人教版物理必修一试题第四章牛顿运动定律单元质量评估(四)

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单元质量评估(四)

第四章

(90分钟 100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)

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

2.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

3.如图所示,重10 N的物体以速度v在粗糙的水平面上向左运动,物体与水平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

4.(2013·攀枝花高一检测)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。以下根据图像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

5.如图所示,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

6.(2013·绍兴高一检测)将重均为G的两个磁环A、B先

后套在光滑的木支架上,并使两磁环相对面的极性相同,

此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中,如图所示。

设磁环B对木支架底座的压力为F1;B对A的排斥力为F2,关于这些力的大小关系正确的是( )

A.F1>2G,F2=G

B.F1=2G,F2=G

C.F1>2G,F2>G

D.F1=2G,F2>G

7.有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子,如图所

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放时大

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”

8.如图所示,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( )

A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用

B.若地面粗糙,则小车可能受三个力作用

C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力作用

D.若小车做加速运动,则小车可能受三个力作用

9.如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其他外力及空气阻力,则其中一个质量为m的土豆A

受其他土豆对它的总作用力大小应是( )

A.mg

B.μmg

10.(2013·唐山高一检测)几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化情况,他们将体重计放在电梯中,一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。用照相机进行了相关记录,如图所示。图1为电梯静止时体重计的照片,图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片。根据照片推断正确的是( )

A.根据图2推断电梯一定处于加速上升过程,电梯内同学可能处于超重状态

B.根据图3推断电梯一定处于减速下降过程,电梯内同学可能处于失重状态

C.根据图4推断电梯可能处于减速上升过程,电梯内同学一定处于失重状态

D.根据图5推断电梯可能处于减速下降过程,电梯内同学一定处于超重状态

二、实验题(本题共2小题,共14分)

11.(7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)一组同学在做探究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,应该作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 -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?

12.(7分)某同学在探究加速度与力、质量的关系的实验中,测得小车的加速度a 和拉力F的数据如表所示。

(1)根据表中的数据在坐标图上作出a -F图像。

(2)实验中所得a -F图像不通过坐标原点,原因是________________________ __________________________________________________________________。

三、计算题(本题共4小题,共46分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

13.(10分)如图所示,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=3.0N,玩具的质量m=0.5kg,经时

间t=2.0s,玩具移动了x=4m,这时幼儿松开手,问玩具还能运动多远?(取

g=10m/s2,sin 53°=0.8,cos53°=0.6)

14.(12分)皮带运输机是靠货物和传送带之间的摩擦力把货物送往别处的。如图所示,已知传送带与水平面的倾角为θ=37°,以4 m/s的速率向上运行,在传送带的底端A处无初速度地放上一质量为0.5kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数为0.8。若传送带底端A到顶端B的长度为25m,则物体从A到B的时间为多少?(取g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

15.(能力挑战题)(11分)如图所示,跨过定滑轮的绳的一端挂一吊

板,另一端被吊板上的人拉住,已知人的质量为70kg,吊板的质量

为10 kg,绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计,取重力加速度

g =10m/s2。当人以440N的力拉绳时,人与吊板的加速度a和人对

吊板的压力F N′分别为多少?

16.(2013·汕头高一检测)(13分)一质量m=2.0kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面,某同学利用传感器测出了小物块从一开始冲上斜面到上滑过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机作出了小物块上滑过程的速度—时间图线,如图所示。(取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:

(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;

(2)小物块与斜面间的动摩擦因数;

(3)小物块所到达斜面最高点与斜面底端距离。

答案解析

1. 【解析】选C。物体的惯性大小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。

2.【解析】选B。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B正确,A、C、D错误。

3.【解析】选C。物体受到的滑动摩擦力为

F f=μF N=μmg=0.1×10N=1 N,

水平方向上的合外力为F+F f=ma,

则a==m/s2=21 m/s2。则C正确,A、B、D错误。

4.【解析】选B、C。由题图乙可知在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,A、D错误。

5.【解析】选B、C。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-F N=2ma。两式联立得

F N=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,则A、D 不正确,B、C正确。

6.【解析】选B。对于磁环A,受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2,根据平衡条件可知,F2=G;对于磁环B,受到重力G、磁环A对磁环B的排斥力F2'及木支架底座对磁环B的支持力F1'的作用,根据平衡条件得,F1'=F2'+G,根据作用力与反作用力关系知F1=F2+G,那么,则有F1=2G,选项B正确,其他选项均错。

7.【解析】选C。因为下落速度不断增大,而阻力F f∝v2,所以阻力逐渐增大,当

F f=mg时,物体开始匀速下落。以箱和物体为整体:(M+m)g-F f=(M+m)a,F f增大则加速度a减小。对物体:Mg-F N=ma,加速度减小,则支持力F N增大。所以物体后来受到的支持力比开始时要大,不可能“飘起来”,则C正确,A、B、D错误。

8.【解析】选C、D。小车的受力情况可能如图所示。

若小车做匀速运动,合力为零,此时Fcosθ=F f,F N+Fsinθ=mg,所以小车受四个力作用,进一步可以证明,地面粗糙时,只要Fsinθ

=mg,小车受两个力作用,若地面光滑,F f=0,若Fsinθ

9.【解析】选C。土豆A受周围土豆的力的作用无法一一分析。

对整体由牛顿第二定律得:μMg=Ma,则a=μg。(方向水平向左)

对土豆A受力分析如图所示,所以

F其他==mg选项正确。

10.【解析】选C、D。由图1可知该同学体重约为46 kg,图2和图5体重计的读数约为50 kg,大于该同学体重,则一定具有向上的加速度,处于超重状态,电梯可能加速向上,也可能减速向下运动,故A项错、D项对。图3和图4中体重计读数约为42 kg,小于该同学的体重,说明电梯具有向下的加速度,处于失重状态, 可能是加速下降或减速上升运动,则B项错,C项对,故选C、D。

【总结提升】超重、失重的判定方法

超重和失重并不是物体的重力发生了变化,判断一个物体是处于超重状态还是处于失重状态,根本依据是看物体加速度的方向。如果物体的加速度沿竖直方向的分量向上,则超重,若有向下的分量,则失重。

11.【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∝,所以a -图像应是一条过原点的直线,所以数据处理时,常作出a 与的图像。

(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时,由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:(1)M m (2)(3)拉力不同

12.【解析】(1)如图所示

(2)平衡摩擦力时,木板的倾角过小或没有平衡摩擦力。

答案:(1)见解析(2)平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力

【总结提升】验证牛顿第二定律实验的误差分析方法

(1)由实验原理mg=Ma得a==,而实际上a'=,所以小车的实际加速度小于所测的加速度,存在着系统误差,为了尽可能地减小误差,本实验要求M m。(2)在a -F图像和a-图像中,若出现图线不过原点的情况,则是由于平衡摩擦力不够或平衡摩擦力过量而引起的。若图线在a轴上有截距,说明细绳的拉力为0时,小车已经具有了加速度,说明木板的倾角过大,平衡摩擦力过量;如果小车的质量减小到一定值时(即增大到一定值时),小车才开始有加速度,即图线在轴上有截距,说明木板的倾角过小,平衡摩擦力不够。

13.【解析】第一阶段x=at2,代入数据解得a=2m/s2。(2分)

由牛顿第二定律知Fcos 53°-μ(mg-Fsin 53°)=ma (3分)

代入数据解得μ=,则v=at=4m/s。(2分)

第二阶段F f=μmg

则μmg=ma',又v2=2a'x' (2分)

以上两式联立代入数据得:x'=2.6m。(1分)

答案:2.6m

14.【解析】物体加速过程受力如图所示

由牛顿第二定律知,沿传送带方向:

F f-mgsinθ=ma (2分)

垂直传送带方向:

F N-mgcosθ=0 (2分)

又有:F f=μF N

解得:a=0.4m/s2。(1分)

物体加速到与传送带共速的时间

t1==10s; (1分)

物体加速的位移x1=t1=20m; (2分)

此后物体匀速运动至B端的时间

t2==1.25s; (2分)

物体从A到B的时间t=t1+t2=11.25s。(2分)

答案:11.25s

15.【解题指南】解答本题应把握以下三点:

(1)用整体法求人与吊板的加速度;

(2)用隔离法分析人受到的支持力;

(3)根据牛顿第三定律求人对吊板的压力。

【解析】以人和吊板整体为研究对象,该整体受到两个向上的拉力均为440N,受到重力的大小为800 N,

其合力为880N-800N=80N, (2分)

由F合=ma得a =1.0m/s2。(2分)

再以人为研究对象,人受到重力700N,受到吊板的支持力F N及绳对其向上的拉力F T=440N,由牛顿第二定律得,F T+F N-m人g=m人a, (3分)

解得F N=330N。(2分)

根据牛顿第三定律得,人对吊板的压力F N'与吊板对人的支持力等大反向,故

F N'=330 N。(2分)

答案:1.0m/s2330 N

16.【解题指南】解答本题应把握以下三点:

(1)根据图像求出小物块的加速度;

(2)由牛顿第二定律求得小物块与斜面间的动摩擦因数;

(3)由运动学知识求小物块所到达斜面最高点与斜面底端的距离。

【解析】(1)由小物块上滑过程的速度—时间图线,可得小物块冲上斜面过程中加速度为

a==m/s2=-8 m/s2 (3分)

加速度大小为8m/s2。

(2)对小物块进行受力分析如图所示,

由牛顿第二定律知:mgsin 37°+F f=ma (2分)

又F N-mgcos 37°=0 (2分)

F f=μF N (1分)

代入数据解得μ=0.25。(1分)

(3)由图像知小物块沿斜面上滑的距离为

x=·t=×1.0m=4.0 m。(4分)

答案:(1)8m/s2(2)0.25 (3)4.0 m

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