高一上学期物理（必修1）第4章综合检测A卷（含解析）

第四章　牛顿运动定律综合检测(A卷)
(时间90分钟　满分100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1、2、5、6、8、9、10、11小题，只有一个选项正确，第3、4、7、12小题，每题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分。)
1．下列关于惯性的说法中正确的是(　　)
A．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性
B. 物体不受外力时有惯性，受外力后惯性被克服掉了，运动状态才发生变化
C．物体的速度越大惯性越大，因为速度越大的物体越不容易停下来
D．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性
解析：惯性是物体的固有属性，一切物体在任何时候都有惯性，人正常走路时由于惯性，使上半身和下半身的运动状态保持一致；被绊时，下半身受力作用减速停了下来，而上半身由于惯性还要以原来速度前进而跌倒，选项A错。惯性是与物俱来的，不会被外力克服掉，选项B错。虽然速度越大的物体越不容易停下来是事实，但惯性大小与速度大小无关，只由物体的质量决定，选项C错。本题正确选项是D。
答案：D
2. 在同一水平面上的几个力同时作用于质量为m的物体，物体处于静止状态，如果其中一个力从F减小为F后，物体在t时间内的位移大小是(　　)
A．　　　 　 　 　　 B．
C． D．
解析：力F减小为F后，物体受的合力变为F，由a＝得a＝又由x＝at2
故x＝，D正确。
答案：D
3. [2014·山东威海市高一期中]下列关于物理方法的叙述中正确的是(　　)
A．人们为了研究问题方便，抓住主要因素，忽略次要因素，建立了理想模型——质点
B. 在研究力的合成与分解时，采用了等效替代的方法，利用等效替代方法最基本的原则是必须保持效果相同
C．利用实验探究加速度与力、质量的关系时，使用了微小量放大法
D．伽利略在研究力和运动的关系时，采用控制变量的方法得出了力不是维持物体运动的原因
解析：利用实验探究加速度与力、质量的关系时，使用控制变量法，C错。伽利略在研究力和运动的关系时，采用理想斜面实验得出了力不是维持物体运动的原因，D错。
答案：AB
4. 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，下颌须超过单杠面；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．上拉过程中，人受到两个力的作用
B. 上拉过程中，单杠对人的作用力大于人的重力
C．下放过程中，单杠对人的作用力小于人的重力
D．下放过程中，在某瞬间人可能只受到一个力的作用
解析：在上拉过程中，人受到重力和单杠对人的作用力，A正确；上拉过程中，要先加速，后减速，即先超重，后失重，单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力，B错误；同理，下放过程中，单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力，C错误；刚开始下放的过程中，人加速向下，其加速度可能为重力加速度，此时，人完全失重，单杠对人没有作用力，即人只受到一个重力的作用，D正确。
答案：AD
5. 如图所示，水平放置的传送带以速度v＝2 m/s向右运行，现将一小物体轻轻地放在传送带A端，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，若A端与B端相距6 m，物体由A到B的时间为(g＝10 m/s2)(　　)
A．2 s B．3.5 s
C．4 s D．2.5 s
解析：物体刚放到传送带上时，受摩擦力作用做加速运动μmg＝ma
a＝μg＝2 m/s2，速度达到v＝2 m/s时前进距离x1
则x1＝＝1 m，t1＝＝1 s，随后物体匀速运动
t2＝＝ s＝2.5 s，
故总时间t＝t1＋t2＝3.5 s，B正确。
答案：B
6. [2014·汕头四市高一期中]竖直向上抛的物体在上升过程中由于受到空气阻力，加速度大小为g，若空气阻力大小不变，那么这个物体下降过程中的加速度大小为(　　)
A．g B．g
C．g D．g
解析：上升：mg＋f＝m·g，下降：mg－f＝m·a，a＝g，故选C。
答案：C
7. 要判断一个物理关系式是否成立，有时不必作复杂的推导，只需分析式中各量的单位，就可判定有些表达式是错误的。在下面的实例中，某同学导出了四个不同的关系式，请你根据单位分析，确定其中必定错误的选项。
例：光滑水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面体，它的斜面上有另一质量为m的物块沿斜面下滑。关于下滑过程中物块对斜面的压力FN、斜面的加速度aM及滑块的加速度am，某同学得出的关系式中错误的有(　　)
A．FN＝ B．FN＝
C．aM＝ D．am＝
解析：选项A中，等式左边压力FN的单位为N，而等式右边推导出来的单位为m/s2。同理，可知选项B、C正确，D错误。
答案：AD
8. 如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则(　　)
A．球B对墙的压力增大
B. 物体A与球B之间的作用力增大
C．地面对物体A的摩擦力减小
D．物体A对地面的压力减小
解析：将AB作为一个整体来研究，受力如图所示，受到总的重力GA＋GB、地面对A的支持力FNA、地面的静摩擦力FfA、墙壁对B的弹力FNB。根据平衡条件有
水平方向：FfA＝FNB
竖直方向：FNA＝GA＋GB
可见，当A向右移动少许时，物体A对地面的压力不变。
再隔离物体B分析，如图所示，受到重力GB、墙壁的弹力FNB、A对B的弹力FN三个力的作用。根据平衡条件可知，弹力FN和FNB的合力与GB等大反向，如图。则有FN＝
FNB＝GBtanθ
A向右移动时，角度θ减小，则弹力FN和FNB都减小，FfA减小。结合牛顿第三定律，球B对墙的压力减小。故选项A、B、D错误，C正确。
答案：C
反思：当涉及多个研究对象时，如果一个一个地用隔离法来研究，不仅麻烦，而且无法直接判断它们之间的运动趋势，较难处理，但采用整体法来解决，就直观容易得多，必要时再隔离物体进行分析。
9. [2014·郑州高一质检]在静止的小车内，用细绳a和b系住一个小球，绳a处于斜向上的方向，拉力为Fa，绳b处于水平方向，拉力为Fb，如图所示。现让小车从静止开始向右做匀加速运动，此时小球相对于车厢的位置仍保持不变，则两根细绳的拉力变化情况是(　　)
A．Fa变大，Fb不变 B．Fa变大，Fb变小
C．Fa变大，Fb变大 D．Fa不变，Fb变小
解析：将Fa沿水平方向、竖直方向分解，由于Fa竖直分量等于小球的重力，故Fa不变。因此Fa的水平分量也不变，故只有Fb变小，才能产生向右的合力。
答案：D
10. 刹车距离是汽车安全性能的重要参数之一。右图所示的图线分别为甲、乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离x与刹车前的车速v的关系曲线，已知紧急刹车过程中车与地面间的摩擦是滑动摩擦。据此可知，下列说法中正确的是(　　)
A．甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车的刹车性能好
B. 乙车与地面间的动摩擦因数较大，乙车的刹车性能好
C．以相同的车速开始刹车，甲车先停下来，甲车的刹车性能好
D．甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车与地面间的动摩擦因数较大
解析：由图可知，若以相同的车速开始刹车，乙车的刹车距离小，乙车先停下来，因此乙车的刹车性能好，乙车与地面间的动摩擦因数较大，故选项B对，A、C、D错。
答案：B
11. [2014·南阳市五校联考高一期中]如图所示，物体A和B在力F作用下一起以相同的速率沿F方向匀速运动，关于物体A受到的摩擦力，下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙两图中A均受到摩擦力的作用，且方向与F方向相同
B. 甲、乙两图中A均受到摩擦力的作用，且方向与F方向相反
C．甲、乙两图中A均不受摩擦力的作用
D．甲图中A不受摩擦力的作用；乙图中A受摩擦力的作用，方向与F方向相同
解析：甲图AB在水平面一起做匀速直线运动，A不受摩擦力，乙图AB沿斜面向上做匀速运动，需有一个向上的摩擦力平衡沿斜面向下重力的分力。D对。
答案：D
12. [2012·山东高考]如图所示，两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动，在O点悬挂一重物M，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止。Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，FN表示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O1、O2始终等高，则(　　)
A．Ff变小 B．Ff不变
C．FN变小 D．FN变大
解析：将两木块与重物视为整体，竖直方向上平衡，则2Ff＝(2m＋M)g，故Ff不变，选项A错误、B正确；设硬杆对转轴的弹力大小均为FN1，对轴点O受力分析可知，竖直方向上：2FN1cosθ＝Mg，对木块m受力分析可知，水平方向上：FN＝FN1sinθ，两式联立解得FN＝Mgtanθ，当两板间距离增大时，θ增大，FN增大，选项C错误、D正确。
答案：BD
点评：解答多个物体的平衡问题时，经常采用整体法和隔离法来确定研究对象，上题中由于整体的重力始终等于挡板对整体的摩擦力，可以采用整体法求解Ff的变化，隔离出O点受力分析，结合平衡条件，求解出FN的变化情况。
二、填空题(本题共2小题，每小题5分，共10分。)
13. 在“研究牛顿第二定律”的实验中，某同学选用的实验装置如下图所示：
(1)在水平实验桌上放置一端有定滑轮的长木板，将不带定滑轮的一端适当垫起的目的是____________________________________________________________________________。
(2)请指出这个同学实验装置中的三处错误：
A．________________________________________________________________________。
B．________________________________________________________________________。
C．________________________________________________________________________。
答案：(1)平衡摩擦力或使重力沿木板向下的分力与摩擦力平衡
(2)A.小车没有紧靠打点计时器，拉小车的细线与木板不平行
B．滑轮没有伸出桌边沿，致使悬线碰桌边沿
C．打点计时器工作电源错接为直流电源
14. 某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如下表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应该组已打出了纸带，如下图所示(长度单位：cm)，图中各点为每5个打点选出的计数点。(两计数点间还有4个打点未标出)
实验次数 1 2 3 4 5 6
小车质量(g) 200 300 400 500 600 1000
小车加速度(m/s2) 2.00 1.33
0.79 0.67 0.40
小车质量倒数(kg－1) 5.00 3.33 2.50 2.00 1.67 1.00
(1)请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中。(小数点后保留两位小数)
(2)将表中各组数据用小黑点描在如下图所示的坐标纸上，并作出平滑的图线。
(3)由图象得出的结论是__________________________________________。
解析：(1)a的计算利用逐差法
a＝
＝
＝＝×10－2 m/s2
＝0.99 m/s2。
(2)描点绘图，如下图所示。
(3)在拉力一定时，物体的加速度a与物体的质量m成反比。
答案：(1)0.99　(2)见解析图
(3)在拉力一定时，物体的加速度a与物体的质量m成反比
三、计算题(本题共4小题，共42分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的题注明单位。)
15. (10分)质量为2 kg的物体，放置于水平面上，在水平拉力F的作用下由静止开始运动，4 s末撤去水平拉力F，其运动的v－t图象如图所示，求：
(1)物体所受的阻力是多大？
(2)水平拉力是多大？
解析：(1)由图象及运动学公式可知
a1＝＝ m/s2＝3 m/s2。
撤去拉力后加速度a2＝＝ m/s2＝2 m/s2。
由牛顿第二定律知物体所受阻力为
Ff＝ma2＝2×2 N＝4 N
(2)由牛顿第二定律得F－Ff＝ma1
故F＝ma1＋Ff＝2×3 N＋4 N＝10 N。
答案：(1)4 N　(2)10 N
16. (10分)太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝。假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000 m的高空静止下落，可以获得持续25 s之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验，已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g取10 m/s2，试求：
(1)飞船在失重状态下的加速度大小；
(2)飞船在微重力状态中下落的距离。
解析：(1)设飞船在失重状态下的加速度为a，由牛顿第二定律得
mg－Ff＝ma
又Ff＝0.04mg
即mg－0.04mg＝ma
解得a＝9.6 m/s2
(2)由x＝at2得
x＝×9.6×252 m＝3000 m。
答案：(1)9.6 m/s2　(2)3000 m
17．(10分)如图所示，斜面体质量为M，倾角为θ，与水平面间的动摩擦因数为μ，用细绳竖直悬挂一质量为m的小球静止在光滑斜面上，当断绳的瞬间，至少以多大的水平向右的力由静止拉动斜面体，小球才能做自由落体运动到地面？
解析：设小球自由落体运动到地面上，下落高度为h，
则斜面体至少水平向右运动的位移为：x＝h·cotθ
对小球：h＝gt2
对斜面体：x＝at2
由以上两式解得：a＝gcotθ
以斜面体为研究对象有：F－μMg＝Ma
所以F＝μMg＋Mgcotθ＝(μ＋cotθ)Mg。
答案：(μ＋cotθ)Mg
18．(12分)如图甲所示，质量为1 kg的物块，在水平向右、大小为5 N的恒力F作用下，沿粗糙水平面由静止开始运动。在运动过程中，物块受到水平向左的空气阻力，其大小随着物块速度的增大而增大。且当物块速度为零时，空气阻力也为零。物块加速度a与时间t的关系图线如图乙所示。取重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)物块与水平面间的动摩擦因数μ；
(2)t＝5 s时物块速度的大小；
(3)t＝6 s时空气阻力的大小。
解析：(1)当t＝0时，由题意可知，物块所受空气阻力为零，此时物块的受力情况如图所示。
由牛顿第二定律有：F－Ff＝ma0
FN－mg＝0
又因为Ff＝μFN
由①②③可求得：μ＝0.3。
(2)由题意可知，在a－t图象中，图线与t轴所围的面积为速度的增加量，所以t＝5 s时物块的速度大小为：
v＝×2×5 m/s＝5 m/s。
(3)由题图可知，t＝5 s后，物块做匀速直线运动，物块所受的空气阻力不变，设此过程中物块所受空气阻力为F空，由牛顿第二定律有：
F－Ff－F空＝0
联立以上各式解得：F空＝2 N。
答案：(1)0.3　(2)5 m/s　(3)2 N