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发布时间: 2016年04月27日

高一物理第四章牛顿运动定律测试题

 

一、选择题
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
解析: 物体的惯性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.
答案: C
2.

(2011•抚顺六校联考)如右图所示,A、B两物体叠放在一起,用手托住,让它们静止靠在墙边,然后释放,使它们同时沿竖直墙面下滑,已知mA>mB,则物体B(  )
A.只受一个重力
B.受到重力、摩擦力各一个
C.受到重力、弹力、摩擦力各一个
D.受到重力、摩擦力各一个,弹力两个
解析: 物体A、B将一起做自由落体运动,所以A、B之间无相互作用力,物体B与墙面有接触而无挤压,所以与墙面无弹力,当然也没有摩擦力,所以物体B只受重力,选A.
答案: A
3.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
解析: 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,故正确答案为B.
答案: B
4.

(2011•广州联考)用一根轻质弹簧竖直悬挂一小球,小球和弹簧的 受力如图所示,下列说法正确的是(  )
A.F1的施力物体是弹簧
B.F2的反作用力是F3
C.F 3的施力物体是小球
D.F4的反作用力是F1
解析: F1的施力物体是地球,所以A错误;F3的施力物体是小球,C正确;根据牛顿第三定律可知F2的反作用力是F3,B正确;F4的反作用力是弹簧对天花板的拉力,D错误.
答案: BC
5.如右

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,物体与桌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
解析: 物体受到的滑动摩擦力Ff=μFN=μmg=0.1×10 N=1 N,水平方向上的合外力为F+Ff=ma,则a=F+Ffm=20+11 m/s2=21 m/s2.
答案: C
6.

如图所示,质量为m的物体在粗糙斜面上以加速度a加速下滑,现加一个竖直向下的力F作用在物体上,则施加恒力F后物体的加速度将(  )
A.增大   B.减小
C.不变   D.无法判断
解析: 施加力F前,mgsin θ-μmgcos θ=ma①
施加力F后,(mg+F)sin θ-μ(mg+F)cos θ=ma′②
①②得aa′=mgmg+F<1,故a′>a.
答案: A
7.如下图所示,在光滑的水平面上,质量分别为m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连,在拉力F作用下,以加速度a做匀加速直线运动,某时刻突然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度为a1和a2,则(  )

A.a1=a2=0
B.a1=a,a2=0
C.a1=m1m1+m2a,a2=m2m1+m2a
D.a1=a,a2=-m1m2a
解析: 两物体在光滑的水平面上一起以加速度a向右匀加速运动时,弹簧的弹力F弹=m1a.在力F撤去的瞬间,弹簧的弹力来不及改变,大小仍为m1a,因此对A来讲,加速度此时仍为a;对B物体取向右为正方向,-m1a=m2a2,a2=-m1m2a,所以只有D项正确.
答案: D
8.

汶川大地震后,为解决灾区群众的生活问题,党和国家派出大量直升机空投救灾物资.有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子,如右图所示.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下时大
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”
解析: 因为下落速度不断增大,而阻力Ff∝v2,所以阻力逐渐增大,当Ff=mg时,物体开始匀速下落.以箱和物体为整体:(M+m)g-Ff=(M+m)a,Ff增大则加速度a减小.对物体:Mg-FN=ma,加速度减小,则支持力FN增大.所以物体后来受到的支持力比开始时要增大,但不可能“飘起来”.
答案: C
9.质量为1 kg,初速度v0=10 m/s的物体,受到一个与初速度v0方向相反,大小为3 N的外力F的作用,沿粗糙的水平面滑动,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,经3 s后撤去外力直到物体停下来,物体滑行的总位移为(取g=10 m/s2)(  )
A.7.5 m    B.9.25 m
C.9.5 m   D.10 m
解析: 刚开始物体受合外力F+μmg=ma,代入数据,解得a=5 m/s2,由于a与v0方向相反,所以由v0=at得到t=2 s后物体速度为零,位移x=v02t=10 m;接下来反向匀加速运动1 s,加速度a1=F-μmgm,代入数据解得a1=1 m/s2,位移x1=12a1t2=0.5 m,方向与x相反.v1=a1t1=1×1 m/s=1 m/s,接下来做加速度a2=μg=2 m/s2的匀减速运动,所以x2=v212a2=0.25 m,所以总位移为x-x1-x2=9.25 m.
答案: B
10.在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如下图所示的实验装置,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,采用图象法处理数据.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________的图象.

(3)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-1M图线如右图所示,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图象应是一条过原点的直线,所以数据处理时,常作出a与1M的图象.
(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时,由图象知乙的加速度大,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)1M (3)拉力不同
11.

如右图所示,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=3.0 N,玩具的质量m=0.5 kg,经时间t=2.0 s,玩具移动 了x=4 m,这时幼儿松开手,问玩具还能运动多远?(取g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)
解析: 一阶段 x=12at2
所以a=2 m/s2
Fcos 53°-μ(m g-Fsin 53°)=ma
所以μ=413 v=at=4 m/s
二阶段 Ff=μmg
μmg=ma′ v2=2a′x′
解以上两式并代入数据得:x′=2.6 m.
答案: 2.6 m
12.

(2010•安徽理综)质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如右图所示.g取10 m/s2,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)水平推力F的大小;
(3)0~10 s内物体运动位移的大小.
解析: (1)设物体做匀减速直线运动的时间为Δt2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2,则[来w   w w .x k b 1.c o m
a2=v2t-v20Δt2=-2 m/s2①
设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿 第二定律,有
Ff=ma2②
Ff=-μmg③
联立②③得
μ=-a2g=0.2.④
(2)设物体做匀加速直线运动的时间为Δt1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1,则
a1=v1t-v10Δt1=1 m/s2⑤
根据牛顿第二定律,有
F+Ff=ma1⑥
联立③⑥得F= μmg+ma1=6 N.
(3)解法一 由匀变速直线运动位移公式,得
x=x1+x2=v10Δt1+12a1Δt21+v20Δt2+12a2Δt22=4 6 m
解法二 根据v-t图象围成的面积,得
x=v10+v1t2×Δt1+12×v20×Δt2=46 m
答案: (1)0.2 (2)6 N (3)46 m
(B卷)
(本栏目内容,在学生用书中以活页形式分册装订!)
一、选择题
1.关于超重、失重,下列说法中正确的是(  )
A.超重就是物体的重力增加了
B.失重就是物体的重力减小了
C.完全失重就是物体的重力消失了
D.不论超重、失重,物体的重力不变
答案: D
2.

(2011•西安高一检测)如右图球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是(  )
A.A物体仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.A物体受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.A物体受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.A物体受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
解析: 球A受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压.斜面给它一个支持力,垂直斜面向上;挡板给它一个支持力,水平向右,故选项C正确.
答案: C
3.一根细绳能承受的最大拉力是G,现把一重为 G的物体系在绳的中点,分别握住绳的两端,先并拢,然后缓慢地左右对称地分开,若要求绳不断,则两绳间的夹角不能超过(  )
A.45°         B.60°
C.120°   D.135°
解析: 由于细绳是对称分开的,因而两绳的拉力相等,为保证物体静止不动,两绳拉力的合力大小等于G,随着两绳夹角的增大,两绳中的拉力增大,当两绳的夹角为120°时,绳中拉力刚好等于G.故C正确,A、B、D错误.
答案: C
4.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.以下根据图象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
解析: 由图可知在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.
答案: BC
5.一辆汽车正在做匀加速直线运动,计时之初,速度为6 m/s,运动28 m后速度增加到8 m/s,则(  )
A.这段运动所用时间是4 s
B.这段运动的加速度是3.5 m/s2
C.自开始计时起,两秒末的速度是7 m/s
D.从开始计时起,经过14 m处的速度是52 m/s
解析: 由v2-v20=2ax得a=v2-v202x=82-622×28 m/s2=0.5 m/s2.再由v=v0+at得运动时间t=v-v0a=8-60.5 s=4 s ,故A对,B错.两秒末速度v2=v0+at2=6 m/s+0.5×2 m/s=7 m/s,C对.经14 m处速度为v′,则v′2-v20=2ax′,得v′=62+2×0.5×14 m/s=52 m/s,即D亦对.
答案: ACD
6.

如右图所示,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,下列说法中不正确的是(  )
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
解析: 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-FN=2ma.两式联立得FN=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.
答案: AD
7.物块静止在固定的斜面上,分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F,A中F垂直于斜面向上,B中F垂直于斜面向下,C中F竖直向上,D中F竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是 (  )

解析: 由于物块始终静止在斜面上,物块所受静摩擦力与正压力无直接关系,对物体进行受力分析,沿斜面方向列平衡方程可判断出选项D正确.
答案: D
8.

如右图所示,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(  )
①若地面光滑,则小车可能受三个力作用
②若地面粗糙,则小车可能受三个力作用
③若小车做匀速运动,则小车一定受四个力作用
④若小车做加速运动,则小车可能受三个力作用
A.①②③   B.②③
C.①③④   D.②③④
解析: 

若小车匀速运动,则小车受合力为零;若小车做变速运动,则小车受合力不为零.作出如图所示的受力分析图.
①若地面光滑,则图中Ff不存在;
②若地面粗糙,存在FN必存在Ff,反之存在Ff必存在FN;
③做匀速运动时受力分析即为右图所示:
④若地面光滑,受三个力;若地面粗糙,受四个力.
综上所述,选项C正确.
答案: C
9.

如右图所示是某物体运动全过程的速度—时间图象.以a1和a2表示物体在加速过程和减速过程中的加速度,以x表示物体运动的总位移,则x、a1和a2的值为(  )
A.30 m,1.5 m/s2,-1 m/s2
B.60 m,3 m/s2,-2 m/s2
C.15 m,0.75 m/s2,-0.5 m/s2
D.100 m,5 m/s2,-3 m/s2
解析: 总位移x=10×62 m=30 m.加速时
a1=ΔvΔt=6-04-0 m/s2=1.5 m/s2,减速时a2=Δv′Δt′=0-610-4 m/s2=-1 m/s2.
答案: A
10.BRT是“快速公交”的英文简称,现在我国一些城市已经陆续开通,其中BRT专车车身长将采用12米和18米相结合的方式,是现有公交车长度的2~3倍.现有一辆BRT公交车车长18米,可以看做是由两节完全相同的车厢组成.现假设BRT公交车其首段从站台的A点出发到尾端完全出站都在做匀加速直线运动,站在站台上A点一侧的观察者,测得第一节车厢全部通过A点所需要的时间为t1,那么第二节车厢全部通过A点需要的时间是(  )
A.22t1  B.(2-1)t1
C.(3-1)t1  D.(3-2)t1
解析: 以公交车为参考系,等效为观察者从A点反方向做匀加速直线运动,设每节车厢长为L,观察者通过第一节车厢的过程有L=12at21,通过前两节车厢的过程有2L=12at2,那么通过第二节车厢所需时间为t2=t-t1,以上各式联立可得t2=(2-1)t1,B正确.
答案: B
二、非选择题
11.

如右图所示,一长木板斜搁在高度一定的平台和水平地面上,其顶端与平台相平,末端置于地面的P处,并与地面平滑连接.将一可看成质点的滑块自木板顶端无初速释放,沿木板下滑,接着在地面上滑动,最终停在Q处.滑块和木板及地面之间的动摩擦因数相同.现将木板截 短一半,仍按上述方式搁在该平台和水平地面上,再次将滑块自木板顶端无初速释放,设滑块在木板和地面接触处下滑过渡,则滑块最终将停在何处?
解析: 设平台离地面的高度为h,木板与地面的夹角为α,AP=x,PQ=x′,利用牛顿第二定律及运动学公式得:v2=2gsin α-μgcos αhsin α=2(hg-μgx),在水平地面上,v2=2μgx′,即2(hg-μgx)=2μgx′,得x+x′=hμ,即x+x′是确定值,与木板的长度无关,滑块最 终将停在Q处.
答案: 滑块最终将停在Q处.
12.如图(a)所示,质量为M=10 kg的滑块放在水平地面上,滑块上固定一个轻细杆ABC,∠ABC=45°.在A端固定一个质量为m=2 kg的小球,滑块与地面间的动摩擦因数为μ=0.5.现对滑块施加一个水平向右的推力F1=84 N,使滑块做匀加速运动.求此时轻杆对小球作用力F2的大小和方向.(取g=10 m/s2)
有位同学是这样解的——
小球受到重力及杆的作用F2,因为是轻杆,所以F2方向沿杆向上,受力情况如图(b)所示.根据所画的平行四边形,可以求得:
F2=2mg=2×2×10 N=202 N.
你认为上述解答是否正确?如果不正确,请说明理由,并给出正确的解答.

解析: 解答不正确.
杆AB对球的作用力方向不一定沿着杆的方向,其具体的大小和方向由实际的加速度a来决定.并随着加速度a的变化而变化.
由牛顿第二定律,对整体有
F1-μ(M+m)g=(M+m)a
解得a=F1-μM+mgM+m
=84-0.5×10+2×1010+2 m/s
=2 m/s2
对小球有
F2=mg2+ma2
=2×102+2×22 N
=426 N=20.4 N
轻杆对小球的作用力F2与水平方向的夹角α=arctan mgma=arctan 5,斜向右上方.

 

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