第四章《牛顿运动定律》测试卷(含解析)

第四章《牛顿运动定律》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.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
2.如图所示，两块相互垂直的光滑挡板OP、OQ，OP竖直放置，小球a、b固定在轻弹簧的两端．水平力F作用于b时，a、b紧靠挡板处于静止状态．现保持b球不动，使挡板OP向右缓慢平移一小段距离，则(　　)

A． 弹簧变长
B． 弹簧变短
C． 力F变大
D．b对地面的压力变大
3.甲、乙两个质量相等的人，分别站在两只完全相同的浮在平静水面的船上，初速度为零，甲的力气比乙大，他们各自握紧绳子的一端，用力拉对方，两人都与自己的船相对静止，则(　　)
A． 甲先到中点
B． 乙先到中点
C． 同时到中点
D． 无法判断
4.在箱式电梯里的台秤秤盘上放着一物体，在电梯运动过程中，某人在不同时刻拍了甲、乙和丙三张照片，如图所示，乙图为电梯匀速运动的照片．从这三张照片可判定(　　)

A． 拍摄甲照片时，电梯一定处于加速下降状态
B． 拍摄丙照片时，电梯一定处于减速上升状态
C． 拍摄丙照片时，电梯可能处于加速上升状态
D． 拍摄甲照片时，电梯可能处于减速下降状态
5.如下图所示，底板光滑的小车上用两个量程为30 N，完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为2 kg的物块．在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧测力计的示数均为15 N．当小车做匀加速直线运动时，弹簧测力计甲的示数变为10 N．这时小车运动的加速度大小是(　　)

A． 1 m/s2
B． 3 m/s2
C． 5 m/s2
D． 7 m/s2
6.小明在做双脚跳台阶的健身运动，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是(　　)

A． 小明在下降过程中处于失重状态
B． 小明起跳以后在上升过程中处于超重状态
C． 小明落地时地面对他的支持力小于他的重力
D． 起跳过程中地面对小明的作用力就是他对地面的作用力
7.如图所示，左侧是倾角为60°的斜面，右侧是圆弧面的物体固定在水平地面上，圆弧面底端的切线水平，一根两端分别系有质量为m1、m2小球的轻绳跨过其顶点上的小滑轮．当它们处于平衡状态时，连接m2小球的轻绳与水平线的夹角为60°，不计一切摩擦，两小球可视为质点．两小球的质量之比m1∶m2等于(　　)．

A． 1∶1
B． 2∶3
C． 3∶2
D． 3∶4
8.如图所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速直线运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是(　　)

A． 物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变
B． 因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用
C． 因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其他力不变
D． 物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其他力的作用
9.关于力学单位制，下列说法中正确的是(　　)
A． kg、N、m/s都是导出单位
B． kg、m、N是基本单位
C． 在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F＝ma
D． 在国际单位制中，质量的基本单位是kg，也可以是g
10.关于牛顿第二定律F＝ma，下列说法正确的是(　　)
A．a的方向与F的方向相同
B．a的方向与F的方向相反
C．a的方向与F的方向无关
D．a的方向与F的方向垂直
11.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
12.在竖直墙壁间有半圆球A和圆球B，其中圆球B的表面光滑，半圆球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为.两球心之间连线与水平方向成30°的夹角，两球恰好不下滑，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则半球圆A和圆球B的质量之比为(　　)

A．
B．
C．
D．
二、实验题(共3小题)
13.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中．
(1)某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系．下列措施中不需要或不正确的是(　　)

A．首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
B．平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
C．每次改变小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D．实验中通过在塑料桶内增加砝码来改变小车受到的拉力
E．每次小车都要从同一位置开始运动
F．实验中应先释放小车，然后再开打点计时器的电源
(2)某组同学实验得出数据，画出的a－的关系图线如图所示．从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F＝________N．当物体的质量为5 kg时，它的加速度为________m/s2.

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.某同学用如图甲所示的气垫导轨和光电门装置“研究物体的加速度与外力关系”，他的操作步骤如下：①将一端带有定滑轮的气垫导轨放置在实验台上，②将光电门固定在气垫轨道上离定滑轮较近一端的某点B处，③将带有遮光条的质量为M的滑块放置在气垫导轨上的A处，④用重力为F的钩码，经绕过滑轮的细线拉滑块，使滑块从同一位置A由静止释放，测出遮光条通过光电门的时间t，⑤改变钩码个数，使滑块每次从同一位置A由静止释放，重复上述实验．记录的数据及相关计算如下表：


(1)若已知遮光条的宽度d＝1.050 cm；，第一次测量中小车经过光电门时的速度为________m/s.(保留两位有效数字)
(2)实验中遮光条到光电门的距离为s，遮光条的宽度为d，遮光条通过光电门的时间为t，可推导出滑块的加速度a与t的关系式为________．
(3)本实验为了研究加速度a与外力F的关系，只要作出________的关系图象，请作出该图线．
(4)根据作出的图象，判断该同学可能疏漏的重要实验步骤是______________________．
三、计算题(共3小题)
16.某同学表演魔术时，将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里，然后对着一悬挂的金属小球指手画脚，结果小球在他神奇的功力下飘动起来．假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置C(∠QCS＝30°)时，金属小球偏离竖直方向的夹角θ也是30°，如图所示．已知小球的质量为m，该同学(含磁铁)的质量为M.求此时：
(1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少？
(2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少？

17.A是静止在水平面上的质量为5 kg的物体，受到沿水平方向20 N的拉力作用，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，求5 s内物体发生的位移是多少？
18.避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为水平面夹角为θ的斜面．一辆长12 m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23 m/s时，车尾位于制动坡床的低端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4 m时，车头距制动坡床顶端38 m，再过一段时间，货车停止．已知货车质量是货物质量的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍．货物与货车分别视为小滑块和平板，取cosθ＝1，sinθ＝0.1，g＝10 m/s2.求：

(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；
(2)制动坡床的长度．
四、填空题(共3小题)
19.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.

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，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________．



答案解析
1.【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．
2.【答案】A
【解析】选a球为研究对象，受力分析如图所示，由画出的平行四边形可知，挡板的弹力FN变小，弹力F弹逐渐减小，即弹簧的压缩量变短，弹簧变长，选项A正确，B错误；选a球、b球整体为研究对象，由平衡条件可知，F变小，b对地面的压力不变，选项C、D均错．

3.【答案】C
【解析】由牛顿第三定律可知，甲对乙的拉力与乙对甲的拉力大小相等、方向相反．且甲和船的质量与乙和船的质量相等，由牛顿第二定律F＝ma可知，他们的加速度大小相等，则他们同时到达中点，C正确．
4.【答案】D
【解析】由于乙图是匀速运动时的照片，由照片可以看出此时物体真实的重量，由甲图可知此时物体的重量大于物体真实的重量，所以物体处于超重状态，此时电梯应有向上的加速度，所以电梯可能是向上的加速运动或者是向下的减速运动，所以A错误，D正确；
由丙图可知此时物体的重量小于物体真实的重量，所以物体处于失重状态，此时电梯应有向下的加速度，所以电梯可能是向下的加速运动或者是向上的减速运动，所以B、C错误．
5.【答案】C
【解析】开始两弹簧测力计的示数均为15 N，当弹簧测力计甲的示数为10 N时，弹簧测力计乙的示数将增为20 N，对物块在水平方向上应用牛顿第二定律得：20 N－10 N＝2a得：a＝5 m/s2，故C正确．
6.【答案】A
【解析】超重、失重要看加速度，若加速度方向向上即为超重，若加速度方向向下即为失重．小明在下降过程中加速度向下，故失重，A正确；起跳以后的上升过程中加速度也向下，也是失重，B错误；小明落地时做减速下降，加速度向上，所以是超重，C错误；起跳过程中地面对小明的作用力与他对地面的作用力是一对作用力与反作用力，不是同一个力，D错误．
7.【答案】B
【解析】设轻绳的张力为F，圆弧面对m2的弹力为FN，由对称性可知，FN＝F，由于m1、m2均静止，由平衡条件可得：F＝m1gsin 60°，Fcos 30°＋FNcos 30°＝m2g.联立解得＝，B正确．
8.【答案】D
【解析】　当升降机以加速度g向下做匀加速直线运动时，物体做自由落体运动，处于完全失重状态，其视重为零，因而斜面对其的作用力亦为零．
9.【答案】C
【解析】力学中的基本单位分别是长度、质量、时间的单位，即m、kg、s，牛顿是由牛顿第二定律公式推导得出的单位，为导出单位，A、B、D错误；牛顿第二定律表达式为F＝kma，只有在国际单位制中，k才取1，表达式才能写成F＝ma，C正确．
10.【答案】A
【解析】质量是标量，力和加速度都是矢量，根据公式可知加速度方向与合外力方向相同．
11.【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．
12.【答案】C
【解析】设A的质量为m，B的质量为M，
隔离光滑均匀圆球B，对B受力分析如图所示，可得：

FN＝Fcosθ
Mg－Fsinθ＝0
解得：FN＝，
对两球组成的整体有：
(m＋M)g－μFN＝0
代入数据，联立解得：＝
C正确．
13.【答案】(1)BCEF　(2)5　
【解析】(1)本实验中只有平衡摩擦力后，小车受到的拉力才是其合力，故应平衡摩擦力，选项A正确；平衡摩擦力时不应挂小桶，故B错误；实验中只需平衡一次摩擦力即可，故选项C不需要；实验中只需从靠近打点计时器处释放小车即可，不需从同一位置释放，故选项E不需要；释放小车之前应先接通电源，故选项F错误；(2)由图线知F＝Ma＝×2＝5 N，当物体质量为5 kg时，a＝＝1 m/s2.
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)0.37　(2)a＝
(3)F－　(4) 没有将气垫导轨调节水平
【解析】(1)第一次测量的速度：v＝≈0.37 m/s.
(2)由运动学公式得：v2＝2as
v＝　　则解得：a＝
(3)将a＝代入公式F＝ma得：
F＝m＝·
故作出F－图象即可；
利用描点法得出其图象如图所示：

(4)根据图象可知开始时刻拉力并不为零，这说明气垫导轨没有调水平．
16.【答案】(1)mg　(2)Mg＋mg　mg
【解析】(1)以小球为研究对象，受力分析如图甲所示，则由平衡条件得
Fsin 30°＝FCsin 30°
FCcos 30°＋Fcos 30°＝mg
解得F＝FC＝mg

(2)以小球和该同学整体为研究对象，受力分析如图乙所示，同理有
Ff＝Fsin 30°
FN＋Fcos 30°＝(M＋m)g
将F值代入解得Ff＝mg
FN＝Mg＋mg
17.【答案】25 m
【解析】由牛顿第二定律，得F－μmg＝ma，则加速度a＝m/s2＝2 m/s2，
5 s内物体发生的位移x＝at2＝×2×25 m＝25 m
18.【答案】(1)5 m/s2　方向沿斜面向下　(2)98 m
【解析】(1)对货物：μmgcosθ＋mgsinθ＝ma1
a1＝5 m/s2，方向沿斜面向下；
(2)对货车：0.44(m＋4m)g＋4mgsinθ－μmgcosθ＝4ma2
解得：a2＝5.5 m/s2
设减速的时间为t，则有：
v0t－a1t2－(v0t－a2t2)＝4
得：t＝4 s
故制动坡床的长度L＝38＋12＋(v0t－a2t2)＝98 m.
19.【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.
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】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．