2020-2021学年粤教版物理必修第一册第四章牛顿运动定律单元检测(word版含答案解析）

第四章牛顿运动定律单元检测
一、选择题(21分)
（2019·期末·广东广州市荔湾区）下列物理量属于矢量及其对应的国际单位制符号，正确的是
A．力，
B．质量，
C．加速度，
D．速度，
（2019·单元测试·上海上海市）如图所示，一细线的一端固定于倾角为
的光滑楔形滑块
上的顶端
处，细线另一端拴一质量为
的小球静止在
上。若滑块从静止向左匀加速运动时加速度为
，（取
）
A．当
时，细线上的拉力为
B．当
时，小球受的支持力为
C．当
时，细线上的拉力为
D．当
时，若
与小球能相对静止的匀加速运动，则地面对
的支持力一定小于两个物体的重力之和
（2019·期末·广东广州市越秀区）如图所示，物块
、
间用刚性轻质杆连接，物块
、
间用轻质弹簧相连，物块
、
质量为
，
、
质量为
，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块
、
、
、
的加速度大小分别为
、
、
、
。重力加速度大小为
，则有
A．
B．
C．
，，
D．
，，，
（2019·模拟·天津天津市河西区）一带电粒子仅在电场力作用下从
点开始以
做直线运动，其
图象如图所示。粒子在
时刻运动到
点，
时刻运动到
点，以下判断正确的是
A．
、
、
三点的电势关系为
B．
、
、
三点的场强大小关系为
C．粒子从
点经
点运动到
点，电势能先增加后减少
D．粒子从
点经
点运动到
点，电场力先做正功后做负功
（2019·真题·浙江）在国际单位制中，属于基本量及基本单位的是
A．质量
千克
B．能量
焦耳
C．电阻
欧姆
D．电量
库仑
（2019·期末·广东深圳市宝安区）依据《深圳经济特区道路交通安全违法行为处罚条例》
第十五条的规定，在高速公路或城市快速路上，驾驶人不按规定使用安全带的，处
元罚款，记
分。这是因为系好安全带可以
A．减小车的惯性
B．减小人的惯性
C．减小因车的惯性而造成的伤害
D．减小因人的惯性而造成的伤害
（2021·专项）如图所示，
、
两物块叠放在一起，在水平向右恒力
作用下沿光滑水平面一起向右做匀加速直线运动，某时刻
接触弹簧，二者相对静止运动直到速度变为零，则关于接触弹簧后二者向右的运动过程，下列说法正确的是
A．接触弹簧后二者立即减速
B．接触弹簧后
受的摩擦力大小不变
C．接触弹簧后
受的摩擦力方向先向右后向左
D．接触弹簧后
受的摩擦力方向先向左后向右
二、填空题（15分）
（2019·同步练习）质量为
的物体的速度
时间图象如图所示，则该物体在第
秒内所受的合外力为为
，在第
秒内所受的合外力为
，在第
秒内所受的合外力为
（以速度方向为正方向）。
（2019·同步练习·上海）一物体放在一倾角为
的斜面上，向下轻轻一推，它刚好能匀速下滑，若给此物体一个沿斜面向上的初速度
，则它能上滑的最大路程是
。
（2020·单元测试·上海上海市）在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力的传感器相连，电梯由静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动。传感器的屏幕上显示出其受的压力与时间的关系（）图象，如图所示，则电梯在启动阶段经历了
加速上升过程；电梯的最大加速度是
。
（2020·单元测试·上海上海市）一个物体置于水平面上，受一水平拉力
作用沿水平面运动，其加速度
随拉力
的变化如图所示，
取
，由此可知，物体与水平面间的动摩擦因数
，物体的质量
。
（2019·期末·天津天津市河西区）如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学装置和操作中的主要错误有
、
、
、
。
三、解答题（30分）
（2019·模拟·广东广州市）倾角为
的斜面与足够长的光滑水平面在
处平滑连接，斜面上
的长度为
，，
的长度均为
，
部分粗糙，其余部分光滑。如图，
个“—”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上，从下往上依次标为
，，，，滑块上长为
的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连，滑块
恰好在
处。现将
个滑块一起由静止释放，设滑块经过
处时无机械能损失，轻杆不会与斜面相碰。已知每个滑块的质量为
并可视为质点，滑块与粗糙面间的动摩擦因数为
，重力加速度为
。求：
(1)
滑块
刚进入
时，滑块
上的轻杆所受到的压力大小；
(2)
个滑块全部滑上水平面后，相邻滑块之间的距离。
（2019·期末·河北衡水市安平县）如图所示，质量为
的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖直方向夹角为
。已知
，，，求：
(1)
汽车匀速运动时，细线对小球的拉力和车后壁对小球的压力；
(2)
当汽车以
向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力。
（2020·模拟·北京北京市石景山区）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴
的三次方与它的公转周期
的二次方成正比，即
，
是一个常量。
(1)
已知引力常量为
，太阳的质量为
。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导太阳系中该常量
的表达式，并说明影响常量
的因素。
(2)
开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地球
-卫星系统）都成立。经测定月球绕地球运行的轨道半径约为
，运行周期约为
天，地球半径约为
。试估算地球同步卫星正常运行时到地球表面的距离。
四、多选题（16分）
（2019·期末·安徽合肥市蜀山区）一条水平传送带以速度
逆时针匀速转动，现有一物体以速度
向右冲上水平传送带，若物体与传送带间的动摩擦因数恒定，规定向右为速度的正方向，则物体在传送带上滑动时的速度随时间变化的图线可能是选项图中的
A．
B．
C．
D．
（2019·期末·陕西西安市碑林区）如图
所示，
为水平直线
上的一点，质量为
的小球在
点的左方时受到水平恒力
作用，运动到
点的右方时，同时还受到水平恒力
的作用，设质点从图示位置由静止开始运动，其
增图象如图
所示，在
时间内，下列说法正确的是
A．质点在
点右方运动的时间为
B．质点在
点的左方加速度大小为
C．
的大小为
D．质点在
这段时间内的最大位移为
（2019·同步练习·上海）下列哪些物理量的单位是导出单位
A．力的单位
B．压强的单位
C．长度单位
D．加速度单位
（2019·期末·吉林长春市绿园区）水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图所示，为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带
始终保持恒定的速率
运行，一质量为
的行李无初速度地放在
处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带之间的动摩擦因数
，
、
间的距离
，则
A．行李刚开始运动时的加速度大小为
B．行李从
运动到
的时间为
C．行李在传送带上滑行痕迹的长度为
D．如果提高传送带的运行速率，行李从
处传送到
处的最短时间可能为
五、实验题（20分）
（2020·模拟·天津天津市河北区）回答下面问题。
(1)
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如图甲所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。
请指出图乙中错误之处：
。调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是
和
，则两车的加速度之比为
。
(2)
用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约
，内阻约
），保护电阻
（阻值
）和
（阻值
），滑动变阻器
，电流表
，电压表
，开关
，导线若干。
实验主要步骤：
（）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
（）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数
和相应电流表的示数
；
（）以
为纵坐标，
为横坐标，作
图线（
、
都用国际单位）；
（）求出
图线斜率的绝对值
和在横轴上的截距
。
回答下列问题：
i
电压表最好选用
；电流表最好选用
。
A．电压表（，内阻约
B．电压表（，内阻约
）
C．电流表（，内阻约
）
D．电流表（，内阻约
）ii
滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是
。
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱iii
选用
、
、
、
表示待测电源的电动势
和内阻
的表达式
，
，代入数值可得
和
的测量值。
（2020·模拟·上海上海市普陀区）如图甲为“用
研究加速度与力的关系”的实验装置。实验中用回形针的重力大小代替小车所受拉力的大小
并通过
系统测得小车的加速度
。某同学第一次将轨道水平放置进行实验，作出
图线；第二次将轨道倾斜放置（
端垫髙，轨道与水平面的倾角为
）进行实验，作出
图线。如图乙所示图线是在轨道
（选填“水平”、“倾斜”）的情况下得到的，图线纵截距最大可达到的值为
。
答案
一、选择题
1.
【答案】D
【解析】力是矢量，单位符号是
，故A错误；
质量是标量，单位符号是
，故B错误；
加速度是矢量，单位符号是
，故C错误；
速度是矢量，单位符号是
，故D正确。
【知识点】力学单位制
2.
【答案】A
【知识点】连接体问题
3.
【答案】C
【解析】杆的弹力可以突变，故在将木板抽出的瞬间，两物体将整体向下做自由落体运动，故加速度为
；
而弹簧的弹力不能突变，木板抽出前，弹簧的弹力等于
的重力，故在抽出木板的瞬间，物块
受重力和弹簧向上的弹力仍处于平衡状态，故
的加速度为
；
物体
受重力和弹簧向下的压力，故合力为
，则由牛顿第二定律可知，加速度
，故C正确，ABD错误。
【知识点】牛顿第二定律
4.
【答案】C
【解析】因为不知道带电粒子的电性，所以无法判断电势的关系，故A错误；由速度图象可知，加速度先增大后减小，所以
点的加速度最大，电场强度最大，故B错误；由图象可知：动能先减小后增大，根据能量守恒可知：电势能先增大后减小，故C正确；因为电势能先增大后减小，所以电场力先做负功后做正功，故D错误。
【知识点】带电粒子在非匀强电场中的运动、v-t图像、由运动情况判断物体的受力情况
5.
【答案】A
【知识点】力学单位制
6.
【答案】D
【解析】AB、质量是物体惯性大小的唯一的量度，系好安全带不可以改变车的惯性以及人的惯性，故A错误，B错误；
CD、安全带系在人的身上，对人有一定的作用力，可以改变人的运动状态，所以系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害，故D正确，C错误。
【知识点】惯性
7.
【答案】C
【解析】以整体为研究对象分析，当整体接触弹簧后，水平方向受到向右的恒力
和弹簧水平向左的弹力。弹簧的弹力先小于恒力
，后大于恒力
，木块所受的合力方向先向右后向左，则木块先做加速运动，后做减速运动，故A错误；接触弹簧后，由于整体的加速度发生变化，则对
分析可知，
受到的摩擦力充当合外力，由牛顿第二定律可知，加速度变化是合外力变化，故摩擦力大小发生变化，B错误；由A的分析可知，整体的加速度先向右再向左，
的加速度也应先向右再向左，由牛顿第二定律可知，
受到的摩擦力先向右后向左，故C正确；D错误。
【知识点】由运动情况判断物体的受力情况、利用牛顿运动定律解决的弹簧问题
二、填空题
8.
【答案】；；；
【知识点】由运动情况判断物体的受力情况、v-t图像
9.
【答案】；
【知识点】由受力情况判断物体的运动情况、静态平衡
10.
【答案】；；
【知识点】超重与失重
11.
【答案】；；
【知识点】牛顿第二定律
12.
【答案】长木板右端未垫高以平衡摩擦力；；牵引小车的细线没有与木板平行；；
【知识点】滑板探究加速度与力和质量的关系
三、解答题
13.
【答案】
(1)
(2)
【解析】
(1)
以
个滑块为研究对象，设第一个滑块刚进
段时，
个滑块的加速度为
，
由牛顿第二定律：，
以滑块
为研究对象，设刚进入
段时，轻杆受到的压力为
，
由牛顿第二定律：
已知
，
联立可得：。
(2)
设
个滑块完全进入粗糙段时，也即第
个滑块刚进入
时，滑块的共同速度为
。
这个过程，
个滑块向下移动了
的距离，，，
滑块在粗糙段向下移动的距离分别为
、
、
，
由动能定理，有：
可得：，
由于动摩擦因数为
，则
个滑块都进入
段后，所受合外力为
，各滑块均以速度
做匀速运动；
第
个滑块离开
后做匀加速下滑，设到达
处时速度为
，由动能定理：
可得：，
当第
个滑块到达
边缘刚要离开粗糙段时，第
个滑块正以
的速度匀速向下运动，且运动
距离后离开粗糙段，依次类推，直到第
个滑块离开粗糙段。由此可知，相邻两个滑块到达
段边缘的时间差为
，因此到达水平面的时间差也为
，
所以滑块在水平面上的间距为
，
联立解得
。
【知识点】连接体问题、动能定理的应用
14.
【答案】
(1)
；
(2)
；
【解析】
(1)
匀速运动时，小球受力分析，小球受到重力、拉力、后壁的弹力，由平衡条件得：
，
代入数据得：，。
(2)
当汽车向右匀减速行驶时，设车后壁弹力为
时的加速度为
（临界条件），受重力和拉力两个力，
由牛顿第二定律得：，，
代入数据得：，
，向右匀减速行驶时小球受车后壁的弹力，对小球受力分析，正交分解，
竖直方向：，
水平方向：，
解得：，。
【知识点】静态平衡、牛顿第二定律
15.
【答案】
(1)
因行星绕太阳作匀速圆周运动，轨道的半长轴
即为轨道半径
。根据万有引力定律和牛顿第二定律有
解得
即
仅与中心天体（太阳）的质量有关。
(2)
【解析】
(2)
在地球-卫星系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为
，周期为
，地球同步卫星正常运行时到地球表面的距离为
，运行周期为
，地球半径为
，
由于
天
解得
。
【知识点】行星运动与开普勒定律、万有引力定律、牛顿第二定律
四、多选题
16.
【答案】A；B；C
【解析】物体在传送带上受到重力、传送带的支持力和摩擦力，由于摩擦力的方向与运动的方向相反，所以物体先做匀减速直线运动，
若物体的速度足够大，则物体在速度减小到
前，物体的位移大于传送带的长度，则物体一直做匀减速运动，故图象B是正确的；
若物体的速度比较小，在物体的速度减小到
时，物体的位移仍小于传送带的长度，则物体的速度等于
时，仍然在传送带上，由于传送带向左运动，物体在传送带上受到向左的摩擦力，将向做左加速运动，由运动的对称性可知，若传送带的速度足够大，则物体返回出发点的速度大小仍然等于
，故A正确，D错误；
若传送带的速度小于物体开始时速度的大小，则当物体的速度与传送带的速度相等后，物体以传送带的速度随传送带一起做匀速直线运动，故C正确。
【知识点】用牛顿运动定律解决传送带问题
17.
【答案】A；B；D
【解析】在
时间内，小球在
的左方向向右做匀加速运动；在
时间内小球在
的右方向右做匀减速直线运动，在
时间内小球在
的右方向左做匀加速直线运动，根据运动过程的对称性得知，小球在
的右方运动的时间为
，故A正确；
图中
与
两段时间内小球在
的左方运动，根据图线的斜率等于加速度得：物体在
的左方加速度为
，故B正确；
在
时间内，小球的加速度大小为
，根据牛顿第二定律得：，得到
，故C错误；
小球在
到
这段时间内在
时刻离
点最远，最大位移为
，故D正确。
故选ABD。
【知识点】速度与时间的关系、由受力情况判断物体的运动情况、v-t图像
18.
【答案】A；B；D
【知识点】力学单位制
19.
【答案】A；B；D
【知识点】用牛顿运动定律解决传送带问题
五、实验题
20.
【答案】
(1)
拉小车的细绳与木板没有平行，托盘和砝码的总质量
没有远小于小车的质量
；；
(2)
i
A；C
ii
C
iii
；
【知识点】原理设计与器材选择、实验：测电源电动势和内阻、数据处理、滑板探究加速度与力和质量的关系
21.
【答案】倾斜；
【知识点】DIS系统探究加速度与力和质量的关系、原理设计与器材选择