人教版(2019)必修一 4.3 牛顿第二定律 同步测试卷
一、单选题(共10题;共30分)
1.如图所示,一轻质弹簧,右端固定在竖直墙上。一物体沿光滑水平地面、以水平速度v向右运动,物体与轻质弹簧接触后并逐渐压缩弹簧。则从物体和轻质弹簧接触开始到轻质弹簧被压缩到最短的运动过程中,下列说法正确的是( )
A.物体做匀减速直线运动
B.物体做加速度逐渐变小的变减速直线运动
C.物体做加速度逐渐变大的变减速直线运动
D.弹簧被压缩到最短时,物体的速度和加速度均为0
2.如图所示,轻杆一端连接一质量为的小球(可视为质点),以另一端为圆心,使小球在竖直面做圆周运动;当小球在最低点时,轻杆受到的拉力大小为;当小球运动到最高点时,轻杆受到的压力为。已知重力加速度为g,则小球在最高点和最低点的速度大小之比为( )
A. B. C. D.
3.质量分别为M和m的两物体靠在一起放在光滑水平面上.用水平推力F向右推M,两物体向右加速运动时,M、m间的作用力为N1;用水平力F向左推m,使M、m一起加速向左运动时,M、m间的作用力为N2,如图甲、乙所示,则( )
A.N1:N2=1:1 B.N1:N2=m:M
C.N1:N2=M:m D.无法比较N1、N2的大小
4.如图所示,中心带孔质量为m的小球套在固定的光滑竖直圆轨道上,轨道半径为R。初始时,小球静止在轨道的最高点。轻轻扰动小球,小球开始沿轨道运动,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.小球在下降过程中始终处于失重状态
B.小球在下降过程中轨道对小球的弹力对小球做正功
C.小球运动到与圆心等高处时对轨道的弹力大小为3mg
D.小球在最低点与最高点受到轨道弹力的差值为4mg
5.如图所示,两个半径不同内壁光滑的半圆轨道,固定于地面,一小球先后从与球心在同一水平高度上的A、B两点,从静止开始自由滑下,通过最低点时,下列说法中不正确的是( )
A.小球对轨道底部的压力相同
B.小球对轨道底部的压力不同
C.速度大小不同,半径大的速度大
D.向心加速度的大小相同
6.如图所示,一光滑圆形轨道竖直固定在地面上,轨道的半径为 。轨道的最低点有一质量为 的小球(可视为质点),以 的初速度沿轨道做逆时针运动,并滑过轨道的最高点 。重力加速度 取 ,则小球滑过 点时受到的弹力大小为( )
A. B. C. D.
7.如图所示,竖直面光滑的墙角有一个质量为m,半径为r的均匀半球体物块A,现在A上放一密度和半径与A相同的球体B,调整A的位置使得A、B保持静止状态,已知A与地面间的动摩擦因数为0.5,则A球球心距墙角的距离可能是(已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A. B.2r C. D.
8.“空中速降”是一项具有挑战性、刺激性体育游乐项目。如图所示为某次挑战者空中速降的情景图。悬绳A竖直,保护绳B倾斜,人正在竖直加速下滑,若忽略空气阻力,下列人的受力分析图最合理的是( )
A. B.
C. D.
9.如图所示,可视为质点的木块A、B叠放在一起,放在水平转台上随转台一起绕固定转轴 匀速转动,木块A、B与转轴 的距离为1m,A的质量为5kg,B的质量为10kg.已知A与B间的动摩擦因数为 ,B与转台间的动摩擦因数为 ,如木块A、B与转台始终保持相对静止,则转台角速度 的最大值为 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取
A.1 B. C. D.3
10.一质量为m的物体在光滑水平面上以速度v0运动,t=0时刻起对它施加一与速度v0垂直、大小为F的水平恒力,则t时刻力F的功率为( )
A.0 B. C. D.
二、多选题(共6题;共24分)
11.如图甲所示,一木块放在水平地面上,在水平拉力F=3N作用下向右运动,水平地面AB段光滑,BC段粗糙,木块从A点运动到C点的v-t图象如图乙所示,则下列说法正确的是(g=10 m/s2)( )
A.该木块的质量为3kg
B.在t=6 s时,摩擦力的功率为6 W
C.拉力在AC段做功为57J
D.木块在AC段克服摩擦力做功的平均功率为5.25W
12.如图1所示,小物块静止在倾角θ=37°的粗糙斜面上.现对物块施加一个沿斜面向下的推力F,力F的大小随时间t的变化情况如图2所示,物块的速率v随时间t的变化规律如图3所示,重力加速度g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),下列说法正确的是( )
A.物块的质量为1kg
B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.75
C.1s﹣3s时间内力F做功的平均功率为0.32W
D.0﹣3s时间内物体克服摩擦力做的功为6.4J
13.如图,铁球A和铁块B之间由轻弹簧相连,并用细线OA挂在天花板上,A、B的质量分别m和2m,弹簧的劲度系数为k,整个系统静止,下述说法正确的是( )
A.细线对铁球A的拉力大小为mg
B.弹簧的伸长量为
C.弹簧的上端和下端所受弹力的合力为mg
D.若把轻弹簧换成轻质弹簧秤,弹簧秤的示数应该为2mg
14.如图甲所示,Q1、Q2是两个固定的点电荷,一带正电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度va沿两点电荷连线的中垂线从a点向上运动,其v﹣t图象如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.两点电荷一定都带负电,但电量不一定相等
B.两点电荷一定都带负电,且电量一定相等
C.试探电荷一直向上运动,直至运动到无穷远处
D.t2时刻试探电荷的电势能最大,但加速度不为零
15.如图所示,一辆质量为m的汽车在外高内低的路面转弯,路面倾角为θ,转弯轨道半径为R,已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.若汽车速度大小为 ,汽车不受侧向摩擦力
B.若汽车速度大于 ,汽车所受侧向摩擦力向外
C.若汽车速度小于 ,汽车所受侧向摩擦力向外
D.只要汽车速度大于 ,汽车就会向外侧滑
16.如图所示,质量均为m的圆环P、Q套在倾角为 =30°的固定直杆上,P、Q分别通过轻绳与质量均为3m的小球A、B相连,P、Q均沿杆向下滑动且分别与A、B保持相对静止,PA绳与杆垂直,QB绳竖直。重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.P不受摩擦力 B.P的加速度大小为 g
C.Q受到的摩擦力大小为mg D.Q受到杆的作用力大小为4mg
三、填空题(共5题;共10分)
17.如图所示,水平放置的旋转平台上有一质量m=2kg的小物块,物块与转轴间系有一劲度系数k=100N/m的轻质弹簧。当旋转平台转动的角速度ω在2rad/s至4rad/s之间时物块可与平台一起转动而无相对滑动,此时物块到转轴间的距离R=50cm。据此可判断平台表面 ,(选填“一定光滑”、“一定不光滑”或“光滑和不光滑均可能”);轻质弹簧的原长为 cm。
18.探究弹力和弹簧伸长的关系,并测量弹簧的劲度系数k.如图甲所示,将铁架台、轻弹簧、最小刻度是1mm的刻度尺固定好,刻度尺的零刻线与弹簧的上端在同一水平线.在弹簧的下端先后悬挂一个钩码、两个钩码、…六个构码时,分别读出弹簧的长度L1、L2…L6,并记录在下面的表格中.每个钩码重力均为0.49N.根据表格中的数据,在图乙的坐标纸上描点并画出弹簧的弹力与弹簧长度的图像 .由图像可知,弹簧的自然长度L= cm,劲度系数k= N/m.(均保留一位小数)
2 3 4 5 6
禅簧长度/cm 10.20 13.27 14.90 16.53 18.17 19.80
弹力/N 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45 2.94
19.甲、乙两球做匀速圆周运动,向心加速度a随半径r变化的关系图象如图所示,由图象可知:甲球的角速度为 rad/s,乙球的线速度为 m/s.
20.如图,长均为L的两根轻绳,一端共同系住质量为m的小球,另一端分别固定在等高的A、B两点,A、B两点间的距离也为L.重力加速度大小为g.今使小球在竖直平面内以AB为轴做圆周运动,若小球在最高点速率为v时,两根绳的拉力恰好均为零,则小球在最高点速率为2v时,每根绳的拉力大小为
21.如图,三个可视为质点的金属小球A、B、C质量都是m,带正电量都是q,连接小球的绝缘细线长度都是L,静电力恒量为k,重力加速度为g.(小球可视为点电荷)则连结B、C的细线张力为 ,连结A、B的细线张力为 .
四、解答题(共3题;共30分)
22.如图,粗细均匀的光滑绝缘直杆AB倾斜固定在竖直面内,杆与水平方向夹角 ,空间存在与直杆所在竖直面平行的匀强电场,质量 、带电量 的小球套在杆上。现将小球从A点由静止释放,球对杆的压力恰好为零,重力加速度g取10m/s2, ,求:
(1)电场强度的最小值;
(2)若电场的方向水平向右,小球从A点运动到B点所用的时间为1.5s,则A、B间的距离为多少。
23.某一公路转弯处,路面水平,并可看成是半径R=50m的一段圆弧,该处柏油路面与车轮的最大静摩擦力等于车重的k倍,k=0.8,g取10m/s2,则汽车安全通过该转弯处的最大速度是多少?
24.如图所示,为游乐场中深受大家喜爱的“激流勇进”的娱乐项目,人坐在船中,随着提升机到达高处,再沿着水槽飞滑而下,劈波斩浪的刹那带给人惊险刺激的感受。设乘客与船的总质量为m=100kg,滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ=0.5,斜坡滑道的倾角θ=37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8),斜坡滑道与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,船在斜坡滑道上滑行8s进入水平轨道,重力加速度g取10m/s2求:
(1)船沿倾斜滑道下滑的距离;
(2)它在水平滑道滑行直到停止所需要的时间。
五、实验探究题(共1题;共6分)
25.测定木块和长木板之间的动摩擦因数时,采用图甲所示的装置图中长木板水平固定不动,(忽略纸带和木块之间的作用力)
(1)已知重力加速度为g,测得木块质量为M,砝码盘和砝码的总质量为m,木块的加速度为a,则木块和长木板间的动摩擦因数的表达式μ= ;
(2)图乙为木块在长木板上运动时,打点计时器在木块拖动的纸带上打出的一部分计数点相邻计数点之间还有四个计时点没有画出,其编号如图乙。试利用图中的长度符号x1、x2,表示计数周期的符号T,写出木块加速度的表达式a= ;
(3)已知电火花打点计时器工作频率为50Hz,用直尺测出x1=14.01cm,x2=30.00cm见图乙,根据这些数据可计算出打计数点3时木块的速度大小v= (保留两位有效数字)
参考答案
1.C
2.C
3.B
4.D
5.B
6.A
7.A
8.D
9.B
10.B
11.B,C
12.A,C
13.B,D
14.B,D
15.A,C
16.A,D
17.一定不光滑;40
18.;7.2;23.4
19.2;4
20.
21.mg+ ;2mg+
22.(1)解:由题意可知,球对杆的压力恰好为零,则
解得电场强度的最小值
(2)解:当电场的方向水平向右时,设场强为E,根据题意
解得
设小球沿杆向下运动的加速度为a,根据牛顿第二定律
解得
则A、B问的距离
23.解:汽车在此做匀速圆周运动,由静摩擦力提供向心力由
可知,质量和半径不变,转弯速度越大,静摩擦力最大,安全通过的速度最大时静摩擦力达到最大,即
解得
24.(1)解:设船在斜坡上滑下的加速度为 ,根据牛顿第二定律可得
由垂直斜坡方向受力平衡可知
由滑动摩擦力公式可知
联立解得
船在斜坡上滑下,根据位移-时间公式求得
(2)解:设船在水平滑到上的初速度为 ,取 方向为正方向,由牛顿第二定律可得
解得
由匀变速直线运动的公式可得
由匀变速运动公式
联立解得
25.(1)
(2)
(3)1.1m/s