高中物理人教版 (新课标)必修17 用牛顿定律解决问题（二）同步测试题

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修17 用牛顿定律解决问题（二）同步测试题，共8页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有错选或不答的得0分)
1．一个物体保持静止或匀速直线运动状态不变，这是因为( )
A．物体一定没有受到任何力
B．物体一定受一对平衡力的作用
C．物体所受合外力一定为零
D．物体可能受一对平衡力的作用
解析：选CD.物体不受任何力作用的状态是不存在的，物体保持静止或匀速直线运动状态，物体受到的合外力一定为零，合外力可能是两个或多个外力的合力，故C、D项正确．
2．下列说法正确的是( )
A．起重机用钢索加速吊起货物时，钢索对货物的力大于货物对钢索的力
B．子弹能射入木块是因为子弹对木块的力大于木块对子弹的阻力
C．大人与小孩相撞时，大人对小孩的撞击力大于小孩对大人的撞击力
D．将图钉按入木板，图钉对木板的力和木板对图钉的力大小是相等的
解析：选D.四个选项中所说的两个力都是一对相互作用力，故D对．
图4－22
3．如图4－22所示，吊篮P悬挂在天花板上，与吊篮质量相等的物体Q被固定在篮中的轻弹簧托住，当悬挂的细绳烧断的瞬间，吊篮P与Q的加速度大小是( )
A．aP＝aQ＝g B．aP＝2g aQ＝g
C．aP＝2g aQ＝0 D．aP＝g aQ＝2g
答案：C
图4－23
4．(2008年高考宁夏理综卷)一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连．小球在某时刻处于如图4－23所示的状态，设斜面对小球的支持力为FN，细绳对小球的拉力为FT，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是( )
A．若小车向左运动，FN可能为零
B．若小车向左运动，FT可能为零
C．若小车向右运动，FN不可能为零
D．若小车向右运动，FT不可能为零
解析：选AB.当加速度向左时拉力FT可能为零，向右时支持力FN可能为零，两种可能均与小车运动方向无关，故A、B正确，C、D错误．
5．(2009年高考广东理基卷)搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则( )
A．a1＝a2 B．a1C．a2＝2a1 D．a2>2a1
解析：选D.设总的阻力为F′，第一次推时F－F′＝ma1，式子两边同乘以2，得2F－2F′＝m·2a1第二次推时，2F－F′＝ma2，比较两个式子可以看出a2>2a1，所以D正确．
6.图4－24
(2008年高考海南卷)如图4－24所示，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为( )
A．(M＋m)g
B．(M＋m)g－F
C．(M＋m)g＋Fsinθ
D．(M＋m)g－Fsinθ
解析：选D.匀速上滑的小物块和静止的楔形物块都处于平衡状态，可将二者看作一个处于平衡状态的整体．由竖直方向上受力平衡可得(M＋m)g＝FN＋F·sinθ，因此，地面对楔形物块的支持力FN＝(M＋m)g－Fsinθ，D选项正确．
7.图4－25
如图4－25所示，A为电磁铁，C为胶木托盘，C上放一质量为M的铁片B，A和C(包括支架)的总质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小( )
A．F＝mg
B．mg＜F＜(M＋m)g
C．F＝(M＋m)g
D．F＞(M＋m)g
解析：选D.当电磁铁A没有通电时，整个装置处于静止状态，轻绳对装置向上的拉力等于(M＋m)g.当电磁铁A通电后，由于磁铁的吸引作用，使铁片B加速上升．
对B而言，设A对B的引力为FT，由牛顿第二定律可知FT＞Mg.由牛顿第三定律可知B对A向下的引力FT′＝FT＞Mg.取A和C的整体为研究对象，由平衡条件可得F＝mg＋FT′，故F＞(M＋m)g.正确选项为D.
图4－26
8．(2010年哈尔滨高一期末)如图4－26所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端固定一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有跳起，当框架对地面压力为零的瞬间，小球的加速度大小为( )
A．g B.eq \f(M－m,m)g
C．0 D.eq \f(M＋m,m)g
解析：选D.以整体为研究对象，所受合外力为(M＋m)g，根据牛顿第二定律：(M＋m)g＝Ma′＋ma
因M始终没有运动，所以a′＝0，故a＝eq \f(M＋m,m)g，所以D对．
图4－27
9．如图4－27所示，两个质量相同的物体A、B紧靠在光滑的水平面上，它们分别受到F1和F2两力的作用．已知F1>F2，则A、B之间的相互作用力的大小为( )
A．F1 B．F2
C．(F1＋F2)/2 D．(F1－F2)/2
解析：选C.本题中对整体而言，有a＝eq \f(F1－F2,m＋m)，隔离A物体分析可得a＝eq \f(F1－F,m)，F即A、B两物体间作用力的大小．由以上两式可得F＝eq \f(F1＋F2,2)，即C正确．
10．(2010年广东广州模拟)图4－28
如图4－28所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的重物，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A.用力F拉绳，开始时∠BCA>90°，现使∠BCA缓慢变小，直到杆BC接近竖直杆AC.此过程中，杆BC所受的力( )
A．大小不变
B．逐渐增大
C．先减小后增大
D．先增大后减小
解析：选A.对B点进行受力分析，如右图所示，B点受到三个力的作用，由于BC缓慢移动，所以，三个力一直处于平衡状态，则有两个力的合力与第三个力等大反向，它们组成△BDE，△ACB∽△BDE，则有eq \f(lBC,FN)＝eq \f(lAC,G)，由于lAC、lBC、G都不变，因此BC杆受到的力FN也不变．
二、实验题(本题共2小题，每小题8分，共16分．将答案填在题中的横线上或按题目要求作答)
11．(2010年广州八校联考)某同学在探究加速度与力、质量的关系的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示
(1)根据表中的数据在坐标图4－29上作出a－F图象．
图4－29
(2)实验中所得a－F图线不通过坐标原点，原因是_____________
________________________________________________________________________.
答案：(1)如下图所示
(2)平衡摩擦力时，木板的倾角过小或没有平衡摩擦力
12．在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图4－30所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．
图4－30
(1)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该做a与________的图象．
图4－31
(3)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－eq \f(1,M)图线如图4－31所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？
解析：(1)只有M与m满足M≫m才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力．
(2)由于a∝eq \f(1,M)，所以a－eq \f(1,M)图象应是一条过原点的直线，所以数据处理时，常作出a与eq \f(1,M)的图象．
(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时，由图象知乙的加速度大，故乙的拉力F大(或乙中盘及盘中砝码的质量大)．
答案：见解析
三、计算题(本题包括4小题，共44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)
13．(10分)水平桌面上质量为1 kg的物体受到2 N的水平拉力，产生1.5 m/s2的加速度，若水平拉力增至4 N，则物体将获得多大的加速度？(g取10 m/s2)
解析：物体受力如图
当拉力为2 N时：
2－Ff＝ma1①
当拉力为4 N时：
4－Ff＝ma2②
联立①②代入数据解得：
a2＝3.5 m/s2.
答案：3.5 m/s2
图4－32
14．(10分)用力F提拉用细绳连在一起的A、B两物体，以5 m/s2的加速度匀加速竖直上升如图4－32所示，已知A、B的质量分别为1 kg和2 kg，绳子所能承受的最大拉力是35 N，(g＝10 m/s2)求：
(1)力F的大小是多少？
(2)为使绳不被拉断，加速上升的最大加速度为多少？
解析：(1)整体法求F
由牛顿第二定律得：
F－(mA＋mB)g ＝(mA＋mB)a
∴F＝(mA＋mB)(g＋a)＝(1＋2)×(10＋5) N＝45 N.
(2)绳恰好不被拉断时，绳对B的拉力为F′＝35 N，此时加速度最大
对B由牛顿第二定律得：
F′－mBg＝mam
∴am＝eq \f(F′－mBg,mB)＝eq \f(35－2×10,2) m/s2＝7.5 m/s2.
答案：(1)45 N (2)7.5 m/s2
15．(12分)(2010年济南高一检测)科研人员乘气球进行科学考察．气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为900 kg，在空中停留一段时间后，科研人员发现气球因漏气而下降，及时堵住．堵住时气球下降速度为1 m/s，且做匀加速运动，4 s内下降了12 m．若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略，重力加速度g＝10 m/s2，求至少抛掉多重的压舱物才能阻止气球加速下降．
解析：设漏气后气球所受浮力为F，匀加速下降的加速度为a.
由x＝v0t＋eq \f(1,2)at2得：
a＝eq \f(2(x－v0t),t2)＝1 m/s2
由牛顿第二定律得：mg－F＝ma
F＝m(g－a)＝8100 N
抛掉的压舱物的重量为
G＝mg－F＝ma＝900 N.
答案：900 N
16．(12分)图4－33
(2010年北京丰台区测试)如图4－33所示，物体的质量m＝4 kg，与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.2，在倾角为37°、F＝10 N的恒力作用下，由静止开始加速运动，当t＝5 s时撤去F，求：
(1)物体做加速运动时的加速度a；
(2)撤去F后，物体还能滑行多长时间？(g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8)
解析：(1)物体在力F作用下做初速度为零的加速运动，受力如图
水平方向有：Fcs37°－Ff＝ma，
竖直方向有：Fsin37°＋FN－mg＝0，Ff＝μFN.代入数据解得a＝0.3 m/s2.
(2)撤去外力F后，物体在滑动摩擦力作用下做匀减速运动．v＝at,0＝v－a′t2，a′＝μg，
代入数据解得t2＝0.75 s.
答案：(1)0.3 m/s2 (2)0.75 s
F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a/(m·s－2)
0.11
0.19
0.29
0.40
0.51