人教版高中物理必修一牛顿运动定律专题卷含答案

牛顿运动定律
一、单选题
下列说法中正确的是(?
?
?
)
A.
牛顿、千克、秒是国际单位制中的三个基本单位
B.
亚里士多德的理想斜面实验开创了实验研究和逻辑推理相结合的探索自然规律的科学方法
C.
伽利略通过实验说明了力是维持物体运动状态的原因
D.
牛顿第一定律是在已有实验基础上进行合理外推而来的，属于理想实验，是不能直接用实验来验证的
如图所示，水平面上放有三个木块ABC，质量均为m＝1
kg，AC与地面间的接触面光滑，B与地面间的动摩擦因数μ＝0.1，AB之间用轻弹簧相连，BC之间用轻绳相连。现在给C一个水平向右、大小为4
N的拉力F，使ABC三个木块一起以相同的加速度向右做匀加速直线运动。某一时刻撤去拉力F，则撤去力F的瞬间，轻绳中的张力T为(重力加速度g取10
m/s2)
(?
?
?
)
A.
1
B.
1.5
N
C.
2
N
D.
2.5
N
如图所示，细绳l1与l2共同作用于质量为m的小球而使其处于静止状态，其中细绳l1与竖直方向的夹角为θ，细绳l2水平，重力加速度为g，不计空气阻力。现剪断细绳l2，则剪断瞬间(?
?
?
)
A.
小球立即处于完全失重状态
B.
小球在水平方向上的加速度大小为gsin
2θ
C.
细绳l1上的拉力大小为mgsin
θ
D.
小球受到的合力大小为mgtan
θ，方向水平向右
?为使雨水尽快离开房屋的屋顶面，屋顶的倾角设计必须合理。某房屋示意图如图所示，设屋顶面光滑，倾角为θ，雨水由静止开始沿屋顶面向下流动，则理想的倾角θ为(?
?
?
)
A.
30°
B.
45°
C.
60°
D.
75°
风靡大江南北的《跑男》中，郑姓男艺人乘坐吊篮挑战高空滑索，如图甲所示。现将该模型简化如下：一质量为m的运动员通过吊绳沿倾角为30°的倾斜钢索由静止下滑，下滑过程中轻绳保持竖直状态。不计空气阻力，不计绳子以及吊环等质量，下列说法正确的是(?
?
??)
A.
运动员受重力、绳子拉力和下滑力三个力的作用
B.
运动员下滑过程的加速度为5
m/s2
C.
吊绳对人的作用力等于人对吊绳的作用力
D.
钢索对轻质滑环没有摩擦力
如图所示是滑梯简化图，一小孩从滑梯上A点开始无初速度下滑，在AB段匀加速下滑，在BC段匀减速下滑，滑到C点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态。假设小孩在AB段和BC段滑动时的动摩擦因数分别为μ1和μ2，AB与BC长度相等，则(?
?
?
)
A.
整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用
B.
动摩擦因数μ1＋μ2＝2tan
θ
C.
小孩从滑梯上A点滑到C点先超重后失重
D.
整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
一物体沿倾角为30°的粗糙斜面从顶端由静止开始下滑，运动的位移－时间关系图象是一段抛物线，如图所示，g＝10
m/s2。则(?
?
?
)
A.
下滑过程中物体的加速度逐渐变大
B.
t＝0.5
s时刻，物体的速度为1
m/s
C.
0～0.5
s时间内，物体平均速度为1
m/s
D.
物体与斜面间动摩擦因数为
如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止。撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。则(?
?
?)
A.
撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动
B.
撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为
C.
物体做匀减速运动的时间为
D.
物体从开始向左运动到速度最大，经过的位移为x0
如图所示，光滑的水平地面上有三个木块a、b、c，质量均为m，a、c之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在b上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍做匀加速运动且始终没有相对滑动。在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是(?
?
?)
A.
无论橡皮泥粘在哪个木块上面，系统的加速度都不变
B.
若粘在a木块上面，绳的张力减小，a、b间摩擦力不变
C.
若粘在b木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力一定都减小
D.
若粘在c木块上面，绳的张力和a、b间摩擦力都增大
如图所示，一个质量为m的圆环套在一根固定的水平长直杆上，环与杆的动摩擦因数为μ，现给环一个水平向右的恒力F，使圆环由静止开始运动，同时对环施加一个竖直向上、大小随速度变化的作用力F1＝kv，其中k为常数，则圆环运动过程中(?
?
?)
A.
最大加速度为
B.
最大加速度为
C.
最大速度为
D.
最大速度为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
某同学用如图甲所示的实验装置完成“验证牛顿第二定律”的实验。
???
(1)在“探究小车加速度和质量的关系”实验中，某同学将实验测量的数据描绘成了如图乙所示的a－M图象，于是他得出了“小车的加速度和质量成反比”的结论，请你对此进行评价_______________。
(3)他在验证“物体质量一定，其加速度与所受合力成正比”时，根据实验测得的数据得出的a－F图线如图丙所示。图线既不过原点，又不是直线，原因是______________________________。
甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m，试回答下列问题：
(1)甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是________；
(2)实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是________；
(3)实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a-F图线如图丁中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是________。
(4)实验时，乙组同学得到的一条纸带如图戊所示，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，打点计时器所用电源的频率为50
Hz，根据所标的测量数据可算得：小车的加速度为________m/s2，打下2点时小车的速度为________m/s。
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
建筑工地上的一工人，通过定滑轮把重物吊起，如图所示。已知工人的质量M＝60
kg，重物的质量m＝50
kg，滑轮与绳之间的摩擦不计，工人的力量足够大，取g＝10
m/s2。???????
(1)求工人竖直向下拉绳时，重物的最大加速度。
(2)工人以最大加速度拉重物时，2
s末绳突然断开，求重物上升的最大高度。(设定滑轮足够高)
在平直公路上有A、B两辆汽车，二者质量均为6.0×103kg，运动时所受阻力均为车重的。它们的v－t图象分别如图中a、b所示，g取10
m/s2。求：
(1)A车的加速度aA和牵引力FA；
(2)0～3
s内B车的位移xB和牵引力FB。
如图所示，物体甲与物体丙通过不可伸长的轻绳跨过光滑的轻质定滑轮连接，物体丙离地面高为H。物体甲置于物体乙的最左端，甲与乙之间的动摩擦因数为μ（μ＜1）。物体乙与桌面间光滑，且离定滑轮足够远。开始时控制物体甲和乙，使三个物体均处于静止状态。现撤去控制，物体丙从静止开始下落，直至落地，此过程中物体甲与乙始终接触。已知物体甲、乙、丙的质量分别为m、2m、3m，重力加速度取g。求：
(1)撤去控制前，轻绳对滑轮作用的大小；
(3)撤去控制后，物体丙下落过程中，甲物体受到的拉力。
如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角θ＝30°，传送带顺时针匀速运动的速度大小v0＝2
m/s，物块A的质量m1＝1
kg，与传送带间的动摩擦因数μ1＝；物块B的质量m2＝3
kg，与传送带间的动摩擦因数μ2＝2μ1。将两物块由静止开始同时在传送带上释放，经过一段时间两物块发生碰撞并粘在一起，碰撞时间极短。开始释放时两物块间的距离L＝13
m。已知重力加速度g＝10
m/s2，A、B相对传送带滑动时会留下浅痕，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
(1)两物块刚释放后各自加速度的大小；
(2)两物块释放后经过多长时间发生碰撞；
(3)传送带上痕迹的长度。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】千克、米、秒是国际单位制中的三个基本单位，牛顿是导出单位，故A错误；
伽利略设想的理想斜面实验开创了实验研究和逻辑推理相结合的探索自然规律的科学方法，故B错误；
伽利略通过实验和逻辑推理说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，故C错误；
???????牛顿第一定律是在已有实验基础上进行合理外推而来的，属于理想实验，是不能直接用实验来验证的，故D正确。
故选：D
2.【答案】A
【解析】在拉力作用下，对整体，由牛顿第二定律可得F－μmg＝3ma，解得a＝1
m/s2，
对A，由牛顿第二定律可得F?＝ma＝1
N；
撤去力F的瞬间弹簧弹力大小不变，把B、C作为整体，由牛顿第二定律可知F?＋μmg＝2ma?，解得a?＝1
m/s2，方向向左，对C受力分析，由牛顿第二定律可得T＝ma?＝1
N，故A正确。
???????故选：A
3.【答案】B
【解析】剪断细线瞬间，小球速度为零，小球的合外力沿垂直绳l1方向斜向下，大小为mgsin
θ，故A、D错误；
根据牛顿第二定律得mgsin
θ＝ma，解得a＝gsin
θ，将加速度分解到水平方向和竖直方向，则ax＝gsin
θcos
θ＝gsin
2θ，故B正确；
???????剪断细线瞬间，细绳l1上的拉力大小为mgcos
θ，故C错误。
故选：B
4.【答案】B
【解析】设屋檐的底角为θ，底边长为L，注意底边长度是不变的。屋顶的坡面长度为s，雨滴下滑的加速度为a；
对雨滴受力分析，只受重力mg和屋顶对水滴的支持力N，垂直于屋顶方向N＝mgcos
θ，
平行于屋顶方向ma＝mgsin
θ，水滴的加速度a＝gsin
θ，
屋顶坡面的长度s＝，
由s＝at2得t＝，
整理得t＝，
???????当θ＝45°时t最小，故A、C、D错误，B正确。
???????故选：B
5.【答案】C
【解析】人和滑环一起向斜向下运动，如果产生加速度，加速度的方向斜向下，但是人受到重力和绳子竖直向上的拉力，没有斜向下的分力，则人是匀速下滑的，所以选项AB错误；
根据牛顿第三定律，人对吊绳的作用力与吊绳对人的作用力属于相互作用力，大小相等，方向相反，选项C正确；
???????人在下滑过程中，轻质滑环的合力为零，收到绳子竖直向下的拉力，垂直绳索的支持力和沿绳索斜向上的摩擦力而受力平衡，钢索对轻质吊环有滑动摩擦力，选项D错误。
故选：C
6.【答案】B
【解析】小朋友在AB段做匀加速直线运动，将小朋友的加速度a1分解为水平和竖直两个方向，由于小朋友有水平向左的分加速度，根据牛顿第二定律知，地面对滑梯的摩擦力方向水平向左；有竖直向下的分加速度，则由牛顿第二定律分析得知小孩处于失重，地面对滑梯的支持力FN小于小朋友和滑梯的总重力；
???????同理，小朋友在BC段做匀减速直线运动时，小孩处于超重，地面对滑梯的支持力大于小朋友和滑梯的总重力，地面对滑梯的摩擦力方向水平向右，故ACD错误；设AB的长度为L，小孩在B点的速度为v，小孩从A到B为研究对象，由牛顿第二定律可得mgsin
θ－μ1mgcos
θ＝ma1，由运动学公式可得v2＝2a1L，小孩从B到C为研究过程，由牛顿第二定律可得μ2mgcos
θ－mgsin
θ＝ma2，由运动学公式可得v2＝2a2L，联立解得μ1＋μ2＝2tan
θ，故B正确。
???????故选：B
7.【答案】BD
【解析】由题意可知，物体初速度为零，x－t图象是一段抛物线，由匀变速直线运动的位移公式x＝at2可知，物体的加速度a保持不变，故A错误；
物体做匀加速直线运动，由图示图象可知t＝0.5
s时x＝0.25
m，解得a＝2
m/s2，物体做初速度为零的匀加速直线运动，t＝0.5
s时物体的速度v＝at＝2×0.5
m/s＝1
m/s，故B正确；
物体在0～0.5
s内物体的平均速度＝＝0.5
m/s，故C错误；
???????对物体，由牛顿第二定律得mgsin
30°－μmgcos
30°＝ma，代入数据解得μ＝，故D正确。
???????故选：BD
8.【答案】BC
【解析】撤去F后，物体水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，弹力先大于滑动摩擦力，后小于滑动摩擦力，故物体先做变加速运动，再做变减速运动，最后离开弹簧做匀减速运动，A错误；
刚开始时，由牛顿第二定律有kx0－μmg＝ma，得，B正确；
???????由题意知，物体离开弹簧后通过的最大距离为3x0，由牛顿第二定律得a1＝μg，将此运动看成向右的初速度为零的匀加速运动，则3x0＝a1t2，联立解得，C错误；
当弹簧的弹力与滑动摩擦力大小相等、方向相反时，速度速度最大时合力为零，则有F＝μmg＝kx，解得，D错误。
???????故选：BC
9.【答案】CD
【解析】由整体法可知，无论橡皮泥粘在哪个木块上，系统的质量均增大，由牛顿运动定律可知，系统的加速度均减小，故A错误。
若橡皮泥粘在a木块上，对c：T＝ma，故绳的拉力减小；对b：F－fab＝ma，摩擦力fab增大，故B错误。
若橡皮泥粘在b木块上，将a、c看成整体，有fab＝2ma，加速度减小，所以a、b间摩擦力减小；对c：T＝ma，绳的拉力减小，故C正确。
???????若橡皮泥粘在c木块上，将a、b看成整体，有F－T＝2ma，加速度减小，所以绳的拉力T增大，对b：F－fab＝ma，可知fab增大，故D正确。
???????故选：CD
10.【答案】AC
【解析】当F1???????圆环速度逐渐增大，当F1＝kv>mg时，由牛顿第二定律得F－μ(kv－mg)＝ma，当a＝0时，圆环的速度最大，即vmax＝，C正确，D错误。
???????故选：AC
11.【答案】(1)不能得出结论???
(2)不过原点的原因是没有平衡摩擦力，或木板倾角过小，平衡得不够。发生弯曲的原因是小车的质量M没有远大于配重的质量m
【解析】解：
(1)在探究加速度a与质量M的关系时，作出a－M图象是一条曲线，由图只能看出小车的加速度随质量的增大而减小，因此需要将曲线直线化，即做出a－1/M图象，看是否是一条过原点的直线，如果是通过坐标原点的直线，证明加速度a与质量M成反比，所以该同学的做法不能得出结论。
???????(3)不过原点的原因是没有平衡摩擦力，或木板倾角过小，平衡得不够；发生弯曲的原因是小车的质量M没有远大于配重的质量m。
12.【答案】(1)甲、乙、丙???
(2)甲???
(3)C、A、B???
(4)0.16?
；?
0.36
【解析】解：
(1)甲、乙、丙三个实验中，在数据处理时，绳子的拉力即为小车受到的合外力，故甲、乙、丙三个实验中都需要平衡摩擦力。
(2)乙和丙绳子的拉力可以由弹簧测力计和力传感器直接得到，不需要用重物的重力代替，所以乙、丙两组不需要满足M>>m，而甲组用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M>>m。
(3)根据装置可知，甲组用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M>>m，随着m的增大，不满足M>>m时，图象出现弯曲，所以甲组对应的是C；乙图中小车受到的拉力大于弹簧测力计的示数，丙图中受到的拉力等于力传感器的示数，当F相等时，乙组的加速度大，所以乙组对应A，丙组对应B。
???????(4)每5个点取一个计数点，计数点间的时间间隔t＝0.1
s，由匀变速直线运动的推论Δx＝1.6×10－3m＝at2，可得加速度a＝0.16
m/s2，打点2时小车的速度。
13.【答案】解：
???????(1)虽然工人的力量足够大，但通过定滑轮对重物的拉力不能超过工人的自身重力，如果超过自身重力，工人就变成爬绳了。由牛顿第二定律得：Mg－mg＝mam
重物的最大加速度am＝2
m/s2。
?
(2)绳断开后，重物做竖直上抛运动，有：
?
解得：H＝4.8
m。
【解析】略
14.【答案】解：
???????(1)由图可得A车匀加速运动的加速度为：
aA＝＝m
/s2＝1.75
m/s2??
由牛顿第二定律得：FA－kmg＝maA??
解得：FA＝1.45×104N。
(2)0～3
s内B车的位移等于B车的v－t图线与坐标轴围成的面积，即xB＝9
m?
由图可得B车匀减速运动的加速度为aB＝＝－m
/s2??
由牛顿第二定律得：FB－kmg＝maB??
解得：FB＝0。
【解析】略
15.【答案】解：
???????(1)对丙受力分析可知F1＝3mg?
滑轮受力情况如图所示，得F＝3mg。?
(2)假设甲、乙相对滑动，则：
F甲－μmg＝ma甲?
3mg－F′甲＝3ma丙
F甲＝F′甲，a甲＝a丙
解得a甲＝a丙＝?
对乙μmg＝2ma乙
得a乙＝μg
因为μ＜1，所以a乙＜a甲，则假设成立，则F甲＝ma甲＋μmg＝。
【解析】略
16.【答案】解：
???????(1)A沿斜面向下运动时：m1gsin
θ－μ1m1gcos
θ＝m1a1
得al＝2
m/s2
B沿斜面向上加速运动时：μ2m2gcos
θ－m2gsin
θ＝m2a2
得a2＝1
m/s2。
(2)由v0＝a2t0
得t0＝2
s??
a1t02＋a2t02＝6
m即经过2
s物块B与传送带共速时两物块还没相撞
由L＝a1t2＋a2t02＋v0(t－t0)?
得t＝3
s
经过3
s两物块相撞。
(3)两物块相撞前，A的速度大小v1＝a1t＝6
m/s，B的速度大小v2＝v0＝2
m/s，
碰撞过程中由动量守恒定律：m1v1－m2v2＝(m1＋m2)v
得v＝0?
碰撞后，对两物块受力分析有：
μ2m2gcos
θ＋μ1m1gcos
θ－(m1＋m2)gsin
θ＝(m1＋m2)a3?
a3＝0.25
m/s2，方向沿传送带向上?
由v0＝a3tl
得t1＝8
s?
即碰撞后经过8
s两物块相对传送带静止
设碰撞前物块A相对传送带的位移为x1，则x1＝a1t2＋v0t＝15
m?
碰撞后，两物块相对传送带的位移x2，则x2＝v0t1－v0t1＝8
m?
分析可得，痕迹长度为l＝x1＋x2＝23
m。
【解析】略
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