a的靜摩擦力方向水平向左D.撤去力F的瞬間,三個物體將獲得向左的加速度解析:設(shè)水平向右為正方向,由于處于靜止,且c相對于b無相對運動趨勢,不受摩擦力,選項A錯誤;b在水平方向受向右的力F,相對于a具有向右的相對運動趨勢,則a對b有向左的摩擦力,b對a有向右的摩擦力,大小均為30N;小球受重力、輕繩拉力、器皿支持力作用而處于平衡,結(jié)合幾何關(guān)系可知細繩拉力FT=1033N=5.77N,對a,b,c整體,則有FFTFf=0,即Ff=24.23N,方向水平向左,選項B,C正確;由于桌面對a的最大靜摩擦力Ffmax≥Ff,撤去力F后,FT<F二、非選擇題(共52分)13.(6分)在用DIS實驗研究小車加速度與外力的關(guān)系時,某實驗小組用如圖(甲)所示的實驗裝置,重物通過滑輪用細線拉小車,位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿傾斜軌道運動,位移傳感器(接收器)固定在軌道一端.實驗中把重物的重力作為拉力F,改變重物重力重復(fù)實驗四次,列表記錄四組數(shù)據(jù).a/m·s22.012.984.026.00F/N1.002.003.005.00(1)在圖(丙)中作出小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線;(2)從所得圖線分析該實驗小組在操作過程中的不當之處是;

(3)如果實驗時,在小車和重物之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器來測量繩子的拉力大小,如圖(乙)所示.是否仍要滿足小車質(zhì)量M遠大于重物的質(zhì)量m(選填“需要”或“不需要”).

解析:(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù),畫出小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線如圖所示:(2)由圖像可知,當小車拉力為零時,已經(jīng)產(chǎn)生了加速度,故在操作過程中軌道傾角過大,平衡摩擦力過度.(3)如果實驗時,在小車和重物之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器來測量繩子的拉力大小,傳感器的示數(shù)即為繩子拉力,則不需要滿足小車質(zhì)量M遠大于重物的質(zhì)量m.答案:(1)見解析圖(2)平衡摩擦力過度(3)不需要14.(9分)根據(jù)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗完成下面的題目.(1)有關(guān)實驗以及數(shù)據(jù)處理,下列說法正確的是.

A.應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量,以減小實驗誤差B.可以用天平測出小桶和砂的總質(zhì)量m及小車和砝碼的總質(zhì)量M;根據(jù)公式a=mgMC.處理實驗數(shù)據(jù)時采用描點法畫圖像,是為了減小誤差D.處理實驗數(shù)據(jù)時采用a1M判斷(2)某學生在平衡摩擦力時,把長木板的一端墊得過高,使得傾角偏大.他所得到的aF關(guān)系可用圖(甲)中的哪個表示?(圖中a是小車的加速度,F是細線作用于小車的拉力).

(3)某學生將實驗裝置按如圖(乙)所示安裝好,準備接通電源后開始做實驗.他的裝置圖中,明顯的錯誤是

(寫出兩條).

(4)圖(丙)是實驗中得到的一條紙帶,A,B,C,D,E,F,G為7個相鄰的計數(shù)點,相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出,量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為xAB=4.22cm,xBC=4.65cm,xCD=5.08cm,xDE=5.49cm,xEF=5.91cm,xFG=6.34cm.已知打點計時器的工作頻率為50Hz,則小車的加速度a=m/s2.(結(jié)果保留二位有效數(shù)字).

解析:(1)為保證繩拉小車的力等于砂和小桶的總重力大小,應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量,以減小實驗誤差,選項A正確;小車的加速度應(yīng)通過打點計時器打出的紙帶求出,選項B錯誤;采用描點法畫圖像來處理實驗數(shù)據(jù),不僅可以減小誤差,還可以形象直觀地反映出物理量之間的關(guān)系,選項C正確;為了將圖像畫成我們熟悉的直線,更直觀反映兩個變量的關(guān)系,由于a與M成反比,故應(yīng)作a1M(2)在平衡摩擦力時,把長木板的一側(cè)墊得過高,使得傾角偏大,小車重力沿木板向下的分力大于小車受到的摩擦力,小車受到的合力大于砂桶的拉力,在砂桶對小車施加拉力前,小車已經(jīng)有加速度,在探究物體的加速度與力的關(guān)系時,作出的aF圖線在a軸上有截距,選項C正確.(3)由實驗原理圖可知,打點計時器用的必須是交流電源,圖中用的是直線電源,小車釋放的位置應(yīng)該靠近計時器,以便測量更多的數(shù)據(jù)來減小誤差;同時木板水平,沒有平衡摩擦力.(4)由題意知,計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s,根據(jù)逐差法可得a=(=(6.=0.42m/s2答案:(1)ACD(2)C(3)打點計時器使用直流電源;小車與打點計時器間的距離太長;木板水平,沒有平衡摩擦力(4)0.4215.(8分)在動畫片《熊出沒》中,熊二用一根輕繩繞過樹枝將光頭強懸掛起來,如圖所示,此時繩與水平地面的夾角θ=37°,已知光頭強質(zhì)量為m=60kg,熊二的質(zhì)量為M=300kg,不計輕繩與樹枝間的摩擦,已知g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)熊二對地面的壓力;(2)熊二與地面間的靜摩擦力的大小Ff.解析:(1)對光頭強,輕繩拉力與重力為一對平衡力,則輕繩拉力F=60×10N=600N,由牛頓第三定律知,輕繩對熊二的拉力F′=mg=600N.設(shè)熊二受力如圖所示,將F′正交分解.根據(jù)平衡條件在豎直方向有FN+F′sinθMg=0,則FN=2640N,根據(jù)牛頓第三定律知FN′=FN=2640N.(2)根據(jù)平衡條件,在水平方向有F′cosθFf=0則Ff=F′cosθ=480N.答案:(1)2640N(2)480N16.(8分)極限運動是由多項成型運動項目以及游戲、生活和工作中的各種動作演變而來,它包括自行車越野、滑板、攀巖、沖浪、水上摩托、蹦極跳、輪滑等運動項目,是以年輕人參與為主的高難度觀賞性體育運動.在滑板比賽中,已知運動員連同裝備的質(zhì)量m=60kg,滑上路肩時的初速度v0=5m/s,在t=2.0s的時間內(nèi)向下勻加速滑過x=17m、傾角為θ=25°的斜坡路肩,求(取g=10m/s2,sin25°=0.42)(1)運動員的加速度大小;(2)運動員受到的阻力大小(包括空氣阻力和摩擦阻力).解析:(1)運動員做勻加速直線運動,由x=v0t+12at2得a=2(x-v0t)t(2)根據(jù)牛頓第二定律,運動員沿斜坡方向有:mgsinθFf=ma,解得Ff=m(gsinθa)=60×(10×0.423.5)N=42N.答案:(1)3.5m/s2(2)42N17.(10分)如圖所示,方形木箱質(zhì)量為M,其內(nèi)用兩輕繩將一質(zhì)量m=1.0kg的小球懸掛于P,Q兩點,兩細繩與水平的木箱頂面的夾角分別為60°和30°.水平傳送帶AB長l=30m,以v=15m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動,木箱與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ=0.75,g=10m/s2,求:(1)設(shè)木箱為質(zhì)點,且木箱由靜止放到傳送帶上,那么經(jīng)過多長時間木箱能夠從A運動到傳送帶的另一端B處;(2)木箱放到傳送帶上A點后,在木箱加速的過程中,繩P和繩Q的張力大小分別為多少?解析:(1)在木箱相對于傳送帶相對滑動時,由牛頓第二定律可知,μ(M+m)g=(M+m)a,解得a=μg=7.5m/s2,當達到與傳送帶速度相等過程中,由運動規(guī)律得位移x1=v22a時間t1=va因為x1=