第五章 牛顿运动定律 单元测试（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册
第五章
牛顿运动定律
单元测试（解析版）
一、选择题（共40分）
1．交通安全法规定车辆行驶时乘坐人员必须系好安全带，因为系好安全带可以（　　）
A．避免汽车速度减小时乘坐人员的惯性减小
B．减小急刹车时因惯性造成对乘坐人员的伤害
C．避免汽车速度增大时乘坐人员的惯性增大
D．让乘坐人员坐起来感觉更舒适
2．把一本书放在水平桌面如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．书受到的重力就是地球对物体的吸引力
B．书对桌面的压力就是书受的重力
C．书对桌面的压力，是因为书发生了微小形变而产生的
D．桌面对书的支持力，是因为书发生了微小形变而产生的
3．关于牛顿第一定律、牛顿第三定律和惯性，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿第一定律可以通过实验验证
B．作用力和反作用力可以是性质不同的力
C．作用力和反作用力一定是同时产生、同时消失的
D．汽车爬坡时惯性会变大
4．下列物理量的单位是国际单位制基本单位的是（　　）
A．向心力
B．向心加速度
C．角速度
D．周期
5．我国“奋斗者”号载人潜水器，下潜到马里亚纳海沟一万米深处，承受的水压超过。若用国际单位制基本单位的符号来表示，正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．某人把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，上端临时固定在地铁竖直扶手上。地铁起动后的某段运动过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时的照片，拍摄方向跟地铁前进方向垂直（　　）
A．从图中可以判断地铁的运动方向
B．从图中可以判断地铁的加速度方向
C．若细绳与杆子的夹角增大，则地铁速度增大
D．若细绳与杆子的夹角增大，则地铁的加速度减小
7．如下图所示，小车上固定一水平横杆，横杆左端的固定斜杆与竖直方向成角，斜杆下端连接一质量为m的小球；横杆右端用一根细线悬挂相同的小球。当小车沿水平面做直线运动时，细线与竖直方向间的夹角保持不变。设斜杆、细线对小球的作用力分别为，下列说法正确的是（　　）
A．大小一定不相同
B．方向一定不相同
C．小车加速度大小为
D．小车加速度大小为
8．如图甲所示，质量为2kg的木板B静止在水平面上．某时刻物块A（可视为质点）从木板的左侧沿木板上表面滑上木板，初速度此后A和B运动的图象如图乙所示，取重力加速度，设A与B上表面之间的动摩擦因数，与水平面间的动摩擦因数，则（　　）
A．，
B．，
C．A的质量为4kg
D．A的质量为6kg
9．如图甲为机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图乙模型，紧绷的传送带始终保持的恒定速率运行。旅客把行李无初速度地放在A处，设行李与传送带之间的动摩擦因数，间的距离为，g取。那么行李从A到B的过程中（　　）
A．行李一直加速到达B处
B．行李到达B处的位移是
C．行李到达B处的时间为
D．若传送带速度足够大，行李最快也要才能到达B处
10．用货车运送圆柱形物体时，通常在车厢底固定斜面使物体保持固定。如图所示，圆柱体工件置于两光滑固定斜面1、2之间，斜面倾角分别为和，当货车沿平直公路行驶时，要使工件不在斜面上滑动（重力加速度为g），则下列说法正确的是（　　）
A．货车向前加速，加速度可能等于
B．货车向前加速，加速度可能等于
C．货车向前刹车，加速度可能等于
D．货车向前刹车，加速度可能等于g
二、实验题（共15分）
11．某同学利用如图所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处），从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图所示，打点计时器电源的频率为50Hz。通过分析纸带数据，可判断物块在计数点6和7之间某时刻开始减速，求：（结果保留三位有效数字）
（1）计数点5对应的速度大小为v5
=
_________m/s，计数点6对应的速度大小为v6
=
_________m/s。
（2）物块减速运动过程中加速度的大小为a
=
_________m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比它的真实值________（填“偏大”或“偏小”）。
12．用图1所示的实验装置研究加速度与物体受力、物体质量之间的关系。
（1）图2所示为实验中得到的一条纸带，纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T=0.10s，由图中数据可计算出小车的加速度a=_______m/s2。（结果保留小数点后2位）
（2）若实验中砂和桶的总质量为，则从理论分析可得砂和桶的总重力与细绳对小车的拉力F的大小关系为________F（选填“略大于”、“等于”或“略小于”）。
（3）某同学在研究加速度与物体受力之间的关系时改进了实验方案，他用无线力传感器来测量小车受到的拉力。如图3所示，他将无线力传感器和小车固定在一起，将系着砂桶的细绳系在传感器的挂钩上，调整细绳方向与木板平行。请判断在改进后的实验中以下步骤是否还有必要（选填“有必要”或“没必要”）。
步骤
是否有必要
调整木板倾角平衡摩擦力和其他阻力
①___________
控制砂和桶的总质量应远小于小车和车内砝码的总质量
②___________
三、解答题（共45分）
13.如图所示，桌面上固定一光滑斜面，斜面倾角为30°，质量为m1、m2的物体通过轻质细线跨过光滑滑轮连接，将m1置于斜面释放后，m1沿斜面向上滑动，将m1、m2互换位置后，m2也能沿斜面上滑，求
（1）m1、m2应满足的条件；
（2）若将m1置于斜面底端释放，运动到顶端的时间为t，将m2置于斜面底端释放，运动到顶端的时间为，m1与m2的比值为多少；
（3）若斜面粗糙，m1、m2与斜面的动摩擦因数均为μ，且最大静摩擦力均等于滑动摩擦力，将m1置于斜面释放后，m1仍然能够沿斜面向上滑动，将m1、m2互换位置后，m2也能沿斜面上滑，则动摩擦因数μ应满足什么条件？
14．如图所示，水平传输带以v＝4m/s的速度匀速运动，传输带两端AB间的距离为L＝20m，将一质量为m＝2kg的木块无初速地放在A端，木块与传输带间的动摩擦因数为?＝0.2，（g＝10m/s2）。求：
（1）木块在匀加速过程中的加速度大小；
（2）木块从A端运动到B端所用的时间；
（3）木块相对传输带的位移。
15．如图甲所示，质量的长木板放在足够大的光滑水平面上，长木板在水平拉力作用下由静止开始向右运动，经撤去水平拉力F，同时将一物块（视为质点）轻轻放到长木板的右端，物块最终没有滑离长木板。物块运动过程的图像如图乙所示，取重力加速度大小。求物块与长木板间的动摩擦因数和物块的质量。
参考答案
1．B
【详解】
AC．人的惯性由人的质量决定，与其他因素无关，所以系好安全带不减小人的惯性，故AC错误；
B．安全带系在人的身上，对人有一定的作用力，可以改变人的运动状态，所以系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害，故B正确；
D．安全带起到保护的作用，不会让乘坐人员坐起来感觉更舒适，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．书受到的重力是由于地球对物体的吸引力而产生的，但不能说重力就是吸引力，故A错误；
B．书对桌面的压力是弹力，而重力属于引力，故二者不是同一个力，故B错误；
C．书对桌面的压力，是因为书发生了微小形变而产生的，故C正确；
D．桌面对书的支持力是因为桌面发生了微小形变而产生的，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．由于不受力的物体是不存在的，所以牛顿第一定律不能通过实验验证，故A错误；
BC．作用力和反作用力一定是性质相同的力，一定是同时产生、同时消失的，故B错误，C正确；
D．质量是惯性大小的量度，惯性与物体运动状态无关，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．向心力单位是N，不是国际单位，A错误；
B．向心加速度是
，是导出单位，B错误；
C．角速度单位是
，是导出单位，C错误；
D．周期单位是s，是国际单位制基本单位，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
根据压强的定义式有
故选C。
6．B
【详解】
AB．由于地铁的加速度方向与笔的加速度方向相同，所以通过判断笔的加速度方向可知地铁的加速度方向；但是由于不知道地铁速度的变化情况，故地铁运动方向与加速度方向可能相同，也可能相反，所以不能判断地铁朝向哪一个方向运动，故A错误，B正确；
CD．以笔为研究对象，笔受到重力及细绳拉力的共同作用，设绳子与杆子的夹角为，则由牛顿第二定律可得笔的加速度大小为
增大，则笔加速度增大，地铁加速度增大，但是地铁的速度不一定增大，CD错误。
故选B。
7．D
【详解】
AB．对右边的小铁球研究，根据牛顿第二定律，设其质量为m，得
得到
对左边的小铁球研究。设其加速度为a′，轻杆对小球的弹力方向与竖直方向夹角为θ，由牛顿第二定律，得
得到
因为
得到
则轻杆对小球的弹力方向与细线平行，即F1、F2方向相同，大小相等，AB错误；
CD．对右边的小铁球研究，根据牛顿第二定律，设其质量为m，得
得到
方向向右，C错误，D正确。
故选D。
8．AD
【详解】
AB．由图象可知，A在内的加速度
对A由牛顿第二定律得
解得
AB在内的加速度
对AB由牛顿第二定律得
解得
故A正确；B错误；
CD．由图象可知B在内的加速度
对B由牛顿第二定律得
代入数据解得
故C错误；D正确。
故选AD。
9．BCD
【详解】
A．行李在传送带上先加速后匀速到达B处，选项A错误；
B．行李到达B处的位移是2m，选项B正确；
C．行李加速运动的加速度
加速到共速时的时间
加速距离
匀速的时间
到达B处的时间为
选项C正确；
D．若传送带速度足够大，则当行李在传送带上一直加速时用时间最短，则根据
解得
即行李最快也要才能到达B处，选项D正确。
故选BCD。
10．AD
【详解】
AB．当工件刚要沿斜面1上滑时，工件受力如图甲所示
根据牛顿第二定律得
代入解得
要满足题设要求，加速度范围为，故A正确，B错误；
CD．当工件刚要沿斜面2上滑时，工件受力如图乙所示
根据牛顿第二定律得
代入解得
要满足题设要求，加速度范围为，故C错误，D正确。
故选AD。
11．1.00
1.20
2.00
偏大
【详解】
（1）[1]计数点5的速度
m/s
=
1.00m/s
[2]先计算
m/s
=
0.80m/s
再根据
得
=
1.20m/s
（2）[3]物块在计数点7到11之间做减速运动，则
-
2.00m/s2
[4]物块运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力和打点计时器对纸带的摩擦阻力，根据牛顿第二定律
即
因此用
计算出的动摩擦因数比μ的真实值偏大。
12．1.10
略大于
有必要
没必要
【详解】
(1)[1]利用逐差法计算加速度
(2)[2]
对砂和桶，根据牛顿第二定律
由于加速度不为零，故
即砂和桶的总重力m′g与细绳对小车的拉力F的大小关系为m′g略大于F。
(3)[3][4]
改进之后的实验增加了拉力传感器，不需要满足砂和桶的总质量应远小于小车和车内砝码的总质量，但必须平衡摩擦力。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）由题意可知，m1沿斜面向上滑动，则有
则
将m1、m2互换位置后，m2也能沿斜面上滑，则
得
所以
（2）由题意有
、
得
4a1=a2
由牛顿第二定律可得
联立解得
（3）由题意可知
、
即
得
14．（1）2m/s2；（2）6s；（3）4m
【详解】
（1）对木块受力分析，由牛顿第二定律得
（2）当到传送带速度时，由速度公式
v＝at1
解得加速运动的时间
在加速运动过程中木块通过的位移是
所以匀速运动的位移是
x2＝L-x1＝20m-4m＝16
m
匀速运动的时间
所以木块从A端运动到B端所用的时间为
t＝t1+t2＝2s+4s＝6s
（3）在t1时间内传送带运动的位移为
x3＝vt1＝4×2m＝8m
故木块相对传输带的位移
△x＝x3-x1＝8m-4m＝4m
15．0.2，1.5kg
【详解】
根据图像可得
根据牛顿第二定律可得
解得
根据牛顿第二定律可知
解得
放上小物块后，长木板的加速度大小为
根据牛顿第二定律则有
解得