高中物理人教版必修一检测：第4章 牛顿运动定律 检测（A） Word版含解析

第四章检测(A)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
/1在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体,当它所受的合力逐渐减小而方向不变时,则物体的(　　)
A.加速度越来越大,速度越来越大
B.加速度越来越小,速度越来越小
C.加速度越来越大,速度越来越小
D.加速度越来越小,速度越来越大
解析:由牛顿第二定律可知,当物体所受合外力减小时,加速度会越来越小;由于合外力方向保持不变,加速度方向与速度方向始终相同,故速度越来越大,所以,正确选项为D。
答案:D
/2一个球挂在三角形木块的左侧面,如图所示,球与木块均能保持静止,则(　　)
/
A.地面对木块的摩擦力向左
B.地面对木块的摩擦力向右
C.地面对木块无摩擦
D.若地面光滑,木块一定滑动
答案:C
/3如图所示,图乙中用力F取代图甲中的m,且F=mg,其余器材完全相同,不计摩擦,图甲中小车的加速度为a1,图乙中小车的加速度为a2。则(　　)
/
A.a1=a2 B.a1>a2
C.a1答案:C
/4应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是(　　)
A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态
B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态
C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度
D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度
解析:物体在手掌的推力作用下,由静止竖直向上加速时,物体处于超重状态。当物体离开手的瞬间,只受重力作用,物体的加速度等于重力加速度,处于完全失重状态,故选项A、B、C错误;物体离开手的前一时刻,手与物体具有相同的速度,物体离开手的下一时刻,手的速度小于物体的速度,即在物体离开手的瞬间这段相同的时间内,手的速度变化量大于物体的速度变化量,故手的加速度大于物体的加速度,也就是手的加速度大于重力加速度,故选项D正确。
答案:D
/5如图所示,吊篮P悬挂在天花板上,与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的轻弹簧托起,当悬挂吊篮的细绳被剪断的瞬间,吊篮P和物体Q的加速度为(　　)
/
A.g　g B.2g　g
C.g　2g D.2g　0
解析:静止状态下物体Q受到自身重力mg和弹簧的竖直向上的支持力作用,且二力平衡;静止状态下吊篮P受到自身重力mg、弹簧向下的压力mg及吊绳竖直向上的拉力F作用,且F=2mg;悬挂吊篮的细绳被剪断的瞬间,弹簧的弹力保持不变,细绳上拉力消失,因此对于吊篮P 有2mg=maP,aP=2g;物体Q仍旧平衡,加速度为零。故选项D正确,其他选项均错。
答案:D
/6如图所示,把一个光滑圆球放在两块挡板AC和AB之间,AC与AB之间夹角为30°,现将AC板固定而使AB板顺时针缓慢转动90°,则(　　)
/
A.球对AB板的压力先减小后增大
B.球对AB板的压力逐渐减小
C.球对AC板的压力逐渐增大
D.球对AC板的压力先减小后增大
解析: 以小球为研究对象,分析受力情况,作出小球三个不同位置的受力图如图,可见,使AB板顺时针缓慢转动90°的过程中,AB板对球的支持力FN1先减小后增大,AC板对球的支持力FN2一直减小,由牛顿第三定律得知,球对AB板的压力先减小后增大,球对AC板的压力一直减小,故选项A正确,B、C、D均错误。
/
答案:A
/7如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P连接,P的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此刻所受的外力有可能有(　　)
/
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
解析:对物体受力分析如图甲所示。FN=G时,物体受力可以平衡,故P可能受2个力的作用。FNG时,物体会受到挡板MN的弹力F和摩擦力Ff,受力分析如图乙所示。故P可能受4个力的作用,A、C正确。
/
答案:AC
/8如图为节日里悬挂灯笼的一种方式,A、B点等高,O为结点,轻绳AO、BO长度相等,拉力分别为FA、FB,灯笼受到的重力为G。下列表述正确的是(　　)
/
A.FA大小可能等于G
B.FA与FB大小相等
C.FA与FB是一对平衡力
D.FA与FB大小之和等于G
解析:由题意知,AO、BO与水平方向的夹角相等,设为α,根据平衡条件,FAcos α=FBcos α,所以FA=FB,选项B正确;又FAsin α+FBsin α=G,则FA=FB=
??
2sin??
,选项A正确,选项D错误;FA与FB不在一条直线上,不是一对平衡力,选项C错误。
答案:AB
/9电梯的顶部挂一个弹簧测力计,测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物,电梯在匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N。关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2 m/s2
B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为4 m/s2
C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为4 m/s2
D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2 m/s2
解析:弹簧测力计的示数变为12 N,也就是物体对弹簧测力计的拉力为12 N,根据牛顿第三定律可知弹簧测力计对物体的拉力为12 N,对物体,根据牛顿第二定律得F-mg=ma,解得a=2 m/s2,电梯可能向上加速运动或向下减速运动。
答案:AD
/10一物体质量为m,该物体所受合外力的大小为F,获得的加速度为a,那么正确表示了它们之间的函数关系的图像是(　　)
/
解析:由牛顿第二定律可知,加速度a与合外力F成正比,与质量m成反比,所以a-F图像为过原点的直线,A选项正确。牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量,作用在物体上的合外力,可由物体的质量和加速度计算得出,但不由它们决定,选项B错误;质量是物体本身的属性,由物体本身决定,与物体是否受力及加速度大小无关,选项C错误,选项D正确。
答案:AD
二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案直接填在横线上)
/11(8分)为了探究力、质量与加速度三个物理量之间的定量关系,可以在质量一定的情况下,探究物体的加速度与　　　　　的关系;再在物体受力一定的情况下,探究物体的加速度与　　　　的关系。最后归纳出加速度与力、质量之间的关系。这是物理学中常用的　　　　　的科学方法。某同学用DIS实验系统探究物体的加速度与力和质量的关系的实验装置如图所示。从所提供的装置图可知,这位同学在实验测量前,还需要对实验装置作一些必要的调整,请你写出一处需要进行调整的地方:　　　　　　　　　　　　　　。?
/
如果悬挂物F的重力越来越大时,小车的加速度会无限制地增加吗?简要回答:　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
解析:本实验采用的是控制变量法。当质量一定时,探究加速度与力的关系,当力一定时,探究加速度与质量的关系。实验中,细线应与轨道平行。小车运动的加速度 a=
????
??
0
+??
,可见当m越来越大时,加速度a越接近g。
答案:力　质量　控制变量　调整滑轮使ED间的细线与轨道平行　不会,只能越来越接近g
/12(8分)在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用m0表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。
/
(1)当m0与m的大小关系满足　　　　时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力。?
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据。为了比较容易地分析出加速度a与质量m0的关系,应该作a与　　　　的图像。?
(3)如图(a),甲同学根据测量数据作出的a-F图线,说明实验存在的问题是　 。?
/
(4)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线如图(b)所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同??
解析:(1)设绳上的拉力为F,由牛顿第二定律得
对小车及车中砝码F=m0a
对盘及盘中砝码mg-F=ma
所以F=
??
0
????
??
0
+??
=
????
1+
??
??
0
,可见当m0?m时,F 接近于mg。
(2)因为a=
??
??
0
,可见a与m0成反比,如果作a-m0图像,图线是曲线。若作a?
1
??
0
图像,则图线是一条直线,便于分析,故应作a与
1
??
0
的图像。
(3)题图(a)中是因为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。
(4)在a-F图像中,图线的斜率表示质量的倒数,所以两个同学做实验时,小车及车中砝码的总质量不同。
答案:(1)m0?m　
(2)
1
??
0
　
3
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够　
(4)小车及车上的砝码的总质量不同
三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式或演算步骤,有数值计算的要注明单位)
/13(10分)从车站开出的汽车,做匀加速直线运动,行驶了12 s后,发现还有乘客没上来,于是立即做匀减速直线运动直至停车。汽车从开出到停止总共历时20 s,行进了50 m。求汽车的最大速度。
解析:解法一:基本公式法
汽车先做初速度为0的匀加速直线运动,达到最大速度后,立即做匀减速直线运动。
设汽车做匀加速直线运动时的加速度为a1,历时t1,达到最大速度vmax;将汽车做匀减速直线运动直至停车的过程等效为初速度为0、加速度为a2、历时t2的匀加速直线运动过程,由题意可得
t=t1+t2,a1t1=vmax=a2t2
x=x1+x2=
1
2
??
1
??
1
2
+
1
2
??
2
??
2
2
=
1
2
??
max
??
1
+
1
2
??
max
??
2
整理得vmax=
2??
??
1
+
??
2
=
2×50
20
m/s=5 m/s。
解法二:平均速度法
汽车匀加速阶段和匀减速阶段的平均速度均为
0+
??
max
2
=
??
max
2
,
故全过程的平均速度
??
=
??
max
2
,又
??
=
??
??
,故vmax=
2??
??
=
2×50
20
m/s=5 m/s。
解法三:图像法
作出汽车运动全过程的v-t图像如图所示,v-t图线与t轴围成的三角形的面积与位移的大小相等,
故x=
??
max
??
2
,则vmax=
2??
??
=
2×50
20
m/s=5 m/s。　
/
答案:5 m/s
/14(10分)在地面上固定一块竖直的挡板A,另一块挡板B与水平面成θ角,如图所示。在两块挡板之间放一个质量为m的光滑球体,g取10 m/s2。
/
(1)求挡板A对球体的弹力大小,并说明当θ增大时,挡板A对球体的弹力如何变化。
(2)当m=10 kg、θ=37°时,球对挡板B的弹力多大?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
解析:(1)对球体受力分析,如图所示
/
根据力的平衡条件,得:
FA=mgtan θ
由上式可得:挡板A对球体的弹力随θ角的增大而增大。
(2)根据平衡条件,得挡板B对球体的弹力为
FB=
????
cos??
代入数值得:FB=125 N
根据牛顿第三定律,球体对挡板B的弹力大小FB'=125 N。
答案:(1)mgtan θ　挡板A对球体的弹力随θ角的增大而增大　(2)125 N
/15(12分)在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与压力传感器相连,电梯由静止开始竖直上升过程中,传感器所受的压力与时间的关系(FN-t)图像如图所示,g取10 m/s2,由图像求出:
/
(1)电梯减速上升过程经历的时间;
(2)重物的质量;
(3)电梯的最大加速度。
解析:由FN-t图像可知,电梯先加速再匀速后减速,减速上升段FN小于重力,因此10~14 s为减速过程,减速时间为4 s。电梯匀速过程中FN=mg=30 N,所以m=3 kg。电梯加速过程中,当FN最大时,加速度最大,其最大值为a1=
??
N
-????
??
=
40-30
3
m/s2=
10
3
m/s2;电梯减速过程中FN最小时,加速度最大,其最大值a2=
????-
??
N
??
=
30-15
3
m/s2=5 m/s2。故电梯运动过程中的最大加速度为5 m/s2。
答案:(1)4 s　(2)3 kg　(3)5 m/s2
/16(12分)如图所示,质量为m0=1 kg的长木板静止在光滑水平面上,现有一质量为m=0.5 kg的小滑块(可视为质点)以v0=3 m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板,带动木板向前滑动。已知滑块与木板上表面间的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g取10 m/s2,木板足够长。求:
/
(1)滑块在木板上滑动过程中,长木板受到的摩擦力大小和方向;
(2)滑块在木板上滑动过程中,滑块相对于地面的加速度大小a;
(3)滑块与木板A达到的共同速度的大小v。
解析:(1)滑块所受摩擦力为滑动摩擦力
Ff=μmg=0.5 N,方向向左
根据牛顿第三定律,滑块对木板的摩擦力方向向右,大小为0.5 N。
(2)由牛顿第二定律得:μmg=ma
得出a=μg=1 m/s2。
(3)木板的加速度a'=
??
??
0
????=0.5 m/s2
设经过时间t,滑块和长木板达到共同速度v,则满足:
对滑块:v=v0-at
对长木板:v=a't
由以上两式得:滑块和长木板达到的共同速度v=1 m/s。　
答案:(1)0.5 N,方向向右　(2)1 m/s2　(3)1 m/s