高中物理人教版 (新课标)必修12 实验：探究加速度与力、质量的关系课后测评

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修12 实验：探究加速度与力、质量的关系课后测评，共7页。

1.关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是 ( )
A.牛顿第一定律是牛顿第二定律在合力为零的情况下的特例
B.牛顿第一定律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的原因
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.物体的运动不需要力来维持
答案:BD
解析:牛顿第一定律明确提出了三个重要概念，即惯性（其大小的量度是质量）、力、状态的改变（加速度），它们都有其重要的作用和地位；牛顿第二定律在此基础上给出以上三个物理量之间的定量联系，而且牛顿第二定律既没有说明物体的惯性，也没有说明物体不受力的情况，牛顿第一定律和第二定律是两个相互独立的定律，故A是错的.惯性是物体保持原有运动状态的一种性质，惯性定律（即牛顿第一定律）则反映了物体在一定条件下（不受外力或合0力为零）的运动规律.惯性越大，物体的运动状态越难改变.由牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态，则必须有力的作用.
2.一汽车在路面情况相同的公路上沿直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论正确的是( )
A.车速越大,它的惯性越大
B.质量越大,它的惯性越大
C.车速越大,刹车后滑行的路程越长
D.车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大
答案:BC
解析:物体的惯性只由质量决定,质量大惯性大,与物体的速度、受力状态、运动状态等无关,故B对,A、D错.根据牛顿第二定律,刹车后滑行时的加速度大小:a=μg,对刹车过程由推论公式得:,可见,动摩擦因数相同,车速越大,刹车后滑行的路程越长,C正确.
3.如图所示,一个盛水的容器底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动,且忽略空气阻力,则( )
A.容器自由下落时,小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出,容器向上运动时,小孔向下漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水
C.将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水
D.将容器斜向上抛出,容器在运动中小孔不向下漏水
答案:D
解析:在容器所做的上述几种运动形式中,都只受重力作用,加速度都是重力加速度g,容器中的水都处于完全失重状态,水对容器底部的压力都为零,所以都不会有水漏出来,只有D正确.
4.将一玻璃瓶装满水后密闭放在水平桌面上，在瓶的中部有一个气泡处于静止状态，如图所示.现突然用力将瓶子向前推动一下，则可以看到气泡相对于瓶子的运动情况是( )
A.不动 B.向前
C.向后 D.无法确定
答案:B
解析:假设气泡用水替代,则随水一起向前运动.由于气泡的质量小,惯性小,在相同的力的作用下,运动状态改变得快,所以气泡相对于瓶子向前运动.
5.如图所示,质量为2 kg的木块沿水平面向左运动的过程中,同时受到大小为10 N、方向向右的力F的作用.已知地面与木块间的动摩擦因数为0.1,则木块加速度的大小和方向为( )
A.6 m/s2,水平向右 B.4 m/s2,水平向左
C.5 m/s2,水平向左 D.1 m/s2,水平向右
答案:A
解析:由于物体向左运动,故所受地面的摩擦力向右,大小为Ff=μmg=2 N.物体所受合外力方向向右,大小为F合=Ff+F=12 N,则物体的加速度a== m/s2=6 m/s2,方向水平向右.
6.汽车拉着拖车在水平公路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知( )
①汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力 ②汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力大小相等 ③汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力 ④汽车拉拖车的力与拖车受到的阻力大小相等
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
答案:B
解析:汽车拉拖车的力与拖车拉汽车的力是一对相互作用力,由牛顿第三定律知,无论汽车和拖车处于什么状态,这两个力总是大小相等、方向相反、在一条直线上,所以②对.因为汽车拉着拖车加速行驶,故拖车受到汽车的拉力大于拖车受到的阻力,③对.B正确.
7.一质量为m的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度大小为g,g为重力加速度.则人对电梯底部的压力为( )
A.mg B.2mg
C.mg D.mg
答案:D
解析:设电梯底部对人的支持力为F,由牛顿第二定律得:F-mg=ma,F=mg+ma=m(g+g)=mg
根据牛顿第三定律,人对电梯底部的压力F′=F=mg,D正确.
8.如图所示,一物块位于光滑水平桌面上,用一大小为F、方向如图所示的力去推它,使它以加速度a向右运动.若保持力的方向不变而增大力的大小,则以下正确的是( )
A.a变大
B.a不变
C.a变小
D.因为物块的质量未知,故不能确定a变化的趋势
答案:A
解析:设推力与水平方向的夹角为α,对物体受力分析如右图所示,根据牛顿第二定律得:
可见,力的方向不变,增大力的大小时,a变大,故A正确.
9.图所示,一物体随传送带一起向下运动,已知物体相对于传送带保持静止,下列说法正确的是( )
A.物体可能受摩擦力的作用,摩擦力的方向与运动方向相同
B.物体可能受摩擦力的作用,摩擦力的方向与运动方向相反
C.物体可能不受摩擦力的作用
D.物体肯定受摩擦力的作用
答案:ABC
解析:物体的重力沿传送带向下的分力F=mgsinθ,这个分力产生的加速度a==gsinθ.
(1)若传送带向下的加速度恰好等于a,则物体不受摩擦力的作用;(2)若传送带向下的加速度大于a,则物体所受的摩擦力方向向下;(3)若传送带向下的加速度小于a,则物体所受的摩擦力方向向上.故A、B、C都是正确的,只有D是错误的.
10.一个物体受到几个力的作用而处于静止状态，若使其中一个力逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原来的状况，则物体在这个过程中( )
A.速度从零增大到某一数值后，又逐渐减小到零
B.速度从零增大到某一数值后不变
C.加速度从零增大到某一数值后，又逐渐减小到零
D.加速度从零增大到某一数值后不变
答案:BC
解析:因当其中一个力F逐渐减小到零的过程中，这个物体所受的合外力将从零逐渐增大，直至增大到等于这个力F，方向与这个力相反，物体将从静止开始做变加速直线运动，a=.因为F合↑，a↑,方向与v相同，所以v↑.当F减小到零时加速度达到最大.
当这个力F由零逐渐增大至恢复原状的过程中，F合↓,a↓，当F恢复到原来值时F合=0，a=0，但F合的方向始终与v方向一致，故整个过程速度v将一直增大，故选BC.(↑表示增大,↓表示减小)
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.
11.在探究物体的加速度与力、质量的关系时,采用了一种科学方法,叫 ,即先控制物体的 不变,探究加速度与力的关系;再控制 不变,探究加速度与质量的关系;最后再综合起来,得到加速度与力和质量的关系.
答案:控制变量法 质量 力
12.跳起摸高是学生经常进行的一项活动.某同学身高1.8 m,质量65 kg,站立时举手达到2.2 m高.他用力蹬地,经0.45 s竖直离地起跳,设他蹬地的力大小恒为 1 060 N,则他起跳可摸到的高度为 .
答案:2.6 m
解析:该同学起跳时的加速度:a==6.3 m/s2,故他起跳速度为v=at=2.8 m/s,他竖直向上跳起的高度为:h==0.4 m,则他能摸到的高度:H=h+h0=2.6 m.
13.某人在以2.5 m/s2的加速度下降的升降机内最多能举起80 kg的物体，那么在地面上最多能举起 kg的物体.若此人在一匀加速上升的电梯中最多能举起40 kg的物体，则电梯上升的加速度为_______m/s2.
答案:605
解析:根据牛顿运动定律得：
80×10 N-F=80×2.5 N
M= kg=60 kg
600 N-40×10 N=40a,a=5 m/s2.
14.在某元旦晚会上所放的花炮升高的最大高度是100 m.假设花炮爆炸前做竖直上抛运动,且在最高点爆炸,花炮的质量为2 kg,在炮筒中运动的时间为0.02 s,则火药对花炮的平均推力约为 N.(g取10 m/s2)
答案:4.5×103
解析:设花炮从炮筒射出的速度为v,据竖直上抛运动公式得:
v= m/s=44.7 m/s
花炮在炮筒中运动的加速度为:
a= m/s2=2.236×103 m/s2
由牛顿第二定律:F-mg=ma
F=ma+mg=2×(2.236×103+10) N
=4.5×103 N.
15.质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动.如图所示的两条直线分别表示物体受到水平拉力作用和不受拉力作用的vt图线，则图线b与上述的 状态相对应，该物体所受到的拉力是 N.
答案:受到水平拉力 1.8
解析:由图象可知,b图线是加速运动,对应受力作用的情况，且a1= m/s2= m/s2.而a图线是不受拉力作用只受到Ff作用时的图线，a2= m/s2=-1.5 m/s2
Ff=ma2=0.8×1.5 N=1.2 N，则F=Ff+ma1=1.2 N+0.8× N=1.8 N.
三、本题共4小题，每小题10分,共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
16．一根质量为M的木棒,上端用细绳系在天花板上,棒上有一质量为m的猴子,如图所示.如将绳子剪断,猴子沿棒向上爬,仍保持与地面间的高度不变,求这时木棒下落的加速度.
答案: 方向向下
解析:猴子与地面间的高度不变,则Ff=mg
对杆:Ff′+Mg=Ma,Ff=Ff′
所以木棒的加速度a=g,方向向下.
17.质量为m=20 kg的物体,初速度为10 m/s,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动.0～2.0 s内F与运动方向相反,2.0 s～4.0 s内F与运动方向相同,物体的速度时间图象如图所示,已知g取10 m/s2.求物体与水平面间的动摩擦因数.
答案:0.2
解析:由图象可知:0～2.0 s内,物体做匀减速运动,加速度大小a1= m/s2=5 m/s2,根据牛顿第二定律有:F+μmg=ma1,得F=ma1-μmg
在2.0～4.0 s内,物体在负方向上做匀加速运动,加速度大小
a2= m/s2=1 m/s2,F-μmg=ma2,F=ma2+μmg
所以ma1-μmg=ma2+μmg,μ==0.2.
18.2005年10月12日9时,我国“神舟”六号载人飞船在酒泉卫星发射中心由长征2F运载火箭成功发射升空.若长征2F运载火箭和飞船起飞时的总质量为1.0×105 kg,火箭起飞时的推动力为3.0×106 N,运载火箭发射塔高160 m,求:
(1)假设火箭起飞时的推动力不变,忽略空气阻力和火箭质量的变化,则运载火箭经多长时间飞离发射塔;
(2)这段时间内飞船中的宇航员费俊龙对座椅的压力是多大(费俊龙的质量为65 kg).
答案:(1)4.0 s (2)1.95×103 N
解析:(1)以运载火箭和飞船整体为研究对象,它们起飞时所受的合力为F-Mg,根据牛顿第二定律,起飞时的加速度:
m/s2=20 m/s2.
运载火箭飞离发射塔的时间:
(2)以费俊龙为研究对象,设座椅对他的支持力为FN,由牛顿第二定律有:FN-mg=ma,FN=ma+mg=65×(10+20) N=1.95×103 N
根据牛顿第三定律,费俊龙对座椅的压力
FN′=FN=1.95×103 N.
19.18世纪的瑞士著名科学家欧拉(L.Euler) 采用使物体做匀加速运动的方法,测定物体与斜面间的动摩擦因数,实验装置如图所示.在一个倾角为θ的斜面上,使小木块从静止开始匀加速滑下,实验测得小木块在时间t内的位移为x.已知重力加速度为g,试求:
(1)小木块在下滑过程中的加速度a;
(2)小木块与斜面间的动摩擦因数μ.
答案:(1)a= (2)μ=tanθ-
解析:(1)由x=at2得a=.
(2)对木块受力分析如图:
沿斜面方向:mgsinθ-Fμ=ma
垂直于斜面方向:FN=mgcsθ
又Fμ=μFN
解以上方程联立的方程组得：
μ=tanθ-.