教科版高中物理必修第一冊第4章牛頓運(yùn)動定律測試(A)含答案

第四章測評(A)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~5題只有一項(xiàng)符合題目要求,第6~8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)1.如圖所示,下列測量數(shù)據(jù)的單位屬于國際單位制中基本單位的是()答案:C解析:在國際單位制中,長度的單位是m,km只是長度單位的一個(gè)常用單位,故A錯(cuò)誤;在國際單位制中,力的單位是N,故B錯(cuò)誤;在國際單位制中,時(shí)間的單位是s,故C正確;在國際單位制中,速度的單位是m/s,km/h只是速度單位的一個(gè)常用單位,故D錯(cuò)誤。2.關(guān)于慣性,下面說法正確的是()A.物體靜止時(shí)不容易推動,說明物體靜止時(shí)比運(yùn)動時(shí)慣性大B.物體在速度大時(shí)不容易停下來,說明物體在速度大時(shí)比速度小時(shí)慣性大C.物體受力越大,運(yùn)動狀態(tài)改變越快,說明物體受力大時(shí)比受力小時(shí)的慣性大D.慣性是物體的特有性質(zhì),一切物體無論處于什么狀態(tài)都有慣性答案:D解析:慣性是物體本身的一種基本屬性,一切物體無論處于什么狀態(tài)都有慣性,其大小只與質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大、慣性越大;慣性的大小和物體是否運(yùn)動、是否受力以及運(yùn)動的快慢是沒有任何關(guān)系的。所以慣性的大小與A、B、C三個(gè)選項(xiàng)中提出的因素均無關(guān),故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。3.放在粗糙水平地面上的物體,受到水平推力F的作用做加速度為a的加速運(yùn)動。已知物體質(zhì)量為m,運(yùn)動中受到的阻力為f,則下列判斷正確的是()A.a=fm B.a=C.a=F-fm D答案:C解析:以物體為研究對象,受力分析可知,水平方向受推力和摩擦力作用,根據(jù)牛頓第二定律有:F-f=ma故有:a=F故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4.人站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上,體重計(jì)示數(shù)增大,可能的原因是()A.電梯勻速上升B.電梯勻速下降C.電梯勻加速上升D.電梯勻加速下降答案:C解析:人站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上,體重計(jì)示數(shù)增大,說明人處于超重狀態(tài),加速度方向向上,有兩種可能:一種是電梯加速上升,另外一種是電梯減速下降,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。5.某商場有一自動扶梯,其傾斜角為30°,一個(gè)質(zhì)量為m的人穩(wěn)站在扶梯的水平臺階上,當(dāng)電梯運(yùn)動時(shí),人對電梯臺階的壓力為其重量的1.25倍,已知重力加速度為g,下列說法正確的是()A.電梯一定向上運(yùn)動B.人對電梯臺階的摩擦力方向水平向右C.電梯運(yùn)動的加速度大小為14D.電梯對人的摩擦力大小為34答案:D解析:根據(jù)題意知,豎直方向的彈力N為重力的1.25倍,由牛頓第二定律,可知人豎直方向加速度向上,則電梯可能向上加速或向下減速,故A錯(cuò)誤;由受力分析可知,電梯對人的摩擦力向右,故人對電梯的摩擦力水平向左,故B錯(cuò)誤;設(shè)電梯運(yùn)動的加速度大小為a,則根據(jù)牛頓第二定律,有N-mg=mayf=max由幾何關(guān)系,可知ay=asin30°ax=acos30°聯(lián)立代入數(shù)據(jù),得a=gf=34故C錯(cuò)誤,D正確。6.一起重機(jī)通過一繩子將貨物向上吊起的過程中(忽略繩子的重力、空氣阻力),以下說法正確的是()A.當(dāng)貨物勻速上升時(shí),繩子對貨物的拉力與貨物對繩子的拉力是一對平衡力B.無論貨物怎么上升,繩子對貨物的拉力與貨物對繩子的拉力,大小總是相等C.無論貨物怎么上升,繩子對貨物的拉力總大于貨物的重力D.若繩子質(zhì)量不能忽略且貨物勻速上升時(shí),繩子對貨物的拉力總等于貨物的重力答案:BD解析:當(dāng)貨物勻速上升時(shí),繩子對貨物的拉力與貨物對繩子的拉力是一對作用力和反作用力,故A錯(cuò)誤;無論貨物怎么上升,繩子對貨物的拉力與貨物對繩子的拉力,大小總是相等,故B正確;當(dāng)貨物減速上升時(shí),加速度向下,則貨物處于失重狀態(tài),繩子對貨物的拉力大小一定小于貨物的重力大小,故C錯(cuò)誤;若繩子質(zhì)量不能忽略且貨物勻速上升時(shí),根據(jù)平衡條件得繩子對貨物的拉力總等于貨物的重力,故D正確。7.如圖(a)所示,在粗糙水平面上,物塊A在水平向右的外力F的作用下做直線運(yùn)動,其速度—時(shí)間圖像如圖(b)所示,下列判斷正確的是()(a)(b)A.在0~1s內(nèi),外力F不斷增大B.在1~3s內(nèi),外力F的大小恒定C.在3~4s內(nèi),外力F不斷減小D.在3~4s內(nèi),外力F的大小恒定答案:BC解析:在速度—時(shí)間圖像中,0~1s內(nèi)物塊速度均勻增大,物塊做勻變速運(yùn)動,外力F為恒力;1~3s內(nèi),物塊做勻速運(yùn)動,外力F的大小恒定,3~4s內(nèi),物塊做加速度不斷增大的減速運(yùn)動,外力F由大變小。綜上所述,B、C正確。8.如圖所示,長方體空鐵箱甲在水平拉力F作用下沿光滑水平面向右勻加速運(yùn)動,鐵箱內(nèi)有一木塊乙貼著后壁與鐵箱相對靜止,木塊與鐵箱間的動摩擦因數(shù)小于1。則鐵箱對木塊的()A.彈力大小等于F的大小B.作用力大小大于摩擦力的大小C.摩擦力大小等于木塊重力的大小D.彈力大小可能等于木塊重力的大小答案:BC解析:設(shè)空鐵箱質(zhì)量為m0,木塊質(zhì)量為m,先對空鐵箱和木塊整體,根據(jù)牛頓第二定律,有:F=(m0+m)a解得:a=Fm對木塊受力分析,如圖所示:根據(jù)牛頓第二定律有:N=ma=mFm0+m<F,故A錯(cuò)誤;木塊受向上的靜摩擦力f=mg,向右的支持力為:N=mFm0+m,而靜摩擦力和支持力方向垂直,故該合力大小(即空鐵箱對木塊作用力大小)大于木塊受靜摩擦力大小,故B正確;由于木塊豎直方向的位移為零,故木塊豎直方向平衡,故有:f=mg,故C正確;由于f為靜摩擦力,故有:f≤f滑,其中f滑=μN(yùn),再結(jié)合f=mg,二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共20分)9.(8分)某同學(xué)探究小車的加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,他將光電門固定在水平氣墊導(dǎo)軌上的B點(diǎn),用不同重物通過細(xì)線拉同一小車,每次小車都從同一位置A由靜止釋放。(1)若用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d=1.045cm,實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖示位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間Δt=2.0×10-2s,則小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度為m/s。(保留兩位有效數(shù)字)

(2)實(shí)驗(yàn)中可近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力與重物重力大小相等,則重物的質(zhì)量m與小車質(zhì)量m0間應(yīng)滿足的關(guān)系為。

答案:(1)0.52(2)m0≥m解析:(1)數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄通過光電門的時(shí)間,由位移公式計(jì)算出物體通過光電門的平均速度,用該平均速度代替物體的瞬時(shí)速度,故在遮光條經(jīng)過光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為:v=dΔt=0.010450(2)該實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車,采用控制變量法研究。當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系。那么小車的合力怎么改變和測量呢?為消除摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響,可以把木板D的左端適當(dāng)墊高,以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車的合力就是繩子的拉力。根據(jù)牛頓第二定律得:對重物:mg-F拉=ma對小車:F拉=m0a計(jì)算得出:F拉=m當(dāng)m0≥m時(shí),即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車的重力,繩子的拉力近似等于重物的總重力。10.(12分)圖(a)是某同學(xué)設(shè)計(jì)的探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置簡圖,A為小車,B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,C為裝有沙的沙桶,D為一端帶有定滑輪的長方形木板,實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車?yán)等于沙和沙桶的總重力,小車運(yùn)動加速度a可由紙帶求得。圖(a)圖(b)圖(d)圖(c)(1)圖(b)所示的實(shí)驗(yàn)儀器為電火花計(jì)時(shí)器,下列關(guān)于其工作電壓判斷正確的是()A.交流電源6VB.直流電源6VC.交流電源220VD.直流電源220V(2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶如圖(c)所示,他在紙帶上取A、B、C、D、E、F、G7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用電源的頻率為50Hz,用毫米刻度尺測得:AB=0.60cm,AC=1.60cm,AD=3.00cm,AE=4.80cm,AF=7.00cm,AG=9.60cm。根據(jù)圖(c)可知,打下E點(diǎn)時(shí)小車的速度為m/s。小車的加速度為m/s2。(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)另一同學(xué)保持小車質(zhì)量不變,改變沙和沙桶質(zhì)量,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖(d),該圖線不通過原點(diǎn),明顯超出偶然誤差范圍,其主要原因是。

答案:(1)C(2)0.200.40(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足解析:(1)題圖(b)所示的實(shí)驗(yàn)儀器為電火花計(jì)時(shí)器,所使用的是220V交流電源,故選C。(2)由運(yùn)動學(xué)公式求速度和加速度,vE=vDF=(7.00-3.00)×10-22×0.1m/s=0(3)另一同學(xué)保持小車質(zhì)量不變,改變沙和沙桶質(zhì)量,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如題圖(d)所示,由題圖(d)看出,當(dāng)力F為某一值時(shí),但加速度為零,說明是未平衡摩擦力或平衡不足。三、計(jì)算題(本題共3小題,共40分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(12分)如圖所示的升降機(jī)中,用OA、OB兩根繩子吊一個(gè)質(zhì)量為20kg的重物,若OA與豎直方向的夾角θ=37°,OA垂直于OB,且兩繩所能承受的最大拉力均為320N。(1)請判斷,隨著拉力增大,OA繩先斷還是OB繩先斷?(2)為使繩子不斷,升降機(jī)豎直向上的加速度最大為多少?答案:(1)OA繩先斷(2)10m/s2解析:(1)對物體進(jìn)行受力分析,水平方向合力為零,有:TOAsinθ=TOBcosθ,知TOA>TOB,所以O(shè)A繩先斷。(2)如圖所示,兩根繩子的合力F=Tmaxcosθ,當(dāng)OA繩拉力最大時(shí),兩根繩子合力最大Fmax=T根據(jù)牛頓第二定律:Tmaxcosθ-mg=ma,代入數(shù)據(jù)可得a=1012.(14分)因搬家要把一質(zhì)量為300kg鋼琴從陽臺上降落到地面,用一繩吊著鋼琴先以0.5m/s的速度勻速降落,當(dāng)鋼琴底部距地面h時(shí),又以大小為1m/s2的加速度做勻減速運(yùn)動。鋼琴落地時(shí)速度剛好為零。(g取10m/s2)求:(1)鋼琴在1s時(shí)間內(nèi)做勻減速下落的距離;(2)鋼琴在做勻減速下落時(shí)的繩子的拉力。答案:(1)0.125m(2)3300N解析:(1)鋼琴做勻減速運(yùn)動時(shí),初速度v0=0.5m/s,加速度a=-1m/s2,末速度v=0鋼琴勻減速下落的時(shí)間:t=0-v0a=0-0.鋼琴在1s時(shí)間內(nèi)做勻減速下落的距離:x=v02t=0.52×0.5m=(2)勻減速下落過程中,根據(jù)牛頓第二定律得:mg-T=ma可得T=m(g-a)=300×(10+1)N=3300N13.(14分)如圖所示,在水平地面上從A點(diǎn)用水平恒力推動靜止的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),推力作用下物塊的加速度a1=8m/s2,作用一段時(shí)間后