2019-2020学年新课程同步鲁科版高中物理必修第一册章末综合检测牛顿运动定律

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章末综合检测　
牛顿运动定律
A级—学考达标
1．下列说法正确的是(　　)
A．物体越重，重力加速度越大，下落的越快
B．亚里士多德研究自然规律的方法是实验的方法
C．伽利略研究自然规律的方法是猜想和假设、数学推理和科学实验相结合的方法
D．理想斜面实验是通过“合理外推”得出自由落体运动的规律的，并通过实验直接验证自由落体运动的规律
解析：选C　物体下落的快慢与物体的质量无关，不管轻重的物体，自由下落时，下落一样快，故A错误；亚里士多德的研究方法主要应用了观察的方法和生活经验，提出的观点为：重的物体比轻的物体下落的快，故B错误；伽利略在研究自由落体运动时，通过猜想、数学推理，做小球沿斜面运动的实验，测出小球不同位移与所用时间均满足s∝t2，并将此实验结果合理外推，从而验证了他的猜想，故C正确；伽利略根据斜面上的实验结果进行合理的外推，得到自由落体的运动规律，并没有直接验证自由落体运动的规律，故D错误。
2．下列说法正确的是(　　)
A．牛顿第一定律可以通过实验进行验证
B．物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大
C．牛顿第二定律公式F＝kma中，比例系数k的数值由质量、加速度和力三者的单位决定的
D．牛顿第三定律说明物体间的作用力是可以相互传递的
解析：选C　牛顿第一定律不是实验定律，是以实验为基础推理得到的，故A错误。物体的运动不需要力来维持，物体的惯性大小只与质量有关，与物体运动的速度无关，选项B错误。在牛顿第二定律的表达式F＝kma中，只有质量m、加速度a和力F的单位是国际单位时，比例系数k才为1，故C正确。牛顿第三定律说明物体间的作用力是相互的，但并不是可以相互传递的，选项D错误。
3.如图所示，物体处于静止状态，下列说法正确的是(　　)
A．绳对物体的拉力和物体对绳的拉力是一对作用力与反作用力
B．物体的重力和物体对绳的拉力是一对平衡力
C．物体的重力和绳对物体的拉力是一对作用力与反作用力
D．物体的重力的反作用力作用在绳上
解析：选A　绳对物体的拉力和物体对绳的拉力作用在相互作用的两个物体上，且大小相等、方向相反，符合作用力与反作用力的条件，故选项A正确；物体的重力作用在物体上，物体对绳的拉力作用在绳上，作用对象不同，不是一对平衡力，故选项B错误；物体的重力与绳对物体的拉力是一对平衡力，故选项C错误；物体的重力的反作用力作用在地球上，而非作用在绳上，故选项D错误。
4.如图所示，吊篮P悬挂在天花板上，与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的轻弹簧托住。当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间，吊篮P与Q的加速度大小可能是(　　)
A．aP＝aQ＝g
B．aP＝2g，aQ＝g
C．aP＝2g，aQ＝0
D．aP＝g，aQ＝2g
解析：选C　细绳烧断瞬间，弹簧弹力未变，Q受力未变，故aQ＝0，吊篮受自身重力和弹簧弹力，aP＝2g，故C正确，A、B、D错误。
5．图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150
kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10
m/s2，下列判断正确的是(　　)
A．前10
s的钢索的拉力恒为1
500
N
B．46
s末塔吊吊起的建筑材料离地面的距离为22
m
C．0～10
s内材料处于失重状态
D．在30～36
s内钢索最容易发生断裂
解析：选B　由题图乙可知前10
s内建筑材料的加速度a＝0.1
m/s2，由F－mg＝ma可解得钢索的拉力为1
515
N，选项A错误。由图像面积可得整个过程上升高度是28
m，下降的高度为6
m,46
s末塔吊吊起的建筑材料离地面的距离为22
m，选项B正确。0～10
s内加速度向上，材料处于超重状态，F>mg，钢索最容易发生断裂，选项C错误。30～36
s内加速度向下，材料处于失重状态，Fs内钢索最不容易发生断裂，选项D错误。
6．如图所示，A、B两物体用细绳连接后放在斜面上，如果两物体与斜面间的动摩擦因数都为μ，则下滑的过程中(　　)
A．两物体的加速度a＝gsin
α
B．两物体的加速度a>gsin
α
C．细绳中的张力FT＝0
D．细绳中的张力FT＝mAg(sin
α－cos
α)
解析：选C　对A、B组成的系统整体运用牛顿第二定律有(mA＋mB)gsin
α－μ(mA＋mB)gcos
α＝(mA＋mB)a，得a＝(sin
α－μcos
α)g＜gsin
α，A、B错误；对A进行隔离，运用牛顿第二定律有mAgsin
α－μmAgcos
α－FT＝mAa，得FT＝0，C正确，D错误。
7．在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着这列车厢以大小为a的加速度向西行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为(　　)
A．8　　　　　　　　　　
B．13
C．15
D.18
解析：选C　设这列车厢的节数为n，P、Q挂钩西边有k节车厢，每节车厢的质量为m，由牛顿第二定律可知：＝，解得：k＝n，k是正整数，n只能是5的倍数，故C正确，A、B、D错误。
8．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带上的点计算出。
(1)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据。为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与________的图像。
(3)如图(a)所示为甲同学根据测量数据做出的a?F图线，此图线说明实验存在的问题是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙、丙两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_______________________________________。
解析：(1)只有M与m满足M?m时，才可认为绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力。
(2)由于a∝，所以a?图像应是一条过原点的直线，所以数据处理时，常作出a与的图像。
(3)当力不为零时加速度却为零，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。
(4)小车及车上的砝码的总质量不同时，a?F图像的斜率也就不同。
答案：(1)M?m　(2)　(3)没有平衡摩擦力(或平衡摩擦力不够)　(4)小车及车中砝码的总质量
9．在某一旅游景区，有一山坡滑雪运动项目。某段斜坡可看成倾角θ＝30°的斜面，一名滑雪者总质量m＝80
kg，他在这段斜坡上从静止开始匀加速下滑50
m时，其速度增大到20
m/s，(不计空气阻力，取g＝10
m/s2)问：
(1)滑雪者在下滑过程中受到的摩擦力f为多大？
(2)滑板与雪地之间的动摩擦因数μ为多大？
解析：(1)以滑雪者为研究对象，其受力情况如图所示，
受到重力G＝mg，斜坡的支持力N和摩擦力f。将重力G沿斜面和垂直斜面方向分解为G1和G2。
由几何知识得：G1＝mgsin
θ，
G2＝mgcos
θ，
设下滑的加速度为a，
由公式vt2－v02＝2ax可得：
a＝＝
m/s2＝4
m/s2
由牛顿第二定律得：F合＝ma＝80×4
N＝320
N
由受力分析图可知：F合＝G1－f＝mgsin
θ－f
联立解得：f＝80
N。
(2)斜面的支持力N＝G2＝mgcos
θ
滑动摩擦力f＝μN
两式联立解得：μ＝(或0.12)。
答案：(1)80
N　(2)(或0.12)
B级—选考提能
10．下列说法正确的是(　　)
A．同一物体所受合外力越大，速度改变越快，所以合外力越大物体惯性越小
B．一辆正在不断漏油的油罐车，其惯性将越来越小
C．投篮球时，人先给球一个作用力，球后给人一个反作用力
D．甲、乙两队拔河比赛，甲队赢的原因是甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
解析：选B　物体的惯性只与物体的质量有关，与物体所受外力的大小无关，选项A错误；一辆正在不断漏油的油罐车，其质量逐渐减小，则惯性将越来越小，选项B正确；投篮球时，人给球作用力与球给人反作用力是同时进行的，选项C错误；甲、乙两队拔河比赛，甲队对乙队的拉力与乙队对甲队的拉力是一对作用和反作用力，总是大小相等的关系，选项D错误。
11．如图所示，在光滑水平面上，用弹簧水平连接一斜面体，弹簧的另一端固定在墙上，一玩具遥控小车放在斜面上，小车在遥控下运动，稳定时发现弹簧处于压缩状态。下列判断正确的是(　　)
A．小车一定匀速运动
B．小车一定匀加速向下运动
C．斜面体对小车的摩擦力一定沿斜面向上
D．地面对斜面体的支持力一定小于斜面体和小车的总重力
解析：选D　因弹簧处于压缩状态，则小车和斜面体整体在水平方向受到的合外力向左，则小车一定有向左的加速度的分量，即小车的加速度一定沿斜面向下，即小车可能匀加速向下运动，也可能匀减速向上运动，选项A、B错误；若小车匀加速向下运动，则斜面体对小车的摩擦力可能沿斜面向上，也可能不受摩擦力；若小车匀减速向上运动，则斜面体对小车的摩擦力可能沿斜面向下，也可能不受摩擦力，选项C错误；对小车和斜面体整体在竖直方向上受力分析，因小车加速度沿斜面向下，有竖直向下的分量，可知小车失重，即地面对斜面体的支持力一定小于斜面体和小车的总重力，选项D正确。
12．物体质量为m，放在倾角为30°的粗糙斜面上，放手后，物体下滑的加速度大小为a。若用平行于斜面向上的力F作用在物体上，使它沿斜面向上做加速度大小为a的匀加速运动，则力F的大小为(　　)
A．mg
B．mg
C.mg
D.mg
解析：选A　物体下滑时，mgsin
θ－f＝ma。物体在平行于斜面向上的力F作用下沿斜面向上做匀加速运动时，F－mgsin
θ－f＝ma，联立解得F＝2mgsin
θ＝mg，A正确。
13.一间新房要盖屋顶，如图所示，为了使下落的雨滴能够以最短的时间淌离屋顶，则所盖屋顶的顶角应为(设雨滴沿屋顶下淌时，可看成在光滑的斜坡上下滑)(　　)
A．60°
B．90°
C．120°
D.150°
解析：选B　由题意知，雨滴沿屋顶的运动过程中受重力和支持力作用，设其运动的加速度为a，屋顶的顶角为2α，则由牛顿第二定律得a＝gcos
α。又因屋檐的前后间距已定，设为2b，则雨滴下滑经过的屋顶面长度s＝，由s＝at2得t＝
，则当α＝45°时，对应的时间t最小，所以屋顶的顶角应取90°，B正确。
14．如图所示，传送带保持1
m/s的速度顺时针转动。现将一质量m＝0.5
kg的物体轻轻地放在传送带的a点上，设物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，a、b间的距离L＝2.5
m，则物体从a点运动到b点所经历的时间为(g取10
m/s2)(　　)
A.
s
B．(－1)s
C．3
s
D.2.5
s
解析：选C　物体在传送带上运动的加速度为a＝μg＝1
m/s2，加速到与传送带共速的时间为t1＝＝1
s，加速的距离为x＝t1＝0.5
m，以后物体随传送带匀速运动的时间为t2＝＝2
s，则物体从a点运动到b点所经历的时间为3
s，选项C正确。
15．为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门间的距离为s，牵引砝码的质量为m。回答下列问题：
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平。在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位：______________________________________________。
(2)若取M＝0.4
kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________；
A．m1＝5
g
B．m2＝15
g
C．m3＝40
g
D.m4＝400
g
(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得加速度的表达式为__________________。(用Δt1、Δt2、D、s表示)
解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，滑行器应能在任意位置静止不动，或推动滑行器后能使滑行器匀速运动。
(2)应满足M?m，故m4＝400
g不合适，应选D。
(3)由v1＝，v2＝，v22－v12＝2as可得
a＝。
答案：见解析
16.(2018·浙江6月学考)某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征，使用质量m＝0.05
kg的流线型人形模型进行模拟实验。实验时让模型从h＝0.8
m高处自由下落进入水中。假设模型入水后受到大小恒为Ff＝0.3
N的阻力和F＝1.0
N的恒定浮力，模型的位移大小远大于模型长度，忽略模型在空气中运动时的阻力，取g＝10
m/s2，试求模型：
(1)落到水面时速度v的大小；
(2)在水中能到达的最大深度H；
(3)从开始下落到返回水面所需时间t。
解析：(1)模型自由下落到水面过程有v2＝2gh
解得v＝4
m/s。
(2)设模型入水后向下运动的加速度为a2
则：mg－Ff－F＝ma2
解得：a2＝－16
m/s2，说明加速度a2的方向向上
所以最大深度H＝＝0.5
m。
(3)自由落体阶段：t1＝＝0.4
s
在水中下降阶段：t2＝＝0.25
s
在水中上升阶段：F－mg－Ff＝ma3，
得：a3＝4.0
m/s2
所以t3＝
＝0.5
s
总时间：t＝t1＋t2＋t3＝1.15
s。
答案：(1)4
m/s　(2)0.5
m　(3)1.15
s
17．粗糙的水平面上一物体在水平方向拉力作用下做直线运动，水平拉力F及运动速度v随时间t变化的图线如图所示。重力加速度g取10
m/s2。求：
(1)前2
s内物体运动的加速度大小和位移大小；
(2)物体的质量m和物体与地面间的动摩擦因数μ。
解析：(1)由v?t图线知：物体在前2
s内做匀加速直线运动，前2
s内物体运动的加速度
a＝＝
m/s2＝2
m/s2，
前2
s内物体运动的位移
s＝at2＝4
m。
(2)物体受力如图所示。
对前2
s，由牛顿第二定律得
F－f＝ma，
f＝μmg，
后2
s物体匀速运动，由平衡条件得
F′＝f，
由F?t图线知F＝15
N，F′＝5
N，
代入数据解得m＝5
kg，μ＝0.1。
答案：(1)2
m/s2　4
m　(2)5
kg　0.1
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