鲁科版（2019）必修1《第5章 牛顿运动定律》2020年单元测试卷

鲁科版（2019）必修1《第5章牛顿运动定律》
2020年单元测试卷（1）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
某学校教室里的磁性黑板上通常粘挂一些小磁铁，小磁铁被吸在黑板上可以用于“贴”挂图或试题答案。关于小磁铁，下列说法中正确的是（　　）
A.
小磁铁受到黑板的吸引力大于受到的弹力才能被吸在黑板上
B.
小磁铁与黑板间在水平方向上存在两对作用力与反作用力
C.
小磁铁受到五个力的作用
D.
小磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是一对平衡力
将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是（　　）
A.
B.
C.
D.
关于超重和失重，下列说法正确的是（　　）
A.
物体处于超重时，物体一定在上升
B.
物体处于失重状态时，物体可能在上升
C.
物体处于完全失重时，地球对它的引力就消失了
D.
物体在完全失重时，它所受到的合外力为零
如图所示，传送带与水平地面的倾角为θ=37°，AB的长度为64m，传送带以20m/s的速度沿逆时针方向转动，在传送带上端A点无初速度地放上一个质量为8kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5，则物体从A点运动到B点所用的时间为（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）（　　）
A.
4.0s
B.
4.2s
C.
3.2s
D.
8.0s
对于一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是（　　）
A.
采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明：可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性
B.
“强弩之末势不能穿鲁缟”，这表明强弩的惯性减小了
C.
货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性
D.
自行车转弯时，车手一方面要适当的控制速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，这是为了通过调控人和车的惯性达到安全行驶的目的
质量为5kg的木箱以大小为2m/s2的加速度水平向右做匀减速运动，在箱内有一轻弹簧，其一端被固定在箱子的右侧壁，另一端拴接一个质量为3kg的滑块，木箱与滑块相对静止，如图所示．若不计滑块与木箱之间的摩擦，下列判断正确的是（　　）
A.
弹簧被压缩，弹簧的弹力大小为10N
B.
弹簧被压缩，弹簧的弹力大小为6N
C.
弹簧被拉伸，弹簧的弹力大小为10N
D.
弹簧被拉伸，弹簧的弹力大小为6N
一个物体质量为2Kg，在几个力作用下处于静止状态，现把一个大小为10N的力撤去，其他力保持不变，则该物体将（　　）
A.
沿该力的方向开始做匀加速运动，加速度的大小是5m/s2
B.
沿该力的相反方向做匀加速运动，加速度的大小是5m/s2
C.
沿该力的方向做匀速直线运动
D.
由于惯性，物体仍保持原来的静止状态不变
下列事例中，利用了物体的惯性的是（　　）
A.
①②
B.
③④
C.
①④
D.
②③
如图所示，在以速度v逆时针匀速转动的、与水平面倾角为θ的传送带的上端，轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数为μ＜tanθ，则下列图形中哪一个能够客观地反映出小木块的速度随时间的变化关系？（　　）
A.
B.
C.
D.
爱因斯坦说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端．”在科学史上，伽利略享有“近代科学方法论的奠基人”的美誉．根据你对物理学的学习和对伽利略的了解，他的物理思想方法的研究顺序是（　　）
A.
提出假说，数学推理，实验验证，合理外推
B.
数学推理，实验验证，合理外推，提出假说
C.
实验验证，合理外推，提出假说，数学推理
D.
合理外推，提出假说，数学推理，实验验证
对于“落体运动快慢”、“力与物体运动关系”等问题，亚里士多德和伽利略存在着不同的观点．下列说法中哪些是伽利略的观点（　　）
A.
重的物体下落的快，轻的物体下落的慢
B.
物体下落的快慢与物体的轻重没有关系
C.
物体的运动需要力来维持
D.
物体的运动不需要力来维持
如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦。现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为（　　）
A.
物块先向左运动，再向右运动
B.
物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动
C.
木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动
D.
木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零
如图所示，光滑圆柱形物件A放在同半径的凹槽B中，B放在光滑水平面上，在由零逐渐增大的水平外力F作用下，系统向右运动，运动过程中A、B保持相对静止．下列说法中正确的是（　　）
A.
物体A的加速度不断增大
B.
物体B对地面的压力不断增大
C.
B对A的弹力大小不断增大，与水平外力F的夹角逐渐变小
D.
B对A的弹力大小不断增大，与水平外力F的夹角逐渐变大
一个静止在水平面上的物体，质量为2kg，受水平拉力F=6N的作用从静止开始运动，已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2（g取10m/s2），则（　　）
A.
2s末物体的速度为2m/s
B.
2s内物体的位移为6m
C.
2s内物体的位移为2m
D.
2s内物体的平均速度为2m/s
某同学设计了用光电门传感器“探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量M关系”的实验。
（1）如图a所示，在小车上固定宽度为L的挡光片，将两个光电门传感器固定在相距为d的轨道上，释放小车，传感器记录下小车经过光电门的时间分别是△t1、△t2，可以测得小车的加速度a=______（用题中的符号L、d、△t1、△t2表示）。
（2）在该实验中必须采用______法（填物理方法），应保持______不变，通过改变钩码的个数来改变小车所受的拉力大小，研究加速度a随拉力F变化的规律。
（3）甲、乙两名同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线如图b所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？______。
如图1，质量为M的长木板，静止放在粗糙的水平地面上，有一个质量为?m、可视为质点的物块，已某一水平初速度从左端冲上木板．从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中，物块和木板的图象分别如图2中的折线所示，根据图2，（g=10m/s2）求：
（1）m与M?间动摩擦因数μ1及M与地面间动摩擦因数μ2；
（2）m与M的质量之比；
（3）从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中，物块m、长木板M各自对地的位移．
某同学设计了一个测量长距离电动扶梯加速度的实验，实验装置如图1所示。将一电子健康秤置于水平的扶梯台阶上，实验员站在健康秤上相对健康秤静止。使电动扶梯由静止开始斜向上运动，整个运动过程可分为三个阶段，先加速、再匀速、最终减速停下。已知电动扶梯与水平方向夹角为37°．重力加速g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．某次测量的三个阶段中电子健康秤的示数F随时间t的变化关系，如图2所示。
（1）画出加速过程中实验员的受力示意图；
（2）求该次测量中实验员的质量m；
（3）求该次测量中电动扶梯加速过程的加速度大小a1和减速过程的加速度大小a2。
如图甲所示，水平传送带AB逆时针匀速转动，一个质量为M=1.0kg的小物块以某一初速度由传送带左端滑上，通过速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示（图中取向左为正方向，以物块滑上传送带时为计时零点）．已知传送带的速度保持不变，g取10m/s2．求：
（1）物块与传送带间的动摩擦因数μ；
（2）物块在传送带上的运动时间．
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、小磁铁受到黑板的吸引力等于受到的弹力，它们是一对平衡力，故A错误；
B、水平方向受吸引力和弹力，作用力与反作用力是物体间的相互作用，小磁铁与黑板间在水平方向上存在两对作用力与反作用力，故B正确；
C、磁铁受重力、静摩擦力、吸引力和弹力共4个力，故C错误；
D、小磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是一对作用力与反作用力，故D错误；
故选：B。
由牛顿第三定律可知，作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上，力的性质相同，它们同时产生，同时变化，同时消失。
考查牛顿第三定律及其理解。理解牛顿第三定律与平衡力的区别。
2.【答案】C
【解析】解：B、D、皮球竖直向上抛出，受到重力和向下的空气阻力，根据牛顿第二定律，有：mg+f=ma
根据题意，空气阻力的大小与速度的大小成正比，有：f=kv
联立解得：a=g+
A、C、由于速度不断减小，故加速度不断减小，到最高点速度为零，阻力为零，加速度为g，不为零，故BD均错误；
根据BD的结论a=g+，有∝，由于加速度减小，故也减小，故也减小，故a-t图象的斜率不断减小，故A错误，C正确；
故选：C。
受力分析后根据牛顿第二定律判断加速度的变化规律，同时结合特殊位置（最高点）进行判断。
本题关键是受力分析后得到加速度的表达式，然后结合速度的变化得到阻力变化，最后判断出加速度的变化规律。
3.【答案】B
【解析】解：A、物体处于超重时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速，故A错误；
B、物体处于失重或者是完全失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，故B正确；
CD、完全失重时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，C、D错误。
故选：B。
失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；
超重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度。
如果没有压力了，那么就是处于完全失重状态，此时向下加速度的大小为重力加速度g。
本题主要考查了对超重失重现象的理解，人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，只是对支持物的压力变了。
4.【答案】A
【解析】解：物体放上传送带后，受到传送带的沿斜面向下的滑动摩擦力f1，以加速度a1做匀加速直线运动，直至与传送带速度相等。设这一过程所需的时间为t1，物体下滑的位移为s1，则：
由牛顿第二定律，有：
?mgsin37°+μmgcos37°=ma1?
可得a1=g（sin37°+μcos37°）=10×（0.6+0.5×0.8）=10m/s2；
由运动学公式，有：v=a1t1???????????????????????
解得：t1===2s
则s1===20m＜64m，物体还没有到达B点。
物体与传送带达到共同速度后，因为mgsinθ＞μmgcosθ，物体将匀加速下滑，设再经t2时间物体滑至B端，则
?mgsinθ-μmgcosθ=ma2；所以：a2=2m/s2
?LAB-s1=vt2+
解得：t2=2s
故物体经历的总时间t=t1+t2=4s。
故选：A。
物体放在传送带上后，开始阶段，传送带的速度大于物体的速度，传送带给物体沿斜面向下的滑动摩擦力，物体由静止开始匀加速下滑，根据牛顿第二定律求解加速度，然后根据运动学速度时间公式求解时间．当物体速度达到传送带速度时，判断物体的运动状态，再求解时间．
从上述例题可以总结出，皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变，不论是其大小的突变，还是其方向的突变，都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻．
5.【答案】C
【解析】解：A、惯性是物体的固有属性，大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与其它任何因素无关，故AB错误；
C、摘下或加挂一些车厢，改变了质量，从而改变惯性，故C正确；
D、人和车的质量不变，则其惯性不变，故D错误。
故选：C。
惯性是物体的固有属性，它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质，惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大．
惯性是物理学中的一个性质，它描述的是物体能够保持原来的运动状态的性质，不能和生活中的习惯等混在一起．
6.【答案】B
【解析】解：木箱的加速度方向向左，根据牛顿第二定律得，弹簧的弹力F=ma=3×2N=6N．方向水平向左，知弹簧处于压缩状态，弹簧的弹力大小为6N．故B正确，A、C、D错误。
故选：B。
木箱和滑块具有相同的加速度，根据牛顿第二定律求出弹簧的弹力大小．
解决本题的关键知道木箱与滑块具有相同的加速度，结合牛顿第二定律进行求解．
7.【答案】B
【解析】解：物体开始处于静止状态，合力为零，撤去10N的拉力，则合力的大小为10N，方向与10N的拉力方向相反，根据牛顿第二定律得：a=，则物体沿该力相反方向做匀加速运动，加速度大小为5m/s2．故B正确，A、C、D错误．
故选：B．
撤去拉力后，求出合力，根据牛顿第二定律求出物体的加速度，从而确定物体的运动规律．
本题考查了牛顿第二定律的基本运用，知道撤去拉力后的合力的大小等于该拉力的大小，方向与该力方向相反．
8.【答案】C
【解析】解：①、跳远运动员在起跳前的助跑运动，起跳时有较大的初速度，是利用惯性，故①正确。
②、跳伞运动员在落地前打开降落伞利用空气阻力使落地时的速度较小，故与惯性无关。故②错误。
③、自行车轮胎有凹凸不平的花纹是增大摩擦力，与惯性无关。故③错误。
④、铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转，使铁饼离开手后有较大速度，然后利用惯性飞行。故④正确。
故选：C。
根据惯性的概念（即任何物体都有保持原来运动状态的性质叫惯性）对四个选项的物理情景进行逐个分析，然后与题目的要求进行对应，从而得到答案。
此题主要考查了惯性的概念；通过不同的事例考查了学生对惯性的理解；会分辨利用惯性和防止惯性。
9.【答案】CD
【解析】解：初状态时：重力的分力与摩擦力均沿着斜面向下，且都是恒力，所以物体先沿斜面匀加速直线运动，
由牛顿第二定律得：
加速度：a1=．
当小木块的速度与传送带速度相等时，由μ＜tanθ知道木块继续沿传送带加速向下，
但是此时摩擦力的方向沿斜面向上，再由牛顿第二定律求出此时的加速度：
a2=．知a1＞a2．
物体还可能向下做匀加速直线运动，到达底端时速度还未达到传送带的速度．故C、D正确，A、B错误．
故选CD．
要找出小木块速度随时间变化的关系，先要分析出初始状态物体的受力情况，本题中明显重力的分力与摩擦力均沿着斜面向下，且都是恒力，所以物体先沿斜面匀加速直线运动，有牛顿第二定律求出加速度a1；当小木块的速度与传送带速度相等时，由μ＜tanθ知道木块继续沿传送带加速向下，但是此时摩擦力的方向沿斜面向上，再由牛顿第二定律求出此时的加速度a2；比较知道a1＞a2
本题的关键1、物体的速度与传送带的速度相等时物体会继续加速下滑．2、小木块两段的加速度不一样大．是一道易错题．
10.【答案】A
【解析】解：本题反应了正确的科学探索的物理思想和物理方法及步骤：①为了解决物理问题提出假说，假说是否科学要看是否满足物理规律，故需要②数学推理，在数学上即理论上通过了，但物理是实验科学，所有的规律要经的起实验的验证，故③实验验证，但是该规律是否是普遍成立呢，故需要④合理外推．故A正确，BCD错误．
故选：A．
本题考查了正确的科学探索的物理思想和物理方法及步骤①提出假说；②数学推理；③实验验证；④合理外推．
伽利略对运动和力的关系研究，其科学思想方法的核心是把把实验和逻辑推理和谐结合起来．处理这类题目时要注意它的逻辑顺序，只要仔细考虑一下就能顺利解决．
11.【答案】BD
【解析】解：A．重的物体下落的快，轻的物体下落的慢，是亚里士多德的观点，故A错误；
???
B．物体下落的快慢与物体的轻重没有关系是伽利略的观点，故B正确；
???
C．物体的运动需要力来维持是亚里士多德的观点，故C错误；
???
D．物体的运动不需要力来维持是伽利略的观点，故D正确。
故选：BD。
亚里士多德的观点：物体越重，下落越快，力是维持物体运动的原因；
伽利略的观点是：力是改变物体运动状态的原因，物体下落的快慢与物体的轻重没有关系．
该题属于科学家基本观点的问题，要求同学们能正确理解科学家的观点以及其实验．
12.【答案】BC
【解析】解：由题知道：当物块相对木板滑动了一段距离仍有相对运动时撤掉拉力，此时物块的速度小于木板的速度，两者之间存在滑动摩擦力，物块受到木板的滑动摩擦力方向向右，与其速度方向相同，向右做加速运动，而木板受到物块的滑动摩擦力方向向左，与其速度方向相反，向右做减速运动，当两者速度相等时一起向右做匀速直线运动。
故选：BC。
据题，当物块相对木板滑动了一段距离仍有相对运动时撤掉拉力，此时物块的速度小于木板的速度，两者之间存在滑动摩擦力，根据摩擦力的方向分别分析两个物体的运动情况。
本题关键要分析得到撤掉拉力时两个物体之间仍存在摩擦力，考查分析物体受力情况和运动情况的能力。
13.【答案】AC
【解析】解；A、对整体分析可知，整体的加速度增大，则A的加速度也不断增大；故A正确；
B、对整体分析可知，整体在竖直方向不受外力，故在竖直方向的受力情况不变，故B对地面的压力不变；故B错误；
C、因A的加速度增大，而A受重力和B对A的作用力，因重力不变，故弹力在竖直方向上的分量不变，而水平分量一定会增大，故B对A的弹力大小不断增大，但与水平外力F的夹角应减小；故C正确，D错误；
故选：AC。
对整体分析可知整体的加速度变化，再对A物体分析可求得A物体的受力情况．
本题考查牛顿第二定律的应用，要注意正确选择研究对象，即正确应用整体法与隔离法．
14.【答案】AC
【解析】解：ABC、物体竖直方向受到的重力与支持力平衡，合力为零，水平方向受到拉力F和滑动摩擦力，则根据牛顿第二定律得：F-f=ma
又f=μmg
联立解得：a=1m/s2。
所以物体2s末的速度为：v=at=1×2m/s=2m/s
2s内的位移为：x==2m，故AC正确，B错误；
D、根据平均速度公式可知，m/s=1m/s，故D错误。
故选：AC。
对物体受力分析，根据牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据速度和位移公式分别求出2s末物体的速度大小和位移大小；
根据平均速度公式求解2s内的平均速度。
本题属于知道受力情况，确定运动情况的类型，运用牛顿第二定律和运动学公式结合求解时，关键是求加速度。
15.【答案】?
控制变量?
小车的总质量?
小车的总质量
【解析】解：（1）小车经过光电门1、2时的瞬间速度分别为：
v1=
v2=；
根据匀变速直线运动的速度位移公式有：
v-v=2ad
解得：a=。
（2）在本实验操作中，采用了控制变量法，即先保持一个变量不变，看另外两个变量之间的关系，具体操作是：先不改变小车的总质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者间的关系。
（3）由题图b可知在拉力相同的情况下a乙＞a甲，所以两同学的实验中小车的总质量不同。
故答案为：（1）????（2）控制变量????（3）小车的总质量????（4）小车的总质量
由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，根据匀变速直线运动的速度位移公式求出滑块的加速度。
在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”的实验中，通过控制变量法，先控制m一定，验证a与F成正比，再控制F一定，验证a与m成反比。
a-F图线斜率是质量的倒数。
常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础。处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项。
利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力。
16.【答案】解：（1）由图可知．ac为m?的速度图象．m的加速度为：
?
根据牛顿第二定律得：μ1mg=ma1?????
所以得：
由图可知cd为二者一起减速运动的图象，其加速度为：
????
又a3=μ2g，解得：?
（2）对bc段，对M写动力学方程：
μ1mg-μ2（mg+Mg）=Ma2????
由bc图可知：??
把?μ1、μ2?代入上式，可得：?
（3）图象acd与横轴所围面积可求m对地位移为：?????
图象bcd与横轴所围面积可求M对地位移为：
答：（1）m与M间动摩擦因数μ1及M与地面间动摩擦因数μ2分别为0.15，0.05．
（2）m与M的质量之比为3：2．
（3）从物块冲上木板到物块和木板都静止的过程中，物块m、长木板M各自对地的位移分别为44m，24m．
【解析】（1）根据ac、cd图线的斜率求出木块匀减速运动的加速度大小和一起做匀减速运动的加速度大小，通过牛顿第二定律求出m与M间动摩擦因数μ1及M与地面间动摩擦因数μ2；
（2）根据bc段图线的斜率求出木板的加速度，根据牛顿第二定律，结合动摩擦因数的大小求出m与M的质量之比．
（3）图象acd与横轴所围面积表示物块m的位移，图象bcd与横轴所围面积表示长木板对地的位移，根据图线围成的面积求出位移的大小．
本题考查了速度时间图线与牛顿第二定律的综合，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，知道图线与时间轴围成的面积表示位移的大小．
17.【答案】解：（1）对运动员受力分析，画出示意图如右图：
（2）3-6s电梯匀速运动，实验员受力平衡
F=mg=600N，
得：m=60kg
（3）加速阶段，对竖直方向，根据牛顿第二定律：
F-mg=ma1sin37°
得：a1==0.56m/s2
同理减速时，根据牛顿第二定律
mg-F′=ma2sin37°
a2==0.42m/s2
答：（1）画出加速过程中实验员的受力示意图如图；
（2）该次测量中实验员的质量m为60kg；
（3）该次测量中电动扶梯加速过程的加速度大小a1为0.56m/s2，减速过程的加速度大小a2为0.42m/s2。
【解析】（1）对运动员受力分析，画出示意图；
（2）匀速过程中电子称的示数可以得到运动员的质量；
（3）根据牛顿第二定律列方程求加速和减速过程的加速度大小。
本题考查牛顿第二定律的应用，关键是由题目给出F-t图象获取信息，知道向上加速为超重，向上减速处于失重。
18.【答案】解：（1）由速度图象可得，物块做匀变速运动的加速度为a==?m/s2=2.0?m/s2
由牛顿第二定律得f=Ma又f=μMg
则可得物块与传送带间的动摩擦因数μ===0.2．
（2）由速度图象可知，物块的初速度大小v=4?m/s、传送带的速度大小v′=2?m/s，物块在传送带上滑动t1=3?s后与传送带相对静止．
前2秒内物块的位移大小s1=t1′=4?m，方向向右
后1秒内的位移大小s2=t1″=1?m，方向向左
3秒内物块的位移s=s1-s2=3?m，方向向右
物块再向左运动的时间t2==1.5?s???
物块在传送带上运动的时间t=t1+t2=4.5?s
答：（1）物块与传送带间的动摩擦因数为0.2；
（2）物块在传送带上的运动时间为4.5s．
【解析】（1）根据速度时间图线求出物块匀减速运动的加速度大小，结合牛顿第二定律求出物块与传送带间的动摩擦因数大小．
（2）物块滑上传送带后先做匀减速运动到零，然后反向做匀加速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，结合运动学公式求出向左和向右运动的时间，从而得出物块在传送带上的总时间．
解决本题的关键理清物块在传送带上整个过程的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式以及速度时间图线进行求解．
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