第四章 牛顿运动定律 单元达标测试（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第一册
第四章
牛顿运动定律
单元达标测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．伽利略的斜面实验证明了（　　）
A．使物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止
B．使物体静止必须有力的作用，没有力的作用，物体将运动
C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态
D．物体的运动不需要力来维持
2．如图所示，截面为三角形的钢坯A、B叠放在汽车的水平底板上，汽车底板和钢坯表面均粗糙，以下说法正确的是（　　）
A．汽车、钢坯都静止时，汽车底板对钢坯A有向左的静摩擦力
B．汽车、钢坯都静止时，钢坯A对B无摩擦力作用
C．汽车加速启动过程中，若汽车与钢坯相对静止，钢坯A对B的弹力不变
D．刹车时，若汽车与钢坯相对静止，钢坯A受到汽车底板对它的静摩擦力
3．如图，质量为m的小球挂在电梯的天花板上、电梯在以大小为0.25g的加速度向下加速运动的过程中，小球（　　）
A．处于失重状态，所受拉力为0.25mg
B．处于失重状态，所受拉力为0.75mg
C．处于超重状态，所受拉力为0.25mg
D．处于超重状态，所受拉力为1.25mg
4．如图所示，用皮带传送一质量为M的物体，二者始终保持相对静止，则下列关于物块所受摩擦力的说法正确的是（　　）
A．皮带传送的速度越大，摩擦力越大
B．物块所受摩擦力不可能为零
C．皮带的速度恒定时，物块的质量越大，摩擦力越大
D．摩擦力的方向一定与皮带速度的方向相同
5．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要，关于物理学研究的方法，下列叙述中正确的是（
）
A．伽利略在研究自由落体运动时采用了“理想斜面实验”的方法
B．在《验证半行四边形法则》实验中，使用了“控制变量”的方法
C．忽略物体的形状和大小，用质点来代替物体采用了“理想化模型”的方法
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这采用了“微小量放大法”
6．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1。下列判断正确的是（　　）
A．0到t1时间内，升降机一定静止
B．t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动
C．t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化
D．t2到t3时间内，升降机可能向下匀速运动
7．升降机地板上放一木箱，质量为m，当它对地板的压力N=0.8mg时，升降机的运动情况可能是（　　）
A．加速上升
B．减速上升
C．静止
D．匀速上升
8．如图所示，质量为m2的物块B放在光滑的水平桌面上，其上放置质量为m1的物块A，用通过光滑定滑轮的细线将A与质量为M的物块C连接，释放C，A和B一起以加速度大小a从静止开始运动，已知A、B间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，则细线中拉力的大小可表示为（
）
A．
B．
C．
D．
9．筷子夹球游戏深受人们的喜爱，选手用筷子夹起乒乓球从一个容器放到另一个容器，在规定时间内搬运多者胜。如图甲所示为某校在举办筷子夹球的活动，某同学水平持筷（两根筷子及球心在同一水平面内）夹着乒乓球的俯视图如图乙所示，筷子与乒乓球间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　）
A．乒乓球受到五个力的作用
B．如果乒乓球静止，则乒乓球受到筷子的摩擦力方向竖直向上
C．无论乒乓球是否静止，所受合力一定为零
D．如果两筷子之间的夹角为，且乒乓球能保持静止，则
10．水平地面上有一质量为的长木板，木板的左端上有一质量为的物块，如图（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图（b）所示，其中、分别为、时刻F的大小。木板的加速度随时间t的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为，物块与木板间的动摩擦因数为，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则（　　）
A．
B．
C．
D．在时间段物块与木板加速度相等
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．某同学利用如图1的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
①如图2是为计时器提供的电源，该同学应选择图中的___________：（填字母）
②该实验需要补偿阻力，下列关于平衡阻力的说法正确的是___________；
A．平衡阻力时不能在小车后面连上纸带
B．平衡阻力时需要调节槽码的质量，直至小车在水平轨道做匀速运动
C．平衡阻力的目的是保证实验时细线对小车拉力大小等于小车受到的合力大小
③该同学通过实验得到一条如图3所示的纸带，打点计时器每隔0.02s打一个点，则此次实验中打下点2时小车的瞬时速度大小为___________m/s。（结果保留2位有效数字），小车在运动过程中加速度大小为___________m/s2.
12．用如图（a）所示的实验装置测量当地重力加速度的大小。质量为m2的重锤从高处由静止开始下落，质量为m1的重锤上拖着纸带利用电磁打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行分析，即可测出当地的重力加速度g值。如图（b）给出的是实验中获取的一条纸带中的某一段，相邻两计数点间还有4个点未画出，电源的频率为50Hz，相邻计数点间的距离如图(b)所示。已知m1=80g、m2=120g，要求所有计算结果保留两位有效数字。则：
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=___________m/s；
(2)用逐差法求出重锤的加速度大小a=__________m/s2，而得出当地的重力加速度大小为g=________m/s2；
(3)测出的重力加速度的值比实际值小，其误差的主要来源有哪些（_________）
A．没有使用电火花计时器
B．m1和m2的质量太悬殊
C．绳子和定滑轮之间存在阻力
D．绳子拉力不等于m2的重力
三、解答题（共45分）
13．如图所示，A物体质量是1kg，放于光滑桌面上，B物体质量为1kg，AB通过绳子相连。用手按住A，使AB均静止。现释放A，则2s末A物体的速度是多大？（设整个过程A不会碰到定滑轮，B始终在空中，滑轮摩擦不计，绳子质量不计）
14．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。
15．质量为M=2.5kg的一只长方体形铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数为μ1=0.50。这时铁箱内一个质量为m=0.5kg的木块恰好能静止在后壁上（如图所示），木块与铁箱内壁间的动摩擦因数为μ2=0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。求：
（1）木块对铁箱的压力；
（2）水平拉力F的大小。
（3）减小拉力F，经过一段时间，木块落底后不反弹，某时刻当箱的速度为v=6m/s时撤去拉力，经1s时间木块从左侧到达右侧，则铁箱长度是多少？
16．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？
参考答案
1．D
【详解】
伽利略的斜面实验证明了物体的运动不需要力来维持，故D正确，ABC错误。
故选D。
2．D
【详解】
A．汽车、钢坯都静止时，把汽车和钢坯看成整体可知，汽车底板对钢坯A无静摩擦力
，A错误；
B．汽车、钢坯都静止时，对B来说，A给B有沿斜面斜向上的静摩擦力，B错误；
C．汽车向左启动时，因为两物体向左的加速度变化，所以若汽车与钢坯相对静止，则钢坯A对B的弹力变大，C错误。
D．汽车加速启动时，汽车与钢坯相对静止，把汽车和钢坯看成整体可知钢坯A受到汽车底板对它的向左的静摩擦力，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
电梯在以大小为0.25g的加速度向下加速运动的过程中，因加速度向下，则小球处于失重状态；对小球
解得
T=0.75mg
故选B。
4．C
【详解】
AC．因为想物体始终保持相对静止，故物块和传送带之间为静摩擦，对物块受力分力若传送带匀速运动，则
与传送带的速度无关，与物块的质量有关，质量越大，摩擦力越大，故C正确，A错误；
BD．若传送带匀加速运动，则摩擦力的方向一定沿斜面向上，有
可得摩擦力方向沿传送带向上，摩擦力不为零，若传送带做因减速运动，则有
当时，物体所受摩擦力为零，当时，物体所受摩擦力向下，故BD错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．伽利略在研究自由落体运动时，采用了“理想实验模型”和“逻辑推理”相结合的方法，A错误；
B．在验证力的合成法则的实验中利用了一个力作用和两个力作用的效果相同，即利用了“等效替代”的方法，B错误；
C．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫“理想化模型”的方法，C正确；
D．教材上在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用的物理学思想方法是“微元法”，D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．从0
到t1时间内，电流不变，根据欧姆定律可知电路中的总阻值不变，升降机可能静止也可能匀速运动，故A错误；
BC．t1到t2时间内，电流增大，电阻减小，因为压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力增大，静止时
t1到t2时间内，根据牛顿第二定律
合力向上，加速度向上，向上做加速度增大的加速运动，故B错误，C正确；
D．t2到t3时间内，电流不变，电阻不变，压力不变，电流大于静止时的电流，压力大于静止时的压力，对物块受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律
合力向上，加速度向上，加速度不变，所以t2到t3时间内升降机匀加速上升，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
设向下为正，则由牛顿第二定律可知
mg-N=ma
解得
a=0.2g
方向向下，则升降机可能加速下降或者减速上升。
故选B。
8．ABC
【详解】
A．对物块C有
得
A正确；
B．对物块AB整体有
B正确；
C．对物块ABC整体有
则
代入
得
C正确；
D．由于物块A、B之间是静摩擦力，一般来说与μ无关，D错误。
故选ABC。
9．AD
【详解】
A．乒乓球受到重力、两个筷子对它的弹力、两个筷子对它的摩擦力五个力的作用，A项正确；
B．如图乙所示，如果乒乓球静止，两个筷子对乒乓球的弹力的合力水平向左，所以两个摩擦力在水平方向都有分量，分量的合力向右，即
乒乓球受到筷子的摩擦力方向不是竖直向上，B项错误；
C．如果乒乓球有加速度，所受合力一定不为零，C项错误；
D．如果乒乓球静止时恰好不滑落，两筷子夹角为，则
，，
联立可得
D项正确。
故选AD。
10．BCD
【详解】
A．图（c）可知，t1时滑块木板一起刚在从水平滑动，此时滑块与木板相对静止，木板刚要滑动，此时以整体为对象有
A错误；
BC．图（c）可知，t2滑块与木板刚要发生相对滑动，以整体为对象，
根据牛顿第二定律，有
以木板为对象，根据牛顿第二定律，有
解得
BC正确；
D．图（c）可知，0~t2这段时间滑块与木板相对静止，所以有相同的加速度，D正确。
故选BCD。
11．B
C
0.40
0.40
【详解】
①[1]从图1可以看出，实验所用的打点计时器是电火花计时器，所以要用220V交流电源，故选插座B；
②[2]AB．由于小车在加速时纸带也要受到阻力，所以平衡阻力时要取下槽码垫高右端，让小车拖着纸带恰能做匀速直线运动，故AB错误；
C．平衡了阻力后，小车所受的合力就等于拉力，故C正确。
故选C。
③[3]由图可知，相邻计数点的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，求得
[4]小车在运动过程中加速度大小为
12．1.5
1.9
9.5
C
【详解】
解：(1)[1]由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔是
T=5×0.02s=0.1s
打计数点5时的速度
(2)[2]重锤的加速度大小
[3]由牛顿第二定律有
m2g m1g=（m1+m2）a
解得重力加速度大小为
g=9.5m/s2
(3)[4]A．与没有使用电火花计时器无关，A错误；
B．m1和m2的质量相差不大，B错误；
C．在使用牛顿第二定律计算加速度时，没有考虑绳子与定滑轮间存在的阻力，C正确；
D．绳子拉力本身就不等于m2的重力，存在的误差与绳子拉力等不等于m2的重力无关，D错误。
故选C。
13．10m/s
【详解】
释放A后，AB的加速度大小相等，整体由牛顿第二定律可得
解得
则2s末A物体的速度大小为
14．(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
15．（1）20N，方向水平向左；（2）135N；（3）1.5m
【详解】
解：（1）对木块：
在竖直方向：由相对静止得
mg=Ff=μ2FN
FN==N=20N
由牛顿第三定律得：木块对铁箱的压力FN′=-FN=-20N，方向水平向左
（2）对木块：在水平方向
FN=ma
a==40m/s2
对铁箱和木块整体
F-μ1（M+m）g=（M+m）a
故水平拉力
F=（M+m）（a+μ1g）=135N
（3）撤去拉力F时，箱和木块的速度均为
v=6m/s，
因μ1＞μ2，以后木块相对箱滑动。
木块加速度
a2=μ2g=2.5m/s2
又铁箱加速度
a1==5.5m/s2
铁箱减速时间为
t0==1.1s＞1s
故木块到达箱右端时，箱未能停止。
则经t=1s木块比铁箱向右多移动距离L即铁箱长。即有
L=（vt-a2t2）-（vt-a1t2）=（a1-a2）t2
解得
L=1.5m
16．（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