2021-2022学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册第四章 牛顿运动定律 章末综合检测卷（word版含答案）

第四章 牛顿运动定律 章末综合检测卷
一、单选题
1．在粗糙的水平面上，用与水平方向成θ角斜向下的力F推物体，使物体产生的加速度为a，撤掉F，改用F1=Fcosθ的水平力推物体，则物体产生的加速度
A．仍为a B．大于a
C．小于a D．无法确定
2．质量为1kg的木板B静止在水平面上，可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板，如图甲所示．A和B经过1s达到同一速度，之后共同减速直至静止，A和B运动的v﹣t图象如图乙所示，取g=10m/s2，则物块A的质量为（ ）
A．1kg
B．3kg
C．2kg
D．6kg
3．如图a所示，水平面上有质量相等的两个木块A、B用一根轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态．现用一个竖直向上的力拉动木块A，使木块A向上做匀加速直线运动，如图b所示．研究从力刚作用在木块A上时到木块B刚离开地面时这个过程，并且选定这个过程中木块A的起始位置为坐标原点，则下列图像中可以表示力和木块A的位移之间关系的是：( )
A．B．C．D．
4．甲、乙两球从同一高度同时由静止释放，下落时受到的空气阻力F与球的速率v成正比，即F=-kv（k>0），且两球的比例常数k相等，如图所示为下落时两球的v-t图象．若甲球与乙球的质量分别为m1与m2，则：
A．m2>m1，且甲球先抵达地面
B．m2>m1，且乙球先抵达地面
C．m2D．m25．在力学实验中经常使用如图所示装置，已知打点计时器所用交流电的频率为f， 小车的质量为M， 钩码的质量为m， 在利用该装置进行的实验中，下列说法正确的是（）
A．在“研究匀变速运动”的实验中，首先要平衡摩擦力
B．“探究功与速度变化的关系”的实验要满足M远大于m
C．“探究物体的加速度与力的关系”实验中，平衡摩擦力后，小车在运动中受到的合外力就等于钩码的重力mg
D．在实验中先让小车运动再闭合打点计时器
6．物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法等．以下关于物理学研究方法的叙述不正确的是（ ）
A．根据速度的定义式 ，当 趋近于零时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思想法
B．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运用了假设法
C．在实验探究加速度与力、质量的关系时，运用了控制变量法
D．推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程等分很多小段，然后将各小段位移相加，运用了微元法
7．在军事演习中，某空降兵从悬停在空中的直升飞机上跳下，从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的v﹣t图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．10s时空降兵和降落伞的速度方向改变
B．0～10s内空降兵和降落伞整体所受空气阻力越来越小
C．10s～15s时间内运动员的平均速度
D．10s～15s内空降兵和降落伞整体处于超重状态
8．三个相同的轻弹簧a、b、c连接成如图所示的形式，其中a、b两弹簧间的夹角为120°，且a、b对结点处质量为m的小球的拉力均为F(F≠0)．在P点剪断弹簧c的瞬间，小球的加速度可能是(　　)
A．大小为g，方向竖直向下
B．大小为，方向竖直向上
C．大小为，方向竖直向下
D．大小为，方向竖直向下
二、多选题
9．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m＝0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量Δx之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，取g＝10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．小球刚接触弹簧时速度最大
B．当Δx＝0.3m时，小球处于超重状态
C．该弹簧的劲度系数为20.0N/m
D．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大
10．如图所示，让物体分别同时从竖直圆上的P1、P2处由静止开始下滑，沿光滑的弦轨道P1A、P2A滑到A处，P1A、P2A与竖直直径的夹角分别为θ1、θ2，则（　　）
A．物体沿P1A、P2A下滑加速度之比为sinθ1∶sinθ2
B．物体沿P1A、P2A下滑到A处的速度之比为cosθ1∶cosθ2
C．物体沿P1A、P2A下滑的时间之比为1∶1
D．若两物体质量相同，则两物体所受的合外力之比为sinθ1∶sinθ2
11．某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的v－t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）（　　）
A．B．C．D．
12．某跳水运动员在3m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法正确的是(　 )
A．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动
B．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态
C．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重
D．人在B点具有最大速度
三、解答题
13．如图甲所示为阿特伍德机的示意图，它是早期测量重力加速度的器械，由英国数学家和物理学家阿特伍德于1784年制成。他将质量均为M的两个重物用不可伸长的轻绳连接后，放在光滑的轻质滑轮上，处于静止状态。再在一个重物上附加一质量为m的小物块，这时，由于小物块的重力而使系统做初速度为零的缓慢加速运动并测出加速度，完成一次实验后，换用不同质量的小物块，重复实验，测出不同m时系统的加速度。
(1)所产生的微小加速度可表示为a=___________（用M、m、重力加速度g表示）；
(2)若选定如图甲左侧重物从静止开始下落的过程进行测量，想要求出重物的质量M，则需要测量的物理量有_________（只需填选项字母）
A．小物块的质量m
B．重物下落的距离h及下落这段距离所用的时间t
C．绳子的长度
D．滑轮半径
(3)经过多次重复实验，得到多组a、m数据，作出图象，如图乙所示。已知该图象斜率为k，纵轴截距为b，则可求出当地的重力加速度g=___，并可求出重物质量的表达式M=___。
14．如图所示一足够长的斜面，倾角为，斜面与水平面平滑连接，质量的物体静止于水平面上的点，点与点之间的距离，物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为，现物体受到一水平向右的恒力作用，运动至点时撤去该力，（，，取）则：
(1)物体在恒力作用下运动时的加速度是多大？
(2)物体到达点时的速度是多大？
(3)物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少？
15．上世纪风靡美国的一种培养学生创新思维能力的方法叫“头脑风暴法”，某学校的一个“头脑风暴实验研究小组”，以“保护鸡蛋”为题，要求制作一个装置，让鸡蛋从高处落到地面而不被摔坏；鸡蛋要不被摔坏，直接撞击地面的最大速度不能超过2.0m/s。现有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋，用A、B两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋，鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离s=0.45m，当鸡蛋相对夹板运动时， A、B夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍，现将该装置从距地面某一高处自由落下，装置碰地后速度为0，且保持竖直不反弹，不计装置与地面作用时间。 。求：
（1）如果没有保护，鸡蛋自由下落而不被摔坏的最大高度h；
（2）如果使用该装置保护，刚开始下落时装置的末端离地面的最大高度H。
16．如图所示，质量M=lkg，长l=4m的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，在木板的左端放置一个质量m=lkg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4，某时刻起在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N，取g=10m/s2，试求：
(1)恒力F作用时木板和铁块的加速度；
(2)当铁块运动到木板右端时，把铁块拿走，木板还能继续滑行的距离。
参考答案
1．B
【解析】用与水平方向成角斜向下方的力F推物体时，F有向下的分力，故摩擦力等于，由牛顿第二定律得：；当用的水平力推物体时摩擦力为，由牛顿第二定律得：；比较得；故选B．
2．B
【解析】由图象可知，A在0-1s内的加速度a1= =-2m/s2，
对A，由牛顿第二定律得，-μ1mAg=mAa1
解得AB间的动摩擦因数μ1=0.2．
由图象知，A、B在1-3s内的加速度a3==-1m/s2，
对AB由牛顿第二定律得-μ2（M+m）g=（M+m）a3
解得B与水平面间的动摩擦因数μ2=0.1．
由图象可知B在0-1s内的加速度a2==2m/s2．
对B，由牛顿第二定律得，μ1mAg-μ2（mB+mA）g=mBa2，
代入数据解得mA=3kg．故B正确，ACD错误；
故选B．
3．A
【解析】设原来系统静止时弹簧的压缩长度为x0，当木块A的位移为x时，弹簧的压缩长度为（x0-x），弹簧的弹力大小为k（x0-x），根据牛顿第二定律得：F+k（x0-x）-mg=ma；得到，F=kx-kx0+ma+mg，又kx0=mg，则得到F=kx+ma；可见F与x是线性关系，当x=0时，kx+ma＞0．故选A正确，BCD错误．
4．B
【解析】由图象知甲乙两球匀速运动的速度关系；
v乙＞v甲
由平衡得：
mg=kv，
联立得：
m2＞m1 ；
两故者位移相等时，即图线与时间轴围成的面积相等，知球乙的运动时间短，知球乙先抵达地面．故ACD错误，B正确；
故选B．
5．B
【解析】A、在“研究匀变速运动”的实验中，只需要测出速度和加速度，不需要研究是什么力提供加速度，则不需要平衡摩擦力，故A错误．B、“探究功与速度变化的关系”的实验需要用钩码的重力大小代替小车的合力，条件是满足M远大于m，故B正确．C、“探究物体的加速度与力的关系”实验中，平衡摩擦力后，小车在运动中受到的合外力近似等于钩码的重力mg，故C错误．D、在实验中先闭合打点计时器再让小车运动，打点稳定且充分利用纸带，故D错误．故选B．
6．B
【解析】A、根据速度的定义式 ，当 趋近于零时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思想法,故A对；
B、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运用了理想化物理模型法,不是假设法,故B错误.
C、在实验探究加速度与力、质量的关系时,因为三量之间相互都有关系,故应采用控制变量法;所以C选项是正确的;
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,这里采用了微元法.所以D选项是正确的;
本题选不正确的，故选B
7．D
【解析】A．根据速度的符号表示速度的方向，可知运动员一直沿着正方向做直线运动，故10s时速度方向没有改变，故A错误；
B．0-10s内速度时间图线的切线斜率逐渐减小，可知加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律得
a=
因为加速度减小，可知阻力增大；故B错误；
C．10s～15s内运动员做变减速运动，运动员内下落的位移小于匀减速直线运动的位移，则10s～15s内下落的平均速度小于匀减速直线运动的平均速度．而匀减速直线运动的平均速度为
所以10s～15s内下落的平均速度小于，故C错误；
D．10s～15s内空降兵和降落伞向下减速，整体加速度向上，故整体处于超重状态，故D正确．
故选D．
8．D
【解析】剪断C前：由于A、B两弹力的夹角为120°，a、b对结点处质量为m的小球的拉力均为F，所以合力大小F，方向竖直向上；剪断弹簧c的瞬间，A、B的弹力没有变化，则对小球根据牛顿第二定律有：ma=mg-F，解得：a=，方向竖直向下，故选D．
9．BCD
【解析】AC．由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当Δx为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当Δx为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力．所以可得
解得
A错误C正确；
B．弹簧的压缩量为Δx＝0.3m时，弹簧弹力为
故此时物体的加速度向上，物体处于超重状态，B正确；
D．对小球进行受力分析可知，其合力是由mg逐渐减小至零，然后再反向增加的，故小球的加速度先减小后增大，D正确。
故选BCD。
10．BC
【解析】A．对物体受力分析，根据牛顿第二定律得
则两个物体加速度大小之比为
A错误；
BC．物体下滑的位移为，根据运动学公式有
解得
下滑时间与角度无关，所以下滑的时间之比为1∶1，根据可知，下滑到A处的速度之比为
所以B、C正确；
D．两个物体的加速度之比为，根据牛顿第二定律知，合外力之比为
D错误。
故选BC。
11．AD
【解析】由图可知，t0至t1时间段弹簧秤的示数小于G，故物体可能向下加速，也可能向上减速；t1至t2时间段弹力等于重力，故合力为零，物体可能匀速也可能静止；而t2至t3时间段内弹簧秤示数大于重力，则合力向上，故物体加速度向上，电梯可能向上加速也可能向下减速
故选AD。
12．CD
【解析】A．人和踏板由到的过程中，重力不变，弹力一直减小，合力先减小，所以加速度减小，故A错误；
BCD．人和踏板由到的过程中，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，人和踏板加速上升；从到的过程中，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，人和踏板减速上升，人在点具有最大速度，故B错误，C、D正确；
故选CD。
13． AB
【解析】(1)[1]对整体分析，根据牛顿第二定律得
解得
(2)[2]根据得
因为，所以
得
根据知，需要测量的物理量有：小重物的质量m，重物下落的距离及下落这段距离所用的时间，故选AB；
(3)[3][4]因为，则
知图线斜率
解得：
。
14．(1)；(2)；(3)
【解析】(1)在水平面上，根据牛顿第二定律可知
解得
(2)由到，根据运动学公式可知
解得
(3)在斜面上，根据牛顿第二定律可得
代入数据解得加速度的大小为
逆向分析可得
解得
15．（1）；（2）
【解析】（1）由题意可知没有保护时，鸡蛋从最大高度h下落至地面时的速度大小为v=2m/s，则由运动学公式可得
（2）如果使用保护装置，则鸡蛋下落经历了两个过程：自由落体运动和匀减速直线运动。设鸡蛋随保护装置自由下落高度H时的速度大小为v0，保护装置落地后鸡蛋在保护装置内做匀减速直线运动的加速度大小为a，则根据运动学公式有
根据牛顿第二定律有
由题意知
f=5mg
联立以上各式解得。
16．(1)，；(2)8m
【解析】(1)F作用时，对铁块，根据牛顿第二定律有
解得
a1=4m/s2
对木板，根据牛顿第二定律有
解得
a2=2m/s2
(2)对铁块
对木板
又
x1－x2=L
解得
t=2s
铁块拿走时，木板的速度
v=a2t=4m/s
随后，木板做匀减速运动的加速度
a3=μ1g=1m/s2
则木板的位移