章末综合测评5　牛顿运动定律—2021-2022学年新教材鲁科版（2019）高中物理必修第一册检测

这是一份物理本册综合同步练习题，共12页。

1．(4分)(2020·山西忻州一中高一上期末)如图所示，一个劈形物体A(各面均光滑)放在固定的斜面上，上表面水平，在其上表面放一个光滑小球B。劈形物体由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线 D．垂直斜面的直线
B [由于小球放在劈形物体A上，劈形物体A的上表面光滑，在劈形物体A下滑过程中，小球在水平方向上不受外力作用，则小球在水平方向上没有位移，仅沿竖直方向运动，故B正确。]
2．(4分)(2020·湖南永州高一上期末)如图所示，一木箱放置于做匀速直线运动的小车的水平地板上，下列说法正确的是 ( )
A．木箱所受的重力就是木箱对小车的压力
B．木箱所受的重力和木箱对小车的压力是一对平衡力
C．木箱所受的重力和支持力是一对作用力与反作用力
D．木箱所受的支持力和木箱对小车的压力是一对作用力与反作用力
D [压力与重力性质不同，不是同一个力，故A错误；木箱所受的重力和木箱对小车的压力分别作用在两个物体上，所以两个力不是一对平衡力，故B错误；木箱所受的重力和支持力是一对平衡力，故C错误；木箱所受的支持力和木箱对小车的压力是两个物体之间的作用与反作用力，是一对相互作用力，故D正确。]
3．(4分)(2020·山东济宁实验中学高一上期中)如图所示，粗糙的长方体木块P、Q叠放在一水平地面上，并保持静止，涉及P、Q、地球三个物体之间的作用力和反作用力一共有( )
A．3对 B．4对 C．5对 D．6对
B [首先对P受力分析，受重力和支持力，再对Q受力分析，受重力、压力和支持力；涉及P、Q、地球三个物体之间的作用力和反作用力有：P与地球间有相互吸引的力；P和Q间的弹力，Q和地球间有相互吸引的力；地面和Q间的弹力；综上所述，故B正确，A、C、D错误。]
4．(4分)(2020·山东青岛一中高一上期末)如图所示，甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1＝150 N、F2＝200 N的力推质量为50 kg的沙发，F1与F2相互垂直，且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数μ＝0.4。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是( )
A．沙发的加速度大小为1 m/s2
B．沙发将沿着F1的方向移动
C．沙发不会被推动
D．由于F1小于最大静摩擦力，因此沙发将沿着F2的方向移动
A [已知F1＝150 N、F2＝200 N、FN＝mg＝500 N，根据力的合成法则可求得，两个相互垂直的力F1、F2的合力为F合＝250 N，沙发受到的最大静摩擦力f＝μFN＝μmg＝0.4×500 N＝200 N，因为F1、F2的合力大于最大静摩擦力，所以沙发被推动，运动方向沿合力方向。由F＝ma可得a＝eq \f(F,m)＝eq \f(F合－f,m)＝eq \f(250－200,50) m/s2＝1 m/s2，故A正确。]
5．(4分)如图所示，在一个正立方体盒子中放一均匀的小球，小球的直径恰好与盒子内表面正方体的棱长相等。盒子沿倾角为θ的固定斜面滑动，不计一切摩擦。下列说法中正确的是 ( )
A．无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力
B．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力
C．盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力
D．盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力
A [设小球与盒子总质量为M，小球的质量为m。先以盒子和小球组成的整体为研究对象，根据牛顿第二运动定律得Mgsin θ＝Ma，解得a＝gsin θ，由此可知无论上滑还是下滑，整体的加速度相同。对小球，加速度也等于gsin θ，则由牛顿第二运动定律可知，小球受到的合力等于F合＝ma＝mgsin θ，故盒子右侧面和左侧面对小球都没有作用力，则可知球对盒子的右侧面和左侧面也没有压力，在垂直于斜面方向上，小球没有加速度，则盒子下底面对小球的支持力等于小球重力垂直于斜面的分力，即FN＝mgcs θ，所以球对盒子的下底面有压力，综上可知A正确。]
6．(4分)(2019·江西南昌第二中学月考)课堂上，老师准备了“└”形光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图示(截面图)方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角θ的最大值为( )
A．60° B．45° C．30° D．15°
C [当最上面的积木的重心与左下方积木的重心在同一竖直线上时，最上面的积木将要滚动，此时木板与水平面夹角θ达到最大，由几何关系知，θ的最大值为30°，故选C。]
7．(4分)沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度—时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0～5 s、5～10 s、10～15 s内F的大小分别为F1、F2和F3，则( )
A．F1＜F2 B．F2＞F3
C．F1＞F3 D．F1＝F3
A [对物体的受力分析如图所示。根据v­t图像可以知道，在0～5 s内加速度为a1＝0.2 m/s2，方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律：mgsin θ－f－F1＝ma1，则F1＝mgsin θ－f－0.2m；在5～10 s内，加速度a2＝0，根据牛顿第二定律：mgsin θ－f－F2＝ma2，则F2＝mgsin θ－f；在10～15 s内加速度为a3＝－0.2 m/s2，方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律：f＋F3－mgsin θ＝ma3，则：F3＝mgsin θ－f＋0.2m。故可以得到：F3＞F2＞F1，故选项A正确。]
8．(4分)放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系如图甲所示；物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示，6 s后的速度图像没有画出，g取10 m/s2。下列说法正确的是( )
甲 乙
A．滑动时受的摩擦力大小是3 N
B．物块的质量为1.5 kg
C．物块在6～9 s内的加速度大小是1.5 m/s2
D．物块前6 s内的平均速度大小是4.0 m/s
B [由速度—时间图像可以知道，在3～6 s内，物体处于匀速直线运动状态，即物体所受到的摩擦力大小应该与推力F大小相等，F滑＝F推＝6 N，故A错误；在0～3 s内，物体做匀加速直线运动，a＝2 m/s2，F推－F滑＝ma，计算得出m＝1.5 kg，故B正确；在6～9 s内，F推＝3 N，F滑＝6 N，F滑－F推＝ma′，得出a′＝2 m/s2，故C错误；由速度—时间图像面积可知，0～6 s内物体的位移x＝eq \f(1,2)×(3＋6)×6 m＝27 m，物块前6 s内的平均速度大小v＝eq \f(x,t)＝4.5 m/s，故D错误。]
9．(6分)(2019·黑龙江大庆实验中学高一上月考)为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，甲图中M为小车总质量，乙图中M为小车与力传感器的总质量，丙图中M为小车和与小车固连的滑轮的总质量，钩码总质量用m表示。
甲 乙
丙 丁
戊
(1)为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论，下列说法正确的是________。
A．三组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B．三组实验都需要平衡摩擦力
C．三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件
D．三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件
(2)图丁是用图甲装置中打点计时器所打的纸带的一部分，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示，则O、D间的距离为________cm。图戊是根据实验数据绘出的s­t2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，则加速度大小a＝________m/s2(保留三位有效数字)。
(3)若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，g为当地重力加速度，则乙、丙两位同学实验时所用小车总质量之比为________。
[解析] (1)为便于测量合外力的大小，甲图中应使钩码的总重力近似等于小车受到的合外力，而乙图中应使力传感器的示数等于小车受到的合外力，丙图中应使弹簧测力计示数的2倍等于小车受到的合外力，因此三组实验都需要平衡摩擦力，故A错误，B正确；由于只有甲图中需要满足钩码的总重力近似等于小车受到的合外力，因此三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件，故C正确，D错误。
(2)由题图丁可知，O、D间的距离为2.20 cm－1.00 cm＝1.20 cm；小车做初速度为零的匀加速直线运动，则s＝eq \f(1,2)at2，由题图戊可知k＝eq \f(1,2)a，则a＝2k＝2×eq \f(0.028,0.06) m/s2≈0.933 m/s2。
(3)乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，则有F＝M乙a,2F＝M丙a；因此乙、丙实验时所用小车总质量之比为M乙∶M丙＝1∶2。
[答案] (1)BC (2)1.20 0.933 (3)1∶2
10．(8分)(2019·黑龙江哈尔滨第六中学高一上月考)如图所示，小球的质量为0.8 kg，两根轻细绳AB和AC的一端连接在竖直墙上，另一端系于小球上。在小球上再施加一个方向与水平线成θ＝53°角的拉力F，已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，若要使绳都能伸直，求拉力F的大小范围。(g取10 m/s2)
[解析] 对小球受力分析，受重力、拉力F，两根细绳的拉力，如图所示，根据平衡条件有Fcs 53°＝FBsin 37°＋FCsin 53°，Fsin 53°＋FBcs 37°＋FCcs 53°＝mg，当FB＝0时，FC＝4.8 N，F＝6.4 N；
当FC＝0时，FB＝5 N，F＝5 N。则要使绳都能伸直，拉力F的大小范围为5 N≤F≤6.4 N。
[答案] 5 N≤F≤6.4 N
11．(4分)(多选)如图所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为v0＝10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2 N的恒力，在此恒力作用下(g取10 m/s2)( )
A．物体经10 s速度减为零
B．物体经2 s速度减为零
C．物体的速度减为零后将保持静止
D．物体的速度减为零后将向右运动
BC [物体受到向右的滑动摩擦力，Ff－μFN＝μmg＝3 N，根据牛顿第二运动定律得a＝eq \f(F＋Ff,m)＝eq \f(2＋3,1) m/s2＝5 m/s2，方向向右，物体的速度减为零所需的时间t＝eq \f(v0,a)＝eq \f(10,5) s＝2 s，B正确，A错误；物体的速度减为零后，由于F