人教版高中物理必修第一冊第四章運動和力的關(guān)系測試含答案

第四章測評(時間:60分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共5小題,每小題5分,共25分。每小題只有一個選項符合題目要求)1.關(guān)于力學(xué)知識和物理學(xué)史,下列說法正確的是()A.牛頓、千克、秒是國際單位制中的三個基本單位B.在任何單位制中,牛頓第二定律的公式F=kma中的k都等于1C.伽利略通過理想斜面實驗證明,力是維持物體運動狀態(tài)的原因D.牛頓第一定律不可能用實驗直接驗證答案:D解析:牛頓不是國際單位制中的基本單位,牛頓是導(dǎo)出單位,故A錯誤;只有在國際單位制中,牛頓第二定律的公式F=kma中的k才等于1,故B錯誤;伽利略通過理想斜面實驗,得出力不是維持物體運動狀態(tài)的原因的結(jié)論,故C錯誤;牛頓第一定律是由理想斜面實驗推理得出的結(jié)論,不可以用實驗直接驗證,故D正確。2.右圖是采用動力學(xué)方法測量空間站質(zhì)量的原理圖,若已知飛船質(zhì)量為3.0×103kg,其推進器的平均推力為900N,在飛船與空間站對接后,推進器工作5s,測出飛船和空間站速度變化是0.05m/s,則空間站的質(zhì)量為()A.9.0×104kg B.8.7×104kgC.6.0×104kg D.6.0×103kg答案:B解析:根據(jù)飛船和空間站的速度變化,得出它們的加速度,再根據(jù)牛頓第二定律得出它們的總質(zhì)量,總質(zhì)量減去飛船的質(zhì)量就是空間站的質(zhì)量。由加速度定義式得a=v-v0t=0.055m/s2=0.01m/s2。由牛頓第二定律F=(m1+m2)a得m2=F-m1aa3.如圖所示,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊P,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上,使其向上做勻加速直線運動。以x表示P離開靜止位置時的位移,在彈簧恢復(fù)原長前,下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是()答案:A解析:設(shè)物塊P靜止時,彈簧的長度為l0,對其受力分析如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律得F+k(l-l0-x)-mg=ma又k(l-l0)=mg,故F=kx+ma,A正確。4.如圖所示,質(zhì)量相等的A、B兩小球分別連在輕繩兩端,輕彈簧的一端與A球相連,另一端固定在傾角為30°的光滑斜面頂端,重力加速度大小為g。則剪斷輕繩的瞬間()A.A的加速度為零,B的加速度大小為gB.A、B的加速度大小均為12C.A、B的加速度均為零D.A的加速度為零,B的加速度大小為12答案:B解析:設(shè)小球的質(zhì)量為m,對整體分析,彈簧的彈力F=2mgsin30°=mg。剪斷細線的瞬間,彈簧的彈力不變,對A分析,aA=F-mgsin30°m=g2;B的加速度為aB=mgsin30°5.如圖所示,質(zhì)量為m'、中間為半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑凹槽內(nèi)有一質(zhì)量為m的小鐵球,現(xiàn)用一水平向右的推力F推動凹槽,小鐵球與光滑凹槽相對靜止時,凹槽球心和小鐵球球心的連線與豎直方向成α角。重力加速度為g,則下列說法正確的是()A.小鐵球受到的合力方向水平向左B.F=(m'+m)gtanαC.系統(tǒng)的加速度為a=gsinαD.F=m'gtanα答案:B解析:對小鐵球受力分析得mgtanα=ma,且合力水平向右,故小鐵球加速度為gtanα,因為小鐵球與凹槽相對靜止,故系統(tǒng)的加速度也為gtanα,A、C錯誤;整體受力分析得F=(m'+m)a=(m'+m)gtanα,故選項B正確,D錯誤。二、多項選擇題(本題共3小題,每小題5分,共15分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)6.海底世界的“海獅頂球”節(jié)目因其互動性強而深受小朋友們的喜愛。下圖為一海獅把球頂向空中,并等其落下。下列說法正確的是(忽略空氣阻力)()A.球在最高點時受到重力和海獅對它的彈力作用B.球在最高點時速度為零,但加速度不為零C.球在上升過程中處于超重狀態(tài)D.球在下落過程中處于失重狀態(tài)答案:BD解析:球在最高點只受重力作用,故A錯誤;球上升到最高點時受到重力的作用,速度為零,加速度為g,故B正確;球上升和下落過程都只受重力的作用,加速度均為g,方向向下,處于失重狀態(tài),故C錯誤,D正確。7.某運動員做跳傘訓(xùn)練,他從懸停在空中的直升機上由靜止跳下,跳離飛機一段時間后打開降落傘減速下落。他打開降落傘后的速度圖線如圖甲所示。降落傘用8根對稱的繩懸掛運動員,每根繩與中軸線的夾角均為α=37°,如圖乙所示。已知運動員的質(zhì)量為50kg,降落傘的質(zhì)量也為50kg,不計運動員所受的阻力,打開傘后傘所受阻力Ff與速度v成正比,即Ff=kv(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。則下列判斷正確的是()A.打開降落傘前人下落的距離為20mB.k=100N·s/mC.打開傘瞬間運動員的加速度a=30m/s2,方向豎直向上D.懸繩能夠承受的拉力至少為625N答案:AC解析:根據(jù)速度位移公式得,打開降落傘前人下落的距離h0=v022g=2022×10m=20m,故A正確;最后勻速下降時有kv=(m1+m2)g,代入數(shù)據(jù)解得k=200N·s/m,故B錯誤;打開傘瞬間對整體根據(jù)牛頓第二定律可得kv0-(m1+m2)g=(m1+m2)a,解得a=kv0m1+m2-g=200×20100m/s2-10m/s2=30m/s2,方向豎直向上,故C正確;設(shè)每根繩拉力為FT,以運動員為研究對象有8FTcos37°-m1g=m1a,解得8.運送糧袋的傳送裝置如圖所示,已知A、B間長度為l,傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時運行速度為v,糧袋與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,正常工作時工人在A點將糧袋輕放到運行中的傳送帶上,關(guān)于糧袋從A到B的運動(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),以下說法正確的是()A.糧袋到達B點的速度可能大于、可能等于、也可能小于vB.糧袋開始運動的加速度為g(sinθ-μcosθ),若l足夠大,則以后將以速度v做勻速運動C.若μ<tanθ,則糧袋從A到B一直做加速運動D.不論μ大小如何,糧袋從A到B一直做勻加速運動,且a>gsinθ答案:AC解析:糧袋在傳送帶上可能一直做勻加速運動,到達B點時的速度小于v;可能先勻加速運動,當(dāng)速度與傳送帶速度相同后,做勻速運動,到達B點時速度與v相同;也可能先做加速度較大的勻加速運動,當(dāng)速度與傳送帶速度相同后做加速度較小的勻加速運動,到達B點時的速度大于v;故A正確。糧袋開始時受到沿斜面向下的滑動摩擦力,大小為μmgcosθ,根據(jù)牛頓第二定律得,加速度a=g(sinθ+μcosθ),故B錯誤。若μ<tanθ,則重力沿斜面向下的分力大于滑動摩擦力,故a的方向一直向下,糧袋從A到B一直是做加速運動,可能是一直以g(sinθ+μcosθ)的加速度勻加速;也可能先以g(sinθ+μcosθ)的加速度勻加速,后以g(sinθ-μcosθ)的加速度勻加速,故C正確。由以上分析可知,糧袋從A到B不一定一直做勻加速運動,故D錯誤。三、非選擇題(本題共5小題,共60分)9.(9分)在探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中,得到下表所示數(shù)據(jù)。次數(shù)質(zhì)量m/kg受力F/N加速度a/(m·s-2)10.50.2520.5031.0041.051.5(1)若利用前三組數(shù)據(jù)探究加速度與受力的關(guān)系,則2、3組數(shù)據(jù)中物體的質(zhì)量應(yīng)該為kg;若利用后三組數(shù)據(jù)探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系,則4、5組數(shù)據(jù)中物體所受的力應(yīng)該為N。

(2)為了驗證“加速度與物體質(zhì)量成反比”的猜想,采用圖像法處理數(shù)據(jù)。下面是四個小組描繪出的不同圖像,你覺得能夠準(zhǔn)確驗證上述猜想的圖像有。

答案:(1)0.51.00(2)BC解析:(1)該實驗采用的是控制變量法,應(yīng)保持一個量不變,研究其他兩個量之間的關(guān)系。若利用1、2、3組數(shù)據(jù)探究加速度與受力的關(guān)系,應(yīng)保持物體的質(zhì)量不變,則2、3組數(shù)據(jù)中物體的質(zhì)量和1組數(shù)據(jù)中物體的質(zhì)量相等,都為0.5kg;若利用3、4、5組數(shù)據(jù)探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)保持力不變,則4、5組數(shù)據(jù)中物體所受的力和3組數(shù)據(jù)中物體所受的力相等,都為1.00N。(2)a-m圖線只能判斷出當(dāng)力不變時隨著m的增大,a減小,不能直接得出a與m成反比,若畫出的a-1m圖線是過原點的傾斜直線,則說明加速度與物體質(zhì)量成反比,若畫出的1a-m圖線是過原點的傾斜直線,則也能說明加速度與物體質(zhì)量成反比,故選B、10.(9分)某同學(xué)用圖甲所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律。甲(1)該同學(xué)在平衡小車受到的阻力后進行實驗,為了便于探究、減小誤差,應(yīng)使小車質(zhì)量m車與砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m滿足的條件。

(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交變電源上,得到一條紙帶,打出的部分計數(shù)點如圖乙所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出),其中s1=3.59cm,s2=4.39cm,s3=5.19cm,s4=5.99cm,s5=6.79cm,s6=7.59cm。則小車的加速度a=m/s2,打點計時器在打B點時小車的速度vB=m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

乙(3)通過實驗得到如圖丙所示的a-F圖像,造成這一結(jié)果的原因是:在平衡小車受到的阻力時木板與水平桌面的夾角(選填“偏大”或“偏小”)。

丙答案:(1)m車?m(2)0.800.40(3)偏大解析:(1)對整體分析,根據(jù)牛頓第二定律得a=mgm車+m,則繩子的拉力F=m車a=m車mgm車+m=mg1+mm(2)計數(shù)點間的時間間隔為T,由勻變速直線運動的推論Δx=aT2可知,加速度a=s6+s5+s4-sB點的瞬時速度為vB=s1+s22T=(3(3)當(dāng)F=0時,小車已經(jīng)具有了加速度,說明在平衡小車受到的阻力時木板與水平桌面的夾角偏大。11.(13分)如圖所示,一個質(zhì)量為m=2kg的物塊,在F=10N的拉力作用下,從靜止開始沿水平面做勻加速直線運動,拉力方向與水平方向成θ=37°角,物塊與水平面的動摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)畫出物塊的受力示意圖。(2)求此物塊受到的滑動摩擦力的大小。(3)求此物塊在2s末的速度大小。答案:(1)物塊的受力示意圖如下(2)7N(3)1m/s解析:(1)物塊受到重力、拉力、支持力和滑動摩擦力,受力示意圖如答案圖所示。(2)物塊豎直方向受力平衡,有Fsin37°+FN=mg解得FN=mg-Fsin37°此物塊受到的滑動摩擦力為Ff=μFN=μ(mg-Fsin37°)=7N。(3)根據(jù)牛頓第二定律,有Fcos37°-Ff=ma代入數(shù)據(jù)解得a=0.5m/s2所以物塊在2s末的速度大小為v=at=0.5×2m/s=1m/s。12.(14分)如圖所示,裝卸工要將質(zhì)量為50kg的木箱(可視為質(zhì)點)移到卡車上,他找來長為5.5m的直木板,做了一個傾角為37°的固定斜面。裝卸工用大小為550N、方向沿斜面向上的拉力F將木箱從斜面底端由靜止拉上卡車。已知木箱與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。求:(1)木箱沿斜面向上加速運動時加速度的大小;(2)要將木箱拉上卡車,拉力F至少需作用多長的距離。答案:(1)1m/s2(2)5m解析:設(shè)斜面對木箱的彈力為FN,摩擦力為Ff,勻加速過程的加速度為a1,勻減速過程的加速度為a2。(1)由牛頓第二定律得垂直于斜面方向,FN=mgcos37°平行于斜面方向,F-mgsin37°-Ff=ma1Ff=μFN代入數(shù)據(jù)解得a1=1m/s2。(2)撤去拉力后,平行于斜面方向,mgsin37°+μmgcos37°=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2=10m/s2設(shè)運動最大速度為v,則v2=2a1x1v2=2a2x2x1+x2=5.5m代入數(shù)據(jù)解得x1=5m。13.(15分)圖甲為某水上樂園的“彩虹滑道”游樂項目。小美從滑道的頂端由靜止開始滑下,沿滑道ABCD運動過程的簡化示意圖如圖乙所示(各段滑道之間平滑連接,即通過連接點前后的速度大小不變)。已知滑道AB長為20m,與水平面成θ=53°,滑道BC長為2.8m,與水平面的夾角為α=37°,小美與滑道AB、BC表面的動摩擦因數(shù)均為0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。甲乙(1)求小美沿滑道AB段下滑時的加速度大小。(2)求小美從滑道的頂端由靜止開始沿滑道ABC滑至C點時速度的大小。(3)在滑道末端的水平減速滑道CD長為12m,CD段可以通過改變滑道內(nèi)水的深度來改變阻力系數(shù)k(k為阻力與重力之比)。人若受到大于其自身重力2倍的阻力時,身體會有不適感、會不安全。為保證安全需要,且不能沖出CD軌道,求減速滑道阻力系數(shù)k的取值范圍。答案:(1)5m/