人教版（2019）必修1《第6单元 牛顿运动定律》2020年单元测试卷（A卷）

人教版（2019）必修1《第6单元牛顿运动定律》
2020年单元测试卷（A卷）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
新国际单位体系于2019年5月的世界计量日起正式生效，正式更新包括“kg”、“A”、“K”、“mol”在内的4项基本单位的定义。下列选项中，内含2个国际单位制基本单位的是（　　）
A.
m、N
B.
m、s
C.
J、m/s
D.
N、J
有关牛顿运动定律的说法，下列的说法正确的是（　　）
A.
牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例
B.
在探索加速度与力、质量的关系时应用了控制变量的思想
C.
物体的速度越大，物体的惯性越大
D.
物体的合外力发生变化，加速度立即变化，速度也立即变化
某物体仅在力F1的作用下时加速度大小a1=3m/s2，仅在力F2的作用下时加速度大小a2=4m/s2，则在F1和F2同时作用下，物体的加速度大小不可能为（　　）
A.
8m/s2
B.
5m/s2
C.
1m/s2
D.
7m/s2
如图a，静止在光滑水平面上O点的物体，从t=0开始物体受到如图b所示的水平力作用，设向右为F的正方向，则物体（　　）
A.
一直向左运动
B.
一直向右运动
C.
一直匀加速运动
D.
在O点附近左右运动
一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间的关系的图象是（　　）
A.
B.
C.
D.
如图所示，质量相等的A、B两小球分别连在轻绳两端，A球的一端与轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在倾角为30°的光滑斜面顶端，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）
A.
剪断轻绳的瞬间，A的加速度为零，B的加速度大小为g
B.
剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小均为
C.
剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度均为零
D.
剪断轻绳的瞬间，A的加速度为零，B的加速度大小为g
如图所示，在匀速前进的磁悬浮列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，下列说法正确的是（　　）
A.
若小球向前滚动，则磁悬浮列车在加速前进
B.
若小球向后滚动，则磁悬浮列车在加速前进
C.
磁悬浮列车急刹车时，小球向前滚动
D.
磁悬浮列车急刹车时，小球向后滚动
建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0kg的建筑工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.5m/s2的加速度竖直加速拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则建筑工人对绳子的拉力F1及对地面的压力F2大小分别为（g取10m/s2）（　　）
A.
F1=200N
B.
F1=210N
C.
F2=490?N
D.
F2=700N
如图所示，质量为m1的木块和质量为m2的长木板叠放在水平地面上。现对木块施加一水平向右的拉力F．木块在长木板上滑行，而长木板保持静止状态。已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为μ2，假定最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，则（　　）
A.
无法判断μ1和μ2的大小关系
B.
μ1＜μ2
C.
若改变F的大小，当F＞μ2（m1+m2）g时，长木板将开始运动
D.
若将F作用于长木板上，当F＞（μ1+μ2）（m1+m2）g时，长木板与木块将开始发生相对滑动
一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端，如图，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时，则（　　）（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10m/s2?）
A.
绳的拉力为1.60N
B.
绳的拉力为2N
C.
斜面对小球的弹力为1.20N
D.
斜面对小球的弹力为0
为了探究物体质量与加速度的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。质量分别为m1和m2的两个小车，用一条柔软的轻绳通过滑轮连起来，重物的质量为m。忽略滑轮的质量和各种摩擦，使两车同时从静止开始运动，同时停止，两个小车发生的位移大小分别为x1和x2。
（1）如果想验证小车的质量和加速度成反比，只需验证表达式______成立。（用题中所给物理量表示）
（2）实验中______（填“需要”或“不需要”）满足重物的质量远小于小车的质量。
某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”的实验。如图（a）为实验装置简图，A为小车，B为电火花打点计时器，C为槽码，D为一端带有定滑轮的长木板，还有220V的交流电源（图中未画出）。实验中认为细绳对小车的拉力F等于槽码的重力，当地的重力加速度为g。
（1）为了消除小车与木板之间摩擦力对实验的影响，应采取的做法是______
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在槽码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在槽码拉动下恰好做匀速运动
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂槽码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂槽码的情况下使小车能够静止在木板上
（2）图（b）为某次实验得到的纸带（交流电源的频率为50Hz），由图（b）中数据求出小车加速度大小为______m/s2，打下E点时小车速度大小为______m/s。（保留两位有效数字）
（3）某同学根据实验数据画出了如图（c）所示的a-图线，则从图线可知小车的加速度a与小车质量的倒数之间的关系式为______。
如图所示，用F=7N的水平恒力把质量为m=0.5kg的物块（可视为质点）压在竖直挡板上，物块离地面高为H=6m，物块从静止开始向下做匀加速运动，经过t=2s到达地面，取g=10m/s2。
（1）求物块与挡板间的动摩擦因数μ；
（2）若将挡板由竖直位置逆时针转过37°后撤去压力F，求当物块以v0=2m/s的初速度沿挡板下滑时，滑到地面时的速度大小v。（sin53°=0.8，cos53°=0.6）
如图所示，可视为质点的两物块A、B，质量分别为m、2m，A放在一倾角为30°并固定在水平面上的光滑斜面上，一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质定滑轮，两端分别与A、B相连接．托住B使两物块处于静止状态，此时B距地面高度为h，轻绳刚好拉紧，A和滑轮间的轻绳与斜面平行．现将B从静止释放，斜面足够长．重力加速度为g．求：
（1）B落地前绳中张力的大小F；
（2）整个过程中A沿斜面向上运动的时间t．
如图所示，有一水平传送带匀速向左运动，某时刻将一质量为m的小煤块（可视为质点）放到长为L的传送带的中点．它与传送带间的动摩擦因数为μ，求：
（1）小煤块刚开始运动时受到的摩擦力的大小和方向；
（2）要使小煤块留在传送带上的印记长度不超过，传送带的速度v应满足的条件．
如图所示，固定在竖直平面内倾角为θ=37°，轨道高度AD=2.4m的倾斜直轨道AB，与水平直轨道BC顺滑连接（在B处有一小段光滑圆弧，小物块经过B点前后的速度大小不变），C点处有墙壁。某一小物块（视为质点）从A点开始静止下滑，到达B点的速度大小为4m/s。假定小物块与AB、BC面的动摩擦因数相等，（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。则：
（1）求小物块与AB轨道的动摩擦因数；
（2）为防止小物块在C点撞墙，求BC间距离的最小值。
（3）满足（2）BC的长度，在墙的C点装一弹射装置（长度不计）给物块一初速度v0，要使小物块能返回到A点，求v0至少为多大。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：m、s是国际单位制中基本单位，N，m/s，J是导出单位，故B正确，ACD错误。
故选：B。
国际单位制规定了七个基本物理量。分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量。它们的在国际单位制中的单位称为基本单位，而物理量之间的关系式推到出来的物理量的单位叫做导出单位。
国际单位制规定了七个基本物理量，这七个基本物理量分别是什么，它们在国际单位制分别是什么，这都是需要学生自己记住的。
2.【答案】B
【解析】解：A、牛顿第一定律揭示了力与运动的关系，牛顿第二定律揭示了加速度与力、质量的关系，牛顿第一定律不是第二定律的特例，故A错误；
B、在探索加速度与力、质量的关系时应用了控制变量法，故B正确；
C、质量是物体惯性大小的量度，物体的惯性与物体的速度无关，故C错误；
D、物体的合外力发生变化，加速度立即变化，速度不会立即变化，故D错误；
故选：B．
牛顿第一定律揭示了力与运动的关系，牛顿第二定律揭示了加速度与力、质量的关系；
在探究加速度与力、质量关系实验中要应用控制变量法；
惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的量度；
力是产生加速度的原因，有力立即产生加速度．
本题涉及的知识点较多，但难度不大，掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与掌握；惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的量度．
3.【答案】A
【解析】解：物体仅在力F1的作用下时加速度大小a1=3m/s2，仅在力F2的作用下时加速度大小a2=4m/s2，
若F1和F2同时作用在物体上，当二力方向相反时，加速度最小为amin=a2-a1=1m/s2，
当二力方向相同时，加速度最小为amax=a2+a1=7m/s2，
由于加速度是矢量，所以F1和F2同时作用在物体上时，加速度的大小范围为1m/s2≤a≤7m/s2，
故A不可能、BCD可能。
本题选不可能的，故选：A。
根据物体仅在力F1的作用下时加速度大小和仅在力F2的作用下时加速度大小，求出两个力同时作用在物体上的加速度大小范围进行分析。
本题主要是考查加速度的合成，知道加速度是一个矢量，加速度的合成满足矢量的合成法则，本题也可以先进行力的合成，再根据牛顿第二定律求解加速度的范围。
4.【答案】B
【解析】解：在0～1s内物体向右做匀加速直线运动，在1～2s内，加速度方向相反，与前1s内加速度大小相等，向右做匀减速直线运动，2s末速度为零，以后重复这样的运动．知物体一直向右运动．故B正确，A、C、D错误．
故选B．
物体所受的合力等于水平拉力，根据牛顿第二定律结合加速度方向与速度方向的关系判断出物体的运动．
解决本题的关键能够通过物体的受力判断出物体的运动情况．本题也可以用速度时间图线进行分析．
5.【答案】C
【解析】解：物块受力分析如图所示：
由牛顿第二定律得；F-μmg=ma
解得：F=ma+μmg
F与a成一次函数关系，故ABD错误，C正确，
故选：C。
对物体受力分析，利用牛顿第二定律列式找出F-a的关系式，即可做出选择。
对于此类图象选择题，最好是根据牛顿第二定律找出两个物理量之间的函数关系，图象变显而易见。
6.【答案】B
【解析】解：设小球的质量为m，对整体分析，弹簧的弹力F=2mgsin30°=mg，
剪断细线的瞬间，弹簧的弹力不变，对A分析，aA==，
B的加速度为：aB==g，故B正确，ACD错误。
故选：B。
对整体分析，根据共点力平衡求出弹簧的弹力大小，剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力不变，隔离对A、B分析，运用牛顿第二定律求出A、B的加速度大小。
本题考查了牛顿第二定律的瞬时问题，抓住剪断细线的瞬间，弹簧的弹力不变，结合牛顿第二定律进行求解，基础题。
7.【答案】BC
【解析】解：A、若小球向前滚动，知小球的速度大于列车的速度，知列车的速度减小。故A错误。
B、若小球向后滚动，知列车的速度大于小球的速度，知列车的速度增加，做加速运动。故B正确。
C、磁悬浮列车急刹车时，小球因为有惯性，要保持原来的匀速直线运动状态，所以小球运动的速度要大于磁悬浮列车运动的速度，即小球要相对磁悬浮列车向前滚。故C正确，D错误。
故选：BC。
一切物体，不论是运动还是静止、匀速运动还是变速运动，都具有惯性，惯性是物体本身的一种基本属性，根据惯性知识进行分析．
解决本题的关键理解惯性的性质，即保持原来运动状态的性质，一切物体都具有惯性．
8.【答案】BC
【解析】解：先研究物体，以加速度0.5m/s2匀加速被拉升，受力分析：重力与绳子的拉力。
则有：F1-mg=ma
代入数据解得：F1=210N，
再研究工人，受力分析，重力、绳子拉力、支持力，处于平衡状态。
则有：Mg=F+F支
代入数据解得：F支=490N，
由牛顿第三定律可得：对地面的压力F2=490N
故选：BC。
工人站在地面上，匀加速拉升物体，同时绳子也有个力拉工人，由牛顿第二定律可求出绳子的拉力，从而对工人受力分析，由平衡条件可求出工人受地面的支持力，最后由牛顿第三定律可得出工人对地面的压力大小．
虽然压力是地面所受，但应该选工人作为研究对象；要知道绳子的拉力，则必须选中物体为研究对象由牛顿运动定律方可求出．所以此题渗透如何合理选择研究对象的思想．
9.【答案】AD
【解析】解：AB、长木板保持静止，则有：μ1m1g≤μ2（m1+m2）g，可知，无法判断μ1和μ2的大小关系。故A正确、B错误。
C、若改变F的大小，木块对长木板的滑动摩擦力不变，则长木板仍然保持静止。故C错误。
D、若将F作用于长木板，当木块与木板恰好开始相对滑动时，对木块，μ1m1g=m1a，解得a=μ1g
对整体分析，有F-μ2（m1+m2）g=（m1+m2）a，解得F=（μ1+μ2）（m1+m2）g，所以当F＞（μ1+μ2）（m1+m2）g时，长木板与木块将开始发生相对滑动。故D正确。
故选：AD。
因为木块所受的摩擦力为滑动摩擦力，地面对木板的摩擦力为静摩擦力，无法比较动摩擦因数的大小。通过对木板分析，根据水平方向上的受力判断其是否运动。当F作用于长木板时，先采用隔离法求出临界加速度，再运用整体法，求出长木板与木块将开始发生相对滑动时的最小拉力。
解决本题的关键是能够正确地受力分析，结合整体和隔离法，运用牛顿第二定律进行求解。
10.【答案】BD
【解析】解：当加速度a较小时，小球与斜面一起运动，此时小球受重力、绳子拉力和斜面的支持力，绳子平行于斜面；当加速度a足够大时，小球将飞离斜面，此时小球仅受重力与绳子的拉力作用，绳子与水平方向的夹角未知，而题目要求出当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时，绳的拉力及斜面对小球的弹力，必须先求出小球离开斜面的临界加速度a0，（此时小球所受斜面的支持力恰好为零）
小球的受力如图：
由牛顿第二定律得：F合=mgcotθ=ma0
解得：a0=gcotθ=7.5m/s2
因为：a=10m/s2＞a0
所以小球一定离开斜面N=0，小球的受力如图所示：
则水平方向有牛顿第二定律得：Tcosα=ma
竖直方向有受力平衡得：Tsinα=mg
由以上两式整理得：T===2N；
N=0
故选：BD．
首先判断小球是否飞离了斜面，根据小球刚刚飞离斜面的临界条件，即绳子的倾角不变，斜面的支持力刚好为零，解出此时的加速度与题目给出的加速度大小进行比较，若给出加速度大于小球的临界加速度说明小球已经飞离了斜面，否则小球还在斜面上．
此题最难解决的问题是小球是否飞离了斜面，我们可以用假设法判断出临界加速度来进行比较；所以本题应首先利用临界问题分析小球是否漂浮．
11.【答案】m1x1=m2x2?
不需要
【解析】解：（1）根据牛顿第二定律，两小车所受合外力大小相等，m1a1=m2a2，小车做初速度为零的匀加速直线运动，x=at2，时间t相同，x与a成正比，所以只需要验证m1x1=m2x2成立。
?（2）实验中不需要用重物的重力代替轻绳的拉力，不需要满足重物的质量远小于小车的质量。
故答案为：（1）m1x1=m2x2；（2）不需要。
（1）根据F=ma，F相同，有m1a1=m2a2，再根据匀变速直线运动位移公式知，在相同时间内，x与a成正比，故只需要验证m1x1=m2x2成立。
（2）本实验用滑轮连接两辆小车，可以保证两小车的合力相同，不需要用重物的重力代替轻绳的拉力，故不需要满足重物的质量远小于小车的质量。
本题考查了探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验。创新性：本实验用滑轮连接两辆小车，可以保证两小车的合力相同；控制两小车的运动时间相同，比较位移大小就可以比较加速度的大小。
12.【答案】（1）C．（2）3.1，1.9．（3）a=???????
【解析】解：（1）为了消除小车与木板之间摩擦力对实验的影响，应采取的做法是：将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂槽码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿木板方向的分力与所受的摩擦力平衡，则小车所受的合力就等于细绳的拉力，故ABD错误，C正确。
故选：C。
（2）根据匀变速直线运动的推论：△x=aT2得：
?xOF-xFH=a（4T）2
则小车加速度大小为a==m/s2≈3.1m/s2
根据匀变速直线运动某过程中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，可得：
??vE==m/s≈1.9m/s
（3）由题图（c）可知，图线的斜率数值为
k=0.2
则a=k?=
故答案为：（1）C．（2）3.1，1.9．（3）a=。
（1）为了消除小车与木板之间摩擦力对实验的影响，应采取做法是将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动。
（2）根据匀变速直线运动的推论：△x=aT2来求加速度的大小。根据匀变速直线运动的推论：时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出打下E点时小车的瞬时速度大小。
（3）根据数学知识求出图象的斜率，再写出小车的加速度a与小车质量的倒数之间的关系式。
对于实验问题首先要明确实验原理，理解重要步骤的操作：平衡摩擦力。要能根据匀变速直线运动的推论公式求解加速度和速度。
13.【答案】解：（1）物块下滑过程中做匀加速直线运动，设加速度大小为a，根据位移-时间关系可得：
H=
解得：a=3m/s2，
对物块根据牛顿第二定律可得：mg-μF=ma
解得：μ=0.5；
（2）挡板由竖直位置逆时针转过37°，则挡板与水平面的夹角为θ=90°-37°=53°
设物块下滑过程中的加速度大小为a′，根据牛顿第二定律可得：mgsin53°-μmgcos53°=ma′
解得：a′=5m/s2，
根据速度-位移关系可得：v2-v02=2a′H
解得：v=8m/s。
答：（1）物块与挡板间的动摩擦因数0.5；
（2）当物块以v0=2m/s的初速度沿挡板下滑时，滑到地面时的速度大小8m/s。
【解析】（1）物块下滑过程中，根据位移-时间关系求解加速度，再对物块根据牛顿第二定律求解动摩擦因数；
（2）根据牛顿第二定律求解物块下滑过程中的加速度大小，再根据速度-位移关系求解速度。
对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁。
14.【答案】解：（1）设B落地前两物块加速度大小为a，对于A，取沿斜面向上为正，对于B，取竖直向下为正．由牛顿第二定律得：
T-mgsin30°=ma
2mg-T=2ma
解得：．
T=mg．
（2）设B落地前瞬间A的速度为v，由运动学公式得：
v2=2ah，
设B落地后，A沿斜面向上运动的过程中加速度为a1，则：
a1=gsin30°
设B落地后，A沿斜面向上运动的最大距离为S，由运动学公式得：
-v2=2a1S
S=
解得：S=h
则整个过程A沿斜面向上运动的时间为：
t=t1+t2=．
答：（1）B落地前绳中张力的大小为mg．
（2）整个过程中A沿斜面向上运动的时间为．
【解析】（1）分别对A、B运用牛顿第二定律，抓住A、B的加速度大小相等，求出绳子的张力大小．
（2）根据牛顿第二定律求出B落地后A沿斜面上滑做匀减速运动的加速度大小，结合匀加速直线运动的加速度大小，通过运动学公式求出整个过程中A沿斜面向上运动的时间．
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，在B落地前，A、B的加速度大小相等．
15.【答案】
【解析】（1）根据小煤块与传送带之间的相对运动方向确定滑动摩擦力的方向，结合滑动摩擦力公式求出摩擦力的大小．
（2）小煤块速度与传送带速度相等后，一起做匀速直线运动，结合传送带位移与小煤块位移之差小于，结合运动学公式求出传送带速度满足的条件．
解决本题的关键知道小煤块在传送带上先做匀加速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解．
16.【答案】解：（1）物块在AB面上的加速度大小为a1。
由xAB==m=4m
a1===2m/s2
由牛顿第二定律得ma1=mgsinθ-μmgcosθ
得μ=0.5
（2）物块在BC面上的加速度大小a2=μg=5m/s2
刚好不撞上C点，设BC的长度为xBC。
得xBC==m=1.6m
所以BC的长度至少为1.6m。
（3）要使滑块能到A点，则到达A点速度最小值为0，物块在AB轨道上滑的加速度为a3。
由牛顿第二定律可得：mgsinθ+μmgcosθ=ma3
得a3=10m/s2，方向沿斜面向下。
由得
由得
则v0至少为
答：
（1）小物块与AB轨道的动摩擦因数是0.5。
（2）BC间距离的最小值是1.6m。
（3）v0至少为4m/s。
【解析】（1）小物块在AB上匀加速下滑，根据运动学公式求得加速度，再由牛顿第二定律求得动摩擦因数；
（2）刚好不撞上C点，物块到达C点的速度为零，再由牛顿第二定律求出加速度，由速度位移公式求BC间距离的最小值。
（3）要使滑块能到A点，则到达A点速度最小值为0，根据牛顿第二定律求得物块在斜面上滑的加速度，再由速度位移公式求解。
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，关键理清物块在整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解。也可以根据动能定理解答。
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