2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册第四章 牛顿运动定律 单元综合测试卷(Word版含答案)

第4章 牛顿运动定律 单元综合测试卷
一、单选题。本大题共8小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．如图所示，一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为θ，两底角为α和β，a、b为光滑斜面上质量均为m的小木块。现释放a、b后，它们沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对桌面的压力FN的大小为（　　）
A．FN>Mg＋2mg B．FNC．FN=Mg＋2mg D．Mg2．如图所示，在光滑水平面上有甲、乙两木块，质量分别为m1和m2中间用一原长为L，劲度系数为k的轻质弹簧连接起来，现用一水平力F向左拉木块甲，当两木块一起匀加速运动时，两木块之间的距离是（　　）
A． B．
C． D．
3．两辆汽车在同一水平路面上行驶，它们的质量之比m1∶m2＝l∶2，速度之比v1∶v2＝2∶1。当两车急刹车后，甲车滑行的最大距离为s1，乙车滑行的最大距离为s2。设两车与路面间的动摩擦因数相等，不计空气阻力，则（　　）
A．s1∶s2＝1∶2 B．s1∶s2＝1∶1 C．s1∶s2＝2∶1 D．s1∶s2＝4∶1
4．一个静止的质点，在0～4 s时间内受到一方向与运动方向始终在同直线上的力F的作用，力F随时间t的变化如图所示，则质点在（ ）
A．第4 s末回到原出发点 B．第2 s末回到原出发点
C．4 s末速度为零 D．2 s末速度改变方向
5．质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为0．2，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等．从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示．重力加速度g取10m/s2，则物体在t=0到t=12s这段时间内的位移大小为
A．18m B．54m
C．72m D．198m
6．如图所示，在一辆上表面光滑的小车上，有质量分别为m1、m2的两个小球(m1＞m2)随车一起匀速运动，当车突然停止时，如不考虑其他阻力，设车足够长，则两个小球 ( )
A．一定相碰
B．一定不相碰
C．不一定相碰
D．难以确定是否相碰，因为不知小车的运动方向
7．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是
A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
8．如图，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ．斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为( )
A．（M＋m）g B．（M＋m）g－F
C．（M＋m）g＋Fsinθ D．（M＋m）g－Fsinθ
二、多选题。本大题共4小题，每小题有两项或以上符合题意。
9．某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v–t图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况（向上为正方向）．根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（ ）
A．0~5 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态
B．5~10 s内，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力
C．10~20 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态
D．20~25 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态
10．如图所示，一条不可伸长的轻绳绕过光滑的轻质定滑轮分别与物块A、B相连，细绳两都分分别处于水平和竖直状态，桌面光滑，物块A和B的质量分别为M和m，重力加速度为g，现将系统由静止释放，在B落地前，下列判断正确的是（　　）
A．物体B下降的加速度大小为
B．物体B下降的加速度大小为
C．物体A对桌面的压力的大小等于桌面对A的支持的大小
D．轻绳的张力小于mg
11．质量不等的两物块A和B其质量分别为mA和mB，置于光滑水平面上，如图所示，当水平恒力下作用于左端A上，两物块一起加速运动时，AB间的作用力大小为N1。当水平力F作用于右端B上两物块一起加速运动时，AB间作用力大小为N2，则（ ）
A．两次物体运动的加速度大小相等
B．N1+N2＜F
C．N1+N2=F
D．N1：N2=mA：mB
12．如图所示，在以加速度大小为g的加速下降的电梯地板上放有质量为m的物体，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在电梯壁上，另一端与物体接触(不粘连)，弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧被压缩了L，撤去F后，物体由静止向左运动2L后停止运动．已知物体与电梯地板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则撤去F后( )
A．与弹簧分离前物体相对电梯地板运动的加速度大小越来越大
B．与弹簧分离后物体相对电梯地板运动的加速度大小越来越小
C．弹簧压缩量为时，物体相对电梯地板运动的速度不是最大
D．物体相对电梯地板做匀减速运动的时间为
三、解答题。本大题共4小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
13．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示。
(1)下列说法正确的是___________（单选）。
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作图象
(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图2所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个点没有标出，其中s1=7.06cm、s2=7.68cm、s3=8.30cm、s4=8.92cm，纸带加速度的大小是___________m/s2.（保留两位有效数字）
(3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是___________。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。他绘出的a-F关系图象（如图3）是___________（单选）。
14．机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量的汽车以的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线处，驾驶员发现小朋友排着长的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前。假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间。
（1）求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小；
（2）若路面宽，小朋友行走的速度，求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间；
（3）假设驾驶员以超速行驶，在距离斑马线处立即刹车，求汽车到斑马线时的速度。
15．图所示，质量m=1kg的光滑小球用细线系在质量为M=8kg、倾角为α=37°的斜面体上，细线与斜面平行，斜面体与水平面间的摩擦不计，g取10m/s2。试求：
(1)若用水平向右的力F拉斜面体，要使小球不离开斜面，拉力F不能超过多少？
(2)若用水平向左的力F′推斜面体，要使小球不沿斜面滑动，推力F′不能超过多少？
16．如图所示，某货场需将质量为m的货物（可视为质点）从高处运送至地面，现利用固定于地面的倾斜轨道传送货物，使货物由轨道顶端无初速滑下，轨道与水平面成θ=37°角．地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同木板A、B，长度均为L=2m，厚度不计，质量均为m，木板上表面与轨道末端平滑连接．货物与倾斜轨道间动摩擦因数为μ0=0.125，货物与木板间动摩擦因数为μ1，木板与地面间动摩擦因数μ2=0.2．回答下列问题：（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）
（1）若货物从离地面高h0=1.5m处由静止滑下，求货物到达轨道末端时的速度v0
（2）若货物滑上木板A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求μ1应满足条件
（3）若μ1=0.5，为使货物恰能到达B的最右端，货物由静止下滑的高度h应为多少？
参考答案
1．D
【解析】根据牛顿第二定律可知，a、b沿斜面向下加速运动，则a、b都有竖直向下的分加速度，会出现失重现象，则a、b对楔形木块竖直向下的压力都比mg小，再隔离楔形木块分析可知，FN比总重力小而比Mg大。即Mg故选D。
2．A
【解析】把甲、乙当成一整体，由牛顿第二定律可得
设两木块间距离为，对滑块乙，由牛顿第二定律可得
联立可得
故选A。
3．D
【解析】两汽车都做匀减速运动，根据牛顿第二定律有
解得
根据速度位移公式有
则
s1∶s2=v12:v22=4∶1
故选D。
4．C
【解析】由F随时间t的变化知0～2 s时间内，质点加速运动，2s～4s时间内，质点减速运动，由运动的对称性知A、B、D错，C对．
5．B
【解析】对物体受力分析可知，0到3s内，由于滑动摩擦力为：Ff=μFN＝μmg=0．2×20N=4N，恰好等于外力F大小，所以物体仍能保持静止状态，3s到6s内，物体产生的加速度为：，发生的位移为： ;6s到9s内，物体所受的合力为零，做匀速直线运动，由于6s时的速度为：v=at=2×3=6m/s，所以发生的位移为：x3=vt=6×（9-6）=18m；9到12s内，物体做匀加速直线运动，发生的位移为：x4=vt+at2=6×3+×2×32=27m；所以总位移为：x=0+x2+x3+x4==9+18+27=54m，所以B正确；
6．B
【解析】两球一开始同平板车一起做匀速直线运动，当车停止时，由于惯性，两球会继续保持原来的运动状态不变，也就是速度的大小和方向都相同，因此，在不考虑阻力的情况下，它们一定不会相碰．故B项正确．
7．A
【解析】从实验中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是：如果不受阻力，就会升到与O点相等的高度，A项符合题意；而其他选项都不是由该实验直接得到的，需要进一步推理或其它实验验证，BCD三项不符合题意．
8．D
【解析】以物块和楔形物块整体为研究对象，受到重力（M+m）g，拉力F，地面的支持力N和摩擦力f。根据平衡条件得，地面对楔形物块的支持力
N=(M+m)g﹣Fsinθ
故选D。
9．BD
【解析】在0～5s内，从速度-时间图象可知，此时的加速度为正，说明电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，故A错误；5～10 s内，该同学做匀速运动，故其对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B正确．在10～20s内，电梯向上做匀减速运动，加速度向下，处于失重状态，故C错误；在20～25s内，电梯向下做匀加速运动，加速度向下，故处于失重状态度，故D正确；故选BD．
10．BCD
【解析】对B，由牛顿第二定律得mg-T=ma1；同理对A：T=Ma1；解得a1=，T=＜mg，故A错误，BD正确；物体A对桌面的压力与桌面对A的支持力为作用力和反作用力，故大小相等，故C正确；故选BCD．
11．AC
【解析】A．根据牛顿第二定律得：对整体：
则两次物体运动的加速度大小相等，故A正确；
BCD．分别隔离B和A得：
N1=mBa
N2=mAa
则得到
N1+N2=（mA+mB）a=F
N1：N2=mB：mA
故BD错误，C正确。
故选AC。
12．CD
【解析】AB．物体水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，弹力先大于滑动摩擦力，后小于滑动摩擦力，则物体向左先做加速运动后做减速运动，随着弹力的减小，合外力先减小后增大，则加速度先减小后增大，故物体先做变加速运动，再做变减速运动，最后物体离开弹簧后做匀减速运动，AB错误；
C．因为电梯向下做匀加速直线运动，故有
解得
当弹簧的弹力和摩擦力相等时，速度最大，故
解得
即弹簧压缩量为时物体相对电梯的速度最大，C正确；
D．当物体离开弹簧后做匀减速直线运动，弹簧被压缩了L，而物体的总位移为2L，所以物体做匀减速直线运动的位移为L，离开弹簧后，物体相对地板的加速度为
因为末速度为零，所以
解得
D正确。
13．D 0.62 平衡摩擦力 C
【解析】(1)[1]A．实验前要平衡摩擦力，每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故A错误；
B．实验时应先接通电源，然后再释放小车，故B错误；
C．在砝码及砝码盘B的质量远小于小车A的质量时，小车受到的拉力近似等于砝码及砝码盘受到的重力，故C错误；
D．应用图象法处理加速度与质量关系实验数据时，为了直观，应作a-图象，故D正确；
(2)[2]根据匀变速直线运动的推论公式
Δx=aT2
可以求出加速度的大小，得纸带的加速度为
a=m/s2=0.62m/s2
(3)[3][4]将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；
把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大，小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在小车不受力时，小车已经具有一定的加速度，a-F图象不过原点，在a轴上有截距，因此他绘出的a-F关系图象是C。
14．（1），；（2）20s；（3）
【解析】（1）根据平均速度
解得刹车时间
刹车加速度
根据牛顿第二定律
解得
（2）小朋友过时间
等待时间
（3）根据
解得
15．(1)120N；(2)67.5N
【解析】(1)小球不离开斜面体，两者加速度相同、临界条件为斜面体对小球的支持力恰好为0，对小球受力分析如图
由牛顿第二定律得
=ma
解得
对整体由牛顿第二定律得
F=（M+m）a=120N
(2)小球不沿斜面滑动，两者加速度相同，临界条件是细线对小球的拉力恰好为0，对小球受力分析如图
由牛顿第二定律得
mgtan37°=ma′
解得
a′=gtan37°=7.5m/s2
对整体由牛顿第二定律得
F′=（M＋m）a′=67.5N
16．（1）5m/s（2）（3）2.64m
【解析】（1）货物在倾斜轨道上的受力如图，由牛顿第二定律：
代入数据解得
由运动学公式：
代入数据解得：
（2）若滑上木板A时，木板不动，由受力分析得
若滑上木板B时，木板B开始滑动，由受力分析得
联立④⑤式代入数据得:
（3）由（2）知货物滑上A时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动．货物下滑高度记为，到达斜道末端时速度记为
货物滑上A时做匀减速运动，加速度大小
a1=gμ1=5m/s2
货物离开A时速度记为
货物滑上B时，自身加速度大小
，
B的加速度大小
由题意，货物到达B最右端时两者恰好具有共同速度，记为，货物做匀减速运动：
，
B做匀加速运动：
，
位移关系满足：
代入数据解得：