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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
第四章 牛顿运动定律单元测试-A卷基础篇（原卷版）
（时间：90分钟，满分：100分）
一、单选题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）
1.由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为( )
A.牛顿第二定律不适用于静止的物体
B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到
C.推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值
D.桌子所受的合力为零,加速度为零
2.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是:两手正握单杠,由悬垂开始,上拉时,下颚须超过单杠面,下放时,两臂放直,不能曲臂,如图所示,这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的。关于做引体向上动作时人的受力,以下判断正确的是( )
A.加速上拉过程中,单杠给人的作用力大于人给单杠的作用力
B.在加速下放过程中,单杠对人的作用力等于人对单杠的作用力
C.悬垂静止时,单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力
D.在加速下放过程中,在某瞬间人可能不受力的作用
3.如图所示,质量为m的木块放置于水平桌面的木板上,给木块施加水平向左的外力F,使木块在木板上向左做匀加速直线运动,木板始终保持静止,木板的质量M=2m,已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ,那么桌面对木板的摩擦力大小为( A )
A.μmg B.2μmg
C.3μmg D.5μmg
4.如图所示，沿着水平直轨道匀变速运动的火车，车厢顶上用轻线系着一个质量为m的小球，悬球向右偏离竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A． 小球所受的合力为 B． 小球所受的合力为
C． 小球受三个力的作用 D． 火车的加速度为gsin
5.如图所示，质量为m1和m2的两物块放在光滑的水平地面上。用轻质弹簧将两物块连接在一起。当用水平力F作用在m1上时，两物块均以加速度a做匀加速运动，此时，弹簧伸长量为x，若用水平力F′作用在m1上时，两物块均以加速度a′＝2a做匀加速运动。此时弹簧伸长量为x′。则下列关系正确的是( )
A．F′＝2F B．x′>2x
C．F′>2F D．x′<2x
6．如图甲所示，一个质量为3 kg的物体放在粗糙水平地面上，从零时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在0～3 s 时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示，则( )
A．F的最大值为12 N
B．0～1 s和2～3 s内物体加速度的方向相反
C．3 s末物体的速度最大，最大速度为8 m/s
D．在0～1 s内物体做匀加速运动，2～3 s内物体做匀减速运动
7．如图所示，物块以初速度v0从底端沿足够长的光滑斜面向上滑行，不考虑空气阻力，则该物块在斜面上运动全过程的v?t图象是( )
8．将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象中正确的是( )
二、多选题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）
9．放在光滑水平面上的物体，在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态，将其中一个力逐渐减小到零后，又逐渐恢复原值，则该物体( )
A．速度先增大，后又减小
B．速度一直增大，直到某一定值后不再变化
C．加速度先逐渐增大，后又减小为零
D．位移一直在增大
10.一质量m=1 kg的物体在水平恒力F作用下水平运动,1 s末撤去恒力F,其v-t图象如图所示,则恒力F和物体所受阻力Ff的大小是( )
A. F=8 N B.F=9 N
C.Ff=2 N D.Ff=3 N
11.如下图所示，在光滑绝缘水平面上，有两个质量相等、带有同种电荷的小球A和B，它们所带电荷量不相等，彼此相隔一定距离。现在给A球一个沿A、B球心连线水平向右的初速度v0，同时将B球由静止释放。若在此后的运动中两小球始终未相碰，则两小球在运动过程中（ ）
A. 任一时刻加速度的大小一定不相等
B. 任一时刻加速度的大小一定相等
C. 相距最近时，它们的速度相等
D. 相距最近时，它们的速度不相等
12.如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针方向运动,把一质量为m的物体无初速度地轻放在左端,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.物体一直受到摩擦力作用,大小为μmg
B.物体最终的速度为v1
C.开始阶段物体做匀加速直线运动
D.物体在匀速阶段受到的静摩擦力向右
13.某人在地面上用弹簧秤称得体重为490 N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内,弹簧秤的示数如图,电梯运行的v-t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
14.质量为m的物块A和质量为2m的物块B相互接触放在水平面上，如图所示。若对A施加水平推力F，则两物块沿水平方向做加速运动。关于A对B的作用力，下列说法正确的是( )
A．若水平面光滑，物块A对B的作用力大小为F
B．若水平面光滑，物块A对B的作用力大小为
C．若物块A与水平面、B与水平面的动摩擦因数均为μ，则物块A对B的作用力大小为
D．若物块A与水平面的动摩擦因数为μ，B与水平面的动摩擦因数为2μ，则物块A对B的作用力大小为
三、实验题（本大题共2题，15题每个填空2分，16题每个填空2分，共20分）
15．（10分）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车?m砂时，细绳对小车的拉力大小近似等于砂及桶的总重力m砂g。
(4)实验数据处理的科学方法：________。
(5)由a－M车图象转化为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”)
16．（10分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图甲所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。
(1)该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图乙所示，自A点起，相邻两点的距离分别为10.0 mm、12.0 mm、14.0 mm、16.0 mm、18.0 mm，则打E点时小车的速度为________ m/s，小车的加速度为________ m/s2。
(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持________不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持________不变。
(3)该同学通过数据的处理作出了a－F图象，如图丙所示，则图中直线部分不过原点的原因可能是________________。
四、计算题（本大题共四题，17题8分，18题8分，19题10分，共26分）
17．（8分）将质量为0.5 kg的小球，以30 m/s的速度竖直上抛，经过2.5 s小球到达最高点(取g＝10 m/s2)．求：
(1)小球在上升过程中受到的空气的平均阻力的大小；
(2)小球在最高点时的加速度大小；
(3)若空气阻力不变，小球下落时的加速度为多大？
18．（8分）某飞机场利用如图4?6?15所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝30°，传送带两端A、B的距离L＝10 m，传送带以v＝5 m/s的恒定速度匀速向上运动．在传送带底端A轻放上一质量m＝5 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝.求货物从A端运送到B端所需的时间．(g取10 m/s2)
19．（10分） 风洞实验室中可产学生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图所示。
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球静止出发在细杆上滑下距离 所需时间为多少？（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
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第四章 牛顿运动定律单元测试-A卷基础篇（解析版）
（时间：90分钟，满分：100分）
一、单选题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）
1.由牛顿第二定律F=ma可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为( )
A.牛顿第二定律不适用于静止的物体
B.桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到
C.推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值
D.桌子所受的合力为零,加速度为零
【答案】D
【解析】牛顿第二定律的表达式F=ma中的力F是指合力,用很小的力推很重的桌子时,桌子不动,是因为桌子与地面间的最大静摩擦力大于推力,推力与桌子受到的静摩擦力的合力为零,所以桌子所受的合力为零,仍然静止不动,牛顿第二定律同样适用于静止的物体,所以A、B、C都不正确,只有D正确。
2.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是:两手正握单杠,由悬垂开始,上拉时,下颚须超过单杠面,下放时,两臂放直,不能曲臂,如图所示,这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的。关于做引体向上动作时人的受力,以下判断正确的是( )
A.加速上拉过程中,单杠给人的作用力大于人给单杠的作用力
B.在加速下放过程中,单杠对人的作用力等于人对单杠的作用力
C.悬垂静止时,单杠对人的作用力与人对单杠的作用力是一对平衡力
D.在加速下放过程中,在某瞬间人可能不受力的作用
【答案】B
【解析】无论是上拉过程,还是下方过程,还是悬垂静止中,单杠对人的作用力总等于人对单杠的作用力,是一对相互作用力,与人的运动状态无关,选项A、C错误,B正确;在下放过程中,若在某瞬间人向下的加速度为重力加速度g,则人只受到一个重力的作用,故D错误。
3.如图所示,质量为m的木块放置于水平桌面的木板上,给木块施加水平向左的外力F,使木块在木板上向左做匀加速直线运动,木板始终保持静止,木板的质量M=2m,已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ,那么桌面对木板的摩擦力大小为( A )
A.μmg B.2μmg
C.3μmg D.5μmg
【答案】A
【解析】由于木块相对于木板运动,木块水平方向受到向右的滑动摩擦力Ff=μmg,根据牛顿第三定律可知,木块对木板的摩擦力方向向左,大小为μmg,则地面对木板的摩擦力大小等于μmg,选项A正确,B,C,D错误.
4.如图所示，沿着水平直轨道匀变速运动的火车，车厢顶上用轻线系着一个质量为m的小球，悬球向右偏离竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A． 小球所受的合力为 B． 小球所受的合力为
C． 小球受三个力的作用 D． 火车的加速度为gsin
【答案】A
【解析】对小球进行受力分析，小球受线的拉力和重力作用，选项C错误；小球所受的合力为mgtanθ，选项A正确，B错误；
根据牛顿第二定律得，mgtanθ=ma，解得：a=gtanθ，所以汽车的加速度大小为gtanθ，选项D错误；
5.如图所示，质量为m1和m2的两物块放在光滑的水平地面上。用轻质弹簧将两物块连接在一起。当用水平力F作用在m1上时，两物块均以加速度a做匀加速运动，此时，弹簧伸长量为x，若用水平力F′作用在m1上时，两物块均以加速度a′＝2a做匀加速运动。此时弹簧伸长量为x′。则下列关系正确的是( )
A．F′＝2F B．x′>2x
C．F′>2F D．x′<2x
【答案】 A
【解析】把两个物块看做整体，由牛顿第二定律可得：F＝(m1＋m2)a，F′＝(m1＋m2)a′，又a′＝2a，可得出F′＝2F，隔离物块m2，由牛顿第二定律得：kx＝m2a，kx′＝m2a′，解得：x′＝2x，故A正确，B、C、D均错误。
6．如图甲所示，一个质量为3 kg的物体放在粗糙水平地面上，从零时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在0～3 s 时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示，则( )
A．F的最大值为12 N
B．0～1 s和2～3 s内物体加速度的方向相反
C．3 s末物体的速度最大，最大速度为8 m/s
D．在0～1 s内物体做匀加速运动，2～3 s内物体做匀减速运动
【答案】 C
【解析】 由a－t图象知加速度最大时a＝4 m/s2，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma知，F最大值大于12 N，故A错误；0～1 s和2～3 s内，加速度均为正方向，故B错误；3 s末速度最大，由a－t图面积知Δv＝8 m/s，所以vmax＝8 m/s，故C正确；0～1 s和2～3 s 内加速度a与速度v均同向，都做加速运动，但a不是定值，所以不是匀加速运动，故D错误。
7．如图所示，物块以初速度v0从底端沿足够长的光滑斜面向上滑行，不考虑空气阻力，则该物块在斜面上运动全过程的v?t图象是( )
【答案】 A
【解析】 物块在运动过程中，只受到重力和支持力作用，合力不变，加速度不变，物体先做匀减速直线运动，速度减为零后反向做匀加速直线运动，加速度不变，故A正确．
8．将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象中正确的是( )
【答案】C
【解析】本题考查牛顿第二定律与图象问题的综合应用，意在考查考生的分析、推理能力．对皮球进行受力分析，受到竖直向下的重力、阻力作用，根据牛顿第二定律可知，皮球在上升过程中的加速度大小a＝，因皮球上升过程中速度v减小，故加速度减小，当速度v＝0时，加速度a＝g，a-t图象逐渐趋近一条平行于t轴的直线，C正确；A、B、D错误．
二、多选题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）
9．放在光滑水平面上的物体，在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态，将其中一个力逐渐减小到零后，又逐渐恢复原值，则该物体( )
A．速度先增大，后又减小
B．速度一直增大，直到某一定值后不再变化
C．加速度先逐渐增大，后又减小为零
D．位移一直在增大
【答案】BCD
【解析】物体所受到的平衡力发生变化时，其合力先增大后减小为零，则由牛顿第二定律的矢量性可知其加速度也是先增大后减小为零。由于物体做初速度为零的变加速运动，加速度与速度方向一致，故位移一直在增加，故B、C、D对。
10.一质量m=1 kg的物体在水平恒力F作用下水平运动,1 s末撤去恒力F,其v-t图象如图所示,则恒力F和物体所受阻力Ff的大小是( )
A. F=8 N B.F=9 N
C.Ff=2 N D.Ff=3 N
【答案】BD
【解析】v-t图的斜率表示加速度,由题图可知,0~1s内加速度a1==6m/s2,由牛顿第二定律得F-Ff=ma1;1~2s内的加速度a2==-3m/s2,由牛顿第二定律得-Ff=ma2,上式联立可得,F=9N,Ff=3N。故B、D项正确。
11.如下图所示，在光滑绝缘水平面上，有两个质量相等、带有同种电荷的小球A和B，它们所带电荷量不相等，彼此相隔一定距离。现在给A球一个沿A、B球心连线水平向右的初速度v0，同时将B球由静止释放。若在此后的运动中两小球始终未相碰，则两小球在运动过程中（ ）
A. 任一时刻加速度的大小一定不相等
B. 任一时刻加速度的大小一定相等
C. 相距最近时，它们的速度相等
D. 相距最近时，它们的速度不相等
【答案】BC
【解析】两小球所受的合力均为两者之间的库仑力，因库仑力是相互作用力，可知两球之间的静电斥力在任意时刻都是大小相等，方向相反，则根据牛顿第二定律得小球AB的加速度大小相等，方向相反。故A错误，B正确。因A做减速运动，B做加速运动，当速度相等时，距离最近，故D错误，C正确。故选BC。
12.如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针方向运动,把一质量为m的物体无初速度地轻放在左端,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.物体一直受到摩擦力作用,大小为μmg
B.物体最终的速度为v1
C.开始阶段物体做匀加速直线运动
D.物体在匀速阶段受到的静摩擦力向右
【答案】BC。
【解析】当把物体无初速度地轻放在传送带的左端时,物体相对传送带向左运动,故物体所受到的滑动摩擦力大小为Ff=μmg,方向水平向右;所以物体将向右做匀加速运动,由于传送带足够长,物体将加速到v1,之后与传送带保持相对静止,不再受到摩擦力的作用,故选项A、D错,B、C对。
13.某人在地面上用弹簧秤称得体重为490 N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内,弹簧秤的示数如图,电梯运行的v-t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
【答案】AD
【解析】由题图可知,在t0到t1时间内,弹簧秤示数小于重力,是失重,电梯有向下的加速度,向上减速或向下加速,B、C错;在t2到t3时间内,弹簧秤示数大于重力超重,电梯有向上的加速度,向上加速或向下减速,因此A、D正确。
14.质量为m的物块A和质量为2m的物块B相互接触放在水平面上，如图所示。若对A施加水平推力F，则两物块沿水平方向做加速运动。关于A对B的作用力，下列说法正确的是( )
A．若水平面光滑，物块A对B的作用力大小为F
B．若水平面光滑，物块A对B的作用力大小为
C．若物块A与水平面、B与水平面的动摩擦因数均为μ，则物块A对B的作用力大小为
D．若物块A与水平面的动摩擦因数为μ，B与水平面的动摩擦因数为2μ，则物块A对B的作用力大小为
【答案】 BD
【解析】若水平面光滑，将两物块看做一个整体，根据牛顿第二定律可得F＝3ma，对B分析，N＝2ma，解得N＝，A错误，B正确；若物块A与水平面、B与水平面的动摩擦因数均为μ，则由F－3μmg＝3ma，N－2μmg＝2ma，解得N＝，C错误；若物块A与水平面的动摩擦因数为μ，B与水平面的动摩擦因数为2μ，则F－5μmg＝3ma，N－4μmg＝2ma，联立解得N＝，D正确。
三、实验题（本大题共2题，15题每个填空2分，16题每个填空2分，共20分）
15．（10分）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车?m砂时，细绳对小车的拉力大小近似等于砂及桶的总重力m砂g。
(4)实验数据处理的科学方法：________。
(5)由a－M车图象转化为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”)
【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车?m砂时，细绳对小车的拉力大小近似等于砂及桶的总重力m砂g，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车图象转化为a－图象，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。
16．（10分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图甲所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。
(1)该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图乙所示，自A点起，相邻两点的距离分别为10.0 mm、12.0 mm、14.0 mm、16.0 mm、18.0 mm，则打E点时小车的速度为________ m/s，小车的加速度为________ m/s2。
(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持________不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持________不变。
(3)该同学通过数据的处理作出了a－F图象，如图丙所示，则图中直线部分不过原点的原因可能是________________。
【答案】(1)0.85 5.0(2)拉力F(砂和砂桶的总质量) 小车质量M(3)平衡摩擦力过度
【解析】(1)D、F两点间的平均速度即为E点的瞬时速度，vE＝＝ m/s＝0.85 m/s，根据Δx＝aT2得：a＝＝ m/s2＝5.0 m/s2。
(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持细线对车的拉力F不变即砂桶(含砂)的质量不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车的质量M不变。
(3)图中当F＝0时，a≠0。说明当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，也就是说小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板一端垫得过高，即平衡摩擦力过度。
四、计算题（本大题共四题，17题8分，18题8分，19题10分，共26分）
17．（8分）将质量为0.5 kg的小球，以30 m/s的速度竖直上抛，经过2.5 s小球到达最高点(取g＝10 m/s2)．求：
(1)小球在上升过程中受到的空气的平均阻力的大小；
(2)小球在最高点时的加速度大小；
(3)若空气阻力不变，小球下落时的加速度为多大？
【答案】 (1)1 N (2)10 m/s2 (3)8 m/s2
【解析】 (1)设小球上升时，加速度为a，空气的平均阻力为F
则mg＋F＝ma，v＝v0－at
把v0＝30 m/s，v＝0，t＝2.5 s，m＝0.5 kg代入得F＝1 N
(2)小球到达最高点时，因速度为零，故不受空气阻力，故加速度大小为g，即10 m/s2
(3)当小球下落时，空气阻力的方向与重力方向相反，设加速度为a′，则
mg－F＝ma′，得a′＝8 m/s2
18．（8分）某飞机场利用如图4?6?15所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝30°，传送带两端A、B的距离L＝10 m，传送带以v＝5 m/s的恒定速度匀速向上运动．在传送带底端A轻放上一质量m＝5 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝.求货物从A端运送到B端所需的时间．(g取10 m/s2)
【答案】 3 s
【解析】 以货物为研究对象，由牛顿第二定律得
μmgcos 30°－mgsin 30°＝ma，解得a＝2.5 m/s2
货物匀加速运动时间t1＝＝2 s
货物匀加速运动位移x1＝at＝5 m
然后货物做匀速运动，运动位移x2＝L－x1＝5 m
匀速运动时间t2＝＝1 s
货物从A到B所需的时间t＝t1＋t2＝3 s.
19．（10分） 风洞实验室中可产学生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图所示。
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球静止出发在细杆上滑下距离 所需时间为多少？（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
【答案】（1）0.5 （2）
【解析】 杆水平时，小球在杆上做匀速运动，则风力和摩擦力等大反向；当杆与水平方向夹角为37°时，对小球受力分析如图所示，把风力F和重力mg沿杆方向和垂直杆方向进行正交分解，列方程求解加速度，从而求出时间。
（1）设小球所受的风力为F，小球质量为m，由小球水平匀速运动可知
，
（2）设杆对小球的支持力为FN，摩擦力为F′，则沿杆方向
垂直杆方向：
可解得，
又
解得下滑 所用时间t＝
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