人教版物理必修一第四章：牛顿运动定律单元检测（含解析）

人教版物理必修一第四章：牛顿运动定律单元检测
一、单选题（本大题共10小题）
以下说法正确的是
A. 花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作，此时该运动员可看作质点
B. 质量一定的物体受到合外力越大，物体的速度变化越快
C. 一个物体在受到滑动摩擦力的同时不可能还受到静摩擦力
D. 为了交通安全，汽车行驶过程中要限速，是因为速度越大，汽车的惯性越大
力学中，选定下列哪组物理量为国际单位制中的基本物理量
A. 力、长度、质量 B. 力、质量、时间
C. 长度、力、时间 D. 长度、质量、时间
如图所示，重为G的书本置于水平桌面上，桌面对书本的支持力为，书本对桌面的压力为，下列说法正确的是
A. 大于 B. G与是一对平衡力
C. G与是一对作用力与反作用力 D. 与是一对作用力与反作用力
如图所示，在粗糙的水平面上放一质量为2kg的物体，现用的力，斜向下推物体，力F与水平面成角，物体与水平面之间的滑动摩擦系数为，则
A. 物体对地面的压力为24N B. 物体所受的摩擦力为12N
C. 物体加速度为 D. 物体将向右匀速运动
如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度，由此可判断??

A. 电梯可能加速下降，加速度大小为5?
B. 电梯可能减速上升，加速度大小为?
C. 乘客处于超重状态
D. 乘客对电梯地板的压力为625?N
AB是固定在空中的光滑水平横杆，一质量为M的物块穿在杆AB上，物块通过细线悬吊着一质量为m的小球。现用沿杆的恒力F拉物块使物块、小球一起保持相对静止向右运动，细线与竖直方向夹角为，则以下说法正确的是
A. 杆对物块的支持力为Mg B. 细线上的拉力为
C. D. 物块和小球的加速度为
一质量为m的铁球在水平推力F的作用下，静止在倾角为的斜面和竖直墙壁之间，铁球与斜面的接触点为A，推力F的作用线通过球心O，如图所示，假设斜面、墙壁均光滑．若水平推力缓慢增大，则在此过程中
A. 墙对铁球的作用力大小始终等于推力F
B. 墙对铁球的作用力大小始终大于推力F
C. 斜面对铁球的作用力缓慢增大
D. 斜面对铁球的支持力大小始终等于
如图所示，质量分别为、的A、B两小球分别连在弹簧两端，B小球用细绳固定在倾角为的光滑斜面上，若不计弹簧质量，在细绳被剪断的瞬间，A、B两小球的加速度分别为
A. 都等于 B. 0和
C. 和0 D. 0和
如图所示，一个质量为m的光滑小球，用细线系住上端固定在光滑斜面体的顶端，斜面体的质量为M，倾角为。今用水平拉力F拉着斜面体沿着光滑的水平面向右匀加速运动，为使小球不离开斜面，则水平拉力F的最大值不得超过???。
A. B.
C. D.
如图所示，小车的质量为M，人的质量为m，且，人用恒力F拉绳，若不计滑轮与绳的质量，人与车保持相对静止，在光滑的水平面上从静止出发，向左前进距离s时的速度为v，则此过程中，下列说法正确的是
A. 人做的功为Fs
B. 车对人的摩擦力对人做功
C. 绳对小车的拉力做功
D. 此过程中，绳对小车做功的功率为Fv
二、填空题（本大题共5小题）
如图所示，AB物体通过轻绳跨在光滑的定滑轮上，B与地面接触。其中物体A的质量为，物体B的质量为5kg，则绳对A的拉力大小为________N；B对地面的压力大小为________N。
某同学利用如图所示实验装置“探究加速度与力、质量的关系”
实验中打点计时器应接______电源选填“交流”或“直流”；为了用沙和沙桶的重力表示绳上拉力，实验中小车质量应______沙和沙桶的总质量。选填“远大于”、“远小于”或“等于”
实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的图象如图所示，可能是图中的图线______。选填“甲”、“乙”、“丙”

客运电梯简化模型如图所示，在时电梯由静止开始上升，最初一段时间内电梯的加速度a随时间t变化的关系如图所示。已知电梯总质量为，忽略空气阻力，则电梯在上升过程中受到的最大拉力为_______N，电梯在前11s内的速度改变量为________。重力加速度g取

如下图所示，水平传送带正从A向B以速度做匀速运动．A、B相距将小物块P轻轻地放到传送带上A处，P与AB间的动摩擦因数为，设传送带的速率保持不变，小物块P滑离传送带瞬间速度大小为_______小物块P从A点运动到B点所需的总时间________重力加速度

质量的木块原来静止在水平桌面上，一根劲度系数的弹簧一端与木块相连。当在弹簧的另一端施加一水平拉力时，木块做匀加速直线运动，加速度大小，此时弹簧的伸长量在弹性限度内，如图所示。则弹簧对木块的拉力大小______N，木块受到的合外力大小______N，木块受到的滑动摩擦力大小______N。
三、计算题（本大题共2小题）
如图所示，一质量的小物块初速度，在与斜面平行的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经时间2s物块由A点运动到B点，到达B点的速度已知物块与斜面的动摩擦因数，斜面的倾角，g取，斜面保持静止．求：

物块的加速度大小；
拉力F的大小；
斜面体受到地面的摩擦力．




如图甲所示，质量为的物体置于倾角为的固定且足够长的斜面上，时刻对物体施以平行于斜面向上的拉力F，时撤去拉力，物体运动的图象如图乙所示．，试求：

物体与斜面间的滑动摩擦因数；
拉力F的大小；
时物体的速度大小。








答案和解析
1.【答案】B
【解析】【分析】
当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时，我们就可以把它看成质点，根据把物体看成质点的条件来判断能否看作质点；根据牛顿第二定律分析加速度和质量、合外力之间的关系，加速度是描述速度变化快慢的物理量，摩擦力定义是两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力，摩擦力既可以作为动力也可以作为阻力，当摩擦力作为动力时方向和物体的运动方向相同，而作为阻力时方向和物体的运动方向相反．
掌握物体可看成质点的条件：物体在所研究的问题中形状和大小能不能忽略，明确惯性的影响因素，注意惯性只与质量有关，与其它任何因素无关．
【解答】
A、花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作，此时该运动员不可看做质点，故A错误；
B、质量一定的物体受到合外力越大，物体的加速度越大，则速度变化越快，故B正确；
C、当一个物体同时与两个物体接触时，可能相对一个物体运动，相对另一个物体有相对运动趋势，则受到滑动摩擦力的同时还可能还受到静摩擦力，故C错误；
D、惯性只与质量有关，与速度无关，故D错误．
故选：B
2.【答案】D
【解析】【分析】
解答本题关键掌握：国际单位制中的力学基本单位有三个：米、千克、秒，其他单位是导出单位或常用单位，长度、质量、时间是国际单位制中三个基本物理量。
本题的解题关键要掌握国际单位制中三个基本单位，要注意基本物理量与基本单位的区别，不能混淆。
【解答】
长度、质量、时间是国际单位制中三个力学基本物理量，力是导出物理量，故ABC错误，D正确；
故选D。
3.【答案】D
【解析】【分析】
作用力与反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上；二力平衡：等值、反向、共线。
本题关键明确相互作用力与一对平衡力的区别，最明显的区别是看力是否作用在同一个物体上．
【解答】
物体对桌面的作用力和桌面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，所以与是一对相互作用力，所以二者大小相等．故A错误，D正确；
B.G是物体的重力，而是桌面的受力，二力不可能平衡；故B错误；
C.与G都作用在物体上，大小相等，方向相反，是一对平衡力，故C错误；
故选：D。
4.【答案】A
【解析】【分析】
分析物体受力情况：物体受到重力、支持力、推力和摩擦力的作用，由竖直方向上的受力平衡求出支持力，即可求得物体对地面的压力；物体在推力的作用下，具有向右运动的趋势，需要比较水平向右的分力与最大静摩擦力的大小，确定物体的运动状态，再得出摩擦力的大小。
该题考查共点力作用下物体的平衡，解答的关键是需要判断出物体在推力的作用下能否运动，若运动则受到的是滑动摩擦力，若静止，则受到的是静摩擦力，静摩擦力要根据平衡条件求解。
【解答】
A.物体的受力如图所示：

在竖直方向，由共点力平衡条件和力的分解，可得：，
解得：，
由牛顿第三定律知，物体对地面的压力为，故A正确；
物体的最大静摩擦力为：，
在水平方向上的拉力为：，
由于，所以物体处于静止状态，
所受的静摩擦力为：，其加速度为零，故BCD错误。
故选A。
5.【答案】B
【解析】【分析】
本题关键是对小球受力分析，根据牛顿第二定律判断出小球的加速度方向，判断电梯的超、失重情况。
对小球的受力分析，受重力和拉力，结合牛顿第二定律，判断出加速度的方向及结合牛顿第三定律求出乘客对电梯地板的压力；然后判断电梯和乘客的超、失重情况。
【解答】
电梯静止不动时，小球受力平衡，有
电梯运行时弹簧的伸长量比电梯静止时小，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有，即
解得：，加速度向下，电梯可能加速下降或减速上升，乘客处于失重状态，故AC错误，B正确；
D.以乘客为研究对象，根据牛顿第二定律可得：，得
根据牛顿第三定律知乘客对地板的压力大小为，故D错误。
故选B。
6.【答案】C
【解析】【分析】
本题主要是考查了牛顿第二定律的知识。利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
以整体为研究对象竖直方向根据共点力的平衡条件计算支持力大小；以小球为研究对象，根据牛顿第二定律求解加速度，水平方向以整体为研究对象根据牛顿第二定律求解拉力大小。
【解答】
A.以整体为研究对象，竖直方向受力平衡，则可知杆对物块的支持力为，故A错误；
B.以m为研究对象进行受力分析如图所示，由此可得细线的拉力，故B错误；
小球运动的加速度为：，以整体为研究对象，整体的加速度为，水平方向根据牛顿第二定律可得：，故C正确，D错误。
故选C。
7.【答案】D
【解析】【分析】
对球受力分析，然后根据共点力平衡条件，运用正交分解法，结合几何关系分析求解；
本题关键是对小球受力分析，根据共点力平衡条件，运用正交分解法列式求解即可得出各力的变化情况。
【解答】
对小球受力分析，受推力F、重力G、墙壁的支持力N、斜面的支持力，如图：

根据共点力平衡条件，有：
x方向：，
竖直方向：，
解得：；
。
当F增加时，墙壁对铁球的作用力不断变大，为；故AB错误；
当F增加时，斜面的支持力为，保持不变，故球对斜面的压力也保持不变；则斜面对球的作用力也保持不变；故C错误，D正确。
故选D。
8.【答案】B
【解析】解：在剪断绳子之前，A处于平衡状态，所以弹簧的拉力等于A的重力沿斜面的分力相等。在剪断上端的绳子的瞬间，绳子上的拉力立即减为零，而弹簧的伸长量没有来得及发生改变，故弹力不变仍为A的重力沿斜面上的分力。故A球的加速度为零；
在剪断绳子之前，对B球进行受力分析，B受到重力、弹簧对它斜向下的拉力、支持力及绳子的拉力，在剪断上端的绳子的瞬间，绳子上的拉力立即减为零，对B球进行受力分析，则B受到到重力、弹簧的向下拉力、支持力。所以根据牛顿第二定律得：
；故B正确，ACD错误。
故选：B。
在剪断上端的绳子的瞬间，绳子上的拉力立即减为零，而弹簧的伸长量没有来得及发生改变，故弹力不变，再分别对A、B两个小球运用牛顿第二定律，即可求得加速度。
该题考查瞬时加速度问题，要注意明确在剪断绳子的瞬间，绳子上的力立即减为0，而弹簧的弹力不发生改变，再结合牛顿第二定律进行分析求解即可。
9.【答案】D
【解析】【分析】
当支持力为零时，受重力和拉力，结合牛顿第二定律求出加速度，得到最大力F。
本题考查了牛顿第二定律的临界问题，关键能够正确地受力分析，结合牛顿第二定律进行求解。
【解答】
当斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动时，支持力为零，
根据牛顿第二定律得：，
解得：，，故选D。

10.【答案】B
【解析】【分析】
求解本题的关键是先用整体法求出人和车共同的加速度，然后再对车受力分析，设出摩擦力的方向，根据牛顿第二定律列出方程，再求解．
遇到连接体问题要灵活运用整体法与隔离法，一般采用先整体后隔离的思想；遇到涉及静摩擦力问题，先设出摩擦力方向，再利用公式解出摩擦力，若为正值则方向与假设的方向相同，若为负值则相反．
【解答】
A.由图可知，人与车一起向左移动s，则人拉的绳子的绳头相对于人的位移是2s，所以人做的功等于2Fs，故A错误；
B.设向左为正方向，将人与车看做一整体分析，设他们的加速度大小为a，则有：，
再对人分析，假设车对人的摩擦力方向向右，则：
联立以上两式可得车对人的摩擦力大小为：；所以车给人的摩擦力对人做功，故B正确；
C.绳子对小车做的功与人对小车的摩擦力做的功的和等于小车增加的动能，所以绳对小车的拉力做功不等于，故C错误；
D.此过程中，小车的速度小于最后的一点除外，所以此过程中，绳对小车做功的功率小于Fv，故D错误。
故选B。
11.【答案】41；9
【解析】【分析】
由物体A静止，求出绳子的拉力。以B为研究对象，根据平衡条件求出地面对B的作用力的大小。
【解答】
以A为研究对象，根据平衡条件绳子的拉力为，再以B为研究对象，得：，即为，由牛顿第三定律可知，物体B受到的支持力与B对地面的压力大小相等，方向相反，所以B对地面的压力大小为9N。
故答案为：41；9。
12.【答案】交流 ? 远大于 ? 丙
【解析】解：无论是种打点计时器，均使用的是交流电源；当沙桶带着小车做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律可有：，显然当时
由于摩擦力的存在，当沙桶及沙质量较小进，可以拉不动小车加速，则此时小车的加速度为零，所以当未平衡摩擦力时，图象是图丙。
故答案为：交流??? 远大于
丙
考察打点计时器的使用及探究加速度与质量和作用力的关系的原理，反过来用牛顿第二定律可以知道；
同样从牛顿第二定律反向思维可以知道图象不过原点的原因。
本题是考察打点计时器的操作以及探究过程中出现的细节问题，这是考虑次要因素形成的，所以要反过来进行思考。
13.【答案】；10
【解析】【分析】
本题主要考查学生：
能根据图像分析物体的运动情况；
能熟练运用牛顿第二定律分析和计算力；
能熟练运用加速度的公式进行计算。
由图可知，电梯在内是变加速直线运动，加速度越来越大，在内，物体匀加速直线上升；由图可知，此时间段内，电梯的加速度最大，加速上升阶段，因为是加速上升，所以电梯处于超重状态，根据受力分析，可知，此时的拉力最大；而内，电梯虽然还在加速上升，但是其加速度的大小在变小，所以，此时间段内的加速度小于内的加速度。
综上分析可知，根据图象得到加速阶段的最大加速度，然后根据牛顿第二定律列式求解拉力；
? ? ? 而速度改变量等于图象与时间轴包围的面积。结合图象就可以求解速度的改变量．
【解答】
由图可以看出，加速上升阶段的最大加速度为，根据牛顿第二定律，有：?
所以，?；
?速度改变量等于图象与时间轴包围的面积，故：
??
故答案为：，10。
14.【答案】2? ?
【解析】【分析】
根据牛顿第二定律求解加速度，再根运动学公式得出加速到和传送带共速时的位移；
再结合速度时间公式得出加速的时间。
【解答】
小物块先做匀加速，根据牛顿第二定律得出加速度大小为：；
假设物块一直加速到和传送带共速，所经过的位移为：
故物块P滑离传送带瞬间速度大小为；
物块加速的时间为：
匀速时间为：
故从A点运动到B点
故填：2?
15.【答案】14 ? 4 ? 10
【解析】解：由胡克定律
弹簧对木块的拉力为：；
木块受到的合外力大小
根据，得
故答案为：14，4，10。
先根据胡克定律计算出弹簧对木块的拉力F的大小；根据牛顿第二定律求得木块受到的合外力，再计算出滑动摩擦力的大小。
这是一道关于牛顿第二定律的题目，受力分析正确，是解决该问题的关键。
16.【答案】解：
由?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
解得；? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
由牛顿第二定律得
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
解得? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
设地面对斜面体的摩擦力为，对斜面体，在水平方向
??
解得?? ?
方向水平向左
【解析】物体做匀加速直线运动，根据位移公式求物块到达B点时的速度；由加速度的定义求物块加速度的大小；
对物体受力分析，受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律列式求解拉力F的大小；
对斜面体受力分析，由共点力的平衡求解斜面体受到地面的摩擦力。
本题是已知运动情况确定受力情况，关键先根据运动学公式求解加速度，然后根据牛顿第二定律列式研究。
17.【答案】解：设力F作用时物体的加速度为，对物体受力分析：
由牛顿第二定律可知，；
设撤去力F后，加速度的大小为；
由牛顿第二定律可知，；
根据速度时间图线得，加速度的大小；
；
代入解得，；
物体向上做减速运动的时间：；
到达最高点后匀加速下滑的加速度为：；
向下运动的时间：；
所以在4s末的速度：；
答：斜面的摩擦因数为；
拉力F的大小为30N；
时物体的速度大小是。
【解析】本题考查了速度时间图线与牛顿第二定律的综合，知道加速度是联系力和运动的桥梁。
结合速度时间图线求出匀加速直线运动和匀减速直线运动的加速度大小，根据牛顿第二定律求出拉力F的大小和动摩擦因数的大小；
由运动学的公式求出物体向上运动的时间，然后由牛顿第二定律求出物体向下运动的加速度，由即可求出4s末的速度。