新教材教科版高中物理必修第一册第4章牛顿运动定律单元测评（A）同步练习（Word版附解析）

第四章测评(A)

(时间:60分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)

1.如图所示,下列测量数据的单位属于国际单位制中基本单位的是(　　)

答案:C

解析:在国际单位制中,长度的单位是m,km只是长度单位的一个常用单位,故A错误;在国际单位制中,力的单位是N,故B错误;在国际单位制中,时间的单位是s,故C正确;在国际单位制中,速度的单位是m/s,km/h只是速度单位的一个常用单位,故D错误。

2.关于惯性,下面说法正确的是(　　)

A.物体静止时不容易推动,说明物体静止时比运动时惯性大

B.物体在速度大时不容易停下来,说明物体在速度大时比速度小时惯性大

C.物体受力越大,运动状态改变越快,说明物体受力大时比受力小时的惯性大

D.惯性是物体的特有性质,一切物体无论处于什么状态都有惯性

答案:D

解析:惯性是物体本身的一种基本属性,一切物体无论处于什么状态都有惯性,其大小只与质量有关,质量越大、惯性越大;惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢是没有任何关系的。所以惯性的大小与A、B、C三个选项中提出的因素均无关,故A、B、C错误,D正确。

3.放在粗糙水平地面上的物体,受到水平推力F的作用做加速度为a的加速运动。已知物体质量为m,运动中受到的阻力为f,则下列判断正确的是(　　)

A.a= B.a=

C.a= D.a=

答案:C

解析:以物体为研究对象,受力分析可知,水平方向受推力和摩擦力作用,根据牛顿第二定律有:

F-f=ma

故有:a=

故C正确,A、B、D错误。

4.(2020·云南玉溪期中)人站在电梯内的体重计上,体重计示数增大,可能的原因是(　　)

A.电梯匀速上升

B.电梯匀速下降

C.电梯匀加速上升

D.电梯匀加速下降

答案:C

解析:人站在电梯内的体重计上,体重计示数增大,说明人处于超重状态,加速度方向向上,有两种可能:一种是电梯加速上升,另外一种是电梯减速下降,故C正确,A、B、D错误。

5.(2020·山东聊城期中)某商场有一自动扶梯,其倾斜角为30°,一个质量为m的人稳站在扶梯的水平台阶上,当电梯运动时,人对电梯台阶的压力为其重量的1.25倍,已知重力加速度为g,下列说法正确的是(　　)

A.电梯一定向上运动

B.人对电梯台阶的摩擦力方向水平向右

C.电梯运动的加速度大小为g

D.电梯对人的摩擦力大小为mg

答案:D

解析:根据题意知,竖直方向的弹力N为重力的1.25倍,由牛顿第二定律,可知人竖直方向加速度向上,则电梯可能向上加速或向下减速,故A错误;由受力分析可知,电梯对人的摩擦力向右,故人对电梯的摩擦力水平向左,故B错误;设电梯运动的加速度大小为a,则根据牛顿第二定律,有

N-mg=may

f=max

由几何关系,可知

ay=asin30°

ax=acos30°

联立代入数据,得

a=

f=mg

故C错误,D正确。

6.一起重机通过一绳子将货物向上吊起的过程中(忽略绳子的重力、空气阻力),以下说法正确的是(　　)

A.当货物匀速上升时,绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对平衡力

B.无论货物怎么上升,绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力,大小总是相等

C.无论货物怎么上升,绳子对货物的拉力总大于货物的重力

D.若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时,绳子对货物的拉力总等于货物的重力

答案:BD

解析:当货物匀速上升时,绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力是一对作用力和反作用力,故A错误;无论货物怎么上升,绳子对货物的拉力与货物对绳子的拉力,大小总是相等,故B正确;当货物减速上升时,加速度向下,则货物处于失重状态,绳子对货物的拉力大小一定小于货物的重力大小,故C错误;若绳子质量不能忽略且货物匀速上升时,根据平衡条件得绳子对货物的拉力总等于货物的重力,故D正确。

7.如图(a)所示,在粗糙水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度—时间图像如图(b)所示,下列判断正确的是(　　)

(a)

(b)

A.在0~1 s内,外力F不断增大

B.在1~3 s内,外力F的大小恒定

C.在3~4 s内,外力F不断减小

D.在3~4 s内,外力F的大小恒定

答案:BC

解析:在速度—时间图像中,0~1 s内物块速度均匀增大,物块做匀变速运动,外力F为恒力;1~3 s内,物块做匀速运动,外力F的大小恒定,3~4 s内,物块做加速度不断增大的减速运动,外力F由大变小。综上所述,B、C正确。

8.(2020·江苏盐城期中)如图所示,长方体空铁箱甲在水平拉力F作用下沿光滑水平面向右匀加速运动,铁箱内有一木块乙贴着后壁与铁箱相对静止,木块与铁箱间的动摩擦因数小于1。则铁箱对木块的(　　)

A.弹力大小等于F的大小

B.作用力大小大于摩擦力的大小

C.摩擦力大小等于木块重力的大小

D.弹力大小可能等于木块重力的大小

答案:BC

解析:设空铁箱质量为m0,木块质量为m,先对空铁箱和木块整体,根据牛顿第二定律,有:F=(m0+m)a

解得:a=;

对木块受力分析,如图所示:

根据牛顿第二定律有:N=ma=<F,故A错误;木块受向上的静摩擦力f=mg,向右的支持力为:N=,而静摩擦力和支持力方向垂直,故该合力大小(即空铁箱对木块作用力大小)大于木块受静摩擦力大小,故B正确;由于木块竖直方向的位移为零,故木块竖直方向平衡,故有:f=mg,故C正确;由于f为静摩擦力,故有:f≤f滑,其中f滑=μN,再结合f=mg,μ<1,故弹力大小可能大于木块重力的大小,故D错误。

二、实验题(本题共2小题,共20分)

9.(8分)(2020·吉林长春榆树一中月考)某同学探究小车的加速度与力的关系的实验装置如图所示,他将光电门固定在水平气垫导轨上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放。

(1)若用游标卡尺测出遮光条的宽度d=1.045 cm,实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=2.0×10-2 s,则小车经过光电门时的速度为　　　　m/s。(保留两位有效数字) 

(2)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等,则重物的质量m与小车质量m0间应满足的关系为　　　　　　。 

答案:(1)0.52　(2)m0≥m

解析:(1)数字计时器记录通过光电门的时间,由位移公式计算出物体通过光电门的平均速度,用该平均速度代替物体的瞬时速度,故在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为:

v= m/s=0.52 m/s。

(2)该实验的研究对象是小车,采用控制变量法研究。当质量一定时,研究小车的加速度和小车所受合力的关系。那么小车的合力怎么改变和测量呢?为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板D的左端适当垫高,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力。

根据牛顿第二定律得:

对重物:mg-F拉=ma

对小车:F拉=m0a

计算得出:F拉=

当m0≥m时,即当重物重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于重物的总重力。

10.(12分)(2020·江苏宿迁泗洪月考)图(a)是某同学设计的探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系的实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有沙的沙桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于沙和沙桶的总重力,小车运动加速度a可由纸带求得。

图(a)

图(b)

图(d)

图(c)

(1)图(b)所示的实验仪器为电火花计时器,下列关于其工作电压判断正确的是(　　)

A.交流电源6 V

B.直流电源6 V

C.交流电源220 V

D.直流电源220 V

(2)某同学通过实验得到的一条纸带如图(c)所示,他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G 7个计数点(每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出)。已知打点计时器所使用电源的频率为50 Hz,用毫米刻度尺测得:AB=0.60 cm,AC=1.60 cm,AD=3.00 cm,AE=4.80 cm,AF=7.00 cm,AG=9.60 cm。根据图(c)可知,打下E点时小车的速度为　　　　m/s。小车的加速度为　　　　m/s2。(计算结果均保留两位有效数字) 

(3)另一同学保持小车质量不变,改变沙和沙桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图(d),该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)C　(2)0.20　0.40　(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

解析:(1)题图(b)所示的实验仪器为电火花计时器,所使用的是220 V交流电源,故选C。

(2)由运动学公式求速度和加速度,vE= m/s=0.20 m/s;a=×10-2 m/s2=0.40 m/s2;

(3)另一同学保持小车质量不变,改变沙和沙桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如题图(d)所示,由题图(d)看出,当力F为某一值时,但加速度为零,说明是未平衡摩擦力或平衡不足。

三、计算题(本题共3小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

11.(12分)(2020·江西吉安期中)如图所示的升降机中,用OA、OB两根绳子吊一个质量为20 kg的重物,若OA与竖直方向的夹角θ=37°,OA垂直于OB,且两绳所能承受的最大拉力均为320 N。

(1)请判断,随着拉力增大,OA绳先断还是OB绳先断?

(2)为使绳子不断,升降机竖直向上的加速度最大为多少?

答案:(1)OA绳先断　(2)10 m/s2

解析:(1)对物体进行受力分析,水平方向合力为零,有:TOAsinθ=TOBcosθ,知TOA>TOB,所以OA绳先断。

(2)如图所示,

两根绳子的合力F=,当OA绳拉力最大时,两根绳子合力最大Fmax=,加速度最大,

根据牛顿第二定律:-mg=ma,代入数据可得a=10 m/s2。

12.(14分)因搬家要把一质量为300 kg钢琴从阳台上降落到地面,用一绳吊着钢琴先以0.5 m/s的速度匀速降落,当钢琴底部距地面h时,又以大小为1 m/s2的加速度做匀减速运动。钢琴落地时速度刚好为零。(g取10 m/s2)求:

(1)钢琴在1 s时间内做匀减速下落的距离;

(2)钢琴在做匀减速下落时的绳子的拉力。

答案:(1)0.125 m　(2)3 300 N

解析:(1)钢琴做匀减速运动时,初速度 v0=0.5 m/s,加速度 a=-1 m/s2,末速度 v=0

钢琴匀减速下落的时间:t= s=0.5 s。

钢琴在1 s时间内做匀减速下落的距离:x=t=×0.5 m=0.125 m

(2)匀减速下落过程中,根据牛顿第二定律得:mg-T=ma

可得 T=m(g-a)=300×(10+1) N=3 300 N

13.(14分)(2020·山东临沂期中)如图所示,在水平地面上从A点用水平恒力推动静止的物块(可视为质点),推力作用下物块的加速度a1=8 m/s2,作用一段时间后撤去推力,让物体停在BC区间内,已知AB长L1=10 m,BC长L2=1.25 m,物块与地面的摩擦因数μ=0.2,g取10 m/s2,求:

(1)撤去推力后物块运动的加速度大小;

(2)推力作用的最长时间。

答案:(1)2 m/s2　(2)0.75 s

解析:(1)设撤去推力后物块运动的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律得:

μmg=ma2

解得:a2=2 m/s2;

(2)物块滑到C点时,推力作用时间最长,根据运动学公式有:

=L1+L2

根据v=a1t解得: