人教版本高中物理必修1 第四章《牛顿运动定律》单元测试卷

2019年秋季人教版本高中物理必修1第四章《牛顿运动定律》单元测试卷一、单选题(共15小题)1.如图所示，建筑工人在砌墙时需要将砖块运送到高处，采用的方式是工人甲在低处将一摞砖竖直向上抛出，在高处的工人乙将其接住．每块砖的质量均为m，现只考虑最上层的两块砖，不计空气阻力，下列说法正确的是()A．工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块处于失重状态B．工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块间作用力等于mgC．工人甲在将砖块抛出后，砖块处于失重状态D．工人甲在将砖块抛出后，砖块间作用力等于mg2.以不同的初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一个物体所受空气阻力大小与物体的速率成正比，下列分别用虚线和实线描述两物体运动的v－t图象可能正确的是()A．B．C．D．3.如图所示，将两根劲度系数均为k、原长均为L的轻弹簧，一端固定于水平天花板上相距为2L的两点，另一端共同连接一质量为m的物体，平衡时弹簧与竖直方向的夹角为37°.若将物体的质量变为M，平衡时弹簧与竖直方向的夹角为53°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，M：m等于()A ． 9：32B ． 9：16C ． 3：8D ． 3：44.趣味运动会上运动员手持网球拍托球沿水平面匀加速跑，设球拍和球的质量分别为M 、m ，球拍平面和水平面之间的夹角为θ，球拍与球保持相对静止，它们间摩擦力及空气阻力不计，则( )A ． 运动员的加速度为g tan θB ． 球拍对球的作用力为C ． 运动员对球拍的作用力为(M ＋m )g cos θD ． 若加速度大于g sin θ，球一定沿球拍向上运动5.关于牛顿第二定律的下列说法，正确的是( )A ． 加速度与合力的关系是瞬时对应关系，即a 与F 同时产生，同时变化，同时消失B ． 加速度方向总是与速度方向一致C ． 同一物体的运动速度变化越大，受到的合外力也越大D ． 在相同的外力作用下，获得加速度大的物体惯性大6.如果说一个人在电梯中“失重”了，是指( )A ． 人的重力为零B ． 人的重力减小C ． 人对电梯的压力增大D ． 人对电梯的压力减小7.某同学站在上升的电梯内，已知该同学体重为600 N ，在电梯减速直至停止的过程中，以下说法正确的是(g 取10 m/s 2)( )A ． 该同学体重大于600 NB ． 该同学体重小于600 NC ． 该同学对电梯地板压力大于600 ND ． 该同学对电梯地板压力小于600 N8.用细线将篮球拴在升降机光滑的侧壁上，当升降机加速下降时，出现如图所示的情形．四位同学对此现象做出了分析与判断，其中可能正确的是( )A ． 升降机的加速度大于g ，侧壁对球无挤压B ． 升降机的加速度小于g ，侧壁对球有挤压C ． 升降机的加速度等于g ，侧壁对球无挤压D ． 升降机的加速度等于g ，侧壁对球有挤压9.一个人站在医用体重计的测盘上，在人下蹲的全过程中，指针示数变化应是( )A ． 先减小，后还原B ． 先增加，后减小，再还原C ． 先减小，后增大，再还原D ． 始终不变10.下列单位中：①米、②牛顿、③秒、④米/秒、⑤克、⑥千克、⑦小时，属于国际单位制的基本单位的是( )A ． 只有①③B ． 都是C ． 只有①③⑥D ． 只有①③⑥⑦11.关于超重和失重，下列说法正确的是( )A ． 物体处于超重时，物体一定在上升B ． 物体处于失重状态时，物体可能在上升C ． 物体处于完全失重时，地球对它的引力就消失了D ． 物体在完全失重时，它所受到的合外力为零12.质量为m 的物体，它的v －t 图如图所示，该物体在哪一段时间所受的合外力最大( )A ． 0－2 sB ． 6－9 sC ． 9－10 sD ． 10－13 s13.传送带把物体由低处匀速运动到高处的过程中，物体与皮带间的作用力和反作用力的对数有( )A ． 一对B ． 两对C ． 三对D ． 四对14.如图所示，在一辆表面光滑的小车上，有质量分别为m 1、m 2的两个小球随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则( )A ． 若m 1＜m 2，则两个小球一定相碰B ． 若m 1＝m 2，则两个小球一定相碰C ． 若m 1＞m 2，则两个小球一定相碰D ． 两个小球一定不相碰15.用30 N 的水平外力F 拉一静止在光滑的水平面上质量为20 kg 的物体，力F 作用3 s 后消失，则第5 s 末物体的速度和加速度分别是( )A ．v ＝7.5 m/s ，a ＝1.5 m/s 2B ．v ＝4.5 m/s ，a ＝1.5 m/s 2C．v＝4.5 m/s，a＝0D．v＝7.5 m/s，a＝0二、实验题(共3小题)16.现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律．给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺、天平、砝码、钩码若干．实验步骤如下(不考虑摩擦力的影响)，在空格中填入适当的公式或文字．(1)用天平测出小车的质量m(2)让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t.(3)用米尺测量A1与A2之间的距离s.则小车的加速度a＝________.(4)用米尺测量A1相对于A2的高度h.则小车所受的合外力F＝________.(5)在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时改变h，使m与h的乘积不变．测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t.请说出总质量与高度的乘积不变的原因________________________________________________________________．(6)多次测量m和t，以m为横坐标，t2为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条____________，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律．17.如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．已知遮光条的宽度d＝2.25 mm.(1)下列不必要的一项实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)A．应使A位置与光电门间的距离适当大些B．应将气垫导轨调节水平C．应使细线与气垫导轨平行D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是________；(3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________图象．18.在探究小车的加速度a与小车质量M和小车受到的外力F的关系时，(1)探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的a－F图象如图所示，下列说法正确的是________(填正确答案标号)．A．三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等B．三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同C．直线1所对应的小车的质量最大D．直线3所对应的小车的质量最大(2)由于没有始终满足小车的质量M远大于钩码的质量m的关系，结果得到的图象应是下图中的________(填正确答案标号)．A. B.C. D.三、计算题(共3小题)19.如图所示，一小物体重力G＝100 N，用细线AC、BC和竖直的轻弹簧吊起，处于平衡状态．弹簧原长L0＝1.5 cm，劲度系数k＝8×103N/m，细线AC长x＝4 cm，α＝30°，β＝60°，求细线AC对小物体拉力的大小．20.如图所示，质量分别为m1和m2的物块A、B，用劲度系数为k的轻弹簧相连．当用力F沿倾角为θ的固定光滑斜面向上拉两物块，使之共同加速运动时，弹簧的伸长量为多少？21.如图所示，水平传送带AB长2 m，以v＝1 m/s的速度匀速运动，质量均为m＝4 kg的小物体P、Q与绕过定滑轮的轻绳相连，t＝0时刻P在传送带A端以初速度v0＝4 m/s向右运动，已知P与传送带间动摩擦因数μ为0.5，P在传动带上运动过程它与定滑轮间的绳始终水平，不计定滑轮质量和摩擦，绳不可伸长且足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2，求：(1)t＝0时刻小物体P的加速度大小和方向；(2)小物体P滑离传送带时的速度大小．四、填空题(共3小题)22.如图所示，用DIS研究两物体m1和m2间的相互作用力，m1和m2由同种材料构成．两物体置于光滑的水平地面上，若施加在m1上的外力随时间变化规律为：F1＝kt＋2，施加在m2上的恒力大小为：F2＝2 N．由计算机画出m1和m2间的相互作用力F与时间t的关系图．则F－t图象中直线的斜率为________(用m1、m2、k表示)，纵轴截距为________ N.23.下列给出的关系式中，l是长度，v是速度，m是质量，g是重力加速度，这些量的单位都是国际单位制单位．试判断下列表达式的单位，并指出单位所对应的物理量的名称．(1)单位：________物理量名称：________.(2)单位：________物理量名称：________.(3)m单位：________物理量名称：________.24.理想实验有时更能深刻地反映自然规律．伽利略设计了一个如图所示的理想实验，他的设想步骤如下：①减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度；②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动．请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列______(只要填写序号即可)．在上述的设想步骤中，步骤________属于可靠的事实，步骤______是理想化的推论．五、简答题(共3小题)25.在厘米·克·秒(cm·g·s)单位制中，力的单位达因(dyn)是这样定义的：使质量是1 g的物体产生1 cm/s2的加速度的力叫1 dyn.试证明1 dyn＝10－5N.26.找两个相同的瓶子，瓶中盛清水，用细绳分别系一铁球、一泡沫塑料球置于水中，使铁球悬挂、塑料球悬浮，如图甲所示，当瓶子突然向右运动时(有向右的加速度)，观察两个球的运动状态，看到的现象也许会让你惊讶，小铁球的情况正如你所预想的一样，相对瓶子向左运动，但塑料球却相对瓶子向右运动，如图乙所示，为什么会这样呢？27.古希腊的哲学家亚里士多德根据人们的传统观点提出：必须有力作用到物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要停下来，这种认识一直持续了两千多年．直到17世纪，伽利略才根据实验指出，在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到了摩擦阻力，如果在一个没有摩擦阻力的水平面上，物体就会保持自己的速度不变．他通过一个想象的理想实验，经过严密的推理，有力地证明了他的观点的正确性，指出了亚里士多德的认识的错误性．伽利略的理想实验和推理过程如下：如图甲所示，把两个斜面对接起来，让静止的小球沿一个斜面滚下来，小球将滚上另一个斜面．如果没有摩擦，小球将上升到原来静止时的高度．他推论出，如果减小第二个斜面的倾角(图乙)，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度，但是要通过更长的距离．继续减小第二个斜面的倾角，直至最后使它成为水平面(图丙)，小球不可能达到原来的高度，而要沿着水平面以恒定的速度运动下去．(1)归纳一下，伽利略和亚里士多德关于“运动和力”的关系的根本分歧是____________.(2)伽利略的理想实验和推理过程，要论证他的________________________________________________________________________________________________________________________________________________的观点．(3)这个实验只能是理想实验的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________；实际做这个实验的困难在于___________________________________.答案解析1.【答案】C【解析】工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)，砖块具有向上的加速度，处于超重状态，A错误；由牛顿第二定律F N－mg＝ma，所以砖块间作用力F N＝m(g＋a)＞mg，B错误；工人甲在将砖块抛出后，砖块具有向下的加速度，处于失重状态，C正确；工人甲在将砖块抛出后，砖块间作用力等于0，D错误．故选C.2.【答案】D【解析】本题考查v－t图象．当不计阻力上抛物体时，物体做匀减速直线运动，图象为一倾斜直线，因加速度a＝－g，故该倾斜直线的斜率的绝对值等于g.当上抛物体受空气阻力的大小与速率成正比时，对上升过程，由牛顿第二定律得－mg－kv＝ma，可知物体做加速度逐渐减小的减速运动，通过图象的斜率比较，A错误．从公式推导出，上升过程中，|a|>g，当v＝0时，物体运动到最高点，此时a＝－g，而B、C图象的斜率的绝对值均小于g，故B、C错误，D正确．3.【答案】A【解析】当挂质量为m的物体时，由平衡知识和胡克定律可知：2k(－L)cos 37°＝mg；若将物体的质量变为M，则2k(－L)cos 53°＝Mg，联立解得：M：m＝9：32，故选A.4.【答案】A【解析】对球：受到重力mg和球拍的支持力F N，作出受力图如图，根据牛顿第二定律得：F N sinθ＝ma，F N cosθ＝mg；解得，a＝g tanθ，F N＝，故A正确，B错误；以球拍和球整体为研究对象，根据牛顿第二定律得：运动员对球拍的作用力为F＝，故C 错误；当a＞g tanθ时，网球将向上运动，由于g sinθ与g tanθ的大小关系未知，故球不一定沿球拍向上运动．故D错误．5.【答案】A【解析】加速度与合力的关系是瞬时对应关系，a随合力的变化而变化，A正确；加速度的方向与合力的方向相同，与速度的方向不一定相同，B错误；速度变化大，加速度不一定大，则合力不一定大，C错误；在相同的外力作用下，获得加速度大的物体质量小，则物体惯性小，D错误．6.【答案】D【解析】当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，超、失重现象的实质是物体的实重与视重相比发生了变化，而物体的重力并没有发生变化，故A、B、C错误，D正确．7.【答案】D【解析】物体的重力大小与所处的状态无关，在电梯减速直至停止的过程中，该同学的重力保持不变仍为600 N．故A、B错误；电梯减速上升，具有向下的加速度，处于失重状态，该同学对电梯地板压力小于600 N．故C错误，D正确．8.【答案】C【解析】当升降机加速下降时，加速度等于g，则球在竖直方向上仅受重力，拉力为零，由于球在水平方向上平衡，可知侧壁对球无挤压，故C正确，D错误．当升降机加速下降时，加速度大于g，球受重力、绳子的拉力，由于水平方向上平衡，则侧壁对球有弹力，即侧壁对球有挤压，故A错误．当升降机加速下降时，加速度小于g，不会出现如图所示的情况，球会在悬点下方，故B错误．9.【答案】C【解析】在下蹲的全过程中，人的运动的状态是先加速下降，后减速下降，直到最后静止，所以人先是处于失重状态，后是处于超重状态，最后处于平衡状态，所以体重计的示数变化是先减小，后增加，再还原，所以C正确．10.【答案】C【解析】米(m)、千克(kg)、秒(s)是国际单位制中的基本单位，其他的是导出单位．故①③⑥正确．11.【答案】B【解析】物体处于超重时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速，A错误；物体处于失重或者是完全失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，B正确；完全失重时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，C、D错误．12.【答案】C【解析】由v－t图线知，9－10 s内图线斜率的绝对值最大，知9－10 s内的加速度最大，根据牛顿第二定律知，合外力最大．故C正确，A、B、D错误．13.【答案】B【解析】传送带把物体由低处匀速运动到高处的过程中，物体受重力，传送带的支持力，传送带的摩擦力，其中物体受传送带的作用力有2个，力的作用是相互的，有几个作用力，就有几个反作用力，所以物体和传送带间的作用力和反作用力的对数有两对，B正确．14.【答案】D【解析】小车表面光滑，因此两小球在水平方向上没有受到外力的作用．原来两个小球与小车具有相同的速度，当车突然停止运动时，由于惯性，两个小球的速度不变，所以不会相碰(与质量大小无关)．15.【答案】C【解析】前3 s物体由静止开始做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：F＝ma，解得：a＝＝m/s2＝1.5 m/s2,3 s末物体的速度为v＝at＝1.5×3 m/s＝4.5 m/s；3 s后，力F消失，由牛顿第二定律可知加速度立即变为0，物体做匀速直线运动，所以5 s末的速度仍是3 s末的速度，即4.5 m/s，加速度为a＝0, C正确．16.【答案】(3)(4)(5)为了使各次测量中，小车所受的合外力不变(6)过原点的直线【解析】(3)小车做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律有s＝at2，所以有：a＝(4)小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力，这两个力在垂直斜面方向的合力为零，所以沿斜面方向的力为mg sinα，而斜面高度为h，根据几何关系有sinα＝，所以有小车受到的合外力为F＝.(5)根据F＝，要使小车所受合外力大小一定，应该使mh为定值．(6)a＝，说明a与成正比，以t2为纵坐标，为m为横坐标建立坐标系，如果这些点在一条过原点的直线上，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律．17.【答案】(1)D(2)A位置到光电门的距离L (3)－F.【解析】(1)应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故A必要；应将气垫导轨调节水平，使拉力等于合力，故B必要；要保持细线方向与导轨平面平行，拉力才等于合力，故C必要；拉力是直接通过力传感器测量的，故与滑块质量和钩码质量大小无关，故D不需要．(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式得若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L(3)由题意可知，该实验中保持滑块质量M不变，因此有：v2＝2aL，v＝，a＝，则有：＝2L所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出－F图象．18.【答案】(1)BD(2)D【解析】(1)根据a＝＝F可知，a－F图象的斜率等于质量的倒数，由图象可知三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同，3的斜率最小，则质量最大；故选B、D.(2)随着增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于钩码的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值，故A、B、C错误，D正确．故选D.19.【答案】30 N【解析】根据题中给定条件可知，弹簧现在长度为L＝x·sinα＝2 cm，说明弹簧处于伸长状态，弹力F0＝kΔx＝k(L－L0)＝40 N.对物体受力及建立坐标系如图所示．根据平衡条件有FBC cosβ－FAC cosα＝0，F0＋FBC sinβ＋FAC sinα－G＝0.解得FAC＝30 N.即细线AC对小物体拉力的大小是30 N.20.【答案】【解析】对整体分析得：F－(m1＋m2)g sinθ＝(m1＋m2)a①隔离A得：kx－m1g sinθ＝m1a②联立①②得x＝.21.【答案】(1)7.5 m/s2，方向向左(2)m/s【解析】(1)开始时小物块的速度大于传送带的速度，受到的摩擦力的方向向左，同时受到向左的拉力，由牛顿第二定律对P：F T1＋μmg＝ma1对Q：mg－F T1＝ma1联立以上方程解得：a1＝7.5 m/s2，方向向左(2)P先以加速度大小a1向右做匀减速运动，直到速度减为v，设位移为x1，由运动学公式得：－2a1x1＝v2－v代入数据解得：x1＝1 mP接着以加速度大小a2向右做匀减速运动，直到速度减为0，设位移为x2，P受到向左的拉力和向右的摩擦力，由牛顿第二定律对P：F T2－μmg＝ma2对Q：mg－F T2＝ma2联立以上方程解得：a2＝2.5 m/s2由运动学公式得：－2a2x2＝0－v2解得：x2＝0.2 m故P向右运动的最大距离为：x＝x1＋x2＝1 m＋0.2 m＝1.2 mP向右的速度减为0后，受力不变，再以加速度a2向左做匀加速运动，直到从左端离开传送带，由运动学公式得：v′2＝2a2x代入数据解得：v′＝m/s22.【答案】2【解析】以两物体组成的系统为研究对象，以向右为正方向，由牛顿第二定律得：F1－F2＝(m1＋m2)a，即：kt＋2－2＝(m1＋m2)a，加速度为：a＝，以m2为研究对象，由牛顿第二定律得：F－F2＝m2a，则：F＝F2＋m2a＝2＋t，由F－t图象可知，图象的斜率为，图象纵轴截距为：b＝2 N.23.【答案】(1)s时间(2)m/s2加速度(3)N力【解析】(1)＝＝1 s，单位为：s物理量为：时间．(2)＝1 m/s2，单位为：m/s2物理量为：加速度．(3)1 kg·＝1 kg·m/s2＝1 N，单位为：N物理量为：力．24.【答案】②③①④②①③④【解析】本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理，将实验理想化，并符合物理规律，得到正确的结论．而②是可靠事实，因此放在第一步，③①是在斜面上无摩擦的设想，最后推导出水平面上的理想实验④.因此正确顺序是②③①④.25.【答案】选取1 g的物体为研究对象，根据牛顿第二定律得F＝ma＝1 g×1 cm/s2＝1×10－3kg×1×10－2m/s2＝1×10－5N根据计算可以知道1×10－5N的力可以使1 g的物体产生1 cm/s2的加速度，而使质量是1 g的物体产生1 cm/s2的加速度的力叫1 dyn，所以1 dyn＝10－5N.【解析】26.【答案】因为相同体积的水和球的质量不相同，质量越大，运动状态越难以改变，故铁球运动状态的改变比同体积的水球慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而塑料球运动状态的改变比同体积的水球快，所以塑料球会相对瓶子向右偏．【解析】27.【答案】(1)伽利略：物体不受力也能运动；亚里士多德：物体受力才能运动(2)如果没有力作用在物体上，物体能一直运动下去(3)现实中不受力的物体是不存在的摩擦阻力不可能小到为零，且没有无限长的平面【解析】(1)由短文内容知，伽利略认为：物体不受力也能运动；亚里士多德认为：物体受力才能运动．(2)伽利略通过实验，证实了如果没有力作用在物体上，物体能一直运动下去．(3)现实中不受力的物体是不存在的；实际做这个实验的困难在于摩擦阻力不可能小到为0，且没有无限长的平面．。