2021-2022学年鲁科版（2019）必修第一册 第五章 牛顿运动定律 单元测试题（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
单元测试题（解析版）
一、选择题（共40分）
1．下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是（
）
A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大
B．物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0
C．物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大
D．物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力一定不为0
2．小明同学放学回家的路上，脚被石块绊了一下，身子向前跌倒；过了一会儿不小心脚踩到一块西瓜皮，身子向后摔倒.对这两种情景，下列解释合理的是（　　）
A．二者脚的运动状态都改变，而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
B．二者上身的运动状态都改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
C．前者上身的运动状态改变而脚由于惯性仍保持原来的运动状态后者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来的运动状态
D．前者脚的运动状态改变，而上身由于惯性仍保持原来的运动状态后者上身的运动状态改变，而脚由于惯性仍保持原来的运动状态
3．2021年3月12日，我国在海南文昌航天发射场成功完成长征七号改遥2运载火箭发射，箭体总长约53.1m，芯级直径3.35m，近地轨道运载能力大于14t，700km太阳同步轨道运载能力达5.5t，在这则报道中涉及了一些物理量及其单位，在力学的国际单位制中，下列说法中正确的是（　　）
A．kg、m、s是力学中的三个基本单位
B．kg、m/s、N是国际单位的导出单位
C．力的单位是根据牛顿第一定律定义的
D．秒是国际单位制中力学三个基本物理量之一
4．在国际单位制中，选项中物理量与对应单位正确的是（　　）
A．质量
克
B．力
牛顿
C．长度
千米
D．电容
库仑
5．“如果两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上”，这两个力（　　）
A．一定是一对平衡力
B．一定是一对相互作用力
C．合力一定等于零
D．以上说法都不正确
6．2021年7月27日，在东京奥运会跳水女子双人十米跳台决赛中，中国选手陈芋汐/张家齐夺得冠军。运动员在跳台的最外端准备起跳，如图所示，若运动员起跳过程和离开跳台上升的过程均可以看成匀变速运动，则（　　）
A．运动员受到的重力就是她对跳台的压力
B．运动员对跳台的压力是由于跳台发生形变而产生的
C．运动员离开跳台上升到最高点的过程中处于超重状态
D．运动员起跳过程的平均速度和离开跳台上升过程的平均速度相等
7．工程师在研制送餐机器人时，发现餐具与机器人托盘之间的动摩擦因数。若机器人被设计成速度不超过，现让机器人从静止启动将食物沿直线送至处的餐桌旁边，已知机器人加速、减速过程均视为匀变速运动，机器人到达餐桌时速度为零，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，则机器人送菜过程的最大加速度和最短时间分别是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
8．如图甲所示，长木板A静止在光滑水平面上，另一质量为2kg的物体B（可看作质点）以水平速度v0＝3
m/s滑上长木板A的表面。由于A、B间存在摩擦，之后的运动过程中A、B的速度图像如图乙所示。g取10
m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．长木板A、物体B所受的摩擦力均与运动方向相反
B．A、B之间的动摩擦因数μ＝0.2
C．长木板A的长度可能为L＝0.8
m
D．长木板A的质量是4kg
9．如图甲所示，在水平地面上有一长木板B，其上叠放木块A。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用一水平力F作用于B，A，B的加速度与F的关系如图乙所示，
，则下列说法中正确的是（　　）
A．A的质量为
B．B的质量为
C．A、B间的动摩擦因数为0.2
D．B与地面间的动摩擦因数为0.2
10．如图甲所示的水平传送带逆时针匀速转动，一物块沿曲面从一定高度处由静止开始下滑，以某一初速度从左端滑上传送带，在传送带上由速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示（图中取向左为正方向，以物块刚滑上传送带时为计时起点）。关于物块与传送带间的动摩擦因数从及物块在传送带上第一次回到传送带左端的时间t，重力加速度取，下列正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
二、实验题（共15分）
11．某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”的实验，实验装置图如图。
(1)下列说法正确的是___________；
A．应先释放小车，再接通电源
B．该打点计时器应接直流电
C．实验过程中小车的质量应该远小于悬挂的重物的质量
D．实验过程中，细线应该与长木板平行
(2)如图甲、乙所示是两组同学在阻力补偿时对于相关器材的安装和操作情况，其中较为合理的是___________（选填“甲”或“乙”）；
(3)如图丙所示，小车总质量一定时，根据实验数据画出图象，图线斜率的倒数与重力加速度的乘积表示___________，其值为___________；
(4)如图丙所示，图线不通过原点的原因是___________。
A．小车总质量远大于钩码质量
B．小车质量远大于钩码质量
C．进行阻力补偿时，木板的倾角过大
D．进行阻力补偿时，木板的倾角过小
12．用图（a）所示装置研究加速度与外力的关系。小车质量200g，每一个钩码质量50g，打点计时器使用的交流电源电压220V，频率50Hz。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。细绳挂n个钩码，通过打出的纸带计算得到对应的加速度a，结果如下表。细绳不可伸长，忽略定滑轮质量。
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
加速度a/m?s-2
0
1.95
3.27
？
4.91
5.43
5.87
6.24
6.53
回答下列问题∶
(1)挂n=3个钩码时得到的纸带及测得的数据如图（b）所示，A、B、C、D、E是计数点，相邻两个计数点间都有4个点迹没标出，则小车运动的加速度大小是______m/s2；（结果保留三位有效数字）
(2)将表中数据在图（c）所示的a－n坐标系描点，做出a与n的关系图线______；
(3)由(2)所得图线，得到的实验结论是：小车加速度大小与钩码的重力______；（选填“是”或“不是”）线性关系。其原因是______（填序号）。
A．调整木板倾角过大
B．小车的加速度与其所受的合外力不成正比
C．钩码个数增加，系统的质量也增加
D．钩码个数增加，系统的质量不变
(4)将长木板平放，在小车前端固定一力传感器（传感器质量忽略不计），测量细绳对传感器与小车的拉力F，细绳挂不同个数的钩码，得到小车运动过程中加速度a与拉力F之间的关系图线，图中正确的是______。（填序号）
A．
B．
C．
D．
(5)某实验小组为了改进“探究加速度与合外力关系”的实验，设计了如图1所示实验装置。已知小车的质量为500克，g取，不计绳与滑轮间的摩擦。实验步骤如下：
①细绳一端系在小车上，另一端绕过定滑轮后挂一个小砝码盘；
②在盘中放入质量为m的砝码，用活动支柱将木板固定有定滑轮的一端垫高，调整木板倾角，恰好使小车沿木板匀速下滑；
③保持木板倾角不变，取下砝码盘，将纸带与小车相连，并穿过打点计时器的限位孔，接通打点计时器电源后，释放小车；
④取下纸带后，计算小车加速度a；将砝码的质量m和对应的小车加速度a记入下表；
实验次数
1
2
3
4
5
m/kg
0.02
0.04
0.05
0.06
0.07
1.40
1.79
2.01
2.20
2.38
⑤改变盘中砝码的质量，重复a、b、c步骤进行实验。
a在坐标纸上作出图象，如图所示，该图象中直线不过坐标原点的原因是______。
b根据上述图象能得到砝码盘的质量是______kg。
c你认为本实验中小车的质量______（填“需要”或“不需要”）远远大于砝码的质量。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，质量为m=2kg的物体在F=20N的水平推力作用下从静止开始做加速度为4m/s2的匀加速直线运动。求：
（1）物体受到摩擦力的大小；
（2）物体在3s内运动的位移。
14．在绕地球的圆形轨道上运行的空间站内，相对空间站悬空、静止的宇航员把一个小物品向前推出，请描述推开过程中和推开后、宇航员和小物品各自相对飞船的运动情况（包括宇航员和小物品各自的运动方向、运动速度、运动轨迹等），并解释其原因。
15．质量m=1.0kg的物体与水平地面的动摩擦因数为0.5，物体在水平拉力F=8N的作用下由静止开始做匀加速直线运动，g取10m/s2。求
(1)2s内物体的位移和两秒末的速度。
(2)当物体的速度达到10m/s时，撤去拉力，则撤去拉力后物体还能在地面滑行多远？
16．一质量为1.2t的汽车在平直路面上试车，当速度达到108km/h时关闭发动机，经过60s停止下来。设汽车所受阻力不变，求∶
（1）汽车关闭发动机时速度为多少m/s？
（2）汽车在关闭发动机后受到的阻力是多大？
（3）若汽车重新加速起步时牵引力保持为2400N，经过10s时离开始关闭发动机时的位置多远？
参考答案
1．C
【详解】
A．速度和加速度无必然的联系，则物体的速度越大，加速度不一定越大，所受的合外力也不一定也越大，A错误；
B．物体的速度为0，加速度不一定为0，所受的合外力也不一定为0，例如自由落体运动刚开始的时候，B错误；
C．物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大，例如火箭将要发射时，C正确；
D．物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力也可能为0，例如高速飞行的子弹，D错误。
故选C。
2．A
【详解】
走路时，人原来就处于运动状态，当脚绊上石头后，人的下半身运动停止，而人的上半身由于惯性，仍向前运动，于是人会向前跌倒；当人踩着西瓜皮，脚突然向前滑动，即人的下半身的运动速度变快，而人的上半身由于惯性仍要保持原来较小的速度，于是人就会向后倒下。即二者脚的运动状态都改变，而上身由于惯性仍保持原来的运动状态；故选项BCD错误，A正确；
故选A。
3．A
【详解】
A．kg、m、s是力学中的三个基本单位，故A正确；
B．kg是基本单位，故B错误；
C．力的单位是根据牛顿第二定律
定义的，故C错误；
D．国际单位制中力学三个基本物理量是：长度、质量、时间，而秒只是时间的单位，故D错误：
故选A。
4．B
【详解】
A．在国际单位制中，质量的单位是千克。故A错误；
B．在国际单位制中，力的单位是牛顿。故B正确；
C．在国际单位制中，长度的单位是米；千米是一个常用单位。故C错误；
D．在国际单位制中，电容的单位是法拉第。故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
如果两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，如果两力作用在两个物体上，则两力为一对相互作用力，此时两力不能合成，如果两力作用于同一物体上，则两力的合力为0，此两力为一对平衡力。
故选D。
6．D
【详解】
A．运动员受到的重力的施力物体是地球，而对跳台的压力的施力物体是运动员，不是同一个力，故A错误；
B．运动员对跳台的压力是由于运动员的脚发生形变而产生的，故B错误；
C．运动员离开跳台上升到最高点的过程中，加速度向下，处于失重状态，故C错误；
D．运动员起跳过程和离开跳台上升过程看成匀变速运动，则根据平均速度
由竖直上抛和自由落体的对称性，可知，运动员起跳过程的平均速度和离开跳台上升过程的平均速度相等，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
依题意，设餐具及食物质量为，当它们与机器人托盘之间的摩擦力达到最大静摩擦力时，机器人送菜过程的加速度最大，根据牛顿第二定律有
当时，加速度值最大，可求得
根据匀变速直线运动规律知，当机器人以最大加速度加速，达到最大速度后匀速一段时间，然后减速，刚好到达餐桌时速度为零，则所用时间最短，则加速阶段有
，
代入数据求得
，
根据对称性，同样减速阶段所用时间及位移为
，
匀速阶段，有
代入数据求得
所以，机器人整个过程所用最短时间为
故选A。
8．BD
【详解】
A．由题意可知，A木板的运动方向与其摩擦力方向相同，故A错误；
B．由图象知B的加速度大小为
对B进行分析有：μmBg=mBaB，可解得：
μ=0.2
故B正确；
C．由题意可知，木块B尚未滑出木板A，则临界条件为当AB具有共同速度时，B恰好滑到A的右端，设A、B物体位移量分别为sA、sB，加速度分别为aA、aB，由图可知aA=1m/s2，aB=2m/s2，A的长度为L，则有：
联立上式可解得L=1.5m，即L≥1.5m即可，故C错误；
D．由
μmBg=mAaA，μmBg=mBaB
联立两式可解得：
即A物体的质量是B物体的两倍，长木板A的质量是4kg，故D正确；
故选BD。
9．AD
【详解】
由图乙可知，当A、B相对滑动后A的加速度恒定且为，由牛顿第二定律可知，A、B间的动摩擦因数为
由图乙可知，当F=3N时，A、B刚开始滑动，即有：
当F=9N时，A、B两物体具有相同的加速度且AB间的摩擦达到最大静摩擦，则有：
由以上两式解得
当F=13N时，对B由牛顿第二定律可知
解得
综合
解得
综上所述，故应选AD。
10．AC
【详解】
AB．根据图像可知，滑块以向右进入传送带，先做匀减速直线运动，经速度减为零，可得加速度为
由牛顿第二定律知
联立可得
故A正确，B错误；
CD．滑块向右减速的位移为
滑块向左加速经和传动带共速，向左的位移为
故匀速到左端的时间为
故物块在传送带上第一次回到传送带左端的时间为
故C正确，D错误；
故选AC。
11．D
甲
小车质量
1.0kg
D
【详解】
(1)[1]
A．实验应先接通电源，再释放小车，故A错误；
B．打点计时器使用的是交流电，故B错误；
C．实验过程中应满足小车的质量远大于悬挂的重物的质量，故C错误；
D．实验过程中，细线应该与长木板平行，故D正确。
故选D。
(2)[2]实验中平衡摩擦力时不需要悬挂重物或者钩码，故甲较为合理。
(3)[3][4]由牛顿第二定律得
则有
可知图线斜率的倒数与重力加速度的乘积表示小车的质量M，图象的斜率为
解得，小车质量为
(4)[5]由图象可知，当钩码质量达到一定值，即拉力达到一定值时才产生加速度，说明没有平衡小车的摩擦力或者平衡的摩擦力不足，即木板的倾角过小。
故选D。
12．4.21
不是
C
A
没有考虑砝码盘的质量
0.05kg
不需要
【详解】
(1)[1]由题图可知
，
根据逐差法可得
(2)[2]通过描点可得a－n图象如图所示
(3)[3]通过图象可知a与n是一条曲线，故小车加速度大小与钩码的重力不是线性关系；
[4]根据牛顿第二定律可知，对钩码有
对小车
联立解得
钩码个数增加，系统的质量也增加，故a与n不成正比，故选C；
(4)[5]将长木板平放，小车与木板间存在摩擦力，当拉力大于滑动摩擦力后，小车才开始做加速运动，根据牛顿第二定律可得
得
故选A；
(5)[6]由图象可知，a－mg图象与纵轴相交，当盘中砝码质量为零时，小车已经具有加速度，说明此时小车所受合力不为零，这是因为求小车所受合力时，没有考虑砝码盘重力造成的；
[7]由图象可知，砝码重力为零时，小车加速度a=1m/s2，由此可知，砝码盘的重力为
则砝码盘的质量为0.05kg；
[8]砝码质量为m，设斜面倾角为θ，小车质量为M，小车匀速下滑，处于平衡状态，由平衡条件得
Mgsinθ=f+mg
当取下砝码盘后，小车重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不变，因此小车所受合外力为mg，由此可知，小车所受合外力与车的质量和砝码质量无关，实验不需要控制小车的质量远远大于砝码的质量。
13．(1)12N；(2)18m
【详解】
(1)水平方向上物体受水平向右的推力与水平向左的摩擦力的共同作用，由牛顿第二定律得
代入数据得
(2)由运动学公式
代入数据得
14．见解析
【详解】
在空间站中处于完全失重的状态，推开过程，小物品受力，相对飞船向前加速运动，力和物体运动方向相同，运动轨迹为直线，根据力的作用是相互的，宇航员相对飞船向后加速运动，运动轨迹为直线；
推开后不受力，保持原来的运动状态，所以小物品相对飞船向前做匀速直线运动，宇航员相对飞船向后做匀速直线运动。
15．(1)6m，6m/s；(2)
【详解】
(1)由牛顿第二定律得
F-mg=ma
所以物体的加速度
a==3m/s2
2s内的位移大小为
s=at2=×3×22m
=6m
2s末物体的速度大小为
v=at=3×2
m/s=6m/s
故2s内的位移大小为6m，2s末物体的速度大小为6m/s。
(2)撤去拉力F后，物体的加速度设为a′，则有
mg=ma′
得物体的加速度
a′=-g=-0.5×10
m/s2=-5m/s2
物体还能向前运动
16．(1)
30m/s；(2)600N；(3)
75m。
【详解】
(1)汽车关闭发动机时速度为108km/h=30m/s。
(2)减速运动时的加速度为a
由牛顿第二定律可得
-f=ma
解得
f=600N
(3)设重新起步时加速度为a1，运动得位移为x
，由牛顿第二定律可得
F-f=ma1
解得
a1=1.5m/s2
可求得
x=75m