教科版物理必修1同步测试：第3章 章末过关检测（三）牛顿运动定律

章末过关检测(三)
(时间：60分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展．利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是(　　)
A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
解析：选A.根据题意，铺垫材料粗糙程度降低时，小球上升的最高位置升高，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上没有能量损失，因此可以上升到与O点等高的位置，而B、C、D三个选项，从题目不能直接得出，所以，选项A正确．
2．下列说法正确的是(　　)
A．马拉车前进，马先对车施力，车后对马施力，否则车就不能前进
B．射出枪口的子弹，能打到很远的距离，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用
C．根据效果命名的同一名称的力，性质可能不同
D．力的作用效果只能改变物体的运动状态
解析：选C.由牛顿第三定律知，马对车施力，同时车对马施力，没有先后之分，选项A错；子弹离开枪口后，不受推力作用，因为没有施力物体，选项B错；力的作用效果不仅能改变物体的运动状态，还可使物体发生形变，选项D错．
3.如图所示，用细线竖直悬挂一质量为M的杆，质量为m的小环套在杆上，它与杆间有摩擦，环由静止释放后沿杆下滑过程中加速度大小为a，则环下滑过程中细线对杆的拉力大小为(　　)
A．Mg　　　　　　　　
B．Mg＋mg
C．Mg＋mg－ma
D．Mg＋mg＋ma
解析：选C.对于小环而言，它向下做加速运动，故mg－f＝ma，故杆对它的摩擦力大小是mg－ma，方向向上，则它对杆的摩擦力大小为mg－ma，方向向下，故细线对杆的拉力大小为Mg＋mg－ma，选项C正确．
4．宇航员在绕地球飞行的太空实验舱中进行体能训练时，最好的运动是(　　)
A．拉弹簧拉力器
B．引体向上
C．跑步
D．跳绳
解析：选A.绕地球飞行的太空实验舱中的物体都处于完全失重状态，一切与重力有关的现象都将消失，宇航员在飞行的太空舱中进行体能训练需要力量，需要克服外力消耗体内热量，弹簧拉力器的弹力与重力无关，选项A正确；由于宇航员完全失重，在引体向上、跑步、跳绳时不需要克服重力作用，无法进行体能训练，选项B、C、D均错误．
5．如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动，不计其他外力及空气阻力，则其中一个质量为m的土豆A受其他土豆对它的总作用力大小应是(　　)
A．mg
B．μmg
C．mg
D．mg
解析：选C.
土豆A受周围土豆的力的作用无法一一分析．对整体由牛顿第二定律得：
μMg＝Ma，
解得：a＝μg.(方向水平向左)
对土豆A受力分析如图所示，所以
F其他＝＝mg，C选项正确．
6.
质量为m＝20
kg的物体，在恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动，0～2
s内F与运动方向相反，2～4
s内F与运动方向相同，物体的速度－时间图像如图所示，已知g取10
m/s2，则物体与水平面间的动摩擦因数为(　　)
A．0.1
B．0.2
C．0.3
D．0.4
解析：选B.由图像可知：0～2
s内物体做匀减速直线运动，a1＝＝＝－5
m/s2，加速度大小为a1＝5
m/s2，由牛顿第二定律得a1＝；2～4
s内物体做匀加速直线运动，a2＝＝＝－1
m/s2，加速度大小为a2＝1
m/s2，由牛顿第二定律得a2＝，又f＝μmg，由以上各式解得：μ＝0.2，选项B正确，其他选项均错误．
7．如图所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态．当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为(　　)
A．0
B.g
C．g
D.g
解析：
选B.对小球受力分析如图所示，由平衡条件得：
N＝＝mg，当木板AB突然向下撤离的瞬间，弹簧弹力F不变，重力mg不变，支持力N突然消失，小球所受合外力大小为mg，由牛顿定律得a＝g，选项B正确．
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，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
8．如图，在热气球下方开口处燃烧液化气，使热气球内部气体温度升高，热气球开始离地，徐徐升空．分析这一过程，下列表述正确的是(　　)
A．气球内的气体密度变小，所受重力也变小
B．气球内的气体密度不变，所受重力也不变
C．气球所受浮力变大
D．气球所受浮力不变
解析：选AD.气球内部温度升高，气体的密度减小，故气球内气体的重力减小；气球本身大小不变，排开外部空气的体积不变，由F浮＝ρ空gV排可知浮力不变，所以选项A、D正确．
9．某物体在粗糙水平面上受一水平恒定拉力F作用由静止开始运动，下列四幅图中，能正确反映该物体运动情况的图像是(　　)
解析：选AD.由牛顿第二定律得a＝得a为常量，选项C错，D对；由v＝at和x＝at2得选项A对，B错．
☆10.(2015·高考全国卷Ⅱ)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢．当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为(　　)
A．8
B．10
C．15　　　
D．18
解析：选BC.设该列车厢与P相连的部分为P部分，与Q相连的部分为Q部分．设该列车厢有n节，Q部分为n1节，每节车厢质量为m，当加速度为a时，对Q有F＝n1ma；当加速度为a时，对P有F＝(n－n1)ma，联立得2n＝5n1.当n1＝2，n1＝4，n1＝6时，n＝5，n＝10，n＝15，由题中选项得该列车厢节数可能为10或15，选项B、C正确．
三、非选择题(本题共3小题，共40分．计算题解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．如图甲为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花打点计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．在实验中细线对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上的点求得．
(1)关于该实验，下列说法中正确的是________．
A．用砝码和小桶的总重力来表示F，对实验结果会产生误差
B．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高
C．使用电火花打点计时器时先使纸带运动，再接通电源
D．木板D的左端被垫高后，图中细线应保持与木板表面平行
(2)图乙是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示，由纸带求出小车的加速度a＝________m/s2(加速度a的计算结果保留2位有效数字)．
(3)在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如表：
次数
1
2
3
4
5
小车的加速度
a/(m·s－2)
1.25
1.00
0.80
0.50
0.40
小车的质量
m/kg
0.400
0.500
0.625
1.000
1.250
小车质量的倒数
m－1/kg－1
2.50
2.00
1.60
1.00
0.80
利用表中数据，在丙图坐标纸中选择合适物理量为坐标轴建立坐标系，作出直观反映a与m关系的图像．
从图线可得到的结论是________________________________________________________________________．
解析：(1)砝码和小桶的总重力不仅使小车获得加速度，也使砝码和小桶自身获得加速度，故小车受到的拉力要小于砝码和小桶的总重力，所以用砝码和小桶的总重力来表示F，对实验结果会产生误差，A对；为消除摩擦力对实验的影响，实验前需要先平衡摩擦力，具体方法是将木板D的左端适当垫高，B对；实验时应先接通电源，后释放纸带，C错；细线与木板表面平行时，可以使细线对小车的拉力全部用来使小车获得加速度，从而减小实验误差，D对．
(2)用逐差法求小车运动的加速度
a＝
＝
m/s2≈0.50
m/s2.
(3)要想作出直观反映a与m关系的图像，需要作出a－图像，如图所示：
从图线可得：在合外力一定时，物体的加速度与物体的质量成反比．
答案：(1)ABD　(2)0.50　(3)见解析
12．(14分)如图所示，小木块在沿斜面向上的恒定外力F作用下，从A点由静止开始做匀加速运动，前进了0.45
m抵达B点时，立即撤去外力．此后小木块又前进0.15
m到达C点，速度为零．已知木块与斜面间的动摩擦因数μ＝，木块质量m＝1
kg.(取g＝10
m/s2)求：
(1)木块向上经过B点时速度为多大？
(2)木块在AB段所受的外力F为多大？
解析：(1)撤去外力后，小木块做匀减速运动从B运动到C，加速度大小为
a2＝gsin
30°＋μgcos
30°＝7.5
m/s2(3分)
对这段匀减速运动有
v－v＝－2a2x2(3分)
代入数值可解得
vB＝＝
m/s＝1.5
m/s.(2分)
(2)设外加恒力为F，则刚开始从A运动到B的加速度为a1＝－(gsin
θ＋μgcos
θ)(3分)
刚开始是做匀加速直线运动，故有v＝2a1x1(2分)
代入数据可求得F＝10
N．(1分)
答案：(1)1.5
m/s　(2)10
N
13．(16分)如图所示，质量为4
kg的小球用轻质细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上．细绳的延长线通过小球的球心O，且与竖直方向的夹角为θ＝37°，已知g＝10
m/s2，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，求：
(1)汽车匀速运动时，细绳对小球的拉力和车后壁对小球的压力；
(2)若要始终保持θ＝37°，则汽车刹车时的加速度最大不能超过多少？
解析：
(1)对小球受力分析如图，将细绳拉力T分解有：
Ty＝Tcos
θ，(1分)
Tx＝Tytan
θ，(1分)
由二力平衡可得：
Ty＝mg，(2分)
Tx＝N，(2分)
解得细绳拉力T＝＝50
N，(1分)
车壁对小球的压力N＝mgtan
θ＝30
N．(1分)
(2)设汽车刹车时的最大加速度为a，此时车壁对小球弹力N′＝0，(3分)
由牛顿第二定律有Tx′＝ma，即mgtan
θ＝ma.(3分)
解得：a＝7.5
m/s2，即汽车刹车时的加速度最大不能超过7.5
m/s2.(2分)
答案：(1)50
N　30
N　(2)7.5
m/s2