高中物理必修一第四章--牛顿运动定律单元检测题及答案

高中物理必修一第四章--牛顿运动定律单元

检测题及答案

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第四章牛顿运动定律

一、选择题

1．下列说法中，正确的是( )

A．某人推原来静止的小车没有推动是因为这辆车的惯性太大

B．运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大C．竖直上抛的物体抛出后能继续上升，是因为物体受到一个向上的推力D．物体的惯性与物体的质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小

2．关于牛顿第二定律，正确的说法是( )

A．合外力跟物体的质量成正比，跟加速度成正比

B．加速度的方向不一定与合外力的方向一致

C．加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体的质量成反比；加速度方向与合外力方向相同

D．由于加速度跟合外力成正比，整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的2倍

3．关于力和物体运动的关系，下列说法正确的是()

A．一个物体受到的合外力越大，它的速度就越大

B．一个物体受到的合外力越大，它的速度的变化量就越大

C．一个物体受到的合外力越大，它的速度的变化就越快

D．一个物体受到的外力越大，它的加速度就越大

4．在水平地面上做匀加速直线运动的物体，在水平方向上受到拉力和阻力的作用，如果要使物体的加速度变为原来的2倍，下列方法中可以实现的是()

A．将拉力增大到原来的2倍

1

B．阻力减小到原来的

2

C ．将物体的质量增大到原来的2倍

D ．将物体的拉力和阻力都增大原来的2倍

5．竖直起飞的火箭在推力F 的作用下产生10 m/s 2 的加速度，若推动力增大到2F ，则火箭的加速度将达到(g 取10 m/s 2，不计空气阻力)( )

A ．20 m/s 2

B ．25 m/s 2

C ．30

m/s 2

D ．40 m/s 2

6．向东的力F 1单独作用在物体上，产生的加速度为a 1；向北的力F 2 单独作用在同一个物体上，产生的加速度为a 2。则F 1和F 2同时作用在该物体上，产生的加速度( )

A ．大小为a 1－a 2

B ．大小为2

221＋a a

C ．方向为东偏北arctan 1

2

a a D ．方向为与较

大的力同向

7．物体从某一高处自由落下，落到直立于地面的轻弹簧上，如图所示。在A 点物体开始与弹簧接触，到B 点物体的速度为0，然后被弹簧弹回。下列说法中正确的是( )

A ．物体从A 下落到

B 的过程中，加速度不断减小 B ．物体从B 上升到A 的过程中，加速度不断减小

C ．物体从A 下落到B 的过程中，加速度先减小后增大

D ．物体从B 上升到A 的过程中，加速度先增大后减小

8．物体在几个力作用下保持静止，现只有一个力逐渐减小到零又逐渐增大到原值，则在力变化的整个过程中，物体速度大小变化的情况是( )

A B

A．由零逐渐增大到某一数值后，又逐渐减小到零

B．由零逐渐增大到某一数值后，又逐渐减小到某一数值

C．由零逐渐增大到某一数值

D．以上说法都不对

9．如图所示，一个矿泉水瓶底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则() A．水瓶自由下落时，小孔向下漏水

B．将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏

水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水

C．将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水

D．将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水

10．如图所示，在倾角为α的固定光滑斜

面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着

一只猫。已知木板的质量是猫质量的2倍。当

绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变。则此时木板沿斜面下滑的加速度为()

g sin αB．g sin α

A．

2

3g sin αD．2g sin α

C．

2

二、填空题

11．质量为2 kg的物体受到40 N、30 N和50 N三个恒力的作用，刚好处于静止状态，现突然将其中30 N的外力撤去，其余两力不变，物体将获得

m/s2 的加速度。

12．某物体沿倾角为30° 的斜面可以匀速下滑，将斜面倾角增大到53°，让该物体以5 m/s 的初速度冲上斜面，它上滑的最大距离是________m 。(sin 53° = 0.8，cos 53° = 0.6)

13．1966年曾在地球上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船m 1，去接触正在轨道上运行的火箭组m 2(发动机已熄灭)。接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的推力等于895 N ，测出飞船和火箭组的加速度为0.13 m/s 2。双子星号宇宙飞船的质量为3 400 kg ，则火箭的质量为

。

14．如图所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。两小球均保持静止。当突然剪断细绳时，上面小球A 的加速度是 ，下面小球B 的加速度是 。

15．如图所示，小车沿水平面以加速度a 向右做匀加速直线运动．车的右端固定一根铁杆，铁杆始终保持与水平面成 角，杆的顶端固定着一只质量为m 的小球．此时杆对小球的作用力为_____________________。

16．如图所示，质量为2 m 的物块A 与质量为m 的物块B 置于水平面上，在已知水平推力F 的作用下，A 、B 做加速运动，若水平面光滑，则A 对B 的作用力的大小为 。若水平面不光

滑，且A 、B 与地面的动摩擦因数相等，则A 对B 的作用力的大小为 。

a

θ

m

A B

F

17．一个弹簧测力计最多只能挂上60 kg的物体，在以5 m/s2 的加速度下降的电梯中，则它最多能挂上_____kg的物体。如果在电梯内，弹簧测力计最多只能挂上40 kg的物体，则加速度大小为________ m/s2。电梯的运行方式为(指明加速或减速以及运动方向)。(g取10 m/s2)

三、实验题

18．在验证牛顿第二定律的实验中，测量长度的工具是，精度是mm；测量时间的工具是；测量质量的工具是。实验中砂和桶的总质量m和车与砝码的总质量M间必须满足的条件是。实验中打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间是0.1 s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是 m/s2。

四、计算题

19．如图是某同学做引体向上时身体的速度－时间图象。此同学身体(除胳膊外)的质量为60 kg。在0.25 s时刻，该同学的胳膊给身体的力量是多大?(g取9.8 m/s2)

20．如图所示，质量M =1 kg的小球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成θ=

1，小球受到竖直向上的拉力F = 20 N，则30°角，球与杆间的动摩擦因数为

2

3

小球沿杆上滑的加速度大小为多少？(g取10 m/s2)

21．将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，金属块始终没有离开上顶板。当箱以a = 2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力显示的压力为6.0 N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N。(g = 10 m/s2)

(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况。

(2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是

怎样的？

m

22．如图所示，一平直的传送带以速率v = 2 m/s匀速运行，把一工件从A 处运送到B处，A、B相距d = 10 m，工件与传送带间的

动摩擦因数μ = 0.1。若从A处把工件轻轻放到传送带上，

那么经过多长时间能被传送到B处?

参考答案一、选择题

1．D

2．C

3．CD

4．D

解析：a＝

m F

F f

－

，2a＝

m F

F f

2

－

2

5．C

解析：∵F－mg＝ma1

∴F＝mg＋ma1

当推动力增大到2F，则：2F－mg＝ma2

∴ 2(mg＋ma1)－mg＝m(2a1＋g)＝ma2

∴a2＝2a1＋g＝30 m/s2

6．BC

解析：加速度为矢量，两个互相垂直的矢量的合成可以用勾股定理计算。7．C

解析：在A和B之间有一个重力等于弹力的平衡位置D，从A下落到平衡

位置D的过程，加速度大小a =

m F

G－

，随着弹力不断增大，加速度越来越小；从平衡位置D下落到B的过程，

加速度大小a =

m G

F－

，随着弹力不断增大，加速度越来越大。同理，物体从B上升到A的过程中，随着弹力不

断减小，加速度先减小后增大。

注意加速度要由合力决定，而不是与弹力直接挂钩。本题中有几个关键点：刚接触弹簧时A 点，弹力为零，合力等于重力；小球受到的弹力与重力大小相等时D 点，小球受合力为零，加速度为零，速度最大；最低点B ，弹力最大，合力向上，也最大，加速度向上最大，速度为零。

小球运动过程还可用速度图象表示，OA 段对应自由下落阶段；AD 段对应弹力逐渐增大到等于重力阶段；DB 段对应减速下降阶段。

8．C

解析：物体的加速度先由零增大到某值，再由某值减小到零，但加速度的方向不变，所以物体一直做加速运动。

9．CD

解析：无论水瓶是自由下落，还是向各个方向抛出，在运动过程中，小孔都不会有水漏出来。原因是在空中的水瓶和水瓶内的水，只受到重力的作用，重力的作用效果全部用来产生重力加速度(g = 9.8 m/s 2)，没有使水与水之间，水与水瓶之间发生挤压(形变)的效果。换句话说，一点也没有了水压，处于完全失重状态。

10．C

解析：猫保持平衡，对板的摩擦力为F f = mg sin α 板在平行于斜面方向受到的力为2mg sin α＋mg sin α 板的加速度为a =m mg 2sin 3α=2

sin 3α

g 二、填空题 11．15

解析：从平衡可知，40 N 和50 N 两个力的合力与30 N 平衡，当把30 N 的外力撤去时，物体所受的合力大小为30 N ，方向与原30 N 的力相反，根据牛顿第二定律得a =

m

F

=15 m/s 2。 12．1.09

解析：物体在匀速运动时有关系mg sin 30o = μmg cos 30o μ = tan 30o =

3

3

当斜面倾角变为53° 时，并向上运动时，加速度为a = g sin 53°＋μg cos 53° = 8＋23

上升的最大距离为x =a

22

v ≈1.09 m

13．3 485 kg

解析：飞船和火箭整体作为研究对象，飞船尾部向后喷气，使得整体受到向前的推力，此推力是系统沿运动方向的合外力。系统受力及加速度方向如图所示。

根据牛顿第二定律 F = ma =(m 1＋m 2)a 得： m 2 =

a

F －m 1 =13.0895kg －3 400 kg = 3 485 kg

14．2 g ，方向向下； 0

解析：分别以A ，B 为研究对象，做剪断前和剪断时的受力分析。剪断前A ，B 静止。A 球受三个力，拉力T 、重力mg 和弹力F 。B 球受二个力，重力mg 和弹簧拉力F′。所以T = 2 mg ，F = F ′ = mg 。剪断时，A 球受两个力，因为绳剪断瞬间拉力不存在，而弹簧有形变，瞬间形状不可改变，弹力还存在，所

以A 受合力2 mg ，加速度大小为2 g ，方向向下。B 受力不变，所以加速度为0。

15．m 22g a +，方向与竖直方向成 β 角斜向右上方，β = arctan

g

a 解析：由于球被固定在杆上，故与车具有相同的加速度a ，以球为研究对象，根据其受力和运动情况可知小球的加速度a 由小球重力mg 和杆对小球的作用力F 的合力提供，物体受力情况如图所示，由题意知合力方向水平向右。根据勾股定理可知F = m 22＋g a ，方向与

竖直方向成 β 角斜向右上方，且 β = arctan g

a

。

注意由于加速度方向与合外力方向一致，因此重力与弹力的合力方向就是加速度方向。而杆对球施力就不一定沿杆的方向了。

16．

3F ；3

F 解析：水平面光滑时，以AB 整体为研究对象，合外力为F ，加速度为a =

m

F

3。再以B 为研究对象，B 在水平方向上受到的外力只有A 对B 的作用力，根据牛顿第二定律，其大小等于F AB = m a =

3

F 。 水平面不光滑时，以AB 整体为研究对象，合外力为F 和摩擦力3 μ mg 的合力，加速度为a =

m

mg

F －33μ。再以B 为研究对象，B 在水平方向上受到的外力有A 对B 的作用力和摩擦力μ mg ，根据牛顿第二定律，ma =F 'AB －μ mg ，得F 'AB =

3

F 。

17．120；

5

AB

整

F

F AB

B 3μ mg

AB 整

B

F

F 'AB

μ

m/s 2；向上加速或向下减速

解析：弹簧弹力最大为F = 600 N 。

当电梯向下加速时，物体受向下重力和向上的弹力，合力向下。 根据牛顿第二定律，有 mg －F = ma 得m =120 kg

当弹簧最多只能挂40 kg 的物体时，加速度方向向上。 根据牛顿第二定律，有 F － mg = ma 得a = 5 m/s 2 三、实验题

18．刻度尺；1；打点计时器；天平；m M ；0.69

解析：通过纸带计算匀变速运动的加速度时，可用相邻的两段位移之差Δx = aT 2来算。如图两段位移中隔了一段，即相差2 Δ x 。

2.62 cm －1.24 cm = 2 aT 2， T = 0.1 s 得 a = 0.69 m/s 2 四、计算题 19．612 N

解析：从速度－时间图象可看出，在前0.5 s 内，身体近似向上做匀加速直线运动。

a =t ??v =s

25.0m/s 1.0= 0.4 m/s 2

F

G

a

＜ ＜

F f

F N

F －mg = m a F = 612 N 20．2.5 m/s 2

解析：以小球为研究对象，如图受重力、拉力、杆支持力、摩擦力四个力作用。因小球沿杆加速上滑，所以合力方向沿杆。以沿杆和垂直于杆建立直角坐标系。

垂直于杆方向：

F cos 30° = F N + Mg cos 30°，得F N = 53N 沿杆方向：

F sin 30°－Mg sin 30°－ F N = m a ，得a = 2.5 m/s 2

21．(1)匀速运动；(2)加速度为10 m/s 2的向下的匀减速运动 解析：箱子做向上的匀减速运动时，受力如图，加速度方向向下：

mg ＋6 N －10 N = ma ∴ m = 0.5 kg

(1)由于金属块与上顶板没有离开，下传感器的示数不变：

mg ＋5 N －10 N = ma 1

∴ a 1 = 0，物体做匀速运动。

(2)当上顶板的传感器示数为零时，ma 2 = mg －10 N

∴ a 2 = 10 m/s 2，方向向上，物体做向下的匀减速运动或向上的匀加速运动。

F 上

22．6 s

解析：工件在传送带上先做初速为零的匀加速直线运动，再做匀速运动。

匀加速运动阶段：工件受重力、支持力、滑动摩擦力。 根据牛顿第二定律有：μ mg = m a ，得a = 1 m/s 2 根据运动学公式：v = a t 1，v 2 = 2ax 1 得加速时间t 1 = 2s ，加速阶段位移x 1 = 2 m 匀速运动阶段：运动位移x 2 = d －x 1 = 8 m ，t 2 =v

2

x = 4 s 从A 到B 总时间t = t 1+ t 2 = 6 s

G a

F f