第四章 牛顿运动定律 单元测试（Word版含答案）

2021秋粤教版（2019）物理必修第一册第四章：牛顿运动定律有答案
粤教版2019必修第一册第四章：牛顿运动定律
一、选择题。
1、在一次交通事故中，一辆载有30吨“工”字形钢材的载重汽车由于避让横穿马路的摩托车而紧急制动，结果车厢上的钢材向前冲出，压扁驾驶室。关于这起事故原因的物理分析正确的是(　　)
A．由于车厢上的钢材有惯性，在汽车制动时，钢材继续向前运动，压扁驾驶室
B．由于汽车紧急制动，使其惯性减小，而钢材惯性较大，所以继续向前运动
C．由于车厢上的钢材所受阻力太小，不足以克服其惯性，所以继续向前运动
D．由于汽车制动前的速度太大，汽车的惯性比钢材的惯性大，在汽车制动后，钢材继续向前运动
2、在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中不正确的是(　　)
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
3、质量为1吨的汽车在平直公路上以10 m/s的速度匀速行驶。阻力大小不变，从某时刻开始，汽车牵引力减小2 000 N，那么从该时刻起经过6 s，汽车行驶的路程是(　　)
A．50 m B．42 m C．25 m D．24 m
4、如图，一只小鸟落在了树枝上，树枝发生了弯曲，小鸟处于静止状态，下列说法正确的是(　　)
A．树枝发生了弯曲，是因为小鸟对树枝的压力大于树枝对小鸟的支持力
B．树枝对小鸟的支持力是由树枝发生形变产生的
C．树枝对小鸟弹力的方向斜向上偏右
D．小鸟起飞瞬间，翅膀对空气的作用力大于空气对翅膀的作用力
5、在倾角为θ的光滑固定斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面方向的恒力F拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v，加速度为a，且方向沿斜面向上。设弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，则(　　)
A.当B刚离开C时，A发生的位移大小为
B．恒力F的大小为F＝3mg sin θ
C．当A的速度达到最大时，B的加速度大小为
D．从开始运动到B刚离开C时，所用的时间为
6、“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长度位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置。人在从P点下落到最低点c点的过程中(　　)
A.人在a点时速度最大
B．人在ab段做加速度增大的加速运动，处于失重状态
C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态
D．在c点，人的速度为零，处于平衡状态
7、物理学中有些结论不一定要通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就能判断结论是否正确。根据流体力学知识，喷气式飞机喷出气体的速度v与飞机发动机燃烧室内气体的压强p、气体密度ρ及外界大气压强p0有关。试分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数的表达式正确的是(　　)
A．＝ B．＝
C．＝ D．＝
8、关于物体的惯性，下列说法正确的是(　　)
A．只有处于静止状态或匀速直线运动状态的物体才具有惯性
B．物体做变速运动时，其惯性也不断变化
C．惯性的大小和物体的速度有关，速度大的物体惯性大
D．质量是物体惯性大小的唯一量度
9、在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列做法和理由正确的是(　　)
A．实验中所用电源为低压直流电源
B．可以将装有砂子的小桶用钩码代替，这样会使实验更加方便
C．实验结果不用a M图像，而用a 图像，是为了便于根据图像直观地作出判断
D．实验不需要平衡摩擦力
10、（双选）如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，此时，空气阻力可视为零。当热气球上升到180 m时，发现气球以5 m/s的速度向上匀速运动，若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g取10 m/s2。关于热气球，下列说法正确的是(　　)
A．所受浮力大小为4 830 N
B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C．从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/s
D．以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N
11、在班级清扫卫生的劳动中，某同学用水平方向的力推桌子，桌子没动，下列说法中正确的是(　　)
A．桌子受到的重力和地面对桌子的支持力是一对相互作用力
B．桌子对地面的压力和地面对桌子的支持力是一对平衡力
C．同学推桌子的力与桌子受到的摩擦力是一对平衡力
D．同学推桌子的力与同学受到的摩擦力是一对相互作用力
12、图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150 kg的建筑材料被塔吊竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10 m/s2，下列判断正确的是(　　)
A．前10 s钢索的拉力恒为1 500 N
B．46 s末材料离地面的距离为22 m
C．10～30 s钢索上的拉力最小
D．在30～36 s钢索最容易发生断裂
二、填空题。
13、某同学用如图甲所示的装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码的重力作为小车受到的合外力，根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。
(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_________________________。
(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车到C点时的速度vC＝________m/s，运动的加速度的测量值a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出的a F关系图线如图所示。试分析：
图线不通过坐标原点O的原因是______________________________________；
图线上部弯曲的原因是___________________________________________。
14、在“探究作用力与反作用力的关系”的实验中， 某同学用两个力传感器进行实验。
(1)将两个传感器按图甲方式对拉，在计算机屏上显示如图乙所示，横坐标代表的物理量是________， 纵坐标代表的物理量是________。
(2)由图乙可得到的实验结论是______。
A．两传感器间的作用力与反作用力大小相等
B．两传感器间的作用力与反作用力方向相同
C．两传感器间的作用力与反作用力同时变化
D．两传感器间的作用力与反作用力作用在同一物体上
三、解答题。
15、（计算题）如图所示，一个竖直固定在地面上的透气圆筒，筒中有一劲度系数为k的轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体，它对滑块的阻力可调。滑块静止时，ER流体对其阻力为零，此时弹簧的长度为L。现有一质量也为m(可视为质点)的物体在圆筒正上方距地面2L处自由下落，与滑块碰撞(碰撞时间极短)后黏在一起，并以物体碰前瞬间速度的一半向下运动。ER流体对滑块的阻力随滑块下移而变化，使滑块做匀减速运动，当下移距离为d时，速度减小为物体与滑块碰撞前瞬间速度的四分之一。取重力加速度为g，忽略空气阻力，试求：
(1)物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小；
(2)滑块向下运动过程中的加速度大小；
(3)当下移距离为d时，ER流体对滑块的阻力大小。
16、如图所示：
当水平拉力为F＝40 N时，质量为m＝10 kg的木板可以在水平面上匀速前进。若在木板上再放一个质量为M的铁块，为使它们匀速前进，需加的水平拉力为F′＝60 N，求铁块的质量M。(g取10 m/s2)
17、（计算题）公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s，当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的，若要求安全距离仍为120 m，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数μ0；
(2)汽车在雨天安全行驶的最大速度。
2021秋粤教版（2019）物理必修第一册第四章：牛顿运动定律有答案
粤教版2019必修第一册第四章：牛顿运动定律
一、选择题。
1、在一次交通事故中，一辆载有30吨“工”字形钢材的载重汽车由于避让横穿马路的摩托车而紧急制动，结果车厢上的钢材向前冲出，压扁驾驶室。关于这起事故原因的物理分析正确的是(　　)
A．由于车厢上的钢材有惯性，在汽车制动时，钢材继续向前运动，压扁驾驶室
B．由于汽车紧急制动，使其惯性减小，而钢材惯性较大，所以继续向前运动
C．由于车厢上的钢材所受阻力太小，不足以克服其惯性，所以继续向前运动
D．由于汽车制动前的速度太大，汽车的惯性比钢材的惯性大，在汽车制动后，钢材继续向前运动
【答案】A
2、在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中不正确的是(　　)
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
【答案】A
3、质量为1吨的汽车在平直公路上以10 m/s的速度匀速行驶。阻力大小不变，从某时刻开始，汽车牵引力减小2 000 N，那么从该时刻起经过6 s，汽车行驶的路程是(　　)
A．50 m B．42 m C．25 m D．24 m
【答案】C
4、如图，一只小鸟落在了树枝上，树枝发生了弯曲，小鸟处于静止状态，下列说法正确的是(　　)
A．树枝发生了弯曲，是因为小鸟对树枝的压力大于树枝对小鸟的支持力
B．树枝对小鸟的支持力是由树枝发生形变产生的
C．树枝对小鸟弹力的方向斜向上偏右
D．小鸟起飞瞬间，翅膀对空气的作用力大于空气对翅膀的作用力
【答案】B
5、在倾角为θ的光滑固定斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面方向的恒力F拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v，加速度为a，且方向沿斜面向上。设弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，则(　　)
A.当B刚离开C时，A发生的位移大小为
B．恒力F的大小为F＝3mg sin θ
C．当A的速度达到最大时，B的加速度大小为
D．从开始运动到B刚离开C时，所用的时间为
【答案】C
6、“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长度位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置。人在从P点下落到最低点c点的过程中(　　)
A.人在a点时速度最大
B．人在ab段做加速度增大的加速运动，处于失重状态
C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态
D．在c点，人的速度为零，处于平衡状态
【答案】C
7、物理学中有些结论不一定要通过计算才能验证，有时只需通过一定的分析就能判断结论是否正确。根据流体力学知识，喷气式飞机喷出气体的速度v与飞机发动机燃烧室内气体的压强p、气体密度ρ及外界大气压强p0有关。试分析判断下列关于喷出气体的速度的倒数的表达式正确的是(　　)
A．＝ B．＝
C．＝ D．＝
【答案】A
8、关于物体的惯性，下列说法正确的是(　　)
A．只有处于静止状态或匀速直线运动状态的物体才具有惯性
B．物体做变速运动时，其惯性也不断变化
C．惯性的大小和物体的速度有关，速度大的物体惯性大
D．质量是物体惯性大小的唯一量度
【答案】D
9、在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列做法和理由正确的是(　　)
A．实验中所用电源为低压直流电源
B．可以将装有砂子的小桶用钩码代替，这样会使实验更加方便
C．实验结果不用a M图像，而用a 图像，是为了便于根据图像直观地作出判断
D．实验不需要平衡摩擦力
【答案】C
10、（双选）如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，此时，空气阻力可视为零。当热气球上升到180 m时，发现气球以5 m/s的速度向上匀速运动，若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g取10 m/s2。关于热气球，下列说法正确的是(　　)
A．所受浮力大小为4 830 N
B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C．从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/s
D．以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N
【答案】A、D
11、在班级清扫卫生的劳动中，某同学用水平方向的力推桌子，桌子没动，下列说法中正确的是(　　)
A．桌子受到的重力和地面对桌子的支持力是一对相互作用力
B．桌子对地面的压力和地面对桌子的支持力是一对平衡力
C．同学推桌子的力与桌子受到的摩擦力是一对平衡力
D．同学推桌子的力与同学受到的摩擦力是一对相互作用力
【答案】C
12、图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150 kg的建筑材料被塔吊竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10 m/s2，下列判断正确的是(　　)
A．前10 s钢索的拉力恒为1 500 N
B．46 s末材料离地面的距离为22 m
C．10～30 s钢索上的拉力最小
D．在30～36 s钢索最容易发生断裂
【答案】B
二、填空题。
13、某同学用如图甲所示的装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码的重力作为小车受到的合外力，根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。
(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_________________________。
(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车到C点时的速度vC＝________m/s，运动的加速度的测量值a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出的a F关系图线如图所示。试分析：
图线不通过坐标原点O的原因是______________________________________；
图线上部弯曲的原因是___________________________________________。
【答案】(1)平衡小车运动中受到的摩擦阻力
(2)0.54　1.0
(3)没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够　未满足拉小车的钩码质量远小于小车质量
14、在“探究作用力与反作用力的关系”的实验中， 某同学用两个力传感器进行实验。
(1)将两个传感器按图甲方式对拉，在计算机屏上显示如图乙所示，横坐标代表的物理量是________， 纵坐标代表的物理量是________。
(2)由图乙可得到的实验结论是______。
A．两传感器间的作用力与反作用力大小相等
B．两传感器间的作用力与反作用力方向相同
C．两传感器间的作用力与反作用力同时变化
D．两传感器间的作用力与反作用力作用在同一物体上
【答案】(1)时间　力　 (2)A、C
三、解答题。
15、（计算题）如图所示，一个竖直固定在地面上的透气圆筒，筒中有一劲度系数为k的轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体，它对滑块的阻力可调。滑块静止时，ER流体对其阻力为零，此时弹簧的长度为L。现有一质量也为m(可视为质点)的物体在圆筒正上方距地面2L处自由下落，与滑块碰撞(碰撞时间极短)后黏在一起，并以物体碰前瞬间速度的一半向下运动。ER流体对滑块的阻力随滑块下移而变化，使滑块做匀减速运动，当下移距离为d时，速度减小为物体与滑块碰撞前瞬间速度的四分之一。取重力加速度为g，忽略空气阻力，试求：
(1)物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小；
(2)滑块向下运动过程中的加速度大小；
(3)当下移距离为d时，ER流体对滑块的阻力大小。
【答案】 (1) 　(2) (3)mg＋－kd
【解析】(1)设物体与滑块碰撞前瞬间的速度大小为v0，由自由落体运动规律有v＝2gL，解得v0＝。
(2)设滑块做匀减速运动的加速度大小为a，取竖直向下为正方向，则有－2ax＝v－v，x＝d，v1＝，v2＝，解得a＝。
(3)设下移距离d时弹簧弹力为F，ER流体对滑块的阻力为FER，对物体与滑块组成的整体，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得
F＋FER－2mg＝2ma
F＝k(d＋x0)
mg＝kx0
联立解得FER＝mg＋－kd。
16、如图所示：
当水平拉力为F＝40 N时，质量为m＝10 kg的木板可以在水平面上匀速前进。若在木板上再放一个质量为M的铁块，为使它们匀速前进，需加的水平拉力为F′＝60 N，求铁块的质量M。(g取10 m/s2)
【答案】5 kg
【解析】木板做匀速运动，水平方向满足二力平衡，则有
F＝μmg，
放上铁块后，则有
F′＝μ(M＋m)g
代入数据得μ＝0.4，M＝5 kg。
17、（计算题）公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s，当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的，若要求安全距离仍为120 m，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)晴天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数μ0；
(2)汽车在雨天安全行驶的最大速度。
【答案】(1)0.5　 (2)72 km/h
【解析】(1)设路面干燥时，汽车轮胎与路面的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，反应时间为t0，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度。
由牛顿第二定律和运动学公式得
μ0mg＝ma0
s＝v0t0＋ eq \f(v,2a0)
联立代入数据解得：μ0＝0.5
(2)设在雨天行驶时，汽车轮胎与路面的动摩擦因数为μ，依题意有：μ＝μ0＝0.2
设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得
μmg＝ma
s＝vt0＋
解得：v＝20 m/s＝72 km/h