2019-2020人教版本高中物理必修1第四章《牛顿运动定律》测试卷word版含解析

第四章《牛顿运动定律》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.人乘电梯匀速上升，在此过程中人受到的重力为G，电梯对人的支持力为FN，人对电梯的压力为FN′，则(　　)
A．G和FN是一对平衡力
B．G和FN′是一对平衡力
C．G和FN是一对相互作用力
D．G和FN′是一对相互作用力
2.人跑步时(如图所示)，人和地球间的作用力和反作用力的对数有(　　)

A． 一对
B． 二对
C． 三对
D． 四对
3.2013年6月20日上午，中国航天员王亚平在“天宫一号”为全国中小学生上了一堂别开生面的物理实验课．如果在“天宫一号”内做下列实验，能够成功的是(　　)
A． 用温度计测舱内的温度
B． 用天平测物体质量
C． 用弹簧秤测物体的重力
D． 用打点计时器测量重物由静止开始沿斜面自由下滑的加速度
4.如图所示，在以速度v逆时针匀速转动的、与水平方向倾角为θ的足够长的传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小物块，小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ(μ＜tanθ)，则下列图象中能够客观反映出小物块的速度随时间变化关系的是(　　)

A．
B．
C．
D．
5.某摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米．电梯的简化模型如图甲所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的．已知电梯在t＝0时由静止开始上升，以向上方向为正方向，电梯的加速度a随时间t的变化如图乙所示．图甲中一乘客站在电梯里，电梯对乘客的支持力为FN.根据图乙可以判断，力FN大于重力且逐渐变大的时间段有(　　)

A． 0～1 s内
B． 10～11 s内
C． 30～31 s内
D． 40～41 s内
6.如图所示，跳伞运动员打开伞后经过一段时间，将在空中保持匀速降落．已知运动员和他身上装备的总重力为G1，圆顶形降落伞伞面的重力为G2，有8条相同的拉线，一端与飞行员相连(拉线重力不计)，另一端均匀分布在伞面边缘上(图中没有把拉线都画出来)，每根拉线和竖直方向都成30°角．那么每根拉线上的张力大小为(　　)

A．
B．
C．
D．
7.如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”，此过程中(　　)

A． 地球对人的吸引力和人对地球的吸引大小相等
B． 人受到的重力和人受气流的力是一对作用力和反作用力
C． 人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小
D． 人受到的重力与气流对人的作用力是一对平衡力
8.对于作用力与反作用力的理解，下列说法中正确的是(　　)
A． 当作用力产生后，再产生反作用力；当作用力消失后，反作用力才慢慢消失
B． 弹力和摩擦力都有反作用力，而重力无反作用力
C． 甲物体对乙物体的作用力是弹力，乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力
D． 作用力和反作用力在任何情况下都不会平衡
9.为了研究超重与失重现象，某同学把一体重计放在电梯的地板上，他站在体重计上随电梯运动并观察体重计示数的变化情况．下表记录了几个特定时刻体重计的示数(表内各时刻不分先后顺序)，若已知t0时刻电梯静止，则(　　)

A．t1和t2时刻该同学的质量和重力均不相同
B．t1和t2时刻该同学的质量相同，但所受重力不同
C．t3时刻电梯可能向上运动
D．t1和t2时刻电梯运动的加速度方向相反，运动方向也相反
10.如图所示是采用动力学方法测量空间站质量的原理图，若已知飞船质量为3.0×103kg，其推进器的平均推力为900 N，在飞船与空间站对接后，推进器工作5 s内，测出飞船和空间站速度变化是0.05 m/s，则空间站的质量为(　　)

A． 9.0×104kg
B． 8.7×104kg
C． 6.0×104kg
D． 6.0×103kg
11.如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，电磁铁A和秤盘C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引加速上升的过程中，轻绳中拉力FT的大小为(　　)

A．FT＝mg
B．MgC．FT＝(M＋m)g
D．FT>(M＋m)g
12.如图所示，轻杆AB可绕固定轴O转动，A端用弹簧连在小车底板上，B端用细绳拴一小球，车静止时，AB杆保持水平，当小车向左运动时，小球偏离竖直方向且保持偏角不变，则(　　)

A． 小车做匀减速直线运动
B．AB杆将会倾斜
C． 绳的张力减小
D． 弹簧的弹力不变
二、实验题(共3小题)
13.某同学用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，当小车的质量一定时，测得小车的加速度a与拉力F的数据如下表．


(1)根据表中数据，在如图所示坐标系中作出图象．

(2)图线存在截距，其原因是_____________________________________________________
___________________．
14.用如图所示的装置探究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：

A．用天平称出小车和小桶及其内部所装沙子的质量
B．按图安装好实验器材
C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶
D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量
E．保持小桶及其内部所装沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验
F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值
G．作a－M关系图象，并由图象确定a－M关系
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在实验步骤________之后．
(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________．
(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________．
15.如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机DIS直接显示物体加速度)探究加速度与力的关系”的实验装置．

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持______________不变，用钩码所受的重力大小作为__________，用DIS测小车的加速度．
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图所示)．

①分析此图线OA段可得出的实验结论是_________________________________．
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______．(填选项前字母)
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．轨道保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
三、计算题(共3小题)
16.如图，一足够长的平木板静置于水平地面上，质量为M＝4 kg，从某时刻开始给木板施加一水平向右的大小为20 N的恒力F，使木板开始运动，经过3秒时，在木板的前端轻放一个初速度为0质量为m＝4 kg的小物块．已知物块与木板的摩擦因数为μ1＝0.1，木板与地面间的摩擦因数为μ2＝0.4，静摩擦因数和动摩擦因数相同，重力加速度g＝10 m/s2.试求：
(1)从物块放到木板上算起，最少经过多长时间木板和木块的速度相同？
(2)木块最终停在木板上什么位置？

17.质量为m＝1.0 kg的小滑块(可视为质点)放在质量为M＝3.0 kg的长木块的右端，木板上表面光滑，木板与地面之间的动摩擦因数μ＝0.2，木板长L＝1.0 m．开始时两者都处于静止状态，现对木板施加水平向右的恒力F＝12 N，如图所示，经一段时间后撤去F，为使小滑块不掉下木块，试求：水平恒力F作用的最长时间．(g取10 m/s2)

18.如下图所示，航空母舰上的起飞跑道由长度为l1＝1.6×102m的水平跑道和长度为l2＝20 m的倾斜跑道两部分组成，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h＝4.0 m．一架质量为m＝2.0×104kg的飞机，其喷气发动机的推力大小恒为F＝1.2×105N，方向与速度方向相同，在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的.假设舰母处于静止状态，飞机质量视为不变并可看成质点，取g＝10 m/s2.


(1)求飞机在水平跑道运动的时间及到达倾斜跑道末端时的速度大小；
(2)为了使飞机在倾斜跑道的末端达到起飞速度100 m/s，外界还需要在整个水平轨道对飞机施加助推力，求助推力F推的大小．
四、填空题(共3小题)
19.如图所示，甲、乙两物体的质量均为m，弹簧和悬线的质量不计，当把甲、乙两物体间的连线烧断的瞬间，甲物体的加速度大小为________；乙物体的加速度大小为________．(重力加速度为g)

20.如图所示，轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定，杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物．已知重物的质量m＝30 kg，人的质量M＝50 kg，g取10 m/s2，此时人对地面的压力大小为________N.

21.如图所示，在车厢顶上吊一小球，小球悬线与竖直方向夹角为α，行车速度方向如图所示，质量为m的物体相对车厢静止，则物体受到摩擦力大小为________，方向为________．



答案解析
1.【答案】A
【解析】人站在匀速上升的电梯中，随电梯匀速上升，所以其受到的重力与电梯对他的支持力是一对平衡力，故A正确，B错误；电梯对他的支持力和人对电梯的压力是对作用力与反作用力，即FN和FN′是一对相互作用力，故C、D错误．
2.【答案】C
【解析】物体间的作用力和反作用力是相互的，总是成对出现的．人跑步时受到三个力的作用，即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力，力的作用总是相互的，这三个力的反作用力分别是人对地球的吸引力，人对地面的压力和人对地面的摩擦力，所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力．
3.【答案】A
【解析】温度计是利用液体的热胀冷缩性质制成的，和物体失重与否没有关系，故A正确；天平实际上是等臂杠杆，根据杠杆平衡原理，当两个托盘中物体的质量相同时，天平就会平衡，被测物体的质量就等于砝码的质量．当物体处于完全失重状态时，物体和砝码对天平两臂上的托盘压力为零，天平始终平衡，无法测量物体的质量，故在太空舱中不能用天平测量物体的质量．故B错误；太空舱中的物体处于完全失重状态，物体对弹簧秤没有拉力，不能用弹簧测力计测物体的重力．故C错误；太空舱中的物体处于完全失重状态，重物不会由静止开始沿斜面自由下滑．故D错误．
4.【答案】C
【解析】刚放上去的时候，物块受重力，支持力，摩擦力方向向下，物块做加速运动，故由牛顿第二定律：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1解得：a1＝gsinθ＋μgcosθ，物块做加速运动，当物块速度大于传送带速度后，摩擦力变为向上，由于μ＜tanθ，即μmgcosθ＜mgsinθ，物块做加速运动，则由牛顿第二定律：mgsinθ－μmgcosθ＝ma2解得：a2＝gsinθ－μgcosθ由于a1＞a2，故选C.
5.【答案】A
【解析】0－11 s内加速度方向向上时，根据牛顿第二定律，有：FN－mg＝ma，故FN＝mg＋ma，故0－11 s内的支持力大于重力，在0－1 s内的支持力FN是增加的，1－10 s内支持力恒定，10－11 s支持力是减小的；在11－30 s内加速度等于0，电梯做匀速运动，支持力等于重力．
在30－41 s内加速度向下时，根据牛顿第二定律，有：mg－FN＝m|a|，故FN＝mg－m|a|，故在30－41 s内支持力小于重力，30－31 s支持力是减小的，31－40 s支持力是固定的，40－41 s内的支持力FN是增加的；故A正确，B、C、D错误．
6.【答案】B
【解析】对运动员受力分析可知，8条拉线的合力与运动员的重力等大反向，即8条拉线在水平方向的分力的合力为零，竖直方向分力的合力与运动员的重力等大反向，根据对称性可知，8条拉线的张力都相等，每条拉线的张力在竖直方向的分力Fy＝Fcos 30°，且8Fy＝G1，可得F＝＝＝，故B正确，A、C、D错误．
7.【答案】A
【解析】地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对作用力和反作用力，大小相等，故A正确；实验者加速向上运动，合力向上不为零，气流对人的作用力大于人受到的重力，故B、C、D错误。
8.【答案】D
【解析】作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，它们之间没有先后顺序，A错误；任何力都有反作用力，B错误；作用力和反作用力一定是同种性质的力，C错误；由于作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，因而它们之间在任何情况下都不会平衡，D正确．
9.【答案】C
【解析】t1和t2时刻该同学的质量并没有发生变化，所受重力也没有发生变化，故A、B错误；t3时刻该同学处于平衡状态，可能静止，也可能向上匀速运动，故C正确；根据表格读数分析，t1时刻该同学处于超重状态，根据牛顿第二定律分析得知，电梯的加速度方向向上．t2时刻该同学处于失重状态，电梯的加速度方向向下，两个时刻加速度方向相反，但运动方向都可能向上或向下，不一定相反，故D错误．
10.【答案】B
【解析】整体的加速度a＝＝m/s2＝0.01 m/s2；
由牛顿第二定律F＝(m＋M)a可知
空间站的质量M＝－m＝kg－3.0×103kg＝8.7×104kg
11.【答案】D
【解析】　以A、B、C组成的系统为研究对象，A、C静止，铁片B由静止被吸引加速上升，则系统的重心加速上升，系统处于超重状态，故轻绳的拉力为FT>(M＋m)g.应选D.
12.【答案】D
【解析】因为小球和小车保持相对静止，故小球与小车具有相同的加速度，设小球的质量为m，加速度为a，对小球进行受力分析有：

由图可知小球所受合力沿水平向左，加速度方向水平向左，又因小车向左运动，故小车向左做匀加速直线运动，故A错误；小球在竖直方向平衡，故绳中拉力FT＝，同一根绳故B点受到绳的拉力大小亦为FT＝，此力在竖直方向的分力大小与mg相等，故AB杆仍保持水平，对弹簧而言，由于形变没有发生变化，故弹簧的弹力不变，故B错误，D正确；小球静止时，绳的张力大小和小球的重力相等，匀加速后绳的张力变为FT＝＞mg，故C错误．
13.【答案】(1)如图所示：

(2) 水平面与小车之间存在摩擦阻力作用
【解析】(1)根据实验数据运用描点法作出a－F图象：

(2)图线表明拉力F不等于0时，加速度仍然为0，其原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足．
14.【答案】(1)平衡摩擦力　B　(2)D　6 V电压的蓄电池　4～6 V交流电压的学生电源　(3)G　作a－M关系图象　作a－关系图象
【解析】实验中把小桶及其内部所装沙子的重力看作与小车所受的拉力大小相等，实验中没有考虑摩擦力的作用，故漏掉的步骤为平衡摩擦力．电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在4 V～6 V交流电压的学生电源上．作a－M关系图象，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a－关系图象．
15.【答案】　(1)小车总质量　小车所受的合外力　(2)①在质量不变时，加速度与合外力成正比　②C
【解析】　(1)先保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力，用DIS测加速度．
(2)①OA段为直线，说明在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．
②设小车质量为M，所挂钩码的质量为m，由实验原理得mg＝F＝Ma，即a＝＝，而实际上a′＝，可见a′＜a，AB段明显偏离直线是由于没有满足M?m造成的，故A、B、D错误，C正确．
16.【答案】(1)从物块放到木板上算起，最少经过0.6 s木板和木块的速度相同．
(2)木块最终停在木板上距离木板右端0.81 m的位置．
【解析】(1)物块放上木板前，木板受到地面的摩擦力Ff＝Mgμ2＝16 N
木板加速度a＝＝1 m/s2
经t0＝3 s加速，速度为v0＝at0＝3 m/s
物块放上木板后，物块相对于木板向左滑，而木板相对于地面向右滑，此时木板对物块向右的滑动摩擦力为Ff1＝mgμ1＝4 N
物块加速度为a1＝＝1 m/s2
而地面对木板向左的滑动摩擦力为Ff2＝(M＋m)gμ2＝32 N
木板加速度向左为a2＝＝4 m/s2
设从物块放上木板起经时间t1两物体速度相等，则有a1t1＝v0－a2t1
代入数据得t1＝0.6 s
(2)从物块放上木板到两物体速度相等，物块向右位移s1＝a1t＝0.18 m
木板向右位移s1′＝v0t1－a2t＝1.08 m
物块相对木板向左滑行l1＝s1′－s1＝0.9 m
此时两物体共同速度v1＝a1t1＝0.6 m/s
若此后两物体保持相对静止，则受地面摩擦力而减速的加速度为a′＝gμ2＝4 m/s2
而物块受到木板摩擦力提供的加速度最大为a1＝1 m/s2
所以此后两物体并不能保持相对静止，物块减速的加速度较小而相对木板向右滑行
物块减速的加速度为a1′＝a1＝1 m/s2
而木板减速的加速度为a2′＝＝2 m/s2
木板停下来所需时间t2＝v1/a2′＝0.3 s
两物体速度相等到木板停止运动过程中物块滑行距离s2＝v1t2－a1′t＝0.135 m
物块末速度v2＝v1－a1′t2＝0.3 m/s
木板滑行距离s2′＝v1t2－a2′t＝0.09 m
物块相对木板向右滑行l2＝s2－s2′＝0.045 m
之后木板静止，物块在木板上以加速度a1′继续减速直至停下
滑行距离l3＝＝0.045 m
综上所述，整个过程结束时物块距木板右端的距离
l＝l1－l2－l3＝0.81 m
17.【答案】1 s
【解析】撤力前木板做加速运动，撤力后木板做减速运动，设加速过程的位移大小为x1，加速度大小为a1，加速运动的时间为t1；减速过程的位移大小为x2，加速度大小为a2，减速运动的时间为t2，由牛顿第二定律得撤力前
F－μ(m＋M)g＝Ma1，解得a1＝m/s2
撤力后μ(m＋M)g＝Ma2，解得a2＝m/s2
x1＝a1t，x2＝a2t
为使小滑块不从木板上掉下，应满足x1＋x2≤L
又a1t1＝a2t2
由以上各式可解得t1≤1 s
即水平恒力F作用的最长时间为1 s.
18.【答案】(1) 41.5 m/s (2) 5.2×105N
【解析】(1)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力与阻力作用，设加速度大小为a1，末速度大小为v1，运动时间为t1，有F－Ff＝ma1①
v－v＝2a1l1②
v1＝a1t1③
其中v0＝0，Ff＝0.1mg，代入已知数据可得
a1＝5.0 m/s2，v1＝40 m/s，t1＝8.0 s④
飞机在倾斜跑道上运动时，沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿斜面方向的分力作用，设沿斜面方向的加速度大小为a2、末速度大小为v2，沿斜面方向有
F－Ff－FGX＝ma2⑤
FGX＝mgsinα＝mg＝4.0×104N⑥
v－v＝2a2l2⑦
代入已知数据可得a2＝3.0 m/s2
v2＝m/s≈41.5 m/s⑧
(2)飞机在水平跑道上运动时，水平方向受到推力、助推力与阻力作用，设加速度大小为a1′、末速度大小为v1′，有F推＋F－Ff＝ma1′⑨
v1′2－v＝2a1′l1⑩
飞机在倾斜跑道上运动时，沿倾斜跑道受到推力、阻力与重力沿斜面方向的分力作用没有变化，加速度大小a2′＝a2＝3.0 m/s2
v2′2－v1′2＝2a2′l2
根据题意，v2′＝100 m/s，代入数据解得F推≈5.2×105N
19.【答案】g　g
【解析】当把悬线烧断的瞬间，乙受到悬线的拉力瞬间消失，乙只受重力，由牛顿第二定律可知，乙的加速度为g；在烧断悬线之前，由二力平衡可知，弹簧的弹力等于甲、乙两物体的重力之和；烧断悬线的瞬间，弹力不变；则甲受到的合力F＝2mg－mg＝mg;故加速度也为g，方向竖直向上．
20.【答案】200
【解析】因匀速提起重物，则FT＝mg.即绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力为FN＝Mg－mg＝(50－30)×10 N＝200 N，根据牛顿第三定律，人对地面的压力大小为200 N.
21.【答案】mgtanα　向右
【解析】小球受到两个力，即重力与绳子的拉力合力水平向右，与运动方向相反，可知小车在做匀减速运动，加速度大小为a＝gtanα.由于物体相对静止在小车上，故物体也在做匀减速运动，产生此加速度的力为静摩擦力．方向向右，大小为Ff＝ma＝mgtanα