第四章 牛顿运动定律 单元测试1（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第一册
第四章
牛顿运动定律
单元测试1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学按科目要求所做的四个动作过程如下图所示，其中处于超重状态的过程是（　　）
A．静止站立
B．加速下蹲
C．加速上升
D．离地上升
2．一个质量为m的物体，在粗糙水平面上受到水平推力F的作用，产生的加速度大小为a，当水平推力变为2F时，则物体的加速度（　　）
A．小于2a
B．大于2a
C．等于2a
D．大于a小于2a
3．放在光滑水平面上的物体受到如图所示的水平力作用，从静止开始运动，关于该物体的运动情况，下列说法正确的是（　　）
A．物体来回做往复运动
B．物体始终向一个方向运动，先做加速运动，后做减速运动
C．物体始终向一个方向运动，先做加速度逐渐增大的加速运动，后做加速度逐渐减小的加速运动
D．物体在第2s末速度最大
4．2021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
5．如图所示，甲、乙两车均在光滑的水平面上，车质量都是M，人的质量都是m，甲车上人用力F推车，乙车的人用等大的力F拉绳子（绳与轮的质量和摩擦均不计），人与车始终保持相对静止，下列说法正确的是（　　）
A．甲车的加速度大小为
B．甲车的加速度大小为
C．乙车的加速度大小为
D．乙车的加速度大小为0
6．滑索是一项体育游乐项目。游客从起点利用自然落差加速向下滑行，越过绳索的最低点减速滑至终点。不考虑空气对人的作用力，如图中能正确表示游客加速下滑或减速上滑的是（　　）
A．加速下滑
B．加速下滑
C．减速上滑
D．减速上滑
7．如图甲所示，一个质量不计的弹簧测力计，劲度系数为30N/m，下面悬挂一个物块A，此时弹簧测力计示数为4N。现将一个质量为0.5kg的木板B放在A下面，在外力作用下托住木板B使物块A向上运动一段距离，如图乙所示，当系统静止后，如果突然撤去木板B的瞬间物块A向下的加速度为。若不撤去木板B用外力控制木板B使二者一起以加速度向下做匀加速直线运动至二者分离，弹簧测力计始终未超量程，重力加速度，以下说法正确的是（　　）
A．撤去木板B的瞬间弹簧测力计的示数为3.75N
B．匀加速运动阶段起始时刻外力大小为8.1N
C．匀加速运动阶段二者分离时外力的大小4.5N
D．分离时弹簧测力计示数为零
8．一辆汽车在高速公路上正常行驶，司机发现前方有事故后，立即刹车制动至停止。则下列说法正确的是（　　）
A．汽车的质量越大惯性就越大
B．汽车的速度越大惯性就越大
C．汽车停止运动后没有惯性
D．汽车运动状态的改变是因为受到力的作用
9．如图所示，一倾角为的传送带以恒定速度运行，现将一质量的小物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图所示，取沿传送带向上为正方向，，，。则下列说法正确的是（　　）
A．内物体位移的大小为
B．物体与传送带间动摩擦因数
C．内物体机械能增量为
D．内物体与传送带摩擦产生的热量为
10．塔吊吊着某建筑材料竖直向上运动时的速度-时间图像如图所示，由图像可知，该建筑材料（　　）
A．前15s内先上升后下降
B．前15s内速度先增加后减小
C．前5s内处于失重状态
D．整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．某兴趣小组在学校数字化实验室中利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧测力计相连，实验时改变钩码的质量，读出弹簧测力计的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力和滑轮的质量。
（1）根据实验装置图，本实验中______（填“一定要”或“不必要”）保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中______（填“一定要”或“不必要”）用天平测出所挂钩码的质量；滑块（含遮光条）的加速度______（填“大于”“等于”或“小于”）钩码的加速度；
（2）某同学做实验时，未挂细绳和钩码接通气源，然后推一下滑块（含遮光条）使其从气垫导轨右端向左运动，发现遮光条通过光电门2所用的时间大于通过光电门1所用的时间，该同学疏忽大意，未调节气垫导轨使其恢复水平，就继续进行其他实验步骤（其他实验步骤没有失误），则该同学作出的滑块（含遮光条）的加速度a与弹簧测力计示数F的图像可能是______；
A．
B．
C．
（3）若该同学作出的图像中图线的斜率为k，则滑块（含遮光条）的质量为______。
12．某实验小组用如图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
（1）在平衡阻力时，小车拖着的纸带打出的点如图2所示，则需要把图1中垫块向___________（填“左”或“右”）移动。
（2）在正确操作后打出了一条纸带，实际点迹如图3。已知交流电频率为50Hz，打下纸带中P点的速度是___________m/s（保留三位有效数字），该纸带的运动方向是向___________（填“左”或“右”）。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体为什么会向前倾倒？
14．在水平桌面上静止放置一质量m=1.5kg的物块，对物块施加沿斜向下的作用力F使得物块刚好可以在水平桌面上匀速向右滑动，已知力F=10N与水平面夹角θ=30°，重力加速度g=10m/s2。
(1)物块受到支持力的大小；
(2)物块受到摩擦力的大小；
(3)若施加的力F反向，求物块的加速度。
15．如图所示，底座A上装有一根直立杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的圆环B，它与杆有摩擦。当圆环从底端以某一速度v向上飞起时，圆环的加速度大小为a，底座A不动，求圆环在升起和下落过程中，水平面对底座的支持力分别是多大？（圆环在升起和下落过程中，所受摩擦力大小不变）
16．如图所示，在光滑的水平桌面上叠放着一质量为的足够长薄木板A和质量为的金属块B，B上有轻绳绕过定滑轮与物块C相连。B与A之间的滑动摩擦因数，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力。忽略滑轮质量及与轴间的摩擦。起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直且平行于木板，B位于A的左端，C距地面高度（如图），然后放手，设A的右端距滑轮足够远，三个物体运动不受滑轮影响，绳松弛后对A、B的运动也无影响。（取）
（1）为了保证A、B相对滑动，绳中的拉力和物块C的质量必须大于某临界值和，求其值；
（2）当，B与A相对静止前，B在A上滑的距离；
（3）计算（2）情况下，从到C落地瞬间，物体A对物体B的冲量（答案保留根号）。
参考答案
1．C
【详解】
A．静止站立处于平衡状态，A错误；
B．加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，处于失重状态，B错误；
C．加速上升，加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态，C正确；
D．离地上升处于完全失重状态，D错误。
故选C。
2．B
【详解】
当力F作用在物体上时
F-f=ma
当用2F作用时
2F-f=ma′
两式可得
f=m(a′-2a)>0
即
a′>2a
故选B。
3．C
【详解】
ABC．物体在水平力的作用下，沿光滑水平面运动，根据牛顿第二定律知
由题图可判断知，物体加速度先增大后减小，但是加速度的方向与速度方向始终相同，所以先做加速度逐渐增大的加速运动，后做加速度逐渐减小的加速运动，故AB错误，C正确；
D．由题图知0~4s内，物体一直做加速运动，所以4s末的速度才是最大，故D错误。
故选C。
4．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。
5．C
【详解】
AB．对甲，以整体为研究对象，水平方向不受力，所以甲车的加速度大小为0，AB错误；
CD．对乙，以整体为研究对象，水平方向受向左的2F的拉力，故乙车的加速度大小为，D错误，C正确。
故选C。
6．C
【详解】
AB．对A、B图中游客、滑轮受力分析，如图
游客加速下滑时，游客及滑轮合力均应沿绳索向下，若滑环与钢索之间光滑，则整体下滑的加速度应该为gsinθ，且此时绳子与钢索的方向应该垂直；若人匀速下滑，则绳应该沿竖直方向，而现在的情况是介于两者之间，则绳的方向应该在垂直钢索的方向与竖直方向之间，故AB错误；
CD．对C、D图中游客、滑轮受力分析，如图
游客减速上滑时，游客及滑轮合力均应沿绳索向下，因为加速度要大于加速下滑时的加速度，可知故C正确，D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．对A：初始时刻时弹簧测力计示数为4N，有
突然撤去木板B的瞬间物块A向下的加速度为，则有
联立代入数值解得
选项A错误；
B．若不撤去木板B用外力控制木板B使二者一起以加速度向下做匀加速直线运动，对AB整体分析有
解得
选项B错误；
CD．分离时，根据牛顿第二定律
对B：
对A：
解得
选项C正确，D错误。
故选C。
8．AD
【详解】
ABC．一切物体在任何时候都有惯性，物体的惯性只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体是否受力以及物体的运动状态都无关。故A正确；BC错误；
D．力是改变运动状态的原因。故D正确。
故选AD。
9．AC
【详解】
A．v-t图线与时间轴所围的面积表示位移，由图可得内物体位移的大小为
A正确；
B．物体刚放上传送带时，由牛顿第二定律可得
由图b可知，加速度a=1m/s2，联立可解得，B错误；
C．内物体机械能增量为
物体初速度，末速度与传送带相同，由图b可得，联立可解得，C正确；
D．在0-2s内，物体与传送带的相对位移为
在2s-6s内，物体与传送带的相对位移为
最后2s相对静止，没有摩擦生热，故内物体与传送带摩擦产生的热量为
D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
A．图像的纵坐标表示速度，其正负表示速度的方向，故前15s内速度一直为正，即一直上升，故A错误；
B．图像的纵坐标的数值表示速度的大小，则前15s内速度先增加后减小，故B正确；
C．前5s内建筑材料正在向上加速，加速度向上，则建筑材料处于超重状态，故C错误；
D．若构造上升过程为匀加速直线运动和匀减速直线运动，则
而实际图像描述的在相同的时间内做变加速直线运动的面积大于匀变速直线运动的面积，由可知整个上升过程中的平均速度大于0.5m/s，故D正确；
故选BD。
11．不必要
不必要
大于
C
【详解】
（1）[1]滑块受到的拉力大小可以用弹簧测力计测出故不必要满足钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量。
[2]也不必要用天平测出所挂钩码的质量因钩码挂在动滑轮上。
[3]滑块（含遮光条）的加速度等于钩码加速度的2倍，即滑块（含遮光条）的加速度大于钩码的加速度。
（2）[4]遮光条通过光电门2所用的时间大于通过光电门1所用的时间，说明滑块（含遮光条）做减速运动，导轨的左端偏高，则加外力时，外力需到达一定的值才能使滑块（含遮光条）向导轨左端加速运动则作出的滑块（含遮光条）加速度a与弹簧测力计示数F的图像可能是C。
（3）[4]根据
知
则
12．向左
1.75-1.77
左
【详解】
（1）[1]由图可知，相邻时间段的位移先增大后减小，说明小车先加速后减速，平衡摩擦力不足，需要把垫块向左移动，增大斜面倾角；
（2）[2]相邻计数点的时间间隔为
打P点的速度为
（1.75-1.77）
[3]小车做减速运动，相邻时间间隔内，位移越来越大，则纸带是向左运动的。
13．见解析
【详解】
公交车在运行时突然急刹车，车内乘客身体由于惯性，上身保持原来的运动状态，但是脚随车做减速运动，所以身体会向前倾倒。
14．(1)20N；(2)；(3)
【详解】
(1)
(2)物块向右匀速滑动，根据平衡条件，在竖直方向上，可得物块受到支持力的大小
在水平方向上，可得物块受到摩擦力的大小
(3)若施加的力F反向，根据牛顿第二定律有
又
联立解得
15．(M+m)g-ma，(M-m)g+ma
【详解】
当圆环上升时，杆给环的摩擦力方向向下，大小设为f，则环给杆的摩擦力方向向上，大小为f，水平面对底座的支持力大小为N1，则对圆环由牛顿第二定律可得
mg+f=ma
对底座，由平衡条件可得
N1+f-Mg=0
联立解得
N1=(M+m)g-ma
当圆环下降时，杆给环的摩擦力方向向上，大小设为，则环给杆的摩擦力方向向下，大小为，水平面对底座的支持力大小为N2，则对底座，由平衡条件可得
Mg+-N2=0
由题意可知
f=
联立解得
N2=(M-m)g+ma
16．(1)
；；(2)
；(3)
【详解】
(1)为保证相对滑动，则
对进行受力分析，根据牛顿第二定律
得
对进行受力分析知
又
当时
则
又物块与物块通过绳连接，则加速度大小相同则对进行受力分析根据牛顿第二定律
得
(2)
由题知对进行受力分析得
对进行受力分析得
联立得
故可以发生相对滑动
落地时，根据匀加速直线运动规律得
且此时相对于地面前进的距离为
加速度为
落地后，对进行受力分析得
方向水平向左开始减速加速度仍为
设再过，共速，相对静止则
得
在这个时间段内前进的距离为
代入数据得
又在整个过程中前进的距离为
代入数据得
则在上滑行得距离为
代入数据得
(3)由(2)知到落地用时，故根据冲量公式
得