教科版（2019） 必修 第一册第三章 相互作用 第三章 单元检测卷（含答案）

第三章　牛顿运动定律
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40分)
1．对下列现象解释正确的是(　　)
A．在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小车就会停下来，所以力是物体运动的原因
B．向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以速度也越来越小
C．急刹车时，车上的乘客由于惯性一样大，所以都会向前倾倒
D．质量大的物体运动状态不容易改变是由于物体的质量大，惯性也就大的缘故
2．下列关于力和运动关系的几种说法，正确的是(　　)
A．物体所受的合力不为零时，其速度不可能为零
B．物体所受的合力的方向，就是物体运动的方向
C．物体所受的合力与物体运动速度无直接联系
D．物体所受的合力不为零，则加速度一定不为零
3. 用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验：用一辆电动玩具汽车拖动另一辆无动力的玩具汽车，在两车挂接处装上传感器探头，并把它们的挂钩连在一起．当电动玩具汽车通电后拉着另一辆车向前运动时，可以在显示器屏幕上出现相互作用力随时间变化的图像，如图1所示，观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，可以得到以下实验结论，其中正确的是(　　)
图1
A．作用力与反作用力的大小时刻相等
B．作用力与反作用力作用在同一物体上
C．作用力消失后反作用力可以慢慢消失
D．作用力与反作用力方向相同
4．在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一质量为m的人，下列说法中正确的是(　　)
A．此人对地板的压力大小为m(g＋a)
B．此人对地板的压力大小为m(g－a)
C．此人受到的重力大小为m(g＋a)
D．此人受到的合力大小为m(g－a)
5．下列说法正确的是(　　)
A．起重机用钢索加速吊起货物时，钢索对货物的力大于货物对钢索的力
B．子弹能射入木块是因为子弹对木块的力大于木块对子弹的阻力
C．大人与小孩相撞时，大人对小孩的撞击力大于小孩对大人的撞击力
D．将图钉按入木板，图钉对木板的力和木板对图钉的力大小是相等的
6. 如图2所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g.则有(　　)
图2
A．a1＝0，a2＝g
B．a1＝g，a2＝g
C．a1＝0，a1＝g
D．a1＝g，a2＝g
7. 在小车中的悬线上挂一个小球，实验表明，当小球随小车做匀变速直线运动时，悬线将与竖直方向成某一固定角度，如图3所示．若在小车底板上还有一个跟其相对静止的物体M，则关于小车的运动情况和物体M的受力情况，以下分析正确的是(　　)
图3
A．小车一定向右做加速运动
B．小车一定向左做加速运动
C．M除受到重力、底板的支持力作用外，还一定受到向右的摩擦力作用
D．M除受到重力、底板的支持力作用处，还可能受到向左的摩擦力作用
8．一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是(　　)
A．将水平恒力增加到2F，其他条件不变
B．将物体质量减小一半，其他条件不变
C．物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍
D．将时间增加到原来的2倍，其他条件不变
9. 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连．小球某时刻正处于图4所示状态．设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是(　　)
图4
A．若小车向左运动，N可能为零
B．若小车向左运动，T可能为零
C．若小车向右运动，N不可能为零
D．若小车向右运动，T不可能为零
10. 如图5所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA和mB的物体，实验得出的两个加速度a与力F的关系图线，由图分析可知(　　)
图5
A．两地重力加速度是gA>gB
B．mAC．两地重力加速度是gA＝gB
D．mA>mB
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
二、填空题(本题共2个小题，满分16分)
11．(8分) 有一个同学用如下方法测定动摩擦因数μ，如图6所示，物块m与斜面AB和平面BD都是由同种材料做成的，斜面长为L1，A点距平面高为h，BD是一足够长的平面，现让m从A处由静止开始滑下，达到B点后顺利进入水平面，最后停止在水平面上，经多次实验，测出物块m静止点的平均位置在C处，并测得BC＝L2，通过以上数据可求得物块与水平面间的动摩擦因数μ＝____________.
图6
12．(8分)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图7甲所示．
　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　图7
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝______m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码总重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980
加速度a(m·s－2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70
请根据实验数据作出a－F的关系图像．
(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点，请说明主要原因．
三、计算题(本题共4个小题，满分44分)
13．(10分)太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝．假如未来的某天你乘坐“神舟n号”飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6 000 m的高空静止下落，可以获得持续的25 s之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验．已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g取10 m/s2，试求：
(1)飞船在失重状态下的加速度；
(2)飞船在微重力状态中下落的距离．
14．(10分)某一旅游景区，建有一山坡滑草运动项目．该山坡可看成倾角θ＝30°的斜面，一名游客连同滑草装置总质量m＝80 kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间t＝5 s内沿斜面滑下的位移x＝50 m．(不计空气阻力，取g＝10 m/s2，结果保留2位有效数字)问：
(1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力f为多大？
(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大？
15. (12分)如图8所示，放在水平面上的物体质量m＝2 kg，受到一个斜向下的与水平方向成θ＝37°角的推力F＝10 N的作用，从静止开始运动．已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.25，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.问：
图8
(1)物体10 s末的速度是多大？物体10 s内的位移是多少？
(2)若10 s末撤去推力，物体在水平面上运动的总位移是多少？
16. (12分)物体静止在一水平面上，它的质量为m，物体与水平面之间的动摩擦因数为μ.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现用平行于水平面的力F拉物体，得到加速度a和拉力F的关系图像如图9所示．
图9
(1)根据图像可以求出物体的质量m.王敏同学分析的过程是：从图像中得到F＝12 N时，物体的加速度a＝4 m/s2，根据牛顿第二定律F＝ma，求得质量m＝3 kg.
请判断王敏同学的分析过程是否正确，并分析原因；若不正确，请给出正确的结果．
(2)根据图像计算物体与水平面之间的动摩擦因数μ的数值．(g＝10 m/s2)
第三章　牛顿运动定律
答案
1．D
2．CD　[本题考查物体所受的合力、加速度和速度的关系，同时理解掌握牛顿第二定律F＝ma.当物体所受合力不为零时，加速度一定不为零；但在某一时刻瞬时速度可能为零，所以选项D是对的，A是错的．物体所受合力的方向就是加速度的方向，但不一定是速度的方向(运动的方向)，合力与运动速度无直接联系．所以选项B是错误的，C是对的．]
3．A　4.A
5．D　[起重机钢索对货物的拉力和货物对钢索的拉力、子弹对木块的力与木块对子弹的力、大人对小孩的撞击力与小孩对大人的撞击力、图钉对木板的力和木板对图钉的力都是作用力和反作用力；作用力与反作用力总是大小相等的，故A、B、C选项不正确，D选项正确．]
6．C　[木板未抽出时，木块1受重力和弹簧弹力两个力并且处于平衡状态，弹簧弹力大小等于木块1的重力，N＝mg；木块2受重力、弹簧向下的压力和木板的支持力作用，由平衡条件可知，木板对木块2的支持力等于两木块的总重力．撤去木板瞬间，弹簧形变量不变，故产生的弹力不变，因此木块1所受重力和弹簧弹力均不变，故木块1仍处于平衡状态，即加速度a1＝0，B、D错误；而木块2不再受木板支持力作用，只受重力和弹簧弹力作用，N＋Mg＝Ma2，解得a2＝g，C正确．]
7．C　[对小球进行受力分析可知，小球有水平向右的加速度，但小车的初速度可能向右也可能向左，所以小车的具体运动情况不能确定；M和小球、小车都保持相对静止，也有向右的加速度，根据牛顿运动定律可以分析，物体M一定受到向右的摩擦力作用．]
8．D　[由牛顿第二定律得F－μmg＝ma，
所以a＝－μg，
对比A、B、C三项，均不能满足要求，故选项A、B、C均错，由v＝at可得选项D对．]
9．AB　[本题考查牛顿运动定律，对小球受力分析，当N为零时，小球的合外力水平向右，加速度向右，故小车可以向右加速运动或向左减速运动，A对、C错；当T为零时，小球的合外力水平向左，加速度向左，故小车可能向右减速运动或向左加速运动，B对，D错．]
10．BC
11.
12．(1)0.16(0.15也可)
(2)如图所示
(3)未计入砝码盘的重力
解析　本题主要考查“探究加速度与力、质量的关系”这一探究性实验，题中用到的知识点有纸带的处理、表格数据的处理以及图像问题．意在考查考生对实验的探究能力．以及熟练运用学过知识处理问题、分析问题的能力及绘图的能力，根据Δx＝aT2可计算小车的加速度，a＝0.16 m/s2，运用表格中绘出的数据可绘出图像，图像不过原点的主要原因是未计入砝码盘的重力．
13．(1)9.6 m/s2　(2)3 000 m
解析　(1)设飞船在失重的状态下的加速度为a，由牛顿第二定律得
mg－f＝ma
又f＝0.04mg
即mg－0.04mg＝ma
解得a＝9.6 m/s2
(2)由x＝at2得
x＝×9.6×252 m＝3 000 m.
14．(1)80 N　(2)0.12
解析　(1)由位移公式x＝at2
沿斜面方向，由牛顿第二定律得：mgsin θ－f＝ma，
联立并代入数值后，得
f＝m(gsin θ－)＝80 N
(2)在垂直斜面方向上，
N－mgcos θ＝0，
又f＝μN
联立并代入数值后，得
μ＝＝＝0.12.
15．(1)7.5 m/s　37.5 m　(2)48.75 m
解析　(1)物体在F的作用下做匀加速运动，
设加速度为a1
Fcos 37°－f＝ma1，
N－Fsin 37°＝mg，
f＝μN，
联立并代入数据解得
a1＝0.75 m/s2.
此时速度v＝a1t＝0.75×10 m/s＝7.5 m/s，
加速位移x1＝a1t2＝×0.75×100 m＝37.5 m.
(2)F撤去后物体做匀减速运动，设加速度为a2，
μmg＝ma2，a2＝μg＝2.5 m/s2，
减速位移x2＝＝ m＝11.25 m，
所以总位移x＝x1＋x2＝48.75 m.
16．(1)见解析　(2)0.2
解析　(1)王敏同学的分析和解答是错误的，王敏错在把水平力F当作合外力．
正确的求解过程是：由图像可知，物体在水平方向受拉力F＝12 N时，物体的加速度a＝4 m/s2，摩擦力的大小f＝4 N，
由牛顿第二定律F合＝ma，
得m＝＝ kg＝2 kg
(2)因为f＝4 N，f＝μN，N＝mg＝20 N.
所以μ＝＝0.2.