2019-2020学年人教版高中物理必修1第四章 牛顿运动定律 测试卷

第四章《牛顿运动定律》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.用30 N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失，则第5 s末物体的速度和加速度分别是(　　)
A．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2
B．v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2
C．v＝4.5 m/s，a＝0
D．v＝7.5 m/s，a＝0
2.如图所示，质量为m的球置于倾角为45°的斜面上，被一个垂直于斜面的挡板挡住，现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是(　　)

A． 若加速度足够小，挡板对球的弹力可能为零
B． 若加速度大小为重力加速度g值时，斜面对球的弹力为零
C． 斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值
D． 斜面和挡板对球的弹力的合力等于ma
3.质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a下降(a
A． (M＋m)g－ma
B．M(g－a)－ma
C． (M－m)g＋ma
D．Mg－ma
4.如图所示，一木箱内装一铁球，木箱的内宽与高恰好与铁球的直径相等，当木箱自由下落时，下列说法正确的是(　　)

A． 不计空气阻力时，铁球对木箱下壁有压力
B． 不计空气阻力时，铁球对木箱上壁有压力
C． 有空气阻力时，铁球对木箱上壁有压力
D． 有空气阻力时，铁球对木箱下壁有压力
5.如图所示，两个完全相同的匀质光滑小球，静止在内壁光滑的半球形碗底，两球之间相互作用力的大小为F1，每个小球对碗的压力大小均为F2，若两小球质量不变，而半径均减小为原来的一半，则(　　)

A．F1和F2均变大
B．F1和F2均变小
C．F1变大，F2变小
D．F1变小，F2变大
6.如图所示，半球形物体A和小球B紧靠着放在一固定斜面上，并处于静止状态，忽略小球B表面的摩擦，用水平力F沿物体A表面将小球B缓慢拉至物体A的最高点C，物体A始终保持静止状态，则下列说法中正确的是(　　)

A． 物体A受到4个力的作用
B． 物体A受到斜面的摩擦力大小始终不变
C． 小球B对物体A的压力大小始终不变
D． 小球B对物体A的压力大小一直增加
7.如图所示，两个质量相同的物体1和2紧靠在一起，放在光滑水平桌面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2作用，而且F1>F2，则1施于2的作用力大小为(　　)

A．F1
B．F2
C．(F1＋F2)
D．(F1－F2)
8.如图所示，质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀加速下滑，设物体与斜面间的动摩擦因数为μ，此时物体的加速度的大小为a1；若物体m上再放另一质量为m′的物体，它们一起运动的加速度大小为a2；若物体m上施加一个竖直向下、大小等于m′g的力F，此时下滑的加速度大小为a3.则a1、a2、a3大小的关系是(　　)

A．a3>a1>a2
B．a1＝a2C．a1D．a1＝a3>a2
9.如图所示，A、B两球(可视为质点)质量均为m，固定在轻弹簧的两端，分别用细绳悬于O点，其中球A处在光滑竖直墙面和光滑水平地面的交界处．已知两球均处于静止状态，OA沿竖直方向，OAB恰好构成一个正三角形，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)

A． 球A对竖直墙壁的压力大小为mg
B． 弹簧对球A的弹力大于对球B的弹力
C． 绳OB的拉力大小等于mg
D． 球A对地面的压力不可能为零
10.如图所示，在竖直方向运行的电梯中，一个质量为m的物块置于倾角为30°的粗糙斜面上，物块始终位于斜面上某一位置．则下列判断中正确的是(　　)

A． 若电梯静止不动，物块所受的摩擦力一定是零
B． 若电梯匀速向上运动，物块所受摩擦力方向有可能沿斜面向下
C． 若电梯加速上升，物块所受弹力与摩擦力的合力一定大于mg
D． 若电梯加速下降，物块所受摩擦力的方向一定沿斜面向下
11.在保证人身安全的情况下，某人从某一高度处竖直跳下到达水平地面．从脚尖着地、双腿逐渐弯曲到静止的过程中，下列分析正确的是(　　)
A． 人一直向下做减速运动
B． 人先向下做加速运动，后向下做减速运动
C． 人一直处于失重状态
D． 人一直处于超重状态
12.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是(　　)
A． 将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B． 将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C． 将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D． 将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
二、实验题(共3小题)
13.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)

14.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”)
15.甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示．

①两位同学用砝码盘(连同砝码)的重力作为小车(对象)受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响．他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做________运动．另外，还应满足砝码盘(连同砝码)的质量m________小车的质量M.(填“远小于”、“远大于”或“近似等于”)接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．
②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a.下图是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm.实验中使用的电源是频率f＝50 Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留三位有效数字)

③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a－图线后，发现：当较大时，图线发生弯曲．于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象．那么，该同学的修正方案可能是________ .
A．改画a与的关系图线
B．改画a与(M＋m)的关系图线
C．改画a与的关系图线
D．改画a与的关系图线
三、计算题(共3小题)
16.车厢底部有一质量为m′＝5 kg的物体，如下图所示，当小车以7.5 m/s2的加速度向右加速运动时，m′与小车始终保持相对静止，试分析物体的受力情况，并求出各力的大小．

17.如图所示，质量为m的光滑小球，用轻绳连接后，挂在三角劈的顶端，绳与斜面平行，劈置于光滑水平面上，斜面与水平面夹角为θ＝30°，则：

(1)劈以加速度a1＝水平向左加速运动时，绳的拉力为多大？
(2)劈的加速度至少为多大时小球对劈无压力？加速度方向如何？
18.某同学用位移传感器研究木块在斜面上的滑动情况，装置如图甲．己知斜面倾角θ＝37°.他使木块以初速度v0沿斜面上滑，并同时开始记录数据，绘得木块从开始上滑至最高点，然后又下滑回到出发处过程中的x－t图线如图乙所示．图中曲线左侧起始端的坐标为(0,1.4)，曲线最低点的坐标为(0.5,0.4)．重力加速度g取10 m/s2.sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8求：
(1)木块上滑时的初速度大小v0和上滑过程中的加速度大小a1；
(2)木块与斜面间的动摩擦因数μ；
(3)木块滑回出发点时的速度大小vt.

甲

乙
四、填空题(共3小题)
19.如图所示，与水平面成θ角的皮带传送机，把质量为m的货箱放到向上传送的皮带上，皮带的运转是匀速的，皮带与货箱间的动摩擦因数为μ，货箱从底端放上皮带时的速度为零，到达顶端前已经和皮带相对静止，货箱与皮带间相对运动阶段，货箱受到的摩擦力大小为________；货箱与皮带间相对静止后受到的摩擦力大小为________．

20.如图所示，甲、乙两队举行拔河比赛，甲队获胜．如果甲队对绳的拉力为F甲，地面对甲队的摩擦力为Ff甲，乙队对绳的拉力为F乙，地面对乙队的摩擦力为Ff乙，绳的质量不计，则有F甲________F乙，Ff甲________Ff乙．(均填“＞”“＝”或“＜”)

21.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)



答案解析
1.【答案】C
【解析】前3 s物体由静止开始做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：F＝ma，解得：a＝＝m/s2＝1.5 m/s2,3 s末物体的速度为v＝at＝1.5×3 m/s＝4.5 m/s；3 s后，力F消失，由牛顿第二定律可知加速度立即变为0，物体做匀速直线运动，所以5 s末的速度仍是3 s末的速度，即4.5 m/s，加速度为a＝0, C正确．
2.【答案】B
【解析】小球受到重力mg，斜面的支持力FN2、挡板的弹力FN1，则竖直方向有：FN2cos 45°＋FN1sin 45°＝mg，水平方向有：FN1cos 45°－FN2sin 45°＝ma，若加速度足够小，据表达式知，挡板对球的弹力不可能为零，选项A错误；若加速度大小为重力加速度g值时，据表达式可知，斜面对球的弹力为零，选项B正确；C错误．由于重力方向竖直向下，斜面和挡板对球的弹力的合力沿水平方向的分力为ma，所以其二者的合力大于ma，选项D错误．
3.【答案】C
【解析】对重物，设绳的拉力为FT，由牛顿第二定律知：mg－FT＝ma，所以，绳的拉力为FT＝mg－ma.对人受力分析，受重力、绳的拉力及地面的支持力而平衡，则Mg＝FN＋FT，所以FN＝Mg－FT＝(M－m)g＋ma.根据牛顿第三定律知，人对地面的压力大小也为(M－m)g＋ma.
4.【答案】D
【解析】若不计空气阻力，整体只受到重力作用，加速度为g，隔离铁球，可知铁球只受重力作用，对木箱上、下壁均无压力，A、B错误；若受到空气阻力，整体加速度将小于g，隔离铁球，分析受力可知，铁球要受到向上的作用力，其加速度才会小于g，由此可知铁球受到下壁的支持力，铁球对木箱下壁有压力，C错误，D正确．
5.【答案】B
【解析】以左边的球为研究对象，作出力图，如图．设碗对球的支持力F2与竖直方向的夹角为α.

根据平衡条件得F2＝；F1＝mgtanα，若两小球质量不变，而半径均减小为原来的一半，则α减小，cosα变大，tanα变小；则F1变小，F2变小．故选B.
6.【答案】A
【解析】物体A受重力、压力、支持力和静摩擦力，共4个力，A正确；再对A、B整体分析，受拉力、重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件，有：Ff＝(M＋m)sinα＋Fcosα，

对球B分析，受水平拉力、重力和支持力，三力平衡，三个力构成首尾相连的矢量三角形，如图所示：将小球B缓慢拉至物体A的最高点过程中，θ变小，故支持力FN变小，拉力F也变小，静摩擦力减小，故B、C、D错误．
7.【答案】C
【解析】将物体1、2看做一个整体，设质量均为m，
由牛顿第二定律得F1－F2＝2ma，所以a＝
以物体2为研究对象，受力情况如图所示．

由牛顿第二定律得F12－F2＝ma，
所以F12＝F2＋ma＝.
8.【答案】B
【解析】当物体m沿斜面加速下滑时，对物体进行受力分析，如图所示．

x轴：mgsinθ－Ff1＝ma1①
y轴：FN1＝mgcosθ②
Ff1＝μFN1③
由①②③联立，得a1＝gsinθ－μgcosθ
当物体m上再放一物体m′时，对m、m′组成的整体进行受力分析，如图所示

x轴：(m′＋m)gsinθ－Ff2＝(m′＋m)a2④
y轴：FN2＝(m＋m′)gcosθ⑤
Ff2＝μFN2⑥
由④⑤⑥联立，得a2＝gsinθ－μgcosθ
当物体m上施加一个竖直向下、大小等于m′g的力F时，对物体m进行受力分析，如图所示

x轴：(mg＋F)sinθ－Ff3＝ma3⑦
y轴：FN3＝(mg＋F)cosθ⑧
Ff3＝μFN3⑨
由⑦⑧⑨联立，得a3＝
＝gsinθ－μgcosθ＋(sinθ－μcosθ)
因为mgsinθ>μmgcosθ，即sinθ>μcosθ
所以a3>gsinθ－μgcosθ
即a1＝a29.【答案】C
【解析】对B受力分析可知，F＝TB＝mg，则对A弹簧弹力的水平分力等于A对竖直墙壁的压力大小，则球A对竖直墙壁的压力大小为FNA＝Fcos 30°＝mg，选项A错误；绳OB的拉力大小等于mg，选项C正确；根据牛顿第三定律可知，弹簧对球A的弹力等于对球B的弹力，选项B错误；由于细绳OA竖直，故球A对地面的压力可能为零，选项D错误．

10.【答案】C
【解析】电梯静止或者匀速直线运动，则物块受力平衡，摩擦力沿斜面向上与重力沿斜面向下的分力平衡，即Ff＝mgsinθ，A、B错误；若电梯加速上升，则合力向上，即弹力、摩擦力和重力三力合力竖直向上，所以弹力和摩擦力的合力一定大于重力mg，C正确；若电梯加速下降，若处于完全失重状态，则支持力和摩擦力等于零，若加速度小于重力加速度，则支持力和摩擦力的合力竖直向上，小于重力，摩擦力方向沿斜面向上，D错误．
11.【答案】B
【解析】人在脚尖刚着地时，重力大于支持力，故人仍将向下做加速运动；当重力等于支持力时速度达到最大；此后开始减速直至静止；故人的运动过程为人先向下做加速运动，后向下做减速运动，B正确．
12.【答案】C
【解析】为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，故选C.
13.【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．
14.【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．
15.【答案】①匀速直线运动　远小于　②0.343　③A
【解析】①“验证牛顿第二定律”的实验中，为使绳子拉力为小车受到的合力，应先平衡摩擦力，方法是将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做匀速直线运动，另外为使绳子拉力等于砝码盘(连同砝码)的重力，必须满足砝码盘(连同砝码)的质量m远小于小车的质量M的条件．
②每打五个点取一个计数点，又因打点计时器每隔0.02 s打一个点，所以相邻两计数点间的时间间隔T＝0.1 s；
在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数即Δx＝aT2，逐差法知a＝＝×10－2≈0.343 m/s2
③分别对小车与砝码列出牛顿第二定律，对小车有F＝Ma，对砝码有mg－F＝ma，两式联立可得a＝＝·mg，作图时应作出a－图象．故选A.
16.【答案】物体受重力，支持力和小车给它的摩擦力
重力为50 N，支持力为50 N，摩擦力为37.5 N
【解析】物体共受三个力的作用：重力、支持力和小车给它的摩擦力．
其中：重力G＝m′g＝50 N，方向竖直向下．
支持力FN＝G＝50 N，方向竖直向上．
摩擦力Ff＝m′a＝5×7.5 N＝37.5 N，方向水平向右．
17.【答案】(1)mg　(2)g　水平向左
【解析】当劈水平向左的加速度较小时，小球对劈有压力作用，当劈水平向左的加速度较大时，小球将离开斜面．
(1)对小球进行受力分析如图所示．

水平方向：
FT1cosθ－FN1sinθ＝ma1
竖直方向：
FT1sinθ＋FN1cosθ＝mg
由以上两式得FT1＝mg.
(2)对小球进行受力分析如图所示．

由牛顿第二定律得小球对劈无压力时
FT2cosθ＝ma2
FT2sinθ＝mg
由以上两式得a2＝g，方向水平向左．
18.【答案】(1)4 m/s　8 m/s2　(2)0.25　(3)2m/s
【解析】(1)木块匀减速上滑，由图象得到：末速度v＝0，位移大小x＝(1.4－0.4) m＝1.0 m，时间为t＝0.5 s；
根据位移时间公式，有x＝v0t－a1t2；
根据速度时间公式，有v＝v0－a1t；
联立解得：v0＝4 m/s，a1＝8 m/s2
(2)上滑过程，木块受重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有
mgsin 37°＋μmgcos 37°＝ma1
代入数据解得
μ＝0.25
(3)木块下滑过程，根据牛顿第二定律，有
mgsin 37°－μmgcos 37°＝ma2
代入数据解得
a2＝4 m/s2
木块匀加速下滑，根据速度位移公式，有
v＝2a2x
解得
vt＝＝2m/s.
19.【答案】μmgcosθ　mgsinθ
【解析】货箱与皮带间相对运动阶段，货箱受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为：Ff＝μFN＝μmgcosθ，
货箱与皮带间相对静止后受到的摩擦力为静摩擦力，大小与重力沿皮带向下的分量相同为：Ff′＝mgsinθ
20.【答案】＝　>
【解析】拔河比赛时，甲队对绳子的力和乙队对绳子的力大小是相等的，各队的输赢情况取决于各队所受的摩擦力，甲队获胜是由于甲队所受的摩擦力比乙队所受的摩擦力大．
21.【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．