2015年秋高中物理 第四章 牛顿运动定律章末检测卷 新人教版必修1

【步步高】2015年秋高中物理 第四章 牛顿运动定律章末检测卷 新人教版必修1(时间：90分钟 满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．每小题给出的选项中只有一项符合题目要求．)1．在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是( ) A ．亚里士多德、伽利略 B ．伽利略、牛顿 C ．伽利略、爱因斯坦 D ．亚里士多德、牛顿 答案 B2．关于惯性，下列说法正确的是( )A ．在宇宙飞船内，由于物体完全失重，所以物体的惯性消失B ．跳远运动员助跑是为了增大速度从而增大惯性C ．物体在月球上的惯性只是它在地球上的16D ．质量是物体惯性的量度，惯性与速度及物体的受力情况无关 答案 D解析 物体的惯性只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处的位置无关，选项A 、B 、C 错误，选项D 正确．3．2013年6月11日，“神舟十号”载人飞船成功发射，设近地加速时，飞船以5g 的加速度匀加速上升，g 为重力加速度，则质量为m 的宇航员对飞船底部的压力为( ) A ．6mg B ．5mg C ．4mg D ．mg答案 A解析 对宇航员由牛顿第二定律得：F N －mg ＝ma ，得F N ＝6mg ，再由牛顿第三定律可判定A 项正确．4．轻弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了4cm.若将重物向下拉1cm 后放手，则重物在刚释放瞬间的加速度是( ) A ．2.5m/s 2B ．7.5 m/s 2C ．10m/s 2D ．12.5 m/s 2答案 A解析设重物的质量为m，弹簧的劲度系数为k.平衡时：mg＝kx1，将重物向下拉1cm，由牛顿第二定律得：k(x1＋x2)－mg＝ma，联立解得：a＝2.5m/s2，选项A正确．5．如图1所示，小球系在细绳的一端，放在倾角为α的光滑斜面上，用力F将斜面在水平桌面上缓慢向左移动，使小球缓慢上升(最高点足够高)，那么在斜面运动的过程中，细绳的拉力将( )图1A．先增大后减小B．先减小后增大C．一直增大D．一直减小答案 B解析小球受力如图所示，拉力F与支持力F N的合力与重力G等大、反向，且F N的方向不变，可见，在斜面缓慢向左运动时，绳的拉力F先减小后增大．6．如图2所示，小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一重球，另一端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上．开始时小车处于静止状态．当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳定在图中虚线位置，下列说法中正确的是( )图2A．小球处于超重状态，小车对地面压力大于系统总重力B．小球处于失重状态，小车对地面压力小于系统总重力C．弹簧测力计读数大于小球重力，但小球既不超重也不失重D．弹簧测力计读数大于小球重力，小车一定向右匀加速运动答案 C解析小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右匀加速运动，也可以向左匀减速运动，故C项正确．二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．每小题给出的选项中有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)7．物体静止在斜面上，以下几种分析中正确的是( )A．物体所受到静摩擦力的反作用力是物体对斜面的摩擦力B．物体所受重力沿垂直斜面方向的分力就是物体对斜面的压力C．物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力D．物体所受支持力的反作用力就是物体对斜面的压力答案AD8．如图3所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯竖直方向匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10m/s2)( )图3A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2答案BC解析由电梯竖直方向做匀速直线运动时弹簧测力计的示数为10N，可知重物的重力为10N，质量为1kg；当弹簧测力计的示数变为8N时，则重物受到的合力为2N，方向竖直向下，由牛顿第二定律得物体产生向下的加速度，大小为2m/s2，因没有明确电梯的运动方向，故电梯可能向下加速，也可能向上减速，故选B、C.9．将物体竖直向上抛出，假设运动过程中空气阻力不变，其速度—时间图象如图4所示，则( )图4A．上升、下降过程中加速度大小之比为11∶9B．上升、下降过程中加速度大小之比为10∶1C．物体所受的重力和空气阻力之比为9∶1D．物体所受的重力和空气阻力之比为10∶1答案AD解析上升、下降过程中加速度大小分别为：a上＝11m/s2，a下＝9 m/s2，由牛顿第二定律得：mg＋F阻＝ma上，mg－F阻＝ma下，联立解得：mg∶F阻＝10∶1，A、D正确．10．如图5所示，一小球自空中自由落下，在与正下方的直立轻质弹簧接触直至速度为零的过程中，关于小球的运动状态，下列几种描述中正确的是( )图5A．接触后，小球做减速运动，加速度的绝对值越来越大，速度越来越小，最后等于零B．接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其速度先增加后减小直到为零C．接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处D．接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方答案BD解析从小球下落到与弹簧接触开始，一直到把弹簧压缩到最短的过程中，弹簧弹力与小球重力相等的位置是转折点，之前重力大于弹力，之后重力小于弹力，而随着小球向下运动，弹力越来越大，重力恒定，所以之前重力与弹力的合力越来越小，之后重力与弹力的合力越来越大，且反向(竖直向上)．由牛顿第二定律知，加速度的变化趋势和合力的变化趋势一样，而在此过程中速度方向一直向下．三、实验题(本题共2小题，共12分)11．(6分)如图6甲为某次实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1s，A与各点之间的距离如图甲所示，单位是cm，纸带的加速度是________m/s2(结果保留3位有效数字)，在验证质量一定时加速度a和合外力F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a—F图象，图线不过原点的原因是____________________________．图6答案 1.59 平衡摩擦力过度 解析 a 的计算利用逐差法．a ＝x DE －x AB ＋x EF －x BC ＋x FG －x CD 9T2＝x DE ＋x EF ＋x FG － x AB ＋x BC ＋x CD9T 2＝x AG －x AD －x AD9T2＝40.65－2×13.159×0.12×10－2m/s 2≈1.59m/s 212．(6分)某探究学习小组的同学们要验证牛顿运动定律，他们在实验室组装了一套如图7所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)．图7(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M ，挡光板的宽度l ，光电门1和2的中心距离为x .某次实验过程：力传感器的读数为F ，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t 1、t 2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g ，则该实验要验证的关系式是________________．答案 (1)等于 不需要 (2)F ＝Ml 22x (1t 22－1t 21)解析 (1)由于力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．(2)由于挡光板的宽度l 很小，故小车在光电门1处的速度v 1＝lt 1，在光电门2处的速度为v 2＝l t 2，由v 22－v 21＝2ax ，得a ＝v 22－v 212x ＝12x (l 2t 22－l 2t 21)．故验证的关系式为F ＝Ma ＝M 2x (l 2t 22－l 2t 21)＝Ml 22x (1t 22－1t 21)．四、计算题(本题共4小题，共44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)太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝．假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000m 的高空静止下落，可以获得持续25s 的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验．已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g 取10m/s 2，试求： (1)飞船在失重状态下的加速度大小； (2)飞船在微重力状态中下落的距离． 答案 (1)9.6m/s 2(2)3000m解析 (1)设飞船在失重状态下的加速度为a ，由牛顿第二定律得mg －F f ＝ma 又F f ＝0.04mg 即mg －0.04mg ＝ma 解得a ＝9.6m/s 2 (2)由x ＝12at 2得x ＝12×9.6×252m ＝3000m14．(10分)在水平地面上有一个质量为4.0kg 的物体，物体在水平拉力F 的作用下由静止开始运动.10s 后拉力大小减小为F3，并保持恒定．该物体的速度图象如图8所示(取g ＝10m/s 2)．求：图8(1)物体受到的水平拉力F 的大小； (2)物体与地面间的动摩擦因数． 答案 (1)9N (2)0.125解析 (1)物体的运动分为两个过程，由题图可知两个过程的加速度分别为：a 1＝1m/s 2，a 2＝－0.5 m/s 2物体受力分析如图甲、乙所示：甲 乙对于两个过程，由牛顿第二定律得：F －F f ＝ma 1 F3－F f ＝ma 2联立以上二式解得：F ＝9N ，F f ＝5N(2)由滑动摩擦力公式得：F f ＝μF N ＝μmg 解得μ＝0.12515．(10分)如图9所示，质量m ＝1kg 的球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成30°角，球与杆之间的动摩擦因数μ＝36，球受到竖直向上的拉力F ＝20N ，g ＝10m/s 2，则：图9(1)球的加速度多大？(2)在力F 作用下，球从静止开始运动，经2s 内的位移多大？ 答案 (1)2.5m/s 2(2)5m解析 (1)球受到重力mg 、杆的支持力F N 、杆的摩擦力F f 和竖直向上的拉力F 四个力的作用(如图所示)，建立直角坐标系，则由牛顿第二定律得F sin30°－mg sin30°－F f ＝ma F cos30°＝mg cos30°＋F N F f ＝μF N联立以上各式解得a ＝2.5m/s 2.(2)由运动学公式x ＝12at 2，代入数据得：x ＝5m.16．(14分)如图10所示，质量为M ＝1kg 的长木板静止在光滑水平面上，现有一质量为m ＝0.5kg 的小滑块(可视为质点)以v 0＝3m/s 的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板向前滑动．已知滑块与木板上表面间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g 取10 m/s 2，木板足够长．求：图10(1)滑块在木板上滑动过程中，长木板受到的摩擦力大小和方向； (2)滑块在木板上滑动过程中，滑块相对于地面的加速度大小a ； (3)滑块与木板A 达到的共同速度的大小v . 答案 (1)0.5N ，方向向右 (2)1m/s 2(3)1 m/s 解析 (1)滑块所受摩擦力为滑动摩擦力F f ＝μmg ＝0.5N ，方向向左根据牛顿第三定律，滑块对木板的摩擦力方向向右，大小为0.5N (2)由牛顿第二定律得：μmg ＝ma 得出a ＝μg ＝1m/s 2(3)木板的加速度a ′＝m Mμg ＝0.5m/s 2设经过时间t ，滑块和长木板达到共同速度v ，则满足： 对滑块：v ＝v 0－at 对长木板：v ＝a ′t由以上两式得：滑块和长木板达到的共同速度v ＝1m/s。