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15小题)
1.如图所示，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动．若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，则木块的加速度为(　　)




A．
B．
C．
D．



2.　如图所示，在光滑水平面上有甲、乙两木块，质量分别为m1和m2，中间用一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来，现用一水平力F向左推木块乙，当两木块一起匀加速运动时，两木块之间的距离是(　　)




A．L＋
B．L＋
C．L－
D．L－



3.高三某同学对自己本学期在学校体验后的一些数据在单位上作了一些转化，其中部分数据在下列选项中给出，在他给出的数据中，单位不属于国际制单位的有(　　)



A． 体重G＝637 N
B． 质量m＝65 kg
C． 身高H＝178 cm
D． 心跳100次时间t＝80 s



4.如图所示，A、B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细绳悬于O点，A球固定在O点正下方，且O、A间的距离恰为L，此时绳子所受的拉力为F1，现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧，仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为F2则F1与F2大小之间的关系为(　　)




A．F1＜F2
B．F1＞F2
C．F1＝F2
D． 无法确定



5.如图所示，一轻绳的两端分别固定在不等高的A、B两点，现用另一轻绳将一物体系于O点，设轻绳AO、BO相互垂直，α>β，且两绳中的拉力分别为FA、FB，物体受到的重力为G，下列表述正确的是(　　)．




A．FA一定大于G
B．FA一定大于FB
C．FA一定小于FB
D．FA与FB大小之和一定等于G



6.如图为足球队员埃雷尔森在足球比赛中顶球瞬间场景，此时(　　)

A． 头对球的作用力大于球对头的作用力
B． 头对球的作用力与球对头的作用力大小相等
C． 头对球的作用力与球的重力是一对平衡力
D． 头对球的作用力与球对头的作用力是一对平衡力
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
8.两个小球A和B，中间用弹簧连结，并用细绳悬挂于天花板下，如图所示，下面四对力中属于作用力和反作用力的是(　　)




A． 绳对A的拉力和弹簧对A的拉力
B． 弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力
C． 弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力
D．B的重力和弹簧对B的拉力



9.下列说法正确的是(　　)
A． 体操运动员双手握住单杠在空中不动时处于失重状态
B． 蹦床运动员在空中上升和下降过程中都处于失重状态
C． 举重运动员在举起杠铃后的那段时间内处于超重状态
D． 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
10.如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，当汽车处于静止或匀速直线运动状态时，摆锤竖直悬挂，锁棒水平，车轮可以自由转动，安全带能被拉动，当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动，若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的运动方向和运动状态可能是(　　)




A． 向左行驶，突然刹车
B． 向右行驶，突然刹车
C． 向左行驶，匀速直线运动
D． 向右行驶，匀速直线运动



11.牛顿在总结雷恩、沃利斯和惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一和第二定律形成了完整的牛顿力学体系．下列关于作用力和反作用力的说法正确的是(　　)
A． 物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力
B． 物体对地面的压力和地面对物体的支持力互相平衡
C． 人推车前进，人对车的作用力大于车对人的作用力
D． 物体在地面上滑行，不论物体的速度多大，物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力始终大小相等
12.如下图所示，有两条质量相等的有蓬小船，用绳子连接(绳子质量忽略不计)，其中一条船内有人在拉绳子，如果水的阻力不计，下列判断中正确的是(　　)

A． 绳子两端的拉力不等，跟有人的船连接的一端拉力大
B． 根据两船运动的快慢，运动快的船里肯定有人，因为是他用力，船才运动的
C． 运动慢的船里肯定有人，因为绳子对两条船的拉力是相等的，但有人的船连同人的总质量大，所以加速度小
D． 绳子对两条船的拉力大小关系无法判断
13.如图，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，推动木块，小球将落在桌面上的(　　)




A．A点
B．B点
C．O点
D． 无法确定



14.关于超重和失重，下列说法正确的是(　　)
A． 物体处于超重时，物体一定在上升
B． 物体处于失重状态时，物体可能在上升
C． 物体处于完全失重时，地球对它的引力就消失了
D． 物体在完全失重时，它所受到的合外力为零
15.下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是(　　)
A． 电梯正在减速上升，人在电梯中处于超重状态
B． 列车在水平轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态
C． 举重运动员托举杠铃保持静止，运动员处于超重状态
D． 在国际空间站内的宇航员处于失重状态
二、实验题(共3小题)
16.(1)某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F关系的实验，图甲为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是(　　)
A．实验时要平衡摩擦力
B．实验时不需要平衡摩擦力
C．钩码的重力要远小于小车的总重力
D．实验进行时应先释放小车再接通电源
(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示．则打C点时小车速度的表达式为________；该同学计算小车加速度的表达式为________________________________________________________
________________．


17.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________m/s2.
(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：

请根据实验数据在下图所示坐标系中作出a－F的关系图象．

(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点．请说明主要原因．
18.某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示．

甲

乙

丙
(1)图乙是实验中得到的一条纸带，图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可得小车的加速度a为________m/s2;
(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F为横轴，作出的图象如丙图中图线1所示，发现图象不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力F′，作a－F′图如丙图中图线2所示，则图象不过原点的原因是____________，对于图象上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是____________；
(3)该实验小组在正确操作实验后，再以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F和传感器测得的F′为横轴作图象，要使两个图线基本重合，请你设计一个操作方案： ________.
三、计算题(共3小题)
19.在消防演习中，消防队员通过一根竖直的长绳从楼房顶端由静止开始滑下，经一段时间落地．某消防队员下滑过程中轻绳对消防队员的作用力随时间变化情况如图所示，已知消防队员质量m＝60 kg，消防队员脚一触地其与长绳作用力即为零，g取10 m/s2.求：

(1)消防员在下滑过程中的最大速度；
(2)楼房的高度．
20.一小圆盘静止在某一桌布上，桌布放在粗糙的水平地面上，圆盘距离桌布左边边缘的距离为d，圆盘与桌布之间的动摩擦因数为μ，现用力向右水平拉动桌布．设桌布加速过程极短，可以认为桌布在抽动过程中一直做匀速直线运动．
试求：(1)小圆盘随桌布运动过程中加速度的可能值；
(2)要将桌布从圆盘下抽出来，抽动桌布的速度v应满足什么条件？

21.一质量为m＝0.4 kg的物块，以v0＝2 m/s的初速度，在与斜面成α＝30°夹角的拉力F＝N作用下，沿斜面向上做匀加速运动，t＝2 s的时间物块由A点运动到B点．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝，重力加速度g取10 m/s2.求物块到达B点时速度的大小．

四、简答题(共3小题)
22.小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆锥体积的计算公式为V＝πR3h.小红说，从单位关系上看，这个公式肯定是错误的．她的根据是什么？
23.找两个相同的瓶子，瓶中盛清水，用细绳分别系一铁球、一泡沫塑料球置于水中，使铁球悬挂、塑料球悬浮，如图甲所示，当瓶子突然向右运动时(有向右的加速度)，观察两个球的运动状态，看到的现象也许会让你惊讶，小铁球的情况正如你所预想的一样，相对瓶子向左运动，但塑料球却相对瓶子向右运动，如图乙所示，为什么会这样呢？

24.在足球场上，为了不使足球停下来，运动员带球前进必须不断用脚轻轻地踢拨足球(如下图甲)．又如为了不使自行车减速，总要不断地用力蹬脚踏板(如下图乙)．这些现象不正说明了运动需要力来维持吗？那为什么又说“力不是维持物体运动的原因”？




答案解析
1.【答案】D
【解析】取M为研究对象，其受力情况如图所示．

在竖直方向上合力为零，即Fsinα＋FN＝Mg
在水平方向上由牛顿第二定律得Fcosα－μFN＝Ma
由以上两式可得a＝，D正确．
2.【答案】C
【解析】　以整体为研究对象，则一起运动的加速度为a＝，以甲为研究对象，弹簧的弹力：F1＝m1a＝kx，两木块之间的距离则为：L－x，由以上可得，C正确．
3.【答案】C
【解析】N是国际制单位中的导出单位，不符合题意，故A错误；kg是国际单位中的基本单位，不符合题意，故B错误；cm是常用单位，不属于国际单位，符合题意，故C项正确；s是时间单位，是国际单位制中的基本单位，不符合题意，故D项错误．
4.【答案】C
【解析】以小球B为研究对象，分析受力情况，由平衡条件可知，弹簧的弹力F弹和绳子的拉力F的合力F合与重力mg大小相等，方向相反，即F合＝mg，作出力的合成如图，由三角形相似得：

＝；又由题，OA＝OB＝L，得，F＝F合＝mg，可见，绳子的拉力F只与小球B的重力有关，与弹簧的劲度系数k无关，所以得到F1＝F2.故选C.
5.【答案】B
【解析】对FA和FB正交分解，水平方向分力大小相等，竖直方向分力之和等于G，可知FA一定大于FB.
6.【答案】B
【解析】头对球的作用力与球对头的作用力是相互作用力，根据牛顿第三定律，它们大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，故A、D错误，B正确；头对球的作用力大小和方向不是固定的，但球的重力大小和方向是固定的，故头对球的作用力与球的重力不是一对平衡力，故C错误．
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】C
【解析】作用力和反作用力是作用在相互作用的两个物体之间的力，绳对A的拉力与A对绳子的拉力是一对作用力和反作用力，A；弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力是一对作用力与反作用力，B错误，C正确；B受到的重力，施力物体是地球，与B对地球的吸引力是一对作用力和反作用力，D错误．
9.【答案】B
【解析】当物体具有向上的加速度时，即向上做加速运动或向下做减速运动时，物体处于超重状态；当物体具有向下的加速度时，即向下做加速运动或向上做减速运动时，物体处于失重状态．在A、C、D选项中，运动员处于静止状态，即处于平衡状态，只有选项B中运动员的加速度为重力加速度，方向竖直向下，处于失重状态，而且处于完全失重状态，B正确．
10.【答案】B
【解析】简化模型如图所示，当小球在虚线位置时，小球、车具有向左的加速度，车的运动情况可能为：向左加速行驶或向右减速行驶．A项错误，B项正确．当车匀速运动时，无论向哪个方向，小球均处于竖直位置不摆动．C、D错误．

11.【答案】D
【解析】物体对地面的压力和地面对物体的支持力、人推车前进时人对车的作用力与车对人的作用力、物体对地面的摩擦力与地面对物体的摩擦力都是作用力与反作用力，它们作用在两个物体上，大小相等、方向相反，同时产生、同时变化、同时消失，A、C错误，D正确；因为作用在不同的物体上，作用效果不能抵消，不能合成，B错误．
12.【答案】C
【解析】不管物体的运动状态如何，牛顿第三定律均成立．根据牛顿第二定律可知，在作用力相等时加速度与质量成反比，C正确．
13.【答案】C
【解析】由于小球位于上表面光滑的木块的上方，可知小球只受到重力和支持力的作用，当木块运动时，小球不受摩擦力的作用，所以小球将保持静止．
14.【答案】B
【解析】物体处于超重时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速，A错误；物体处于失重或者是完全失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，B正确；完全失重时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，C、D错误．
15.【答案】D
【解析】电梯正在减速上升，加速度向下，故电梯中的乘客处于失重状态，故A错误；列车在水平轨道上加速行驶，车上的人受到的支持力与重力大小相等，人处于非超重和非失重状态，B错误；举重运动员举起杠铃保持静止，运动员处于平衡态，不是超重状态，故C错误；在国际空间站内的宇航员，其加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，故D正确．
16.【答案】(1)AC　(2)或　
【解析】(1)实验时需要平衡摩擦力，且只有保证钩码的重力远小于小车的总重力，钩码的重力才能近似等于小车受到的合外力．
(2)C点的瞬时速度等于AE或者BD的平均速度，即vC＝＝
求加速度，使用逐差法，得a＝＝
17.【答案】(1)0.16
(2)

(3)计算F时忘记加入砝码盘的重力
【解析】(1)由题意可知计数间隔T＝5T0＝0.1 s.
由题图乙可知Δx＝0.16 cm＝1.6×10－3m，由x＝aT2可得a＝0.16 m/s2.
(2)a－F图线如图所示．

(3)平衡小车与桌面之间的摩擦力后，a－F图象仍不通过原点，可能是在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图象向左平移造成的．
18.【答案】(1)0.195　
(2)未平衡摩擦力或平衡不足　钩码的重力比细线的拉力大
(3)将n个钩码都放在小车上，每次从小车上取一个钩码挂在细线上，其余钩码留在小车上随小车一起运动．(其他答案也可以得分)
【解析】(1)根据Δx＝aT2，运用逐差法得：a＝＝m/s2＝0.195 m/s2.
(2)由图线可知，F不等于零时，a仍然为零，可知图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．力传感器可以直接得出绳子拉力的大小，用钩码的重力表示绳子的拉力，必须满足钩码的质量远小于小车的质量，否则绳子的拉力实际上小于钩码的重力．所以对于图线上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，原因是钩码的质量未远小于小车的质量．
(3)要使两个图线基本重合，只要满足钩码的质量远小于小车的质量即可．
19.【答案】(1)5 m/s　(2)8.5 m
【解析】该队员先在t1＝1 s时间内以a1匀加速下滑，然后在t2＝2 s时间内以a2匀减速下滑落地．
在第1 s内，由牛顿第二定律得：
mg－F1＝ma1
得a1＝g－＝(10－) m/s2＝5 m/s2
最大速度vm＝a1t1＝5 m/s
t1＝1 s时间内，下落高度为h1＝a1t＝×5×1 m＝2.5 m
在t2＝2 s时间内，由牛顿第二定律得：
F2－mg＝ma2
得：a2＝－g
代入解得：a2＝2 m/s2，方向竖直向上
设下落高度为h2
则h2＝vmt2－a2t
代入解得：h2＝6 m
则楼房的高度H＝h1＋h2＝8.5 m.
20.【答案】(1)μg或0
(2)v＞
【解析】(1)小圆盘在桌布上可能先加速后匀速，不滑离桌布；也可能只作加速运动就滑离桌布所以有：
加速过程μmg＝ma，a＝μg
匀速过程a＝0
(2)圆盘滑到左端边缘，其速度就与桌布速度v相等，圆盘恰好不掉下．设桌布对地位移为x1，圆盘对地位移为x2.
则有：x1－x2＝d
得d＝vt－at2
又　v＝at
可得　v＝
由牛顿第二定律：μmg＝ma，a＝μg，得v＝
则只要桌布速度v＞即可将桌布抽出来．
21.【答案】8 m/s
【解析】设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得

Fcosα－mgsinθ－Ff＝ma①
Fsinα＋FN－mgcosθ＝0②
又Ff＝μFN③
联立①②③式得
a＝④
即a＝3 m/s2⑤
设物块到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得
v＝v0＋at⑥
联立⑤⑥式得
v＝8 m/s
22.【答案】已知V单位m3，而物理量V＝πR3h的运算单位为m4，显然V≠πR3h，该公式是错误的．
【解析】已知V单位m3，而物理量V＝πR3h的运算单位为m4，显然V≠πR3h，该公式是错误的．
23.【答案】因为相同体积的水和球的质量不相同，质量越大，运动状态越难以改变，故铁球运动状态的改变比同体积的水球慢，所以铁球会相对瓶子向左偏，而塑料球运动状态的改变比同体积的水球快，所以塑料球会相对瓶子向右偏．
【解析】
24.【答案】这一问题，我们可以这样思考：如果足球不是在草地上滚动，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚动，它将会滚出比草地上远得多的距离，这说明了由于阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变，足球在草地上滚动时所受阻力大，运动状态很快发生改变；足球在水泥地面上滚动时所受阻力小，运动状态改变得慢，但终究还是要停下来．在踢足球时，人对足球施加力的作用，恰恰是起了使足球已经变小的运动速度再变大的作用．自行车的例子也是同样的道理．
这两个例子都充分说明了阻力能使物体的运动状态发生改变(物体的速度变小)，动力也能使物体的运动状态发生改变(物体的速度变大)，即力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．
【解析】