2019-2020人教版高一上册必修1物理第四章《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.某研究性学习小组用实验装置模拟火箭发射卫星．火箭点燃后从地面竖直升空，燃料燃尽后火箭的第一级和第二级相继脱落，实验中速度传感器测得卫星竖直方向的速度—时间图象如图所示，设运动中不计空气阻力，燃料燃烧时产生的推力大小恒定．下列判断正确的是(　　)

A．t2时刻卫星到达最高点，t3时刻卫星落回地面
B． 卫星在0～t1时间内的加速度大于t1～t2时间内的加速度
C．t1～t2时间内卫星处于超重状态
D．t2～t3时间内卫星处于超重状态
2.如图所示，吊篮A、物体B、物体C的质量分别为m、3m、2m.B和C分别固定在弹簧两端，弹簧的质量不计．B和C在吊篮的水平底板上处于静止状态．将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间(　　)

A． 吊篮A的加速度大小为g
B． 物体B的加速度大小为g
C． 物体C的加速度大小为2g
D．A，B，C的加速度大小都等于g
3.如图所示，物体A被平行于斜面的细线拴在斜面的上端，整个装置保持静止状态，斜面被固定在台秤上，物体与斜面间无摩擦，装置稳定后，当细线被烧断，物体下滑时与静止时比较，台秤的示数(　　)

A． 增加
B． 减小
C． 不变
D． 无法确定
4.水平面上一个质量为m的物体，在一水平恒力F作用下，由静止开始做匀加速直线运动，经时间t后撤去外力，又经时间2t物体停了下来．则物体受到的阻力应为下列四个选项中的哪一个(　　)
A．F
B．
C．
D．
5.如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆的下端固定有质量为m的小球．下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是(　　)

A． 小车静止时，F＝mgsinθ，方向沿杆向上
B． 小车静止时，F＝mgcosθ，方向垂直于杆向上
C． 小车向右匀速运动时，一定有F＝mg，方向竖直向上
D． 小车向右匀加速运动时，一定有F＞mg，且方向沿杆向上
6.物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质称为惯性．下列有关惯性的说法中，正确的是(　　)
A． 乘坐汽车时系好安全带可减小惯性
B． 运动员跑得越快惯性越大
C． 宇宙飞船在太空中也有惯性
D． 汽车在刹车时才有惯性
7.悬挂在电梯天花板上的弹簧测力计的钩子挂着质量为m的物体，电梯静止时弹簧测力计的示数为G＝mg，下列说法中，正确的是(　　)
A． 当电梯匀速上升时，弹簧测力计的示数增大，物体处于超重状态；电梯匀速下降时，弹簧测力计的示数减小，物体处于失重状态
B． 只有电梯加速上升时，弹簧测力计的示数才会增大，物体处于超重状态；只有电梯加速下降时弹簧测力计的示数才会减小，物体处于失重状态
C． 不管电梯向上或向下运动，只要加速度的方向竖直向上，弹簧测力计的示数一定增大，物体处于超重状态
D． 不管电梯向上或向下运动，只要加速度的方向竖直向下，弹簧测力计的示数一定减小，物体处于超重状态
8.如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔，质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住，现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是(　　)

A．F减小，FN不变
B．F不变，FN减小
C．F不变，FN增大
D．F增大，FN减小
9.从飞机起飞后，攀升过程中，假设竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，该过程飞行员(　　)
A． 一直处于失重状态
B． 一直处于超重状态
C． 先处于失重状态，后处于超重状态
D． 先处于超重状态，后处于失重状态
10.质量为m的物体放置在升降机内的台秤上，升降机以加速度a在竖直方向做匀变速直线运动，若物体处于失重状态，则(　　)
A． 升降机的加速度方向竖直向上
B． 台秤示数减少ma
C． 升降机一定向上运动
D． 升降机一定做加速运动
11.如图所示，用轻滑轮悬挂重力为G的物体．轻绳总长为L，绳能承受的最大拉力是2G，现将轻绳一端固定，另一端缓慢向右移动距离d而使绳不断，则d的最大值为(　　)．

A．
B．L
C．L
D．L
12.如图，质量m1>m2的两物体A，B叠放在一起放在倾角为θ的光滑固定斜面上，现让它们由静止开始释放，在沿斜面下滑过程中，物体B的受力图是(　　)

A．
B．
C．
D．
二、实验题(共3小题)
13.如图所示为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L＝48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．

(1)实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上．
②平衡摩擦力，让小车在不受拉力时做________运动．
③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；为保证细线的拉力不变，必须调节滑轮的高度使______________________________________________________
__________________．
④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB.
⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．
(2)下表中记录了实验测得的几组数据，v－v是两个速度传感器记录速度的平方差，则加速度的表达式a＝________，请将表中第4次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字).

(3)由表中数据，在图中坐标纸上作出a－F关系图线．

(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外，还可能是________________________________________
________________________________．
14.　在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某次实验测得如下数据：当m一定时，a与F的关系如表一所示；当F一定时，a与的关系如表二所示．
表一

表二

(1)在如图所示的相应坐标系中，根据表一、表二所给数据作出图象．

(2)由图象可以判定：当m一定时，a与F的关系为________；当F一定时，a与m的关系为________．
(3)在研究a与m的关系时，作了a－图象，而没作a－m图象，那么作a－图象有何优点？
15.如图所示的装置，可用于验证牛顿第二定律．在气垫导轨上安装两个光电门，小车上固定遮光板，细线一端与小车相连，另一端跨过定滑轮挂上沙桶，实验首先调整气垫导轨，通过调整使小车未挂沙桶时能在气垫导轨上做匀速运动，然后再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车和遮光板的总质量M、遮光板的宽度d、两光电门的中心的距离s.则

某次实验过程中测得：沙桶的质量为m，小车先后通过两个光电门的挡光时间分别为t1、t2(小车通过第二个光电门后，沙桶才落地)，已知重力加速度为g，则对该小车实验要验证的表达式是________．
三、计算题(共3小题)
16.如图所示为一水平传送带装置示意图，A、B为传送带的左、右端点，AB长L＝2 m，初始时传送带处于静止状态，当质量m＝2 kg的煤块(可视为质点)轻放在传送带A点时，传送带立即启动，启动过程可视为加速度a＝2 m/s2的匀加速运动，加速结束后传送带立即匀速转动．已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．g取10 m/s2.

(1)如果煤块以最短时间到达B点，煤块到达B点时的速度大小是多少？
(2)上述情况下煤块运动到B点的过程中在传送带上留下的痕迹至少多长？
17.电梯内有一质量为m的物体，被细线挂在电梯的天花板上，当电梯以的加速度竖直加速下降时，细线对物体的拉力是多大？(g为重力加速度)
(1)若电梯以的加速度竖直减速下降，则细线对物体的拉力是多大？
(2)若电梯以的加速度竖直加速上升，则细线对物体的拉力是多大？
(3)若电梯以的加速度竖直减速上升，则细线对物体的拉力是多大？
18.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图象如图所示．弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的.设球受到的空气阻力大小恒为Ff，取g＝10 m/s2，求：
(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小；
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.

四、填空题(共3小题)
19.某竖直升空的火箭，其升空时的v－t图象如图所示，忽略空气阻力，且火箭到达最大高度后自由下落，则火箭在0～40 s过程中处于________现象(填“超重”“失重”或“平衡”)，火箭从最大高度处自由下落过程是处于________现象(填“超重”“失重”或“完全失重”)．

20.如图所示，质量相同的A，B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动．两球间是一个轻质弹簧，如果突然剪断悬线，则在剪断悬线瞬间A球加速度为________；B球加速度为________．

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】C
【解析】卫星在0～t3时间内速度方向不变，一直升高，在t3时刻到达最高点，A错误；v－t图象的斜率表示卫星的加速度，由图可知，t1～t2时间内卫星的加速度大，B错误；t1～t2时间内，卫星的加速度竖直向上，处于超重状态，t2～t3时间内，卫星的加速度竖直向下，处于失重状态，故C正确，D错误．
2.【答案】C
【解析】弹簧开始的弹力F＝3mg，剪断轻绳的瞬间，弹力不变，B的合力仍然为零，则B的加速度为0；将C和A看成一个整体，根据牛顿第二定律得，aAC＝＝2g，即A、C的加速度均为2g.故A、B、D错误，C正确.
3.【答案】B
【解析】当装置静止时，台秤的示数等于装置所受的重力；当细线被烧断物体下滑时，物体有向下的加速度，装置处于失重状态，台秤的示数小于装置所受的重力，B正确．
4.【答案】C
【解析】设阻力为Ff，由牛顿第二定律得：F－Ff＝ma1，Ff＝ma2，v＝a1t，v＝a2·2t，以上四式联立可得：Ff＝，只有C正确．
5.【答案】C
【解析】小车静止和匀速运动时，小球处于平衡状态，则杆对球的弹力F＝mg，方向竖直向上，故A、B错误，C正确；小球向右匀加速运动时，小球具有向右的加速度，合力向右，根据平行四边形定则知，F＞mg，但是方向不一定沿杆向上，故D错误．

6.【答案】C
【解析】　乘坐汽车时系好安全带，不是可以减小惯性，而是在紧急刹车时可以防止人由于惯性的作用飞离座椅，所以A错误；质量是物体惯性大小的唯一量度，与人的速度的大小无关，所以B、D错误；在太空中物体的质量是不变的，所以物体的惯性也不变，所以C正确．
7.【答案】C
【解析】电梯匀速运动，处于平衡状态，弹簧测力计示数不变，故A错误；超重时物体的加速度向上，对应运动形式有：向上的加速运动，向下的减速运动；失重时物体加速度向下，对应的运动形式有：向下的加速运动，向上的减速运动，故B、D错误，C正确．
8.【答案】A
【解析】小球沿圆环缓慢上移可看做匀速运动，对小球进行受力分析，小球受重力G，拉力F，轨道对小球的弹力FN三个力．满足受力平衡．作出受力分析图如下

由图可知△OAB∽△GFA
即：＝＝
当A点上移时，半径不变，G不变，AB长度减小，则知F减小，FN不变，故A正确．
9.【答案】D
【解析】飞机攀升过程中，假设竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，飞机向上加速的过程中加速度的方向向上，处于超重状态；飞机向上减速的过程中加速度的方向向下，处于失重状态，D正确．
10.【答案】B
【解析】若物体处于失重状态，则加速度向下，故升降机可能是向上减速、也可能是向下加速，A、C、D错误．
11.【答案】D
【解析】以轻绳与滑轮接触处的一小段绳为研究对象，其受到轻滑轮对它的作用力大小等于G，两边的轻绳对它的等大的拉力为FT，设当d达到最大值时两绳张角为2θ，则
FTcosθ＝，cosθ＝，比较两式易得最大值为L，D项正确．
12.【答案】C
【解析】两物体共同运动的加速度a＝gsinθ，对物体B，根据牛顿第二定律FAB＋mBgsinθ＝mBa，解得：FAB＝0；故物体B只受重力和斜面的支持力作用，故选C.
13.【答案】(1)②匀速直线　③细线与长木板平行
(2)　4.84
(3)

(4)没有完全平衡摩擦力
【解析】(1)②平衡摩擦力完成的依据是小车在不受拉力作用时恰好做匀速直线运动．③为保证细线的拉力不变，细线必须与长木板平行．
(2)由匀变速直线运动速度与时间的关系v－v＝2aL可得，a＝.将v－v＝4.65 m2/s2，L＝0.48 m代入后可得a≈4.84 m/s2.
(3)如图所示

(4)由作出的a－F图象可知，当拉力F已经大于0时，小车的加速度仍然为0，故可能的原因是没有完全平衡摩擦力．
14.【答案】　(1)作出图象如图所示

(2)正比　反比
(3)a－m图象是曲线，难以找出规律；a－图象是直线，容易找出规律．
【解析】
15.【答案】2mgs＝M[2－2]
【解析】由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
小车通过光电门1速度为：v1＝
小车通过光电门2速度为：v2＝
根据运动学公式v2－v＝2as，小车的加速度为：
a＝＝
根据需要验证的牛顿第二定律关系式为：F＝mg＝Ma，即：
2mgs＝M[()2－()2]
16.【答案】(1)2 m/s　(2)1 m
【解析】(1)由μmg＝ma1得a1＝1 m/s2.a1为了使煤块以最短时间到达B点，煤块应以加速度a1＝1 m/s2一直匀加速从A点到达B点，有
v＝2a1L得vB＝2 m/s
(2)传送带加速结束时的速度v＝vB＝2 m/s时，煤块在传送带上的痕迹最短
煤块运动时间t＝＝2 s
传送带加速过程v＝at1得t1＝1 s
x1＝at得x1＝1 m
传送带匀速运动过程t2＝t－t1＝1 s
x2＝vt2得x2＝2 m
故痕迹最小长度为Δx＝x1＋x2－L＝1 m.
17.【答案】(1)mg　(2)mg　(3)mg
【解析】以物体为研究对象．根据牛顿第二定律得mg－FT＝ma，解得FT＝mg.
(1)选向上的方向为正方向，设加速度的大小为a1，物体受向下的重力mg及向上的拉力FT1作用．根据牛顿第二定律得FT1－mg＝ma1，解得FT1＝mg.
(2)选向上的方向为正方向，设加速度的大小为a2，物体受向下的重力mg及向上的拉力FT2作用．根据牛顿第二定律得FT2－mg＝ma2，解得FT2＝mg.
(3)选向下的方向为正方向，设加速度的大小为a3，物体受向下的重力mg及向上的拉力FT3作用，根据牛顿第二定律得mg－FT3＝ma3，解得FT3＝mg.
18.【答案】(1)0.2 N　(2)0.375 m
【解析】(1)由v－t图象可知，弹性球下落过程的加速度为
a1＝＝m/s2＝8 m/s2
根据牛顿第二定律，得mg－Ff＝ma1
所以弹性球受到的空气阻力
Ff＝mg－ma1＝(0.1×10－0.1×8) N＝0.2 N
(2)弹性球第一次反弹后的速度v1＝×4 m/s＝3 m/s
根据牛顿第二定律得mg＋Ff＝ma2，得弹性球上升过程的加速度大小为
a2＝＝m/s2＝12 m/s2
根据v2－v＝－2a2h，得弹性球第一次反弹的高度
h＝＝m＝0.375 m.
19.【答案】超重　完全失重
【解析】由图象可知在0～40 s过程中，火箭有向上的加速度，根据牛顿第二定律可知，必定是推力大于重力，处于超重状态；40 s后火箭自由下落，所有的重力都作为合力产生向下的加速度，大小为重力加速度g，所以此时处于完全失重状态．
20.【答案】2g(方向向下)　0
【解析】在悬线剪断之前，A，B可看成一个整体，由二力平衡知，弹簧弹力等于重力mg，当剪断悬线瞬间，弹簧的形变量不变，故弹力不变，故A受向下为mg的弹力和向下为mg的重力，故A的加速度a1＝＝2g，方向向下．对B而言，受力不变，即B的加速度为零．
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