第四章 牛顿运动定律 单元检测试题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
单元检测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．甲、乙两球质量分别为m1、m2，从同一地点（足够高）同时由静止释放。两球下落过程所受空气阻力大小f仅与球的速率v成正比，与球的质量无关，即f＝kv（k为正的常量）。两球的v－t图象如图所示。落地前，经时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2。则下列判断正确的是（　　）
A．释放瞬间甲球加速度较大
B．＝
C．甲球质量大于乙球质量
D．t0时间内两球下落的高度相等
2．2018年10月20日，我国自行设计研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600水上首飞成功，AG600在水面起飞时，其在水面加速滑行过程中受到的合外力（　　）
A．方向与滑行方向相同
B．方向竖直向上
C．大小为零
D．方向沿滑行方向斜向上
3．质量均为的两个小物块A、B用绕过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，将A从图示位置由静止释放，释放前瞬间A的底部到水平地面的高度为，轻绳处于伸直状态，A落地后不反弹，B继续沿水平台面向右运动。B与台面间的动摩擦因数为0.5，取重力加速度大小，
B不会与滑轮相碰，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．A落地前轻绳的拉力大小为
B．B运动的最大速度为
C．A落地后，B向右运动的路程为
D．B运动的平均速度大小为
4．在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中，下列说法错误的是（　　）
A．当弹簧处于压缩量最大时，物块的加速度不等于零
B．当物块的速度为零时它所受的合力不为零
C．物块接触弹簧后即做减速运动
D．物块接触弹簧后先加速后减速
5．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿第一、第二、第三定律都可以通过实验进行检验
B．保持静止或匀速直线运动状态的物体，一定不受力的作用
C．歼击机战斗前抛掉副油箱是为了减小惯性、提高灵活性
D．跳高运动员起跳时，地面对人的支持力大于人对地面的压力
6．一物体在一条直线运动，其v-t图像如图所示。关于该物体的运动情况，下列说法中正确的是（　　）
A．t=1
s末，物体离出发点最远
B．t=0.5
s末和t=1.5
s末物体所受合外力相同
C．t=2
s末，物体的加速度方向发生改变
D．t=4
s末，物体回到出发点
7．如图，在倾角为的光滑斜面上有一物体A，通过不可伸长的轻绳与物体B相连，滑轮与A之间的绳子与斜面平行。如果物体B的质量是物体A的质量的2倍，即。不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为，初始时用外力使A保持静止，去掉外力后，物体A和B的加速度的大小等于（　　）
A．
B．
C．
D．
8．如图甲、乙所示，倾角为θ的粗糙斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置一个质量为m的物块，M和m相对静止，一起沿斜面匀加速下滑，斜面保持静止，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中物块m受到摩擦力，方向水平向左
B．图乙中物块m受到摩擦力，方向平行于斜面向上
C．图甲中物块M受到5个力
D．图乙中物块M受到6个力
9．在工地上，吊车的钢绳吊着木箱静止在某一高度处，木箱内放置一个500kg的物体。钢绳拉着木箱向上由静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s2，在第2s末钢绳突然断裂，此后木箱先向上做匀减速运动，到达最高点后开始竖直下落，第5s末落至地面。木箱在空中运动的过程中底面始终保持水平，重力加速度取10m/s2，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（
）
A．第1s末物体处于超重状态
B．第1.5s末钢绳对木箱的拉力为6
×
104N
C．第3s末物体对木箱底面的压力为零
D．木箱原先静止处离地的高度为29m
10．如图所示，小物块A叠放在长方体物块B上，B置于粗糙水平面上。A、B质量分别为，，A、B之间动摩擦因数，B与地面之间动摩擦因数，现对A施加水平力F且F从0开始逐渐增大，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小。则下列说法正确的是（　　）
A．当F小于3N时，A、B都相对地而静止
B．当F增大到6N时，A、B开始发生相对滑动
C．当F等于9N时，B的加速度为
D．当F增大到12N时，A、B开始发生相对滑动
第II卷（非选择题）
二、孙元远题（共15分）
11．某实验小组为了探究“物体质量一定时，加度与合外力的关系”，设计了如图甲所示的实验装置，图中滑轮为轻滑轮，质量不计。
(1)实验过程中下列操作正确的是_______；
A．必须测出砂和砂桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，利用重力分力平衡小车受到的摩擦力
C．必须保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
(2)该实验小组在实验中得到如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D、E为计数点，相邻两计数点间还有四个点没有画出，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_______m/s2（结果保留两位有效数字）。
12．用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力。
（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图乙，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止。请问这位同学的操作是否正确？答：______。（填正确或错误）
（2）如果这位同学按图甲中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a－F图线是丙图中的_____（将选项代号的字母填在横线上）。
（3）打点计时器使用的交流电频率f＝50Hz。丁图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出。根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为______m/s2（结果保留两位有效数字）。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，一质量为M=24kg的木板放置在水平地面上，另一质量为m=22kg的木箱放置在木板上。一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角=37°。若用大小为200N的水平力F可将木板匀速抽出，已知木箱与木板之间的动摩擦因数=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2则
（1）求绳子的拉力大小；
（2）求木板与地面之间的动摩擦因数大小。
14．北京2022冬季奥运会的申办成功使冰雪运动得到了进一步的普及。如图所示，倾角为的斜坡滑道与水平滑道平滑连接。一名滑雪爱好者在滑道上进行训练，滑雪者及装备的总质量，滑板与斜坡滑道的动摩擦因数。滑雪者从斜坡滑道的A点由静止开始滑下，滑到斜坡滑道底端B点后采取制动措施，然后继续沿水平滑道滑行到C点停下。已知的长度，的长度，整个运动过程中不计空气阻力，忽略经过B点时的能量损失（重力加速度g取10，，）。求：
（1）滑雪者沿斜坡滑道下滑时加速度a的大小
（2）滑雪者滑到B处时速度的大小
（3）滑雪者在水平滑道上滑行时受到的阻力f的大小
15．如图所示，用双子星号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行的火箭组m2（发动机已熄火）。接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力F等于897N，推进器开动时间为7s。测出飞船和火箭组的速度变化是0.91m/s。已知双子星号宇宙飞船的质量是m1=3400kg，求∶
（1）火箭组的质量m2；
（2）宇宙飞船对火箭组的推力大小。
16．如图所示，一个质量为4kg的物体以=12m/s的初速度沿着水平地面向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，物体始终受到一个水平向右、大小为12N的恒力F作用（g取10m/s2），求：
（1）开始时物体的加速度大小和方向；
（2）5s末物体受到地面的摩擦力大小和方向；
（3）5s末物体的速度大小和方向。
参考答案
1．C
【详解】
A．释放瞬间，两球受到的阻力均为0，此时加速度相同，选项A错误；
B．运动到最后达到匀速时，重力和阻力大小相等
mg＝kv
则
选项B错误；
C．由图象可知v1＞v2，因此甲球质量大于乙球质量，选项C正确；
D．下落高度等于图线与时间轴围成的面积，可知甲球下落高度大，选项D错误。
故选C。
2．A
【详解】
根据牛顿第二定律可知“鲲龙”AG600在水面加速滑行过程中受到的合外力与速度方向相同，即合外力方向与滑行方向相同。
故选A。
3．D
【详解】
A．设A落地前轻绳的拉力大小为T，A、B的加速度大小均为a1，则对A、B分别应用牛顿第二定律可得
联立解得
故A错误；
B．A落地时B达到最大速度，根据运动学公式可得最大速度为
故B错误；
C．A落地后，B做匀减速运动，其加速度大小为
B向右运动的路程为
故C错误；
D．根据匀变速直线运动规律可知B在匀加速和匀减速运动过程的平均速度大小均为
所以整个过程中B运动的平均速度大小为1m/s，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
物体接触弹簧后，受到弹簧弹力的作用，物体受到的合外力逐渐变小，由牛顿第二定律可知物体加速度减小，但仍然向右加速;随着弹力的增大，当力F等于弹力时，加速度减为零速度最大；当弹力继续增大，弹力大于F时加速度反向，物体做减速运动直至速度减到零，此时物体的加速度最大，合力不为零，故
ABD正确，C错误。
此题选择不正确的，故选C。
5．C
【详解】
A．牛顿第二、第三定律是实验定律，牛顿第一定律不是实验定律，是在实验事实的基础上通过合理的推理得出的结论，A错误；
B．保持静止或匀速直线运动状态的物体，可能受力，只是受力处于平衡状态，B错误；
C．惯性的大小与物体的质量有关，故歼击机战斗前抛掉副油箱是为了减小惯性、提高灵活性，C正确；
D．由牛顿第三定律可知，跳高运动员起跳时，地面对人的支持力等于人对地面的压力，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．前2s内，物体沿正方向运动，后2s内物体沿负方向运动，则知t=2s末，物体离出发点最远，A错误；
B．根据v-t图像的斜率等于加速度，t=0.5s末和t=1.5s末物体的加速度大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律，则t=0.5s末和t=1.5s末物体所受合外力大小相等，方向相反，合外力不同，B错误；
C．根据v-t图像的斜率表示加速度，直线的斜率不变，则知1-3s内物体的加速度大小和方向都不变，C错误；
D．根据图像与时间轴所围的面积表示位移，知0-4s内的位移为0，因此，t=4s末，物体回到出发点，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
对整体受力分析有
解得
故选C。
8．ABC
【详解】
AC．图甲中以m为研究的对象，由于两个物体一起做匀加速运动，所以m只受到重力与支持力的作用，水平方向受水平向左的摩擦力，物体M受重力，斜面的摩擦力和支持力，物体m的摩擦力和压力，共5个力的作用，故AC正确；
B．图乙中，设物块m受到摩擦力大小为f，方向平行于斜面向上。
对整体，由牛顿第二定律得
（M+m）gsinθ-μ（M+m）gcosθ=（M+m）a
μ是M与斜面间的动摩擦因数
对m，由牛顿第二定律得
mgsinθ-f=ma
解得
f=μmgcosθ＞0
假设正确，故B正确。
D．图乙中物块M受到重力，m的压力，静摩擦力，斜面的支持力和沿斜面的向上的滑动摩擦力，共5个力，故D错误。
故选ABC。
9．ACD
【详解】
A．第1s末，物体的加速度向上，物体处于超重状态，A正确；
B．第1.5s末，根据牛顿第二定律有
F
-
mg
=
ma
代入数据可解得F
=
6
×
103N，B错误；
C．第2s末钢绳突然断裂，此后木箱只受重力作用，直至第5s末落地，因此第3s末物体的加速度为重力加速度g，物体处于完全失重状态，物体对木箱底面的压力为0，C正确；
D．木箱2s内上升高度
h1=
a1t12
代入数据得
h1=
4m
第2s末的速度
v1=
at1=
4m/s
钢绳断裂后木箱向上做匀减速直线运动的时间
t2=
代入数据得
t2=
0.4s
上升的高度
h2=
代入数据得
h2=
0.8m
到最高点后木箱做自由落体运动，下落高度
h
=
g(t
-
t1
-
t2)2
代入数据得
h
=
33.8m
则木箱原先静止处离地高度为
h
=
h
-
h1
-
h2
代入数据得
h
=
29m
D正确。
故选ACD。
10．AD
【详解】
A．A、B之间最大静摩擦为
对A、B整体，B与地面最大静摩擦为
则当拉力小于3N时，A、B都相对地而静止，故A正确；
BD．当A、B间的摩擦力达到最大静摩擦时，A、B间发生相对滑动，此时对B有
对整个系统，此时加速度相等，则有
带入数据解得
F=12N
则当拉力增大到12N时，A、B开始发生相对滑动，故B错误，D正确；
C．当拉力为9N时，A、B未发生相对滑动，对整体系统有
带入数据解得
故C错误。
故选AD。
11．B
0.82
【详解】
(1)[1]A．拉力可通过弹簧测力计直接读出，不必测出砂和砂桶的质量，A错误；
B．将带滑轮的长木板右端垫高，利用重力分力平衡小车受到的摩擦力，B正确；
C．不必使用砂和砂桶的重力来代替拉力，故不必保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，C错误。
故选B。
(2)[2]由题意可知，相邻两计数点间时间间隔T=0.1s，可得小车的加速度为
代入数据可得a0.82m/s2。
12．错误
C
0.60
【详解】
（1）[1]所以该同学的操作错误，正确的操作应该为给小车一个初速度，小车能够带动纸带匀速下滑。
（2）[2]
如果这位同学按图甲中的操作，导致平衡摩擦力过度，因此当小车上还没有挂砂和砂桶时，小车应该就已经有加速度了。
故选
C。
（3）[3]两个相邻的计数点间的时间间隔为
小车的加速度大小为
13．(1)100N；(2)0.3
【详解】
(1)对木箱受力分析，可知
解得
(2)对木箱与木板整体进行受力分析，有
联立，可得
14．（1）；（2）；（3）
【详解】
(1)在斜面上，由牛顿第二定律可得
解得。
(2)在斜面运动过程，由
解得到达B处时的速度大小为。
(3)水平面上由
解得在水平面上的加速度大小，由牛顿第二定律可得，摩擦阻力大小为
15．（1）3500kg；（2）455N
【详解】
（1）推进器开动后组合体的加速度为
由牛顿第二定律，对组合体有
F=（m1+m2）a
解得
m2=3500kg
（2）由牛顿第二定律，火箭组受到的推力为
F′=m2a=455N
16．（1）5m/s2，方向水平向右；（2）8N，方向水平向左；（3）2.6m/s，方向水平向右
【详解】
（1）物体受到向右的滑动摩擦力，受力分析如图甲所示，有
设物体的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得
即
方向水平向右；
（2）物体减速到零所需的时间
由于F>Ff，故物体速度减为零后改为向右的匀加速运动，2.4s后摩擦力仍为滑动摩擦力Ff，大小为8N，方向水平向左；
（3）2.4s后物体的受力情况如图乙所示，加速度
方向水平向右则5s末的速度
方向水平向右。