第三章 牛顿运动定律检测题 Word版含答案

高中物理教科版必修一牛顿运动定律检测题
一、选择题
1.关于物体的惯性,下列说法中正确的是(　　)
A.运动速度大的物体不能很快地停下来,是因为物体的速度越大,惯性也越大
B.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的物体惯性大
C.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球的惯性小
D.在宇宙飞船中的物体不存在惯性
答案　C　一切物体都具有惯性,惯性大小只与物体的质量有关。惯性是物体本身的一种属性,与外界因素(受力的大小以及所处的环境)及自身的运动状态无关,故A、D选项错误;静止的火车启动时,速度变化缓慢,是因为火车的质量大,惯性大,而不是因为静止的物体惯性大,B选项错误;乒乓球可以快速抽杀,是因为其质量小,惯性小,在相同的力的作用下,运动状态容易改变,故C选项正确。
2.一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之间关系的图像是(　　)
答案　C　物块的受力如图所示,当F不大于最大静摩擦力时,物块仍处于静止状态,合力为0,故其加速度为0;当F大于最大静摩擦力后,由牛顿第二定律得F-f=ma,即F=f+ma,F与a成线性关系。选项C正确。
3.实验小组为了探究物体在倾角不同的斜面上的运动情况,将足够长的粗糙木板的一端固定在水平地面上,使物体以大小相同的初速度v0由底端冲上斜面,每次物体在斜面上运动过程中斜面倾角保持不变。在倾角θ从0°逐渐增大到90°的过程中(　　)
A.物体的加速度增大
B.物体的加速度减小
C.物体在斜面上能达到的最大位移先增大后减小
D.物体在斜面上能达到的最大位移先减小后增大
答案　D　设物体质量为m,物体与斜面间的动摩擦因数为μ。当物体沿倾角为θ的斜面上滑时,受到重力mg、斜面的支持力N、滑动摩擦力f,如图所示。
对物体由牛顿第二定律得
mg sin θ+f=ma
N-mg cos θ=0
f=μN
联立解得a=g sin θ+μg cos θ=g1+μ2 sin(θ+φ),其中,φ为锐角,且tan φ=μ
在θ从0°逐渐增大到90°的过程中,加速度a先增大后减小,因此,A、B错误。
物体沿斜面上升的最大位移x=0-v02-2a=v022g1+μ2 sin(θ+φ),在θ从0°逐渐增大到90°的过程中,x先减小后增大,因此,C错误,D正确。
4.如图所示,电梯与水平地面成θ角,一人静止站在电梯水平梯板上,电梯以恒定加速度a启动过程中,水平梯板对人的支持力和摩擦力分别为FN和f。若电梯启动加速度减小为a2,则下面结论正确的是(　　)
A.水平梯板对人的支持力变为FN2
B.水平梯板对人的摩擦力变为f2
C.电梯加速启动过程中,人处于失重状态
D.水平梯板对人的摩擦力和支持力之比为fFN
答案　B　将人的加速度分解,水平方向ax=a cos θ,竖直方向ay=a sin θ。对于人根据牛顿第二定律,在水平方向有f=max,在竖直方向有FN-mg=may,人处于超重状态,C错误;当加速度由a变为a2时,摩擦力变为原来的一半,但支持力不为原来的一半,则它们的比值也发生变化,故A、D错误,B正确。
5.如图所示,传送带的水平部分长为L,传动速率为v,在其左端无初速度释放一小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左端运动到右端的时间不可能是(　　)
A.Lv+v2μg　　　B.Lv　　　C.2Lμg　　　D.2Lv
答案　B　当小木块刚放到传送带上时,由牛顿第二定律有μmg=ma,得a=μg
设小木块加速到v时运动的距离为L0,由v2=2aL0,得L0=v22μg
(1)当L≤L0时,小木块一直加速,v≥at得t≤vμg
或由L=12at2得t=2Lμg
或由L≤12vt得t≥2Lv,故C、D可能。
(2)当L>L0时,小木块先加速后匀速,加速阶段有v=at1,得t1=vμg
匀速阶段有L-L0=vt2,得t2=Lv-v2μg
由t=t1+t2得t=Lv+v2μg,故A可能。
6.如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。下列各种情况中,体重计的示数最大的是(　　)
A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0 m/s2
B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0 m/s2
C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5 m/s2
D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5 m/s2
答案　B　体重计的示数等于受到的压力。当物体具有向上的加速度时物体处于超重状态,由牛顿第二定律可得N=mg+ma。同理,具有向下的加速度时处于失重状态,N=mg-ma。由此可见,人具有向上的加速度且加速度越大,体重计的示数越大,B正确。
7.如图所示,水平地面上有两块完全相同的木块A、B,水平推力F作用在A上,用FAB代表A、B间的相互作用力,下列说法中正确的是(　　)
A.若地面光滑,则FAB=F
B.若地面光滑,则FAB=F2
C.若地面粗糙,且A、B被推动,则FAB=F2
D.若地面粗糙,且A、B被推动,则FAB可能为F
答案　B　若地面光滑,整体法求加速度a=F2m,隔离法对B有FAB=ma=F2;若地面粗糙,设每个木块与地面间的摩擦力为f,则a=F-2f2m,对B,FAB=ma=F2-f<F2,故选项B正确。
8.如图,滑块以初速度v0沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度为零。对于该运动过程,若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示时间,则下列图像最能正确描述这一运动规律的是(　　)
答案　B　设斜面倾角为θ,滑块沿斜面下滑时做减速运动,由牛顿第二定律有mg sin θ-μmg cos θ=ma,a=g sin θ-μg cos θ,因此滑块下滑时加速度不变,选项D错误;滑块下滑时的位移s=v0t+12at2,选项B正确;滑块下降高度 h=ssin θ=v0 sin θ·t+12a sin θ·t2,选项A错误;滑块下滑时的速度 v=v0+at,选项C错误。
二、非选择题
9.某同学将力传感器固定在小车上,然后把绳的一端固定在传感器拉钩上,用来测量绳对小车的拉力,探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系,根据所测数据在坐标系中作出了如图乙所示的a-F图像。
(1)图线不过坐标原点的原因是　;?
(2)本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量　　　(选填“是”或“否”);?
(3)由图像求出小车和传感器的总质量为　　　kg。?
答案　(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足　(2)否　(3)1
解析　(1)a-F图线与横轴交点为(0.1,0),说明施加外力在0.1 N之内小车和传感器没有加速度,则知此原因是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。
(2)因传感器可直接测出小车和传感器受到的拉力,因此不需要保证砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量。
(3)a-F图线的斜率k=1m,再由图乙求出斜率,则可求出小车和传感器的总质量。
10.质量为0.1 kg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图像如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的34。设球受到的空气阻力大小恒为f,取g=10 m/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高度h。
答案　(1)0.2 N　(2)38 m
解析　(1)设弹性球第一次下落过程中的加速度大小为a1,由题图知
a1=ΔvΔt=40.5 m/s2=8 m/s2
根据牛顿第二定律得
mg-f=ma1
f=m(g-a1)=0.2 N
(2)由题图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为 v1=4 m/s,设球第一次离开地面时的速度大小为v2,则
v2=34v1=3 m/s
第一次离开地面后,设上升过程中球的加速度大小为a2,则
mg+f=ma2
a2=12 m/s2
于是,有
0-v22=-2a2h
解得h=38 m
11.(2018首师大附中月考)如图所示,用一个平行于斜面向上的恒力将质量m=10.0 kg的木箱从斜坡底端由静止推上斜坡,斜坡与水平面的夹角θ=37°,推力的大小F=100 N,斜坡长度s=4.8 m,木箱底面与斜坡的动摩擦因数μ=0.20。重力加速度g取10 m/s2,且已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80。求:
(1)木箱沿斜坡向上滑行的加速度的大小;
(2)木箱滑到斜坡顶端时速度的大小。
答案　(1)2.4 m/s2　(2)4.8 m/s
解析　(1)对木箱进行受力分析,沿斜面方向有:
F-mg sin 37°-f=ma
垂直于斜面方向有FN=mg cos 37°
滑动摩擦力f=μFN
解得a=2.4 m/s2
(2)根据匀变速直线运动速度位移公式有
v2-v02=2as
解得v=4.8 m/s
12.(2018师大附中期中)京北巨刹红螺寺位于怀柔区红螺山南麓,始建于东晋咸康四年。它背倚红螺山,南照红螺湖,山环水绕,林木丰茂,古树参天,形成一幅“碧波藏古刹”的优美的画卷,如图为游客乘坐滑车沿红螺山滑道下行的情景。在全长1 500米的下行途中,滑车穿行于松柏密林和红叶丛中,游客尽情享受其中无穷乐趣。
现将滑道视为长1 500 m、高300 m的斜面来进行研究。假设滑车与滑道之间的动摩擦因数μ=0.1,游客和滑车总质量m=80 kg。已知5=2. 24,6=2.45,重力加速度g=10 m/s2。
(1)如果不拉动车闸,让滑车沿滑道自行滑下,求滑车沿滑道下滑的加速度大小a;(结果取2位有效数字)
(2)游客在某次乘坐滑车下滑时,使用了车闸,最终到达终点时的车速为1 m/s,则该过程中滑车克服阻力做了多少功?(结果取2位有效数字)
(3)如果下滑过程中游客一直不拉车闸制动,试通过计算分析这种行为是否具有危险性。
答案　(1)1.0 m/s2　(2)2.4×105J　(3)见解析
解析　(1)根据牛顿第二定律有mg sin θ-μmg cos θ=ma
代入数据可得a=1.0 m/s2
(2)结合能量转化与守恒有W=mgh-12mv22
代入数据可得W=2.4×105J
(3)如果一直不拉车闸,则滑车将匀加速下行,根据运动学公式有v12=2as
解得v1=2as
代入数据可得v1=55 m/s=198 km/h
这个速度很大,接近200 km/h,因此下滑时一直不拉车闸是极其危险的行为。
13.如图所示,质量M=8 kg的小车放在光滑水平面上,在小车左端施加一水平恒力F=8 N,当小车向右运动速度达到v0=3 m/s时,在小车的右端轻轻放一个大小不计、质量m=2 kg的小物块。小物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长。g取10 m/s2,则:
(1)放上小物块后,小物块及小车的加速度各为多大;
(2)经多长时间两者达到相同的速度;
(3)从小物块放上小车开始,经过t=3 s小物块通过的位移大小为多少。
答案　(1)2 m/s2　0.5 m/s2　(2)2 s
(3)8.4 m
解析　(1)小物块的加速度am=μg=2 m/s2
小车的加速度aM=F-μmgM=0.5 m/s2
(2)由amt=v0+aMt,得t=2 s,v同=2×2 m/s=4 m/s
(3)在开始2 s内,小物块通过的位移x1=12amt2=4 m
在接下来的1 s内小物块与小车相对静止,一起做匀加速运动,加速度a=FM+m=0.8 m/s2
小物块的位移x2=v同t'+12at'2=4.4 m
通过的总位移x=x1+x2=8.4 m。