第四章 牛顿运动定律 单元测试题 高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册（含答案）

第四单元检测卷
(时间：75分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．物理学是一门以实验为基础的学科，但有些物理规律的建立不是由实验直接得到的，而是基于实验通过合理的外推得到的。下列物理规律中不能通过实验直接验证的是（　　）
A．胡克定律 B．牛顿第一定律 C．牛顿第二定律 D．牛顿第三定律
2．下列说法正确的是（　　）
A．长度、时间、质量是一组属于国际单位制的基本单位的物理量
B．单位米（m）、千克（kg）、牛顿（N）是一组属于国际单位制的基本单位
C．由可知 ，物体的加速度a与速度变化量成正比，与时间成反比
D．由和可知，物体加速度a的方向与合力F的方向相同，与速度v的方向也一定相同
3．如图所示，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态
C．先处于超重状态，后处于失重状态 D．先处于失重状态，后处于超重状态
4．一物块静止在粗糙的水平桌面上．从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用．假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小．能正确描述F与a之间的关系的图像是
5．三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同．现用大小相同的外力F沿图示方向分别作用在1和2上，用的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动．令、、分别代表物块1、2、3的加速度，则
A． B．， C．， D．，
6．在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图所示；现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力Fa、Fb的变化情况是（ ）
A．Fa变大，Fb不变 B．Fa变大，Fb变小
C．Fa不变，Fb变小 D．Fa不变，Fb变大
7．如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为30N、完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为2kg的物块。在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为15N。当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为10N。这时小车运动的加速度大小是（　　）
A．1m/s2 B．3m/s2 C．5m/s2 D．7m/s2
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8．质量均为m的A、B两球之间系着一个不计质量的轻弹簧并放在光滑水平台面上，A球紧靠墙壁，如图所示，今用水平力F缓慢推B球使其向左压弹簧，平衡后，突然撤去力F的瞬间（ ）
A．A的加速度大小为 B．A的加速度大小为零
C．B的加速度大小为 D．B的加速度大小为
9．某同学在地面上用体重计称得体重为490N。他将体重计移至电梯内称其体重，至时间段内，体重计的示数如图甲所示，电梯运行的图像可能是下图中的哪一个（取电梯向上运动的方向为正）（　　）
10．如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是( )
A．向右做加速运动 B．向右做减速运动 C．向左做加速运动 D．向左做减速运动
三、非选择题(本题共6小题，共54分)
11．(6分)如图甲为某实验小组探究小车加速度大小与其受力之间关系的实验装置示意图。
(1)图甲中，小车在运动过程中沿木板方向受到阻力与绳子拉力作用。为了平衡小车所受的阻力，应该取下______，把木板不带滑轮的一端用垫木垫高；接通打点计时器电源后，轻推小车，让小车拖着纸带运动。如果打出的某部分纸带如图乙所示，则应将垫木______（填“向左移”或“向右移”）；
(2)平衡小车阻力后，为了把钩码重力近似看成是小车所受的拉力，应满足的条件是______；
(3)某次实验中，接通电源（频率为50Hz），释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，在纸带上依次取O、A、B、C、D若干个计数点，相邻计数点间还有4个计时点没有画出，如图丙所示。则OB长度为______cm，小车加速度a=______m/s2；（计算结果保留3位效数字）
丙
12．(8分)如图所示，甲是探究小车加速度与力关系的实验装置，长木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连，拉力传感器可显示绳中拉力F的大小，改变砂桶中砂的质量进行多次实验。
甲
（1）下列操作或说法正确的是______
A．本实验不需要平衡摩擦力
B．本实验不需要测出砂和砂桶的总质量
C．先接通电源，再释放小车，同时记录拉力传感器的示数
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
（2）实验中得到一条纸带，相邻计数点间有四个点未标出，电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小为______m/s2（结果保留3位有效数字）
（3）某同学以拉力传感器的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，作出a－F图线，该同学做实验时存在的问题是_______，该同学算出图像斜率为k，则小车的质量为_________ kg。
13．(8分)如图所示，一小车水平向右运动，车厢内有一轻绳的上端固定在车厢的顶部，下端拴一小球，当小球相对车厢静止时，悬线与竖直方向夹角为，车厢底部放有一质量为m的木箱，与车厢相对静止，已知重力加速度为g，求：
(1)小车运动时的加速度大小；
(2)木箱受到的车厢底部的摩擦力的大小和方向。
14．(10分)如图所示，升降机中的斜面和竖直墙壁之间放一个质量为10 kg的光滑小球，斜面倾角θ＝30°，当升降机以a＝5 m/s2的加速度加速竖直上升时，(g＝10 m/s2)，求：
(1)小球对斜面的压力；
(2)小球对竖直墙壁的压力．
15．(10分)可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示，有一企鹅在倾角为的倾斜冰面上，先以加速度从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数， 。求：
（1）企鹅向上“奔跑”的位移大小及 4 s 末的速度；
（2）企鹅沿冰面上滑的加速度大小；
（3）企鹅退滑到出发点的速度大小。
16．(12分)如图所示，一平直的传送带以速率u＝2 m/s顺时针匀速运行，在A处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间t0＝6 s，物体到达B处，AB相距L＝10 m，重力加速度 g＝10 m/s2．则：
(1)物体在传送带上匀加速运动的时间是多少？
(2)物体与传送带之间的动摩擦因数为多少？
(3)若物体是煤块，求煤块在传送带上的划痕长度．
参考答案：
1．B
【解析】B．牛顿第一定律是逻辑思维的产物，不是直接从实验得到的，是经过了理想化或合理外推得到的，故B正确；
ACD．胡克定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律均可以用实验进行推导，故ACD错误。
故选B。
2．A
【解析】A．国际单位制的基本单位的物理量有长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、物质的量、发光强度，A正确；
B．在国际单位制中，m、kg、s是力学中的三个基本单位，牛顿不是国际单位制的基本单位，B错误；
C．加速度是由比值定义法定义出来的物理量，与速度变化量、时间无关，C错误；
D．由可知，物体的加速度a方向与合力F方向相同，D错误。
故选A。
3．B
【解析】运动员越过横杆前、后在空中受到自身重力的作用，加速度方向均竖直向下，均处于失重状态，故选B。
4．C
【解析】根据物体受力可知：物体受到拉力、摩擦力、重力和支持力，其中重力和支持力为平衡力，物体所受合力为拉力和摩擦力的矢量和．当时，物块受静摩擦力，物块始终静止，物体所受合力为零，加速度为0；当时，物块受滑动摩擦力且大小不变，合力大于零，物块做加速运动．由牛顿第二定律可得，又，则有，根据图像可知，综上所述，正确答案为C．
5．C
【解析】对1受力分析，根据牛顿第二定律有：
对2有：
对3有：
可知a1＞a2，a3＞a2，故C正确，ABD错误．
6．C
【解析】以小球为研究对象，分析受力情况，作出力图，根据牛顿第二定律得：
水平方向
Fasinα-Fb=ma ①
竖直方向
Facosα-mg=0 ②
由题，α不变，由②分析得知Fa不变
由①得知，Fb=Fasinα-ma＜Fasinα，即Fb变小。
故选C。
7．C
【解析】因弹簧的弹力与其形变量成正比，当弹簧秤甲的示数由变为时，其形变量减少，则弹簧秤乙的形变量增大，且甲、乙两弹簧秤形变量变化的大小相等，所以，弹簧秤乙的示数应为。物体在水平方向所受到的合外力为：
；
根据牛顿第二定律，得物块的加速度大小为
；
小车与物块相对静止，加速度相等，所以小车的加速度为，故C正确，ABD错误；
故选C。
8．BD
【解析】AB．在将力F撤去的瞬间A球受力情况不变，仍静止，A的加速度为零，A错误，B正确；
CD．而B球在撤去力F的瞬间，弹簧的弹力还没来得及发生变化，故B的加速度大小为，C错误，D正确。
故选BD。
9．AC
【解析】由图像可知，人先超重，再平衡，最后失重，则电梯的加速度先向上，再匀速，后加速度向下；若电梯向上运动的方向为正，则电梯可能先匀加速向上，再匀速向上，最后匀减速向上；或者电梯可能先匀减速向下，再匀速向下，最后匀加速向下；
故选AC。
10．AD
【解析】弹簧处于压缩状态，小球水平方向受到向右的弹簧弹力F，由牛顿第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球与小车相对静止，故小车可能向右加速运动或向左减速运动．故AD正确，BC错误．故选AD
11． 钩码 向右移 钩码的质量远小于小车质量 3.00cm
【解析】(1)为了平衡小车所受的阻力，应该取下钩码，让小车托着着纸带运动；
从纸带可以看出小车做加速运动，说明木板的倾角过大，所以应将应将垫木向右移动；
(2)设钩码的质量为m，小车的质量为M，对钩码与小车组成的系统，由牛顿第二定律得
对小车，由牛顿第二定律得
只有当
只有当钩码的质量远小于小车质量时，即：m＜＜M时，小车受到的拉力近似等于钩码的重力；
(3)由图可知OB长度为3.00cm；相邻两计数点之间还有四个计时点未画出，所以相邻个计数点的时间为
T=0.1s
根据逐差法
可得加速度为
12． BC 1.40 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
【解析】（1）A．为使小车受到的合力等于细绳的拉力，实验前需要平衡摩擦力，故A错误；
BD．小车所受拉力可以由拉力传感器测出，不需要测出砂和砂桶的质量，不需要满足砂和砂桶的质量远小于小车质量，故B正确，D错误；
C．为充分利用纸带，实验时先接通电源，再释放小车，同时记录拉力传感器的示数，故C正确。
故选BC。
（2）电源的频率为50 Hz，打点计时器打点的时间间隔
相邻计数点间有四个点未标出，相邻计数点间的时间间隔
由匀变速直线运动的推论可知，小车的加速度
（3）由a－F图线， 可知当F不等于零，加速度a仍然为零，可知实验中没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。
拉力传感器的示数F，则小车所受合力为2F，由牛顿第二定律得
则
a-F图像的斜率
则小车的质量
13．(1)；(2)，方向水平向左。
【解析】(1)车厢与小球具有相同的加速度，对小球分析得
加速度
(2)对木块分析，根据牛顿第二定律得
方向水平向左。
14．（1） （2）
【解析】小球的受力如图所示，
在水平方向上有：N1sin30°=N2，
在竖直方向上有：N1cos30°-mg=ma，
联立两式代入数据解得：N1=100N，N2＝50N．
根据牛顿第三定律知，小球对斜面的压力为100N，对竖直墙壁的压力为50N．
15．（1）4m；2m/s（2）；（3）m/s
【解析】（1）规定向上为正方向，则“奔跑”过程有
4s末的速度
（2）规定向上为正方向，企鹅卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，上滑过程，摩擦力沿斜面向下，则有
下滑过程，摩擦力沿斜面向上，则有
（3）规定向上为正方向，企鹅由静止开始沿直线向上“奔跑”，时速度为2m/s
则上滑到最高点的速度，则上滑到最高点的位移由有
则由最高点退滑到出发点的位移为
则下滑到出发点的速度由有
解得
16．（1）2s （2）0.1 （3）2m
【解析】（1）由题意可知，物体从A到B先经历匀加速直线运动，后与皮带达到相同速度，设此时物体的速度为v，v=u，然后物体匀速运动到B端，设匀加速阶段的时间为
所以：
联立上述各式，并带入数据，得：
（2）在匀加速阶段，根据牛顿第二定律可知
根据速度与时间的关系得：
联立得：
（3）在匀加速阶段，皮带上表面相对于地面走过的位移
物体相对于地面的位移
所以物体在皮带上的划痕长度