2018年高中物理第四章牛顿运动定律单元练习新人教版必修1

第四章　牛顿运动定律
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线．由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度．已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.80，测得刹车线长25m．汽车在刹车前的瞬间的速度大小为（重力加速度g取10m/s2）（　　）
A. 10?m/s B. 20?m/s C. 30?m/s D. 40?m/s
下列说法中正确的是（　　）
A. 越快的汽车越不容易停下来，这是因为汽车速度越快时惯性越大B. 小球由于重力作用而自由下落不是惯性运动，所以这时小球惯性不存在了C. 物体只有在速度改变时才能表现出惯性的大小D. 运动状态不改变时物体没有惯性，运动状态改变时物体才有惯性
用国际单位制的基本单位表示能量的单位，下列正确的是（　　）
A. kg?m2/s2 B. kg?m/s2 C. N/m D. N?m
汽车拉着拖车在粗糙的水平道路上沿直线匀速行驶，对于下述的各个力的大小，下列说法正确的是（　　）
A. 汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对平衡力B. 汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对相互作用力C. 汽车拉拖车的力等于地面对汽车的阻力D. 拖车拉汽车的力与汽车的牵引力是一对平衡力
如图所示，运动员站在高台跳板上，F1表示运动员对跳板的压力，F2表示跳板对运动员的弹力，则（? ???）
A. F1>F2B. F1和F2是一对作用力和反作用力C. F1和F2是一对平衡力D. F1城市部分过街天桥装有智能化电动扶梯，如图所示，当乘客站上扶梯时，它先缓慢加速，然后再匀速上升，则（　　）
A. 乘客始终处于超重状态B. 乘客始终处于失重状态C. 电梯对乘客的作用力始终竖直向上D. 电梯匀速上升时，电梯对乘客的作用力竖直向上
某人在地面上最多可举起60kg的物体，某时他在竖直向上运动的电梯中最多举起了100kg的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向（g=10m/s2）（　　）
A. 4m/s2?竖直向上 B. 16.7m/s2??竖直向上C. 4m/s2??竖直向下 D. 10m/s2竖直向下
在电梯中，把一重物置于水平放置的压力传感器上，电梯从静止开始加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后减速直至停止运动，在此过程中传感器的屏幕上显示出其所受压力与时间关系的图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A. 在前4s内重物处于失重状态B. 在4s至18s内重物处于失重状态C. 在18s至22s内重物处于超重状态D. 电梯加速和减速时加速度大小的最大值相等
图中所示A、B、C为三个相同物块，由轻质弹簧K和轻线L相连，悬挂在天花板上处于静止状态，若将L剪断，则在刚剪断时，A、B的加速度大小aA、aB分别为
A. aA＝0、aB＝g B. aA＝0、aB＝0 C. aA＝g、aB＝g D. aA＝g、aB＝0
质量为0.5 kg的物体在水平面上以一定的初速度运动，图中a、b分别表示物体不受拉力和受到水平拉力作用的v－t图像，则拉力与摩擦力大小之比为（）
A. 1∶2 B. 2∶1 C. 3∶1 D. 3∶2
二、多选题（本大题共5小题，共25.0分）
如图所示，悬挂在小车顶棚上的小球偏离竖直方向θ角，则小车的运动情况可能是（　　）
A. 向右加速运动 B. 向右减速运动 C. 向左加速运动 D. 向左减速运动
如图所示，用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）
A. 小球在圆周最高点时所受向心力可能等于重力B. 小球在圆周的最高点时绳子的拉力可能为零C. 若小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点速率是0D. 若小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点速率是
如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后又做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示．根据图乙中所标出的数据可计算出
A. 物体的质量为1 kgB. 物体的质量为2 kgC. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.3D. 物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
如图所示，一个质量为M的物体A放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为μ，当在细绳下端挂上质量为m的物体B时，物体A以加速度a滑动，绳中张力为FT，则
A. B. C. D. 
一个大人跟一个小孩站在水平地面上手拉手比力气，结果大人把小孩拉过来了。对这个过程中作用于双方的力的关系，正确的说法是（　　）
A. 大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大B. 大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力小C. 大人拉小孩的力?与小孩?拉大人的力一定相等D. 地面对大人的最大静摩擦力一定比地面对小孩的最大静摩擦力大
三、计算题（本大题共3小题，共35.0分）
质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v-t图线如图所示；球与水平地面相碰后反弹，离开地面时的速度大小为碰撞前的．该球受到的空气阻力大小恒为f，取g=10m/s2，求：（1）弹性球受到的空气阻力f的大小；（2）弹性球第一次碰撞后反弹的最大高度h．
如图所示，物体的质量m=4kg，与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2，在与水平方向成37°角斜向上的恒力F=10N的作用下，由静止开始做匀加速运动（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：（1）物体对地面的压力；（2）物体4S内的位移．

如图所示，质量为m=2kg的物体放在粗糙的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，物体在与水平面成α=37°角大小为10N斜向下的推力F作用下，从静止开始运动，4s末撤去F．（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）4s末物体的速度大小；（2）撤去F后，物体还能滑行的距离．
答案和解析
【答案】
1. B 2. C 3. A 4. B 5. B 6. D 7. C8. D 9. A 10. D 11. AD 12. ABD 13. BC 14. BD15. CD
16. 解：（1）设弹性球第一球下落过程中的加速度大小为，由图知根据牛顿第二定律，得解得：（2）由图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为，设球第一次离开地面时的速度为，则第一次离开地面后，设上升过程中球的加速度大小为，则于是，有解得：答：（1）弹性球受到的空气阻力f的大小为0.4N；（2）弹性球第一次碰撞后反弹的最大高度h为??
17. 解：（1）对物体受力分析：物体受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，竖直方向上合力为零，则?N+FSin 37°=mg 得：N=34N 由牛顿第三定律得，物体对地面的压力为：N'=N=34N （2）水平上有牛顿第二定律得：Fcos 37°-f=ma 又f =μN 解得：a=0.3m/s2．所以物体4S内的位移为：=m=2.4m 答：（1）物体对地面的压力是34N；（2）物体4S内的位移是2.4m．??
18. 解：（1）如图对物体进行受力分析，建立直角坐标系，由牛顿第二定律有：水平方向：Fcosα-f=ma竖直方向：N-mg-Fsinα=0又滑动摩擦力为：f=μN可得物体产生的加速度为：?a==m/s2=1.4m/s2根据匀变速直线运动的速度时间关系知，物体在4s末的速度为：v=at=1.4×5m/s=5.6m/s（2）撤去外力F后，物体在摩擦力作用下做匀减速直线运动，水平方向物体所受合力为滑动摩擦力，由牛顿第二定律得：μmg=ma′所以物体减速运动的加速度大小为：a′=μg=2m/s2．物体还能运动的位移为：x==m=7.84m答：（1）4s末物体的速度大小是5.6m/s；（2）撤去F后，物体还能滑行的距离是7.84m．??
【解析】
1. 解：刹车后汽车的合外力为摩擦力f=μmg，加速度；又有刹车线长25m，故可由匀变速直线运动规律得到汽车在刹车前的瞬间的速度大小；故ACD错误，B正确；故选：B。分析刹车后汽车的合外力，进而求得加速度；再根据匀变速运动规律，由位移求得速度．运动学问题，一般先根据物体受力，利用牛顿第二定律求得加速度，然后再由运动学规律求解相关位移、速度等问题．
2. 解：A、惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，惯性大小与速度无关．故A错误B、任何物体在任何情况下都有惯性，物体变速运动时，也存在惯性，故B错误C、惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，当物体的速度发生变化时，惯性越大，物体的运动状态越不容易改变，故C正确；D、任何物体在任何情况下都有惯性，物体的运动状态变化时或不变时，都存在惯性，故D错误；故选：C 惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大．惯性是物理学中的一个性质，它描述的是物体能够保持原来的运动状态的性质，一切物体任何情况下都具有惯性．惯性只有在受力将要改变运动状态时才体现出来．
3. 解：根据W=FL以及F=ma可知，功的单位1J=1N?m=kg?m2/s2；由于N不是国际单位制中的基本单位，故A正确，BCD错误。故选：A。根据功的公式进行分析，从而明确功和能利用国际单位制中的基本单位所表示出的单位。本题考查对基本单位的掌握情况，要注意明确物理公式同时对应了单位的换算关系。
4. 解：A、汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反．故A错误，B正确．C、拖车在水平方向上受汽车对它的拉力和自身所受的阻力，匀速运动，汽车拉拖车的力等于地面对拖车的阻力．故C错误．D、汽车的牵引力等于拖车拉汽车的力加上汽车受的阻力，D错误．故选B 汽车拉拖车的力和拖车拉汽车的力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反．拖车做匀速运动，是因为拖车在水平方向上受拉力和阻力，拉力等于阻力．解决本题的关键知道作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．
5. 【分析】
F1表示运动员对跳板的压力，F2表示跳板对运动员的弹力，它们是两个物体间的相互作用，作用力与反作用力总是等大、反向、共线，作用在两个不同物体上。
本题要知道作用力与反作用力的特点，同时要注意与二力平衡相区分。
【解答】
ABCD.F1表示运动员对跳板的压力，F2表示跳板对运动员的弹力，它们是两个物体间的相互作用，故它们是作用力与反作用力的关系，故ACD错误，B正确。
故选B。
6. 解：AB、加速运动阶段，顾客的加速度沿电梯斜向上，有竖直向上的分加速度，根据牛顿第二定律，电梯对他的支持力大于其重力，处于超重状态；匀速运动阶段，加速度为0，所以既不超重也不失重．故AB错误．C、D，匀加速运动阶段，电梯对顾客的支持力竖直向上，静摩擦力水平向右，两者合力斜向右上方．匀速运动阶段，电梯对顾客的支持力竖直向上，根据牛顿第三定律，顾客对电梯作用力的方向先指向左下方，后竖直向下．故C错误、D正确．故选：D先分析顾客的运动情况：先加速，再匀速，加速度方向先沿电梯斜向上，后为零，利用牛顿第二定律对他进行受力分析，就能得到解答．应用牛顿第二定律分析物体受力情况，是物理上常用方法，特别要抓住牛顿第二定律的矢量性，即加速度方向与合力方向相同，对分析受力很有好处．
7. 解；由题意知物体处于失重状态，此人最大的举力为F=mg=60×10N=600N．则由牛顿第二定律得，m′g-F=m′a，解得a==4m/s2．方向向下．故选：C 根据人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，计算出人最大的举力．由牛顿第二定律求出人变速运动的电梯中能举起的物体的最大质量．本题是应用牛顿第二定律研究超重和失重的问题，关键抓住人的最大举力是一定的．
8. 解：A、由题意结合图象可知，在前4s内加速向上运动，物体加速度向上，重物处于超重状态，故A错误；B、在4s至18s内重物匀速运动，故既不超重也不失重，故B错误；C、在18s至22s内重物向上减速，加速度向下，处于失重状态，故C错误；D、由图可知，物体向上加速时受到的最大力为50N，而匀速时受弹力为30N，故合力为20N；向上减速时，最小力为10N，故合力也为20N，由牛顿第二定律可知，加速度大小相同，故D正确．故选：D明确物体的运动状态可分析物体的受力情况和加速度情况，根据加速度的方向可明确物体是超重还是失重；再根据图象确定物体在两种情况下最大加速度的大小．本题考查超重与失重的性质，要注意明确物体受力情况，根据牛顿第二定律分析物体加速度是解题的关键，同时要学会如何正确分析图象．
9. 解：对A、B、C分别受力分析如图，根据平衡条件，有：对A：F2=F1+mg对B：F1=F+mg对C：F=mg弹簧的弹力不能突变，因形变需要过程，绳的弹力可以突变，绳断拉力立即为零．当绳断后，A受力不变，仍然平衡，故aA=0；对B，绳断后合力为F合=F1-mg=maB，aB=g方向竖直向上；故选A．对细线剪短前后的A、B、C物体分别受力分析，然后根据牛顿第二定律求解加速度．考查了牛顿第二定律，绳和弹簧弹力的特点，瞬时对应关系．
10. 【分析】
根据v-t图像求得物体在水平面上不受拉力和受到水平拉力作用的加速度，根据牛顿第二定律求拉力和摩擦力大小。
该题结合图象考查牛顿第二定律，要理解图象在物理学中具有非常重要的地位，本题将图象与牛顿第二定律相结合，是道好题。
【解答】
由v-t图像得，物体在水平面上不受拉力和受到水平拉力时的加速度
根据牛顿第二定律得
-Ff=ma1
F-Ff=ma2
联立以上各式解得
F=1.125N? Ff=0.75N ?
故?拉力与摩擦力大小之比为3：2
故ABC错误，D正确。
故选D。
11. 解：小球受力如图所示，由牛顿第二定律得：mAgtanθ=mAa，解得球的加速度为：a=gtanθ，方向水平向右，小球与车的运动状态相同，车的加速度向右，因此车可能向右做加速运动，或向左做减速运动，故AD正确，BC错误。故选：AD。车和球一起运动，它们由共同的加速度，对小球受力分析，可以求得小球的加速度的大小，即为小车的加速度的大小，从而可以判断小车可能的运动情况。对于多个物体的受力分析通常采用的方法就是整体法和隔离法，通过整体法求得加速度，再利用隔离法求物体之间的力的大小。
12. 【分析】
细线拉着小球在竖直平面内做圆周运动，在最高点和最低点，沿半径方向上的合力提供向心力，在最高点速度为不为0，取决于在最高点的速度。
解决本题的关键知道竖直平面内圆周运动最高点和最低点，沿半径方向上的合力提供向心力，以及绳子拉着小球在竖直平面内运动，在最高点的临界情况是拉力为0时，重力提供向心力。
【解答】
A.在最高点，由重力和绳子拉力的合力提供向心力，则有，所以向心力可以小于重力，可以大于或等于重力，故A正确；BD.当小球刚好在竖直平面内做圆周运动经过最高点时，绳子的拉力刚好为零时，重力提供向心力，则有解得：，此时的速度是物体做圆周运动在最高点的最小速度，故BD正确；
C.由以上分析可知，若小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则其在最高点速率是，?故C错误。
故选ABD。
13. 【分析】
对物体受力分析，根据牛顿第二定律得出力F与加速度a的函数关系，然后结合图象得出相关信息即可求解；
本题关键是对滑块受力分析，解出加速度与推力F的关系式，利用数形结合的数学数学思想解题。
【解答】
对物体受重力、地面的支持力、向右的拉力和向左的摩擦力，根据牛顿第二定律得 :，计算得出:，由a与F图线，得:，，以上各式联立得:，，故BC正确；故AD错误；故选BC。
14. 【分析】
对a和b分别进行受力分析，抓住绳中张力大小相等，a和b产生的加速度大小相等；
解决此类问题关键是用好隔离法分别对物体进行受力分析由牛顿第二定律求解，关键抓住两者间联系的物理一是绳中张力大小相等，二是加速度大小相等；
【解答】
对a而言有：???? ①对b而言有：mg-T′=ma′②因为T和T′是同一根绳中的张力，故T=T′③，加速度a=a′④由①②③④可解得；?;故AC错误；BD正确；
故选BD。
15. 解：ABC、做手拉手比力气游戏时，一方对另一方有一个拉力作用，同时另一方也受到这一方对他的拉力，即物体间力的作用是相互的，两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反。故C正确，AB错误；D、大人把小孩拉过来了的过程中，地面对大人的最大静摩擦力一定大于地面对小孩的最大静摩擦力。故D正确故选：CD力是物体对物体的作用，一个物体对别的物体施力时，也同时受到后者对它的作用力，作用力和反作用力总是相等的。手拉手比力气游戏其实比的是双方对地面的摩擦力，并不是他们的拉力。他们两边的拉力总是相等的，哪边的静摩擦力大，哪边就会获胜。
16. （1）根据图象求得小球下落时的加速度，再根据牛顿第二定律求得空气阻力的大小；（2）由题意求得反弹时的初速度和加速度，根据运动学公式求反弹的高度h．掌握牛顿第二定律由加速度的大小，读懂v-t图象是正确解题的关键，不难属于基础题．
17. （1）对物体受力分析，受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，根据竖直方向的受力平衡，求得支持力，再求物体对地面的压力．（2）根据牛顿第二定律求解求出加速度，再由位移时间公式求物体4S内的位移．本题的关键是对物体受力分析后，运用正交分解法求解出合力，然后根据牛顿第二定律求解加速度．
18. （1）对物体进行受力分析，求出物体所受合力，根据牛顿第二定律求出物体运动的加速度；再根据速度时间关系求物体4s末的速度；（2）撤去外力后，物体在滑动摩擦力作用下做匀减速运动，由牛顿第二定律求出加速度，再根据匀变速运动的速度位移关系求解物体还能运动的距离．解决本题的关键正确的对物体进行受力分析得出物体运动的加速度，能理清物体的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解，本题易出错的是认为前后两个运动过程中物体所受的摩擦力相等．