高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 牛顿第一运动定律练习

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 牛顿第一运动定律练习，共8页。

(时间：60分钟 分值：100分)


一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)


1．下列说法正确的是( )


A．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因


B．一个运动的物体，如果不再受力，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”


C．伽利略根据理想实验推论出：如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去


D．车速越大，刹车后滑行的距离越长，所以惯性越大


解析：选C.伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，故A错误；一个运动的物体，它总会逐渐停下来，是因为物体受到了摩擦力，如果不受力，物体会永远运动下去，故B错误；伽利略根据理想实验推论出：如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去，故C正确；惯性只与质量有关，与速度无关，故D错误．





2．如图所示，小明在做双脚跳台阶的健身运动，若忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )





A．小明在下降过程中(未着地)处于失重状态


B．小明起跳以后在上升过程中处于超重状态


C．小明落地时地面对他的支持力小于他的重力


D．起跳过程地面对小明的作用力就是他对地面的作用力


解析：选A.超重还是失重要看加速度方向，若加速度方向向上即为超重，若加速度方向向下即为失重．小明在下降过程中因加速度向下，故失重，A正确；起跳以后的上升过程中加速度也向下，也是失重，B错误；小明落地时因做减速下降，加速度向上，所以是超重，地面对他的支持力大于他的重力，C错误；起跳过程中地面对小明的作用力与他对地面的作用力是一对作用力与反作用力，不是同一个力，D错误．





3．(2019·北京朝阳区高一检测)如图所示，一个热气球与沙包的总质量为m，在空气中以大小为eq \f(g,3)的加速度加速下降，为了使它匀速下降，则应该抛掉的沙的质量为(假定空气对热气球的浮力恒定，空气的其他作用忽略不计)( )


A.eq \f(m,3) B．eq \f(m,2)


C.eq \f(2m,3) D．eq \f(3m,4)


解析：选A.物体加速下降时，它受到重力与空气的浮力作用，则mg－F浮＝ma，则F浮＝eq \f(2mg,3)，为了使它匀速下降，则物体应该受到平衡力的作用，即重力应该变为eq \f(2mg,3)，故应该抛掉的沙的质量为eq \f(m,3)，选项A正确．


4.





如图所示，乘客在公交车上发现车厢顶部A处有一小水滴落下，并落在地板偏前方的B点处，由此判断公交车的运动情况是( )


A．向前加速运动


B．向前减速运动


C．向后匀速运动


D．向后减速运动


解析：选B.水滴离开车顶后，由于惯性在水平方向上保持离开时的速度不变，而水滴落点B在A点正下方的前面，表明若车向前行驶，水滴下落时，车正在减速，A错误，B正确；若车向后减速运动，水滴下落时将落在A点正下方的后方，故D错误；若车向后匀速运动，水滴将落在A点的正下方，C错误．


5．(2019·建德市高一检测)“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性好的橡皮绳．质量为m的小明如图静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂，则小明此时( )





A．加速度为零


B．加速度a＝g，沿原断裂绳的方向斜向左下方


C．加速度a＝g，沿未断裂绳的方向斜向右上方


D．加速度a＝g，方向竖直向下


解析：选B.小明静止时受到重力和两根橡皮条的拉力，处于平衡状态，如图





由于T1＝T2＝mg，故两个拉力的合力一定在角平分线上，且在竖直线上，故两个拉力的夹角为120°，当右侧橡皮条拉力变为零时，左侧橡皮条拉力不变，重力也不变；由于三力平衡时，三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故左侧橡皮条拉力与重力的合力与右侧橡皮条断开前的弹力反方向，大小等于mg，故加速度为g，沿原断裂绳的方向斜向左下方．故选B.


6．如图所示，质量分别为M和m的物块由相同的材料制成，且M＞m，将它们用通过轻而光滑的定滑轮的细线连接(与M相连的细线水平)．如果按图甲放置，则质量为m的物块刚好匀速下降．如果两物块互换位置，如图乙所示，则它们的共同加速度大小为(重力加速度为g)( )





A.eq \f(Mg,M＋m) B．eq \f(（M－m）g,m)


C.eq \f(（M－m）g,M) D．上述均不正确


解析：选C.匀速运动时，根据平衡条件知，mg＝μMg；互换位置后，对两物块分别应用牛顿第二定律得，Mg－F＝Ma，F－μmg＝ma，联立解得a＝eq \f(Mg－μmg,M＋m)＝eq \f(（M－m）g,M)，选项C正确．


二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)


7．(2019·南昌一中高一检测)如图所示，当车厢向前加速前进时，质量为M的物体静止于竖直车厢壁上，当车厢加速度增加时，则( )





A．静摩擦力增加


B．车厢竖直壁对物体的弹力增加


C．物体M仍保持相对于车厢的静止状态


D．物体的加速度也增加


解析：选BCD.





以物块为研究对象，分析受力情况如图所示．


重力Mg，车厢的弹力N和静摩擦力f，根据牛顿第二定律得水平方向：N＝Ma，竖直方向：f＝Mg，当加速度增大时，M受静摩擦力f不变，故A错误；当加速度增大时，N增大，车厢壁对物体M的弹力增大，故B正确；当加速度增大时，N增大，M所受的最大静摩擦力增大，物块不可能向下滑动，故C正确；由于物体相对于小车静止，故物体的加速度随小车的加速度的增大而增大，故D正确．


8．如图所示，已知物块A、B的质量分别为m1＝4 kg、m2＝1 kg，A、B间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A与地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g取10 m/s2，在水平力F的推动下，要使A、B一起运动而B不致下滑，则力F大小可能的是( )





A．50 N B．100 N


C．125 N D．150 N


解析：选CD.对B不下滑有μ1FN≥m2g，由牛顿第二定律FN＝m2a；对整体有F－μ2(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，得F≥(m1＋m2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,μ1)＋μ2))g＝125 N，选项C、D正确．


9．(2019·河北百校联盟高一期末)伽利略被誉为“经典物理学的奠基人”，成功地解释了力和运动的关系，如图，让小球沿斜面AB由静止滚下，沿水平面BC向前运动，直到滚到另一个斜面CD.如果无摩擦力，无论BC多长、斜面AB比斜面CD陡些还是缓些，小球总会在斜面CD上的某点速度变为零，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度相同．设起点为p，终点为q，下列说法正确的是( )





A．力不是维持物体运动的原因


B．力是维持物体运动的原因


C．小球在斜面上运动距离与斜面倾角的正弦成正比


D．小球在A、B斜面上运动的时间之比等于斜面倾角正弦的反比


解析：选AD.伽利略的理想斜面实验证明了：运动不需力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，故A正确，B错误；由s＝eq \f(h,sin α)＝eq \f(1,2)gt2sin α，t＝eq \f(1,sin α)eq \r(\f(2h,g))，故C错误，D正确．


10．如图甲，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图乙所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出( )





甲 乙


A．斜面的倾角


B．物块的质量


C．物块与斜面间的动摩擦因数


D．物块沿斜面向上滑行的最大高度


解析：选ACD.由题图乙可以求出物块上升过程中的加速度为a1＝eq \f(v0,t1)，下降过程中的加速度为a2＝eq \f(v1,t1).物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得mgsin θ＋f＝ma1，mgsin θ－f＝ma2，由以上各式可求得sin θ＝eq \f(v0＋v1,2t1g)，滑动摩擦力f＝eq \f(m（v0－v1）,2t1)，而f＝μFN＝μmgcs θ，由以上分析可知，选项A、C正确；由v－t图像中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项D正确．


三、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答，计算题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．(10分)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：





甲


(1)某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装成如图甲所示的装置图．请你指出该装置中的两处错误或不妥之处：


①________________________________________________________________________；


②________________________________________________________________________.


(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验．图乙是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可算得小车的加速度a为________m/s2.(结果保留两位有效数字)





乙


(3)为保证绳子对小车的拉力约等于小盘和重物的总重力mg，小盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是________．


解析：(2)由纸带数据可得x1＝0.72 cm，x2＝1.63 cm－0.72 cm＝0.91 cm，x3＝2.74 cm－1.63 cm＝1.11 cm，x4＝4.04 cm－2.74 cm＝1.30 cm，用逐差法求加速度，a1＝eq \f(x3－x1,2T2)＝eq \f(1.11×10－2－0.72×10－2,2×0.12) m/s2＝0.195 m/s2，a2＝eq \f(x4－x2,2T2)＝eq \f(1.30×10－2－0.91×10－2,2×0.12) m/s2＝0.195 m/s2，故a＝eq \f(a1＋a2,2)≈0.20 m/s2.


(3)为保证绳子对小车的拉力约等于小盘和重物的总重力mg，小盘和重物的总质量m必须远小于小车的质量M，即m≪M.


答案：(1)①打点计时器的电源不应使用干电池，应使用交流电源 ②小车初始位置离打点计时器太远(或实验中没有平衡摩擦力) (2)0.20 (3)m≪M


12．(14分)





在水平地面上有一质量为2 kg的物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动，10 s后拉力大小减为eq \f(F,3)，该物体的运动速度随时间t的变化规律如图所示(g取10 m/s2)，求：


(1)物体受到的拉力F的大小．


(2)物体与地面之间的动摩擦因数．


解析：由v－t图像可知，物体的运动分两个过程，设匀加速运动过程的加速度为a1，匀减速运动过程的加速度为a2，则由题图知a1＝eq \f(8－0,10) m/s2＝0.8 m/s2


a2＝eq \f(0－8,14－10) m/s2＝－2 m/s2


两过程物体受力分别如图甲、乙所示．





加速过程：F－μmg＝ma1


减速过程：eq \f(F,3)－μmg＝ma2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(或μmg－\f(F,3)＝m|a2|))


联立以上各式解得F＝8.4 N，μ＝0.34.


答案：(1)8.4 N (2)0.34


13．(16分)一质量m＝2.0 kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°且足够长的斜面，某同学利用传感器测出了小物块从一开始冲上斜面到上滑过程中多个时刻的瞬时速度，并用计算机作出了小物块上滑过程的速度—时间图线，如图所示．(取sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g＝10 m/s2)求：





(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小；


(2)小物块与斜面间的动摩擦因数；


(3)小物块所到达斜面最高点与斜面底端间的距离．


解析：(1)由小物块上滑过程的速度—时间图线，可得小物块冲上斜面过程中加速度为


a＝eq \f(v－v0,t)＝eq \f(0－8.0,1.0) m/s2＝－8 m/s2


加速度大小为8 m/s2.


(2)对小物块进行受力分析如图所示，由牛顿第二定律知：





mgsin 37°＋Ff＝ma


又FN－mgcs 37°＝0


Ff＝μFN


代入数据解得μ＝0.25.


(3)由图线知小物块沿斜面上滑的距离为


x＝eq \f(v0,2)·t＝eq \f(8.0,2)×1.0 m＝4.0 m.


答案：(1)8 m/s2 (2)0.25 (3)4.0 m