教科版高中物理必修第一冊第4章牛頓運動定律測試(B)含答案

第四章測評(B)(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.在日常生活中小巧美觀的冰箱貼使用廣泛,一個磁性冰箱貼貼在冰箱的豎直表面上,靜止不動時,則()A.冰箱貼受到的磁力大于受到的彈力B.冰箱貼受到的彈力是由于冰箱貼發(fā)生形變之后要恢復(fù)原狀而產(chǎn)生的C.冰箱貼受到的磁力和受到的彈力是一對作用力與反作用力D.冰箱貼受到的磁力和受到的彈力是一對平衡力答案:D解析:冰箱貼靜止不動,受力平衡,它受到的磁力和受到的彈力是一對平衡力,大小相等,故A、C錯誤,D正確;冰箱貼受到的彈力是由于冰箱發(fā)生形變之后要恢復(fù)原狀而產(chǎn)生的,故B錯誤。2.質(zhì)量為m的物體放在A地的水平面上,用豎直向上的力F拉物體,物體的加速度a與拉力F的關(guān)系如圖線①所示,質(zhì)量為m'的另一物體在B地做類似實驗,測得a-F關(guān)系如圖線②所示,設(shè)A、B兩地的重力加速度分別為g和g',則()A.m'=m,g'>gB.m'<m,g'=gC.m'>m,g'=gD.m'=m,g'<g答案:C解析:根據(jù)牛頓第二定律得:F-mg=ma則有:a=Fm-g知圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù),縱軸截距的大小表示重力加速度。從圖像上看,①圖線的斜率大于②圖線的斜率,則m'>m,縱軸截距相等,則有:g'=g。故C正確,A、B、D錯誤。3.小亮在沿水平直線向左運動的高鐵中做了一個實驗,他用細線將小球A懸掛于行李架上。質(zhì)量為m的箱子B放在車廂地板上且始終相對于車廂靜止,箱子與車廂地板間的動摩擦因數(shù)為μ,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。某時刻觀察到細線偏離豎直方向θ角,如圖所示,則此刻車廂對箱子B作用力的大小為()A.μmgB.mg1+C.mgtanθD.mg1+ta答案:D解析:設(shè)車廂的加速度為a,則小球和車廂加速度一樣,都為a,由牛頓第二定律,得a=gtanθ箱子相對車廂靜止,故箱子加速度為a,對箱子受力分析,利用牛頓第二定律,有Fy=mgFx=ma整理,得F=Fx2故A、B、C錯誤,D正確。4.如圖所示,在地面上固定的兩根豎直桿a、b之間搭建兩個斜面1、2,已知斜面1與a桿的夾角為60°,斜面2與a桿的夾角為30°?，F(xiàn)將一小物塊先后從斜面1、2的頂端(a桿處)由靜止釋放,兩次到達斜面底端(b桿處)所用時間相等,若小物塊與斜面1、2之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1和μ2,則μ1μ2A.32 B.33 C.12 答案:D解析:設(shè)a、b之間的水平距離為L。當物體在斜面1上運動時:Lsin60°=12(gsin30°-μ1物體在斜面2上運動時:2L=12(gsin60°-μ2gcos60°)t2由①②聯(lián)立解得:μ1μ2=13,故A、5.如圖所示,質(zhì)量為3kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上面,質(zhì)量為2kg的物體B用細線懸掛,A、B間相互接觸但無壓力,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),g取10m/s2。某時刻將細線剪斷,則剪斷細線瞬間()A.B的加速度大小為a=4m/s2B.A的加速度大小為a=503m/sC.B對A的壓力大小為0ND.B對A的壓力大小為20N答案:A解析:A、B間相互接觸但無壓力,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),在細線剪斷瞬間,以AB為整體,設(shè)AB的加速度為a,由牛頓第二定律得:(mA+mB)a=mBg整理并代入數(shù)據(jù)解得:a=4m/s2故A正確,B錯誤;剪斷細線瞬間,以B為研究對象,設(shè)A對B支持力為N,根據(jù)牛頓第二定律,有:mBg-N=mBa代入數(shù)據(jù),整理得:N=12N根據(jù)牛頓第三定律得B對A的壓力大小為:N'=N=12N故C、D錯誤。6.質(zhì)量為m的物塊A和質(zhì)量為2m的物塊B相互接觸放在水平面上,如圖所示。若對A施加水平推力F,則兩物塊沿水平方向做加速運動。關(guān)于A對B的作用力,下列說法正確的是()A.若水平面光滑,物塊A對B的作用力大小為FB.若水平面光滑,物塊A對B的作用力大小為2C.若物塊A、B與水平面的動摩擦因數(shù)均為μ,則物塊A對B的作用力大小為FD.若物塊A與水平面的動摩擦因數(shù)為μ,B與水平面的動摩擦因數(shù)為2μ,則物塊A對B的作用力大小為2答案:BD解析:若水平面光滑,則對AB整體受力分析可知:F=(m+2m)a解得:a=F再對B分析,B水平方向只受A的作用力,由牛頓第二定律可得:T=2ma,T=23,故A錯誤,B正確。若物塊A、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ,則對AB整體受力分析可知;F-μmg-4μmg=(m+2m)解得:a=F再對B分析,B水平方向只受A的作用力和滑動摩擦力,由牛頓第二定律可得:T-μ2mg=2ma,所以T=2F+2μmg3,故7.某人在距離地面某高度處以5m/s的初速度豎直向上拋出一質(zhì)量為2kg的小球,小球拋出后經(jīng)過一段時間落到地面上。若以拋出時刻為計時起點,小球運動的v-t圖像如圖所示,t=1.5s時,小球落到地面上。設(shè)小球運動過程中所受阻力大小不變,則()A.小球一直做勻變速直線運動B.小球拋出點離地面高度為3.55mC.小球運動過程中所受阻力大小為0.4ND.當?shù)刂亓铀俣却笮?0m/s2答案:BC解析:小球上升過程中的加速度a1=Δv1Δt1=50.5m/s2=10m/s2,下落過程中的加速度大小為a2=Δv2Δt2=9.61.5-0.5m/s2=9.6m/s2,整個運動過程中的加速度大小變化,故不是做勻變速直線運動,故A錯誤;小球拋出點離地面高度為h=12×9.6×(1.5-0.5)m-上升過程中:mg+f=ma1,下落過程中,mg-f=ma2,解得:f=0.4N,g=9.8m/s2,故C正確、D錯誤。8.如圖(a)所示,一傾角θ=30°的足夠長斜面體固定在水平地面上,一個物塊靜止在斜面上?，F(xiàn)用大小為F=kt,(k為常量,F、t的單位均為國際標準單位)的拉力沿斜面向上拉物塊,物塊受到的摩擦力f隨時間變化的關(guān)系圖像如圖(b)所示,物塊與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10m/s2,則下列判斷正確的是()A.物塊的質(zhì)量為1kgB.k的值為5N/sC.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為3D.t=3s時,物塊的加速度大小為4m/s2答案:ABD解析:t=0時,f=mgsinθ=5N,解得m=1kg,故A正確;當t=1s時,f=0,說明F=5N,則k=5N/m,故B正確;后來滑動,則f=6N=μmgcosθ,解得:μ=653=235,故C錯誤;F=f+mgsinθ,解得t1=2.2s,此時物體開始向上滑動,F合=kt-f-mgsinθ,由牛頓第二定律可得:a=F合m=二、實驗題(本題共2小題,共20分)9.(10分)為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系,一同學(xué)設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置。其中帶滑輪的小車的質(zhì)量為M,沙和沙桶的質(zhì)量為m。(滑輪質(zhì)量不計)(a)(b)(1)下列實驗步驟中時,實驗時一定要進行的操作是()A.用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量B.將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力C.小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄彈簧測力計的示數(shù)D.為減小誤差,實驗中一定要保證沙和沙桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M(2)該同學(xué)在實驗中得到如圖(b)所示的一條紙帶(兩相鄰計數(shù)點間還有四個點),測得:x1=1.40cm,x2=1.90cm,x3=2.38cm,x4=2.88cm,x5=3.39cm,x6=3.87cm。小車加速度的大小是m/s2。已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。若實際頻率小于50Hz,則測出的加速度(選填“偏大”“偏小”或“準確”)。

答案:(1)BC(2)0.50偏大解析:(1)本題考查實驗過程的正誤:沙只是改變拉力,而拉力是由彈簧測力計讀出的,所以不必測沙和沙桶的質(zhì)量,選項A錯誤;墊高平衡摩擦力是必須的,故選項B正確;小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄彈簧測力計的示數(shù),這是實驗的基本操作,選項C正確;由于拉力能從彈簧測力計讀出,不必要滿足沙和沙桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M,選項D錯誤。故選B、C。(2)把紙帶分成兩大段,由逐差公式求加速度為:a=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)(3T)2=(2.10.(10分)圖(a)是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B,滑塊上固定一遮光條,滑塊用細線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連,力傳感器可直接測出繩中拉力,傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從A處由靜止釋放。氣墊導(dǎo)軌摩擦阻力很小可忽略不計,由于遮光條的寬度很小,可認為遮光條通過光電門時速度不變。(a)(b)(1)該同學(xué)用游標卡尺測量遮光條的寬度d,如圖(b)所示,則d=mm。

(2)實驗時,該同學(xué)用游標卡尺測量遮光條的寬度d值,將滑塊從A位置由靜止釋放,測量遮光條到光電門的距離L,若要得到滑塊的加速度,還需由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的。

(3)下列不必要的一項實驗要求是()A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當大些C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平D.應(yīng)使細線與氣墊導(dǎo)軌平行(4)改變鉤碼質(zhì)量,測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F,已知滑塊總質(zhì)量為m0,用(2)問中已測物理量和已給物理量寫出m0和F間的關(guān)系表達式F=。

答案:(1)2.30(2)時間t(3)A(4)m解析:(1)由圖知第6條刻度線與主尺對齊,d=2mm+6×0.05mm=2.30mm;(2)已知初速度為零,位移為L,要計算加速度,需要知道末速度,根據(jù)瞬時速度的計算方法可知,需要由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t;(3)拉力是直接通過傳感器測量的,故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān),故A正確。應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當大些,有利于減小誤差,故B錯誤。應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平,拉力才等于合力,故C錯誤。要保持拉線方向與氣墊導(dǎo)軌平行,拉力才等于合力,故D錯誤。故選A。(4)滑塊到達光電門的速度為:v=dt根據(jù)勻加速運動的速度位移的關(guān)系公式得:a=v2根據(jù)牛頓第二定律得到:F=m0a=m0三、計算題(本題共3小題,共40分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(12分)上海中心大廈為主體118層、總高632m的摩天高樓,大廈使用全球最快的升降電梯,上升最大速度為18m/s,只要55s,便能從地下2層上升585m直達119層觀景臺。若電梯運動經(jīng)歷勻加速、勻速和勻減速三個運動過程,其中加速和減速過程的加速度大小相等,勻速運動的速度為最大速度。請計算質(zhì)量為60kg的乘客對電梯的最大壓力和最小壓力大小。(重力加速度g取10m/s2)答案:648N和552N解析:根據(jù)題意可知,電梯勻速運動的速度為:v=xt=181m/s令加速的時間為t1,勻速運動d時間為t2,加速和減速的加速度大小為a;根據(jù)題意可知,減速運動時間也為t1,根據(jù)運動學(xué)公式有:v=at1=18m/s12at12×2+vt2t1+t2=55s聯(lián)立解得:a=0.8m/s2,t1=452s,t2=10加速時人對電梯的壓力最大,根據(jù)牛頓第二定律有:Nmax=mg+ma=648N;在減速過程中人對電梯的壓力最小,根據(jù)牛頓第二定律有:Nmin=mg-ma=552N。12.(14分)如圖所示,小滑塊A(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為2m,木板B的質(zhì)量為m、長度為L,兩物體靜止疊放在水平地面上。A、B間的動摩擦因數(shù)為μ,B與地面間的動摩擦因數(shù)為12μ。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g?，F(xiàn)對A施加一水平拉力F(1)B與地面間的最大靜摩擦力Fmax;(2)當兩物體剛發(fā)生相對滑動時,拉力F的大小。(3)當拉力F=4μmg時,A離開B所需的時間t。答案:(1)32μmg(2)3μmg(3)2解析:(1)B和地面之間的彈力為N=3mgB和地面之間的最大靜摩擦力為Fmax=32μ(2)當兩物體剛發(fā)生相對滑動時,A、B的加速度相同,B:2μmg-32μmg=maA、B:F-32μmg=3ma解得:F=3μmg(3)當拉力F=4μmg時,兩個物體發(fā)生相對滑動A:4μmg-2μmg=2ma1B:2μmg-32μmg=ma2L=12a1t2-12a2t解得:t=2L13.(14分)如圖所示,傾角為30°的光滑斜面的下端有一水平傳送帶。傳送帶正以v=4m/s的速度運動,運動方向如圖所示。一個質(zhì)量為2kg的物體(物體可以視為質(zhì)點),從h=3.2m高處由靜止沿斜面下滑,物體經(jīng)過A點時,無論是從斜面到傳送帶還是從傳送帶到斜面,都不計其速率變化。物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.4,傳送帶左右兩端A、B間的距離LAB=10m,重力加速度g取10m/s2,求:(1)物體在傳送帶上向左最多能滑到距A的距離;(2)物體第一次從A點滑入到再一次回到A點的時間;(3)物體第一次從A點滑入到再一次回到A點在傳送帶上滑動而留下劃痕的長度。答案:(1)8m(2)4.5s(3)18m解析:(1)對物體在斜面上運動,有mgsinθ=ma解得:a=5m/s2,斜面長x=2h=6.4m物體滑至斜面底端時的速度為vA,則vA2=解得vA=8m/s物體在傳送帶上的加速度大小為a'=μg=