人教版高中物理必修1第四章《牛顿运动定律》单元测试(含解析)

第四章《牛顿运动定律》
一、单选题(共10小题)
1.如图所示，质量为10
kg的物体，在水平地面上向左运动，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，与此同时，物体受到一个水平向右的拉力F＝20
N的作用，则物体的加速度为(g取10
m/s2)(　　)
A．
0
B．
2
m/s2，水平向右
C．
4
m/s2，水平向右
D．
2
m/s2，水平向左
2.如图所示，A、B两木块间连一轻杆，A、B质量相等，一起静止地放在一块光滑木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬间，A、B两木块的加速度分别是(　　)
A．aA＝0，aB＝2g
B．aA＝g，aB＝g
C．aA＝0，aB＝0
D．aA＝g，aB＝2g
3.关于运动状态的改变，下列说法正确的是(　　)
A．
只要物体在运动，其运动状态一定改变
B．
只要物体速度的大小不变，运动状态就不变
C．
只要物体的速度大小或方向中有一个改变，其运动状态就一定改变
D．
物体受到多个力作用，其运动状态一定改变
4.下列选项是四位同学根据图中驾驶员和乘客的身体姿势，分别对向前运动的汽车运动情况作出的判断．其中正确的是(　　)
A．
汽车一定做匀加速直线运动
B．
汽车一定做匀速直线运动
C．
汽车可能是突然减速
D．
汽车可能是突然加速
5.一辆汽车在崎岖的山路上行驶，关于该汽车的惯性，下列说法正确的是(　　)
A．
汽车打滑时惯性变小　　
B．
汽车下坡时惯性变大
C．
汽车加速时惯性变大　　
D．
汽车刹车时惯性不变
6.将重均为G的两个磁环A、B先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对面的极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图所示．设磁环B对木支架底座的压力为F1；B对A的排斥力为F2，关于这些力的大小关系正确的是(　　)
A．F1>2G　F2＝G
B．F1＝2G　F2＝G
C．F1>2G　F2>G
D．F1＝2G　F2>G
7.长木板A的右端与桌边相齐，木板与桌面间的动摩擦因数为μ，今用一水平恒力F将A推出桌边，在长木板开始翻转之前，木板的加速度大小将会(　　)
A．
逐渐减小
B．
逐渐增大
C．
不变
D．
先减小后增大
8.如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30°角，则每根支架中承受的压力大小为(　　)
A．mg
B．mg
C．mg
D．mg
9.雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即Ff＝kSv2，则比例系数k的单位是(　　)
A．
kg/m4
B．
kg/m3
C．
kg/m2
D．
kg/m
10.利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．
保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系
B．
保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量之间的关系
C．
先保持小车所受拉力不变，研究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
D．
先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
二、实验题(共3小题)
11.如图甲为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L＝48.0
cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．
甲
乙
(1)下表中记录了实验测得的几组数据，v－v是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a＝________，请将表中第3次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字)；
(2)由表中数据，在图乙坐标纸上作出a－F关系图线；
(3)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图乙中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
12.现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律．给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺、天平、砝码、钩码若干．实验步骤如下(不考虑摩擦力的影响)，在空格中填入适当的公式或文字．
(1)用天平测出小车的质量m
(2)让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t.
(3)用米尺测量A1与A2之间的距离s.则小车的加速度a＝________.
(4)用米尺测量A1相对于A2的高度h.则小车所受的合外力F＝________.
(5)在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时改变h，使m与h的乘积不变．测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t.请说出总质量与高度的乘积不变的原因________________________________________________________________．
(6)多次测量m和t，以m为横坐标，t2为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条____________，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律．
13.(1)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图(a)所示，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(b)所示．计时器所用交流电源的频率为50
Hz，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度为________m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图(c)中甲、乙两条直线．则甲、乙用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为μ甲________μ乙．(选填“大于”、“小于”或“等于”)
三、计算题(共3小题)
14.　气球下挂一重物，以v0＝10
m/s匀速上升，当到达离地面高175
m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地速度多大？(空气阻力不计，g取10
m/s2)
15.如图所示，在质量为mB＝30
kg的车厢B内紧靠右壁，放一质量mA＝20
kg的小物体A(可视为质点)，对车厢B施加一水平向右的恒力F，且F＝120
N，使之从静止开始运动．测得车厢B在最初t＝2.0
s内移动s＝5.0
m，且这段时间内小物块未与车厢壁发生过碰撞．车厢与地面间的摩擦忽略不计．
(1)计算B在2.0
s的加速度；
(2)求t＝2.0
s末A的速度大小；
(3)求t＝2.0
s内A在B上滑动的距离．
16.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动．当箱以a＝2
m/s2加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为7.2
N，下底板的压力传感器显示的压力为12
N．(g＝10
m/s2)
(1)金属块的质量m为多少？
(2)若上顶板的压力传感器的示数是下底板的压力传感器示数的一半，试判断箱的运动情况．
(3)要使上顶板的压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？
四、填空题(共3小题)
17.下列给出的关系式中，l是长度，v是速度，m是质量，g是重力加速度，这些量的单位都是国际单位制单位．试判断下列表达式的单位，并指出单位所对应的物理量的名称．
(1)单位：________物理量名称：________.
(2)单位：________物理量名称：________.
(3)m单位：________物理量名称：________.
18.现有下列物理量和单位，按下面的要求选择填空．
A．力　B．米/秒　C．牛顿　D．加速度　E．质量　F．秒　G．厘米　H．长度
I．时间　J．千克　K．米
(1)属于物理量的有________________．
(2)在国际单位制中，其单位作为基本单位的物理量有________________．
(3)在国际单位制中属于基本单位的有________________，属于导出单位的有________________．
19.完成下列单位的换算：
3
t＝________kg；72
km/h＝________m/s；40
cm/s2＝________m/s2；2
N/g＝________m/s2.
答案解析
1.【答案】C
【解析】物体受到地面的摩擦力大小为F1＝μmg＝0.2×10×10
N＝20
N，方向水平向右，物体的加速度a＝＝＝4
m/s2，方向水平向右．
2.【答案】B
【解析】由题意知，当刚抽去木板时，A、B和杆将作为一个整体，只受重力，根据牛顿第二定律得aA＝aB＝g，故选项B正确．
3.【答案】C
【解析】运动状态的特征物理量是速度，速度是矢量，速度大小和方向都不变时运动状态才不变，只要有一个改变，其运动状态就一定改变，A、B错误，C正确；力是改变物体运动状态的原因，物体受到多个力作用时，若合力为零，运动状态就不变，D错误．
4.【答案】C
【解析】驾驶员和乘客原来随汽车一起向前运动，若汽车突然减速，驾驶员和乘客的下半身已随汽车减速，运动状态已发生改变，但由于惯性其上半身仍保持原来的运动状态，上半身相对于下半身向前运动，导致向前倾倒，选项C正确．
5.【答案】D
【解析】惯性是物体本身的属性，由物体的质量大小决定，物体的质量越大，惯性越大，与物体的速度、加速度、作用力无关，D正确．
6.【答案】B
【解析】对于磁环A，受到重力G和磁环B对磁环A的排斥力F2，根据平衡条件可知，F2＝G；对于磁环B，受到重力G、磁环A对磁环B的排斥力F2′及木支架底座对磁环B的支持力F1′的作用，根据平衡条件得，F1′＝F2′＋G，根据作用力与反作用力关系知F1＝F2＋G，则有F1＝2G，选项B正确．
7.【答案】C
【解析】由图分析可知，当木板在桌面上滑动时，压力不变，接触面的粗糙程度不变，只是接触的面积在逐渐减小，而我们知道接触面积的大小不影响摩擦力的大小，因此，摩擦力是不变的，则合力不变，加速度不变．
8.【答案】D
【解析】设每根支架对照相机的支持力为F，由平衡条件可知竖直方向上3Fcos
30°＝mg，解得F＝mg，根据牛顿第三定律知，每根支架中承受的压力大小为F′＝mg，故D项正确．
9.【答案】B
【解析】将Ff＝kSv2变形得k＝，采用国际单位制，式中Ff的单位为N，即kg·m/s2，S的单位为m2，速度的二次方的单位可写为(m/s)2.将这些单位代入上式得比例系数k的单位是kg/m3，B正确．
10.【答案】D
【解析】该实验采用的是控制变量法，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变，探究加速度与力的关系时，应保持质量不变，最后归纳出加速度与力、质量的关系，A、B、C错误，D正确．
11.【答案】(1)
(2)如图
(3)没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大
【解析】(1)根据匀变速直线运动的位移与速度公式：v2－v＝2ax可以求出：a＝，
带入数据解得：a≈2.44
m/s2.
(2)根据表中数据，得出图象如图所示：
(3)对比图象可知，实际图象没有过原点而是和横坐标有交点，造成原因为没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大．
12.【答案】(3)　(4)　(5)为了使各次测量中，小车所受的合外力不变　(6)过原点的直线
【解析】(3)小车做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律有s＝at2，
所以有：a＝
(4)小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力，这两个力在垂直斜面方向的合力为零，所以沿斜面方向的力为mgsinα，而斜面高度为h，
根据几何关系有sinα＝，所以有小车受到的合外力为F＝.
(5)根据F＝，要使小车所受合外力大小一定，应该使mh为定值．
(6)a＝，说明a与成正比，
以t2为纵坐标，为m为横坐标建立坐标系，如果这些点在一条过原点的直线上，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律．
13.【答案】(1)0.15　(2)大于
【解析】(1)连续相等时间内的位移之差为：Δx＝0.15
cm，
根据Δx＝aT2得小车的加速度：a＝＝＝0.15
m/s2
(2)根据牛顿第二定律得：F－μmg＝ma，得：a＝－μg可知纵轴截距的绝对值为μg，由图线可知μ甲g＞μ乙g，所以μ甲＞μ乙．
14.【答案】　7
s　60
m/s
【解析】　解法一　分段法
绳子断裂后，重物先匀减速上升，速度减为零后，再匀加速下降．
重物上升阶段，时间t1＝＝1
s，
由v＝2gh1知，h1＝＝5
m
重物下降阶段，下降距离H＝h1＋175
m＝180
m
设下落时间为t2，则H＝gt，故t2＝＝6
s
重物落地速度v＝gt2＝60
m/s，总时间t＝t1＋t2＝7
s
解法二　全程法
取初速度方向为正方向
重物全程位移h＝v0t－gt2，h＝－175
m
可解得t1＝7
s，t2＝－5
s(舍去)
由v＝v0－gt，得v＝－60
m/s，负号表示方向竖直向下．
15.【答案】(1)2.5
m/s2　(2)4.5
m/s　(3)0.5
m
【解析】(1)设t＝2.0
s内车厢的加速度为aB，由s＝aBt2，得aB＝2.5
m/s2.
(2)对B受力分析，由牛顿第二定律：F－Ff＝mBaB，得Ff＝45
N.
对A受力分析，据牛顿第二定律得A的加速度大小为
aA＝＝2.25
m/s2
所以t＝2.0
s末A的速度大小为：vA＝aAt＝4.5
m/s.
(3)在t＝2.0
s内A运动的位移为sA＝aAt2＝4.5
m，
A在B上滑动的距离Δs＝s－sA＝0.5
m.
16.【答案】(1)0.6
kg　(2)向下或向上的匀速直线运动　(3)向上加速或向下减速，加速度大小为10
m/s2
【解析】(1)由题意可知，金属块所受竖直向下的压力值即为上顶板压力传感器示数(设为F1)，金属块所受竖直向上的弹力值即为下底板压力传感器示数(设为F2)．
当a＝2
m/s2(竖直向下)、F1＝7.2
N、F2＝12
N时，对金属块有：
mg＋F1－F2＝ma
代入数据解得：m＝0.6
kg；
(2)若上顶板传感器示数为下底板传感器示数的一半，因为弹簧形变量没有改变，所以下底板传感器示数不变，根据牛顿第二定律得：mg＋F1′－F2＝ma′
代入数据解得：a′＝0；
知箱子处于向下或向上的匀速直线运动中；
(3)设上顶板压力传感器示数恰好为零(即上顶板与金属块接触但不挤压)，此时下底板压力传感器示数仍然不变，有：a″＝＝m/s2＝10
m/s2
方向向上．故要使上顶板压力传感器的示数为零，则箱子沿竖直轨道向上加速或向下减速，加速度大小为10
m/s2.
17.【答案】(1)s　时间　(2)m/s2　加速度　(3)N　力
【解析】(1)＝＝1
s，单位为：s
物理量为：时间．
(2)＝1
m/s2，单位为：m/s2
物理量为：加速度．
(3)1
kg·＝1
kg·m/s2＝1
N，单位为：N
物理量为：力．
18.【答案】(1)A、D、E、H、I　(2)E、H、I　(3)F、J、K　B、C
【解析】力是物理量，米/秒是导出单位，加速度是物理量，质量是物理量，秒是国际单位制中的基本单位，厘米是长度的单位，是基本单位，但不是国际单位制中的基本单位，长度是物理量，时间是物理量，千克、米是国际单位制中的基本单位．
19.【答案】3×103　20　0.4　2×103
【解析】3
t＝3×103kg；72
km/h＝72×1
000
m/3
600
s＝20
m/s；40
cm/s2＝40×10－2m/s2＝0.4
m/s2；2
N/g＝2
N/10－3kg＝2×103N/kg＝2×103m/s2.
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