高中物理人教版必修1课后练习质量检测卷 第4章　牛顿运动定律word含解析

牛顿运动定律
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(共15小题，每小题3分，共45分.1～8小题只有一个选项正确，9～15小题有多个选项正确，全选对得3分，选对但不全得2分，错选或不选得0分)
1．下列说法正确的是(　　)
A．根据生活经验，伽利略得出结论：必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力的作用，物体就要静止在一个地方
B．牛顿根据理想斜面实验，指出力不是维持物体运动的原因
C．质量是物体惯性的量度
D．在国际单位制中，力学的基本单位有牛顿、米和秒
解析：选C　亚里士多德根据经验认为力是维持物体运动的原因，即必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止在一个地方，故A错误；伽利略根据理想斜面实验，指出力不是维持物体运动的原因，故B错误；因为任何物体在任何情况下都有惯性，惯性只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体是否受力、运动速度大小都无关，故C正确；在国际单位制中，力学的基本单位有千克、米和秒，故D错误．
2．下列说法正确的是(　　)
A．物体运动的速度越大，则物体的惯性越大
B．静止在桌面上的物体，桌面对物体的支持力和物体的重力是作用力和反作用力
C．以卵击石，鸡蛋“粉身碎骨”说明石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力
D．马沿水平方向拉车，车匀加速前进时，马对车的拉力与车对马的拉力大小相等
解析：选D　质量是物体惯性的唯一量度，质量越大，惯性越大，与速度无关，故A错误；静止在桌面上的物体，桌面对物体的支持力和物体的重力是一对平衡力，故B错误；以卵击石，石头完好而鸡蛋破了，但石头对鸡蛋的作用力仍等于鸡蛋对石头的作用力，故C错误；马沿水平方向拉车，车匀加速前进时，马对车的拉力与车对马的拉力是一对作用力与反作用力，大小相等，故D正确．
3．下列说法中正确的有(　　)
A．一对作用力和反作用力的合力一定为零
B．伽利略的理想斜面实验说明了力是改变物体运动状态的原因
C．木块放在桌面上，木块对桌面的压力和木块的重力是一对平衡力
D．速度越大的物体越不易停止，说明速度越大的物体其惯性也就越大
解析：选B　作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，不能合成，故A错误；伽利略的理想斜面实验说明了力是改变物体运动状态的原因，故B正确；木块对桌面的压力受力物体是桌面，而木块的重力受力物体是木块，这两个力不是一对平衡力，故C错误；物体的惯性只与质量有关，与速度无关，质量越大，惯性越大，故D错误．故选B．
4．关于牛顿第二定律，以下说法中正确的是(　　)
A．由牛顿第二定律可知，加速度大的物体，所受的合外力一定大
B．牛顿第二定律说明了，质量大的物体，其加速度一定小
C．由F＝ma可知，物体所受到的合外力与物体的质量成正比
D．对同一物体而言，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，而且在任何情况下，加速度的方向，始终与物体所受的合外力方向一致
解析：选D　加速度是由合外力和质量共同决定的，故加速度大的物体，所受合外力不一定大，质量大的物体，加速度不一定小，选项A、B错误；物体所受到的合外力与物体的质量无关，故选项C错误；由牛顿第二定律可知，物体的加速度与物体所受到的合外力成正比，并且加速度的方向与合外力方向一致，故选项D正确．
5．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至物体抛出，对此现象分析正确的是(　　)
A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态
B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态
C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度
D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度
解析：选D　手托物体由静止开始向上运动，一定先做加速运动，物体处于超重状态，而后可能匀速上升，也可能减速上升，故A、B错误；在物体离开手的瞬间，二者分离，不计空气阻力，物体只受重力，物体的加速度一定等于重力加速度，要使手和物体分离，手向下的加速度一定大于物体向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项C错误，D正确．
6．如图所示，物体放在水平桌面上，受到一个水平向右的拉力F作用，却仍然保持静止，则下列说法中正确的是(　　)
A．物体受三个力作用，其中有一对平衡力
B．物体受三个力作用，其中有一对作用力和反作用力
C．物体受四个力作用，其中有两对作用力和反作用力
D．物体受四个力作用，其中有两对平衡力
解析：选D　物体受重力、桌面的支持力、水平向右的拉力F和水平向左的摩擦力Ff四个力的作用，A、B错误；由于作用力与反作用力是分别作用在两个不同物体上的，所以物体所受的四个力中不可能有作用力与反作用力，C错误；物体水平方向上受向右的拉力和向左的摩擦力，其合力为零，为一对平衡力，竖直方向受重力和支持力，也为一对平衡力，D正确．
7．如图所示，质量为m的物块甲置于竖直放置在水平面上的轻弹簧上处于静止状态．若突然将质量为2m的物块乙无初速度地放在物块甲上，则在物块乙放在物块甲上后瞬间，物块甲、乙的加速度分别为a甲、a乙，当地重力加速度为g.以下说法正确的是(　　)
A．a甲＝0，a乙＝g B．a甲＝g，a乙＝0
C．a甲＝a乙＝g D．a甲＝a乙＝g
解析：选D　物块乙放在物块甲上瞬间，弹簧弹力仍然是F＝mg，物块甲、乙作为一个整体有向下的加速度，由牛顿第二定律得3mg－F＝3ma，a＝g，选项D正确．
8．制动距离是汽车在一定的初速度下，从驾驶员急踩制动踏板开始，到汽车完全停住为止所驶过的距离，是衡量一款车的制动性能的关键性参数之一．以72 km/h的速度行驶的汽车紧急制动，假设汽车制动阻力恒定，且与汽车的重力大小相等，则它的制动距离约为(　　)
A．40 m B．20 m
C．10 m D．5 m
解析：选B　设汽车的质量为m，则重力为mg，则阻力f＝mg，根据牛顿第二定律有f＝ma，则加速度为a＝g，
由v02＝2ax，得x＝＝ m＝20 m，故选项B正确．
9．如图所示，A、B、C、D是四个完全相同的木块，在图甲中，水平力F作用于B上，A、B处于静止状态，图乙中，竖直弹簧作用于D上，C、D处于静止状态，则关于A、B、C、D的受力情况，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中A受五个力，图乙中C受三个力
B．图乙中墙对C可能有摩擦力
C．图甲中墙对A一定有向上的摩擦力
D．图乙中D对C一定有向右上方的摩擦力
解析：选ACD　图甲中整体受重力、支持力、压力和摩擦力而处于静止，故C正确；对A分析可知，A受重力、支持力、墙对A的摩擦力、B对A的弹力，AB间一定有摩擦力，共5个力；而乙中整体受重力、弹力的作用而平衡，故C与墙之间没有摩擦力，则C只受重力、D的支持力及D对C的摩擦力的作用，共受三个力，故A正确，B错误；因C有向下的运动趋势，DC间一定有压力，故D对C一定有向右上方的摩擦力，故D正确．
10．如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”．两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢．若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法错误的是(　　)
A．甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B．甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C．若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D．若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
解析：选ABD　甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力与反作用力，故选项A错误；甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，不是作用力与反作用力，故选项B错误；设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲＞m乙，则由a＝得，a甲＜a乙，由x＝at2得在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，故乙会先过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C正确；收绳的速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D错误．
11．受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其v-t图象如图所示，则(　　)
A．在0～t1时间内，外力F的大小不断增大
B．在t1时刻，外力F为零
C．在t1～t2时间内，外力F的大小可能不断减小
D．在t1～t2时间内，外力F的大小可能先减小后增大
解析：选CD　v-t图线的斜率表示加速度，所以在0～t1时间内，加速度为正且不断减小，物体的加速度为a＝，所以外力F大小不断减小，A错误；在t1时刻，加速度为零，所以外力F等于摩擦力，不为零，B错误；在t1～t2时间内，加速度为负，并且不断变大，根据加速度的大小为a＝，可知外力F大小可能不断减小，C正确；如果在F先减小一段时间后的某个时刻，F反向，则反向后F不断增大，所以外力F大小可能先减小后增大，故D正确．
12．如图所示，质量为4 kg的物块A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的另一端固定在车上．开始时小车静止，弹簧对物块的弹力大小为10 N，小车、物块均处于静止状态．现让小车以加速度a＝2 m/s2沿水平地面向右加速运动，则(　　)
A．物块A相对小车仍静止
B．物块A受到的弹簧弹力将变大
C．物块A受到的摩擦力将减小
D．物块A受到的摩擦力将增大
解析：选AC　物块开始时受弹力F＝10 N而处于静止状态，说明受到的静摩擦力为10 N，则物体的最大静摩擦力Fm≥10 N．当物块相对于小车向左恰好发生滑动时，加速度为a0＝≥ m/s2＝5 m/s2.所以当小车的加速度为a＝2 m/s2时，物块A相对小车仍静止，故A正确；根据牛顿第二定律得小车以加速度a＝2 m/s2沿水平地面向右加速运动时，弹力水平向右，大小仍为10 N，根据牛顿第二定律可知F＋f＝ma，解得f＝－2 N，说明摩擦力水平向左，大小为2 N，故B、D错误，C正确．
13.如图所示，滑块B所在的水平地面光滑，滑块在水平力F作用下紧靠滑块B且刚好与B一起向右做匀加速直线运动，A、B间的接触面为竖直面，滑块A、B的质量分别为m、M，A、B间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(　　)
A．A对B的摩擦力方向竖直向上
B．地面对B的支持力等于(M＋m)g
C．A、B间的压力大小等于
D．A、B间的动摩擦因数为
解析：选BCD　对A受力分析，A在竖直方向所受合力为零，故摩擦力f＝mg，方向竖直向上，根据牛顿第三定律可知，A对B的摩擦力方向竖直向下，故A错误；对A、B整体受力分析可知，整体在竖直方向所受合力为零，故地面对B的支持力等于(M＋m)g，故B正确；对A、B整体，由牛顿第二定律可得：F＝(M＋m)a；对B有N＝Ma，联立解得N＝，故C正确；由f＝μN解得μ＝，故D正确．
14.如图所示，传送带的水平部分长为L，传动速率为v，在其左端无初速度释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左端运动到右端的时间可能是(　　)
A．＋ B．
C． D．
解析：选ACD　因木块运动到右端的过程不同，对应的时间也不同：若一直匀加速至右端，则L＝μgt2，可得t＝ ，C正确；若一直加速到右端的速度恰好与传送带速度v相等，则L＝ t，可得t＝，D正确；若先匀加速到传送带速度v，再匀速到右端，则＋v＝L，可得t＝＋，A正确；木块不可能一直匀速至右端，B错误．
15．如图甲所示，一质量为m的小滑块放置在质量为M的长木板上，长木板放置在光滑的地面上．现对木板施加一随时间变化的水平拉力F的作用，通过传感器测得长木板的加速度a随拉力F变化的图象如图乙所示，g取10 m/s2.下列说法正确的是(　　)
A．长木板的质量M＝4 kg
B．滑块的质量m＝4 kg
C．当F＝8 N时滑块的加速度为2 m/s2
D．滑块与长木板间的动摩擦因数为0.1
解析：选BD　当F＝6 N时，加速度为a＝1 m/s2，对整体分析，由牛顿第二定律得F＝(M＋m)a，代入数据解得M＋m＝6 kg，当F≥6 N时，对长木板根据牛顿第二定律得a＝＝F－，故F≥6 N时a-F图线的斜率k＝，根据题图可得M＝2 kg，故滑块的质量为m＝4 kg，故A错误，B正确；当F＝6 N时，a＝1 m/s2，代入数据解得μ＝0.1，当F＝8 N时，长木板与滑块之间已经产生相对滑动，则对滑块单独分析，根据牛顿第二定律得μmg＝ma′，则a′＝μg＝1 m/s2，故C错误，D正确．
二、非选择题(共5小题，55分)
16．(6分)某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”．
(1)实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力，该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列__________的点，说明小车在做____________运动．
(2)如果该同学先如(1)中的操作，平衡了摩擦力．以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂和砂桶的质量最终达到M，测小车加速度a，作a-F的图象．下列图线正确的是________．
解析：(1)平衡摩擦力时，先接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点，说明小车在做匀速运动．
(2)由于该同学平衡了摩擦力，故得到的a-F图线过原点，当砂和砂桶的质量最终达到M时，由于不满足小车的质量远大于砂和砂桶的质量，故图线应该为C．
答案：(1)点迹均匀　匀速　(2)C
17．(9分)如图a为“探究加速度与合外力关系”的实验装置．
(1)要认为细线对小车的拉力近似等于重物的重力，则小车的质量M和重物的质量m应该满足的关系是________．
(2)打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验获得的一条纸带如图b所示，1、2、3、4、5是5个计数点，测得x1＝1.19 cm，x2＝1.61 cm，x3＝2.00 cm，x4＝2.41 cm.则相邻两个计数点间的时间间隔T＝__________s，小车的加速度a＝________m/s2(结果保留两位有效数字)．
(3)经过6次实验，得到如图c所示的a-F图线，为使得图线可以通过坐标原点，应适当调整装置，可将垫木________，再做实验．
解析：(1)当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小．
(2)相邻两个计数点间的时间间隔为：T＝0.02×5 s＝0.10 s
小车的加速度为：a＝
＝ m/s2＝0.40 m/s2.
(3)由图可以看出当F达到一定数值之后才开始有加速度，该图线不通过坐标原点的原因可能是：平衡摩擦力不足．则为使得图线可以通过坐标原点，应适当调整装置，可将垫木左移或垫高，再做实验．
答案：(1)m远小于M　(2)0.10　0.40　(3)左移或垫高
18．(12分)如图所示，质量为4 kg的物体静止在水平面上．现用大小为40 N，与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体，使物体沿水平面做匀加速运动．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
(1)若水平面光滑，物体的加速度是多大？
(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体的加速度是多大？
解析：(1)水平面光滑时，物体的受力情况如图甲所示
由牛顿第二定律：Fcos 37°＝ma1　 ①
解得a1＝8 m/s2.　 ②
(2)水平面不光滑时，物体的受力情况如图乙所示
Fcos 37°－Ff＝ma2　 ③
FN′＋Fsin 37°＝mg　 ④
Ff＝μFN′　 ⑤
由③④⑤得：
a2＝6 m/s2.
答案：(1)8 m/s2　(2)6 m/s2
19.(14分)跳伞运动员在下落过程中(如图所示)，假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比，即F＝kv2，比例系数k＝20 N·s2/m2，跳伞运动员与伞的总质量为72 kg，起跳高度足够高，则：
(1)跳伞运动员在空中做什么运动？收尾速度是多大？
(2)当速度达到4 m/s时，下落加速度是多大？(g取10 m/s2)
解析：(1)以伞和运动员作为研究对象，开始时速度较小，空气阻力F小于重力G，v增大，F随之增大，合力F合减小，做加速度a逐渐减小的加速运动；当v足够大，使F＝G时，F合＝0，a＝0，开始做匀速运动，此时的
速度为收尾速度，设为vm.
由F＝kvm2＝G，
得vm＝＝ ＝6 m/s.
(2)当v＝4 m/s＜vm时，合力F合＝mg－F，F＝kv2，
由牛顿第二定律F合＝ma
得a＝g－＝10 m/s2－ m/s2≈5.6 m/s2.
答案：(1)先做加速度越来越小的加速运动，后匀速运动　vm＝6 m/s　(2)5.6 m/s2
20.(14分)如图所示，质量为M＝10 kg的木楔ABC静置于粗糙水平地面上，与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，在木楔的倾角θ为37°的斜面上，有一质量为m＝1 kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s＝1.4 m时，其速度v＝1.4 m/s，在这个过程中木楔没有动(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)．求：
(1)地面对木楔的摩擦力的大小；
(2)地面对木楔的支持力的大小．
解析：由速度—位移公式：v2＝2as
得物块沿斜面下滑的加速度大小为a＝＝0.7 m/s2.
由于a＜gsin θ＝6 m/s2，可知物块受到摩擦力作用．分析物块受力，如图(a)所示：
沿斜面的方向和垂直于斜面的方向，根据牛顿第二定律有：
mgsin θ－f1＝ma，
mgcos θ－N1＝0.
木楔受五个力作用，如图(b)所示，对于水平方向，根据牛顿第二定律有
f2＋f1′cos θ－N1′sin θ＝0，
而f1′＝f1，N1′＝N1，
由此可解得地面作用于木楔的摩擦力f2＝0.56 N.
竖直方向f1′sin θ＋N1′cos θ＋Mg＝N2，
解得地面对木楔的支持力的大小为N2＝109.58 N.
答案：(1)0.56 N　(2)109.58 N