人教版高中物理必修一第四章《牛顿运动定律》单元检测题（解析版）

必修一第四章《牛顿运动定律》单元检测题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.火车在平直轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起，发现仍落回车上原处，这是因为(　　)
A． 人跳起后，车厢内空气给他以向前的力，带他随同火车一起向前运动
B． 人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动
C． 人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已
D． 人跳起后直到落地，在水平方向上人和车始终有相同的速度
2.如图所示，两相同物块分别放置在对接的两固定斜面上，物块处在同一水平面内，之间用细绳连接．在绳的中点加一竖直向上的拉力F，使两物块处于静止状态，此时绳与斜面间的夹角小于90°.当增大拉力F后，系统仍处于静止状态，下列说法中错误的是(　　)

A． 绳受到的拉力变大
B． 物块与斜面间的摩擦力变小
C． 物块对斜面的压力变小
D． 物块受到的合力不变
3.如图所示，质量均为m的两个小球A、B固定在轻杆的两端，将其放入光滑的半圆形碗中，杆的长度等于碗的半径，当杆与碗的竖直半径垂直时，两小球刚好能平衡，则小球A对碗的压力大小为(　　)

A．mg B．mg C．mg D． 2mg
4.如图所示为质量均可忽略的轻绳与轻杆组成系统，轻杆A端用铰链固定，滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计)，轻杆B端吊一重物G，现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉(均未断)，在AB杆达到竖直前，以下分析正确的是(　　)

A． 绳子受到的拉力越来越大
B．AB杆受到的压力越来越小
C．AB杆受到的压力越来越大
D． 绳子受到的拉力越来越小
5.A、B两物体叠放在一起，放在光滑水平面上，如图甲，它们从静止开始受到一个变力F的作用，该力与时间的关系如图乙所示，A、B始终相对静止．则(　　)


A． 在t0时刻，A、B两物体间静摩擦力最大
B． 在t0时刻，A、B两物体的速度最大
C． 在2t0时刻，A、B两物体的速度最大
D． 在2t0时刻，A、B两物体又回到了出发点
6.如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架顶端，下端固定一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有弹起．当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小和方向为(　　)

A．g，竖直向上
B．，竖直向上
C． 0
D．，竖直向下
7.如图所示，物体A、B叠放在水平粗糙面上，用水平力F拉物体B，使A随B一起向右做匀加速直线运动，则与物体B发生作用与反作用的力有(　　)

A． 三对　　　　　　B． 四对 C． 五对 D． 六对
8.如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是Ffm.现用平行于斜面的拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块沿斜面以同一加速度向下运动，则拉力F的最大值是(　　)

A．Ffm B．Ffm C．Ffm D．Ffm
9.某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，则(　　)

A． 此同学无法取出羽毛球
B． 该同学是在利用羽毛球的惯性
C． 羽毛球筒向下运动过程中，羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来
D． 羽毛球会从筒的下端出来
10.如图，人站在楼梯的水平踏板上静止不动，以下表述正确的是(　　)

A． 人受到的重力和踏板对人的支持力是一对作用力和反作用力
B． 人对踏板的压力和踏板对人的支持力是一对平衡力
C． 人受到重力和支持力的作用
D． 人受到重力、支持力和静摩擦力的作用
11.下列对牛顿第一定律的理解正确的是(　　)
A． 牛顿第一定律是说当弹簧的劲度系数一定时，弹簧的弹力与形变量成正比
B． 牛顿第一定律表明物体有保持原来运动状态不变的性质
C． 选择不同的参考系时物体的运动状态不同，但牛顿第一定律总是成立
D． 可以用实验直接验证牛顿第一定律
12.某同学找了一个用过的易拉罐，在靠近底部的侧面打了一个小孔．用手指按住小孔的同时往罐里装满水，然后将易拉罐向上抛出，运动过程中罐底始终向下，空气阻力不计，下列说法正确的是(　　)
A． 在易拉罐上升过程中，小孔中有水射出，水射出比罐静止时慢
B． 在易拉罐下降过程中，小孔中有水射出，水射出比罐静止时快
C． 在易拉罐上升、下降过程中，小孔中射出水的快慢都和罐静止时相同
D． 在易拉罐上升、下降过程中，水都不会从小孔中射出
13.如图所示，一根不可伸长的轻绳两端连接两轻环A、B，两环分别套在相互垂直的水平杆和竖直杆上．轻绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，始终处于静止状态．下列说法正确的是(　　)

A． 只将环A向下移动少许，绳上拉力变大，环B所受摩擦力变小
B． 只将环A向下移动少许，绳上拉力不变，环B所受摩擦力不变
C． 只将环B向右移动少许，绳上拉力变大，环A所受杆的弹力不变
D． 只将环B向右移动少许，绳上拉力不变，环A所受杆的弹力变小
14.如图所示，质量为m的物块甲置于竖直放置在水平面上的轻弹簧上处于静止状态．若突然将质量为2m的物块乙无初速度地放在物块甲上，则在物块乙放在物块甲后瞬间，物块甲、乙的加速度分别为a甲、a乙，当地重力加速度为g.以下说法正确的是(　　)


A．a甲＝0，a乙＝g
B．a甲＝g，a乙＝0
C．a甲＝a乙＝g
D．a甲＝a乙＝g
15.如图所示，人站立在体重计上，下列说法正确的是(　　)

A． 人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对平衡力
B． 人对体重计的压力和体重计对人的支持力是一对作用力和反作用力
C． 人所受的重力和人对体重计的压力是一对平衡力
D． 人所受的重力和人对体重计的压力是一对作用力和反作用力
二、多选题(每小题至少有两个正确答案)
16.(多选)两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动，互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是(　　)
A． 互推过程质量大的同学对质量小的同学作用力大
B． 互推过程两同学间的作用力一样大
C． 互推过程质量大的同学的加速度小一些
D． 互推过程中质量小的同学先受力
17.(多选)不习惯乘坐电梯的人，在电梯启动和停止时有一种说不出的不舒服感，其实这是由于人体超重和失重造成的．超重和失重时，人体的内脏器官在身体内的位置相对正常状态发生了一些轻微的上移或下移，这种“五脏挪位”才是使人产生不舒服感的原因．关于“五脏挪位”跟电梯运动情况的关系，下列叙述正确的是(　　)
A． 当电梯向上加速运动时，乘电梯的人就会有内脏上顶的不舒服感
B． 当电梯向上减速运动时，乘电梯的人就会有内脏下压的不舒服感
C． 当电梯向下加速运动时，乘电梯的人就会有内脏上顶的不舒服感
D． 当电梯向下减速运动时，乘电梯的人就会有内脏下压的不舒服感
18.(多选)如图所示，电灯处于静止状态，电灯的重力为G，电灯对灯绳的拉力为F1、灯绳对电灯的拉力为F2，则(　　)

A．G、F2是一对平衡力
B．G、F2是一对相互作用力
C．F1、F2是一对平衡力
D．F1、F2是一对相互作用力
19.(多选)如图所示，我国有一种传统的民族体育项目叫做“押加”，实际上相当于两个人拔河，如果甲、乙两人在“押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是(　　)

A． 甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜
B． 当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小
C． 当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
D． 甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，所以甲获胜
20.(多选)如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，当热气球上升到180 m时，以5 m/s的速度向上匀速运动．若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g＝10 m/s2.关于热气球，下列说法正确的是(　　)

A． 所受浮力大小为4 830 N
B． 加速上升过程中所受空气阻力保持不变
C． 从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/s
D． 以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N


三、实验题
21.某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力及质量的关系”的实验．如图所示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．电源频率为50 Hz.

(1)在实验中必须平衡摩擦力，以小车________时所受重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，当小车做________运动时，摩擦力恰好被平衡；之后若认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力，需满足的条件是________．
(2)如图所示为某次实验得到的纸带(纸带上的点为实际打下的点)，根据图中的纸带和相关数据可求出小车的加速度大小a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)

(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，分别得到小车加速度a与质量M的数据如下表：

根据上表数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．(如有需要，可利用上表中空格)

22.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：
(1)实验环境的等效法：__________________________________________________________
______________________________________________________________________________________；
(2)实验条件设计的科学方法： ____________________________________________________
____________________________________________________________________________________________；
(3)实验原理的简化： ___________________________________________________________
_____________，
即当小车质量M?m时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力mg；
(4)实验数据处理的科学方法： ______________________________________；
(5)由a－M图象转化为a－图象，所用的科学方法：
________________________________________________________________________.
(以上各题均选填“理想实验法”“图象法”“平衡摩擦力法”“化曲为直法”“控制变量法”或“近似法”)
四、计算题
23.如图，底座A上装有长0.5 m的直立杆，底座和杆总质量为0.2 kg，杆上套有0.05 kg的小环B，与杆有摩擦，当环以4 m/s从底座向上运动，刚好能到达杆顶，求：
(1)上升过程中的加速度；
(2)下落过程的时间；
(3)下落过程中，底座对地的压力有多大？(g＝10 m/s2)






24.一根劲度系数为k，质量不计的轻弹簧上端固定，下端系一质量为m的物体，有一水平板将物体托住，并使弹簧处于自然长度．如图所示，现让木板由静止开始以加速度a(a



答案解析
1.【答案】D
【解析】人跳起后，车厢内空气给他的力很小，不足以使他随火车一起向前运动，故A错误．人跳起时，在水平方向不受力的作用，所以水平方向要保持原来的运动状态，即水平方向保持与火车相同的速度，而起跳后，在水平方向人不受外力做匀速直线运动，速度与火车保持相同，故B、C错误，D正确．
2.【答案】B
【解析】将F分解为F1、F2两个分力，如图甲所示，由于F1、F2之间的夹角不变，当F增大时，则知绳受到的拉力F1和F2同时增大．故A正确．对左边物体进行研究，受力分析如图乙所示，由平衡条件得摩擦力Ff＝mgsinα＋F1cosβ，F1增大，其他量不变，则Ff增大；支持力FN＝mgcosα－F1sinβ，F1增大，其他量不变，则FN变小；故B错误，C正确．由题意，物块处于静止状态，受到的合力为零，保持不变．故D正确．

3.【答案】B
【解析】由题得知，A、B间的杆一定水平，对A球受力分析，如图，由共点力的平衡知识可得，碗对A球的弹力FN＝＝mg，由牛顿第三定律得小球A对碗的压力为mg.B正确．

4.【答案】D
【解析】以B点为研究对象，分析受力情况：重物的拉力FT(等于重物的重力G)、轻杆的支持力FN和绳子的拉力F，设滑轮处为O点，作出力图如图：

由平衡条件得知，FN和F的合力与FT大小相等，方向相反，根据三角形相似可得：
＝＝
又FT＝G，解得：
FN＝G，F＝G；
使∠BAO缓慢变小时，AB、AO保持不变，BO变小，则FN保持不变，F变小．故D正确，A、B、C错误．
5.【答案】B
【解析】以整体为研究对象，根据牛顿第二定律分析得知，0、2t0时刻整体所受的合力最大，加速度最大，再以A为研究对象，分析可知，A受到的静摩擦力最大，故A错误；整体在0－t0时间内做加速运动，在t0－2t0时间内，向原方向做减速运动，则t0时刻A、B速度最大，在2t0时刻两物体速度为零，速度最小，故B正确，C错误；0－2t0时间内，整体做单向直线运动，位移逐渐增大，则2t0时刻，A、B位移最大，没有回到出发点，故D错误．
6.【答案】D
【解析】当框架对地面压力为零瞬间，框架受重力和弹簧的弹力处于平衡，则有：F＝Mg，
隔离对小球分析，根据牛顿第二定律得：F＋mg＝ma，
解得：a＝＝＝g，方向竖直向下．
故选D.
7.【答案】D
【解析】　对B进行受力分析可知，B受到重力、地面支持力、A对B的压力、A对B向后的静摩擦力、地面对B向后的滑动摩擦力、水平拉力六个力的作用，故与物体B发生作用与反作用的力有六对，选项D正确．
8.【答案】C
【解析】当下面2m的物体摩擦力达到最大时，拉力F达到最大．
将4个物体看做整体，由牛顿第二定律：F＋6mgsin 30°＝6ma①
将2个m及上面的2m看做整体：Ffm＋4mgsin 30°＝4ma②
由①②解得：F＝Ffm.
9.【答案】B
【解析】一手拿着球筒的中部，另一手用力击打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力的作用下向下运动，而羽毛球由于惯性而保持静止，所以羽毛球会从筒的上端出来，是在利用羽毛球的惯性，故B正确．
10.【答案】C
【解析】人保持静止，合力为零；人受重力和支持力，是一对平衡力，故A、D错误，C正确；人对踏板的压力和踏板对人的支持力是一对作用力与反作用力，故B错误．
11.【答案】B
【解析】胡克定律是说当弹簧的劲度系数一定时，弹簧的弹力与形变量成正比， A错误，牛顿第一定律表明物体有保持原来运动状态不变的性质，故B正确，选择非惯性参考系牛顿第一定律不成立， C错误，牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，不能直接通过实验得出，但能接受住实践的检验，故D错误．
12.【答案】D
【解析】易拉罐在上升和下降过程中均处于完全失重状态，水对易拉罐没有力的作用，不会流出．
13.【答案】B
【解析】设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为α，绳子的长度为L，B点到墙壁的距离为S，根据几何知识和对称性，得：sinα＝；以滑轮为研究对象，设绳子拉力大小为F，根据平衡条件得：2Fcosα＝mg，得F＝；只将环A向下移动少许，S不变，α角不变，则绳上拉力不变，环B所受摩擦力Ff＝Fsinα不变，选项A错误，B正确；只将环B向右移动少许，则两边绳子的夹角α变大，则根据2Fcosα＝mg，可知绳上拉力F变大，环A所受杆的弹力FN＝Fsinα变大，选项C、D错误．

14.【答案】D
【解析】原来物块甲静止在弹簧上时，设弹簧弹力为F，则有F＝mg，将乙突然放上的瞬间，弹簧弹力不变，甲乙是一个整体，具有共同的加速度，故对整体受力分析由牛顿第二定律得：3mg－F＝3ma　解得：a＝g，故D正确．
15.【答案】B
【解析】
16.【答案】BC
【解析】两人互推的力是作用力与反作用力的关系，大小相等，且同时产生，A、D错误，B正确；根据牛顿第二定律知质量大的同学加速度小，故C正确．
17.【答案】CD
【解析】当电梯具有向上加速度时，人处于超重状态，人的内脏要受到向上的合力的作用，所以人的内脏相对人体会下移，A错误，D正确；当电梯具有向下加速度时，人处于失重状态，人的内脏要受到向下的合力的作用，所以人的内脏相对人体会上移，B错误，C正确．
18.【答案】AD
【解析】电灯受重力和灯绳的拉力而处于平衡，故G、F2是一对平衡力，故A正确，B错误；电灯对灯绳的拉力为F1、灯绳对电灯的拉力为F2，是一对相互作用力，故C错误，D正确．
19.【答案】BD
【解析】以甲、乙两人及绳子为一整体进行研究，水平方向的外力就是地面分别对甲、乙两人的摩擦力；整体从静止到运动起来产生了加速度，故受外力不平衡，由此可判断甲所受摩擦力大于乙所受摩擦力；甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力，大小相等；即不管哪个获胜，甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是因地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力，甲才能获胜，故A、C错误，B、D正确．
20.【答案】AD
【解析】热气球从地面刚开始竖直上升时v＝0，空气阻力Ff＝0.由F浮－mg＝ma，得F浮＝m(g＋a)＝4 830 N，故A正确；最终热气球匀速上升，说明热气球加速运动的过程中空气阻力逐渐增大，故B错误；热气球做加速度减小的加速运动，故加速到5 m/s的时间大于10 s，C错误；匀速上升时F浮－mg－Ff′＝0，计算得Ff′＝230 N，D正确．
21.【答案】(1)不挂小桶　匀速直线　砝码和小桶的总质量远小于小车的质量
(2)3.2　(3)求出小车质量的倒数，作出a－图线，如图所示


【解析】(1)平衡摩擦力时应在小车不挂小桶的情况下进行，小车做匀速直线运动时，受到的重力沿斜面向下的分力与摩擦力相等．平衡摩擦力之后，满足条件“砝码和小桶的总质量远小于小车质量”时，可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力；
(2)从题图中所给数据可以求得Δx＝0.51 cm，T＝0.04 s，由Δx＝aT2得出a≈3.2 m/s2；(3)利用表中空格，先求出小车质量的倒数，然后建立a－坐标系，作出a－图线．
22.【答案】(1)平衡摩擦力法　(2)控制变量法　(3)近似法
(4)图象法　(5)化曲为直法
【解析】(1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；(3)当小车质量M?m时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力mg，称为近似法；(4)通过图象研究实验的结果，称为图象法；(5)在作图时，由a－M图象转化为a－图象，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法．
23.【答案】(1)16 m/s2，方向竖直向下　(2)0.5 s　(3)2.3 N
【解析】(1)设小环B上升过程的加速度大小为a1，由运动情况及运动学公式得：
v2＝2a1s　a1＝16 m/s2，方向向下
(2)对小环上升过程受力分析，由牛顿第二运动定律得：
Ff＋mg＝ma1　Ff＝0.3 N
下落时　mg－Ff＝ma2　a2＝4 m/s2，
s＝a2t2　t＝0.5 s
(3)对杆和底座整体受力分析得：FN＝Mg＋Ff，所以FN＝2.3 N.
根据牛顿第三定律，底座对水平面压力大小也为2.3 N.
24.【答案】
【解析】当m与木板分离时，m与板间无弹力作用，且加速度为a，由牛顿第二定律得：mg－kx＝ma.因m与板分离前做匀加速运动．所以有x＝at2，由以上两式解得t＝.