沪科版物理必修一第五章 研究力和运动的关系 单元测评（word版含答案解析）

第5章测评
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题给出的选项中至少有一项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.关于惯性,下列说法正确的是(　　)
A.在宇宙飞船内,由于物体完全失重,所以物体的惯性消失
B.跳远运动员助跑是为了增大速度从而增大惯性
C.物体在月球上的惯性只是它在地球上的16
D.质量是物体惯性的量度,惯性与速度及物体的受力情况无关
2.2016年10月17日,“神舟”11号载人飞船成功发射,设近地加速时,飞船以5g的加速度匀加速上升,g为重力加速度。则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为(　　)
A.6mg B.5mg
C.4mg D.mg
3.轻弹簧上端固定,下端挂一重物,平衡时弹簧伸长了4 cm。若将重物向下拉1 cm后放手,则重物在刚释放的瞬间的加速度是(　　)
A.2.5 m/s2 B.7.5 m/s2
C.10 m/s2 D.12.5 m/s2
4.

如图所示是某商场安装的智能化电动扶梯,无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程。那么下列说法中正确的是(　　)
A.顾客始终受到静摩擦力的作用
B.顾客受到的支持力总是大于重力
C.扶梯对顾客作用力的方向先指向右上方,再竖直向上
D.扶梯对顾客作用力的方向先指向左下方,再竖直向上
5.

如图所示,小车上有一个定滑轮,跨过定滑轮的绳一端系一重球,另一端系在弹簧测力计上,弹簧测力计下端固定在小车上。开始时小车处于静止状态。当小车沿水平方向运动时,小球恰能稳定在图中虚线位置,下列说法中正确的是(　　)
A.小球处于超重状态,小车对地面压力大于系统总重力
B.小球处于失重状态,小车对地面压力小于系统总重力
C.弹簧测力计读数大于小球重力,但小球既不超重也不失重
D.弹簧测力计读数大于小球重力,小车一定向右匀加速运动
6.放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系如图甲所示,物块速度v与时间t的关系如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2。由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(　　)

A.0.5 kg,0.4 B.1.5 kg,215
C.0.5 kg,0.2 D.1 kg,0.2
7.

(多选)如图所示,电梯的顶部挂有一个弹簧测力计,其下端挂了一个重物,电梯匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N,关于电梯的运动,以下说法中正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2 m/s2
B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为2 m/s2
C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为2 m/s2
D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2 m/s2
8.

(多选)将物体竖直向上抛出,假设运动过程中空气阻力不变,其速度—时间图像如图所示,则(　　)
A.上升、下降过程中加速度大小之比为11∶9
B.上升、下降过程中加速度大小之比为10∶1
C.物体所受的重力和空气阻力之比为9∶1
D.物体所受的重力和空气阻力之比为10∶1
9.(多选)如图所示,在建筑工地上一建筑工人两手对称用水平力将两长方形水泥制品P和Q夹紧,并以加速度a竖直向上搬起,P和Q的质量分别为2m和3m,水平力为F,P和Q间动摩擦因数为μ,在此过程中(　　)

A.P受到Q的摩擦力方向一定竖直向下
B.P受到Q的摩擦力大小为2μF
C.P受到Q的摩擦力大小为0.5m(g+a)
D.P受到Q的摩擦力大小为1.5m(g+a)
10.(多选)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.Lv+v2μg B.Lv
C.2Lμg D.2Lv
二、实验题(本题共2小题,共18分)
11.(9分)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。

(1)下列说法正确的是　　　　。?
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量
D.在用图像探究加速度与质量的关系时,应作a-1mA图像
(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图所示,他选择了几个计时点作为计数点,相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,其中s1=7.06 cm、s2=7.68 cm、s3=8.30 cm、s4=8.92 cm,已知电源频率为50 Hz,则纸带加速度的大小是　　　　 m/s2。?

(3)某同学将长木板右端适当垫高,其目的是　　　　。但他把长木板的右端垫得过高,使得倾角过大。用a表示小车的加速度,F表示细线作用于小车的拉力。则他绘出的a-F关系图像是　　　　。

12.(9分)某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验时,调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)。

(1)该实验中小车所受的合力　　　　(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数,该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?　　　　(选填“需要”或“不需要”)。?
(2)实验获得以下测量数据:小车、力传感器和挡光板的总质量M,挡光板的宽度l,光电门1和2的中心距离为s。某次实验过程:力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则该实验要验证的关系式是　。?
三、计算题(本题共3小题,共32分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.

(10分)如图所示,质量m=1 kg 的球穿在斜杆上,斜杆与水平方向成30°角,球与杆之间的动摩擦因数μ=36,球受到竖直向上的拉力F=20 N,g取10 m/s2,则:
(1)球的加速度多大?
(2)在力F作用下,球从静止开始运动,经2 s内的位移多大?






14.(10分)如图甲所示为一风力实验示意图。开始时,质量为m=1 kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上,并静止于O点。现用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上,经时间t1=0.4 s后撤去风力。小球沿细杆运动的v-t图像如图乙所示(g取10 m/s2),试求:

(1)小球沿细杆滑行的距离。
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数。
(3)风力F的大小。








15.

(12分)如图所示的传送带,其水平部分ab的长度为2 m,倾斜部分bc的长度为4 m,bc与水平面的夹角为α=37°,将一小物块A(可视为质点)轻轻放于a端的传送带上,物块A与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25。传送带沿图示方向以v=2 m/s的速度匀速运动,若物块A始终未脱离传送带,试求小物块A从a端被传送到c端所用的时间。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)









第5章测评答案解析
一、1.
解析:物体的惯性只与物体的质量有关,与物体的运动状态、所处的位置无关,选项A、B、C错误,选项D正确。
答案:D
2.
解析:对宇航员由牛顿第二定律得N-mg=ma,得N=6mg,再由牛顿第三定律可判定A项正确。
答案:A
3.
解析:设重物的质量为m,弹簧的劲度系数为k。平衡时:mg=kx1,将重物向下拉1 cm,由牛顿第二定律得:k(x1+x2)-mg=ma,联立解得:a=2.5 m/s2,选项A正确。
答案:A
4.
解析:以人为研究对象,处于加速运动时,人受到静摩擦力、重力、支持力三个力的作用,匀速运转时,人不受静摩擦力,故A错误;顾客处于加速直线运动时,受到的支持力才大于重力,故B错误;顾客处于加速运动时,人受到静摩擦力、重力、支持力三个力的作用,则扶梯对顾客作用力的方向先指向右上方,当处于匀速直线运动时,其作用力竖直向上,故C正确,D错误。
答案:C
5.
解析:小球稳定在题图中虚线位置,则小球和小车有相同的加速度,且加速度水平向右,故小球既不超重也不失重,小车既可以向右匀加速运动,也可以向左匀减速运动,故C项正确。
答案:C
6.
解析:由F-t图像和v-t图像可得,物块在2 s到4 s内所受外力F1=3 N,物块做匀加速运动,a=ΔvΔt=42 m/s2=2 m/s2,F1-f=ma,物块在4 s到6 s所受外力F2=2 N,物块做匀速直线运动,则F2=f,f=μmg。联立以上各式并代入数据解得m=0.5 kg,μ=0.4,故A选项正确。
答案:A
7.
解析:由电梯做匀速直线运动时弹簧测力计的示数为10 N,可知重物的重力为10 N,质量为1 kg;当弹簧测力计的示数变为8 N时,则重物受到的合力为2 N,方向竖直向下,由牛顿第二定律得物体产生向下的加速度,大小为2 m/s2,因没有明确电梯的运动方向,故电梯可能向下加速,也可能向上减速,故选B、C。
答案:BC
8.
解析:上升、下降过程中加速度大小分别为a上=11 m/s2,a下=9 m/s2,由牛顿第二定律得mg+F阻=ma上,mg-F阻=ma下,联立解得mg∶F阻=10∶1,A、D正确。
答案:AD
9
解析:设每只手与水泥制品的摩擦力大小均为f1,设P受到Q的摩擦力大小为f2、方向竖直向上。对P、Q整体及P分别应用牛顿第二定律有2f1-5mg=5ma,f1+f2-2mg=2ma,联立解得f2=-0.5m(g+a),负号说明P受到Q的摩擦力方向向下,A、C正确。
答案:AC
10.
解析: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=12μgt2,可得t=2Lμg,C正确;若一直加速到右端时的速度恰好与传送带速度v相等,则L=0+v2t,可得t=2Lv,D正确;若先匀加速到传送带速度v,再匀速到右端,则v22μg+v(t-vμg)=L,可得t=Lv+v2μg,A正确;木块不可能一直匀速至右端,B错误。
答案:ACD
二、实验题(本题共2小题,共18分)
11.
解析:(1)将木板不带滑轮的一端适当垫高,可以让小车重力的分力与摩擦力平衡,这样当改变小车的质量时,不用重新平衡摩擦力,所以A错误。实验时应该先接通电源后释放纸带,所以B错误。为了让小车所受的合外力近似等于砝码和砝码盘的总重力,系统的加速度要足够小,所以应该让砝码及砝码盘B的质量应远小于小车A的质量,选项C错误。在外力恒定的情况下,加速度与物体的质量成反比,所以应作a-1mA图像,选项D正确。
(2)根据逐差法,纸带的加速度a=s3+s4-(s1+s2)2T2=8.30+8.92-(7.06+7.68)2×0.12×10-2 m/s2=0.62 m/s2。
(3)当倾角过大时,不挂砝码和砝码盘,小车就有加速度,所以选C。
答案:(1)D　(2)0.62　(3)平衡摩擦力　C
12.
解析:(1)由于力传感器显示拉力的大小,而拉力的大小就是小车所受的合力,故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。
(2)由于挡光板的宽度l很小,故小车在光电门1处的速度v1=lt1,在光电门2处的速度为v2=lt2,由v22-v12=2as,得a=v22-v122s=12sl2t22-l2t12。故验证的关系式为F=Ma=M2sl2t22-l2t12=Ml22s1t22-1t12。
答案:(1)等于　不需要　(2)F=Ml22s1t22-1t12
三、计算题(本题共3小题,共32分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.
解析:

(1)球受到重力mg、杆的支持力N、杆的摩擦力f和竖直向上的拉力F四个力的作用(如图所示),建立直角坐标系,则由牛顿第二定律得
Fsin 30°-mgsin 30°-f=ma
Fcos 30°=mgcos 30°+N
f=μN
联立以上各式代入数据解得a=2.5 m/s2。
(2)由运动学公式s=12at2,代入数据得:s=5 m。
答案:(1)2.5 m/s2　(2)5 m
14.
解析:(1)由图像可得v=1 m/s
故小球沿细杆滑行的距离s=vt=1.2 m。
(2)减速阶段的加速度大小a2=ΔvΔt=2.5 m/s2
由牛顿第二定律得μmg=ma2
即动摩擦因数μ=0.25。
(3)加速阶段的加速度大小a1=ΔvΔt=5 m/s2
由牛顿第二定律得F-μmg=ma1
解得F=7.5 N。
答案:(1)1.2 m　(2)0.25　(3)7.5 N
15.
解析:物块A放于传送带上后,物块受力图如图所示。


A先在传送带上滑行一段距离,此时A做匀加速运动(相对地面),直到A与传送带匀速运动的速度相同为止,此过程A的加速度为a1,则有:
μmg=ma1,a1=μg
A做匀加速运动的时间是:
t1=va1=vμg=20.25×10 s=0.8 s,
这段时间内A对地的位移是:
s1=v·t1=12×2×0.8 m=0.8 m,
当A相对地的速度达到2 m/s时,A随传送带一起匀速运动,所用时间为t2,
t2=sab-s1v=0.6 s。
物块在传送带的bc之间,受力情况如图(b),由于μ=0.25 mgsin 37°-μmgcos 37°=ma2,
a2=g(sin 37°-μcos 37°)=4 m/s2。
A在传送带的倾斜部分bc,以加速度a2向下匀加速运动,由运动学公式得
sbc=vt3+12a2t32,
其中sbc=4 m,v=2 m/s,
解得:t3=1 s(t3'=-2 s舍),
物块从a到c端所用时间为t=t1+t2+t3=2.4 s。
答案:2.4 s