牛顿运动定律17.docx
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牛顿运动定律17.docx
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牛顿运动定律17
必修一第四章牛顿运动定律4-1
基础训练
1.(宁波市09-10学年高一上学期期末)如图所示,某同学朝着列车行进方向坐在车厢中,水平桌面上放有一静止的小球.突然,他发现小球相对桌面向后滚动,则可判断( )
A.列车在刹车B.列车在做加速直线运动
C.列车在做减速直线运动D.列车在做匀速直线运动答案:
B
解析:
由于惯性列车加速前进时小球相对桌面向后运动,故B项正确.
2.关于伽利略理想实验,下列说法正确的是( )
A.完全是理想的,没有事实为基础的
B.是以可靠事实为基础的,经科学抽象,深刻反映自然规律的
C.没有事实为基础,只有理想推理D.以上说法都不对答案:
B
解析:
真实的实验是一种实践的活动,是可以通过一定的实验器材和实验方法而实现的实验.“理想实验”是一种思维活动,是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”.“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想,它是以实践为基础的,是在真实的科学实验的基础上抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,是以一定的逻辑法则为依据的,而这些逻辑法则,都是从长期的社会实践中总结出来的,并为实践所证实了的.理想实验可以深刻地揭示自然规律.
3.人从行驶的汽车上跳下来后容易( )
A.向汽车行驶的方向跌倒B.向汽车行驶的反方向跌倒
C.向车右侧方向跌倒D.向车左侧方向跌倒答案:
A
解析:
人从车上跳下来时,脚和地面接触时,因摩擦而停止运动,身体由于惯性而继续向前运动.故容易向车行驶的方向跌倒.
4.火车在平直轨道上匀速直线前进,在密封的没有空气流动的车厢内点燃了一支卫生香,则车里乘客看到卫生香所冒出的烟的运动情况应是( )
A.一边上升一边向前飘B.一边上升一边向后飘C.只是上升不向任何一边飘D.无法确定
答案:
C
解析:
我们看到的烟是由一些极小的颗粒组成的,由于上、下空气温度的不同,烟上升.而刚冒出的烟在离开卫生香时已具有和车同样的速度,故烟竖直上升.
5.(安徽阜阳一中09-10学年高一上学期期末)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.笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献
C.公交车突然刹车时乘客身体会倾斜,说明乘客有惯性公交车没有惯性
D.汽车的速度越大刹车时越难停下来,说明汽车的惯性大小与速度有关
答案:
B
6.科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段.在研究和解决问题过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学方法.理想实验有时更能深刻地反映自然规律.伽利略设想了一个理想实验,如图所示,其中有一个是经验事实,其余是推论.
①减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要达到原来的高度;
②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;
③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度;
④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动.
下列关于事实和推论的分类正确的是( )
A.①是事实,②③④是推论B.②是事实,①③④是推论
C.③是事实,①②④是推论D.④是事实,①②③是推论
答案:
B
解析:
伽利略的理想实验是以经验事实为基础,设想实验步骤和过程,运用分析推理得出结论的,之所以称之为理想实验,是因为实验的结果是无法用实际的实验进行验证的,但是,分析推理的过程是合乎逻辑的,是严密的,是对实验过程的科学的抽象,因此得出的结论是对客观世界真实的反映,题给实验的四个步骤中,只有②是经验事实,其余是推论,分类正确的选项是B项.
7.有一仪器中的电路如下图所示,其中M是质量较大的一个金属块,两端和弹簧相连接,将该仪器固定在一辆汽车上,当汽车启动时,哪只灯亮?
当汽车急刹车时,哪只灯亮?
为什么?
答案:
当汽车启动时,绿灯亮;当汽车急刹车时,红灯亮.
8.甲运动员在球场上得到篮球之后,甲、乙以相同的速度并排向同一方向奔跑,如图所示.甲运动员要将球传给乙运动员,不计阻力,他应将球向什么方向抛出?
解析:
甲把球抛出时,球会具有甲前进方向的速度以及抛出方向的速度,因此要想让乙接住应沿图中箭头3所指的方向.
能力提升
1.(唐山市09-10学年高一上学期期末)2009世界女子冰壶锦标赛决赛中,中国女队以8比6战胜瑞典队,夺得冠军.某同学研究中国女队最后一次投出冰壶的运动,其受力与运动状态之间关系的说法中正确的是( )
A.只要冰壶的运动状态发生变化,必然受到外力的作用
B.冰壶之所以能停下来,是因为没有外力来维持它的运动状态
C.冰壶惯性的大小与其运动速度大小有关D.冰壶不受外力作用时,其运动速度不断减小
答案:
A
2.如图所示,在一辆表面光滑足够长的小车上,有质量为m1和m2的两个小球(m1>m2),两小球原来随车一起运动.当车突然停止时,如不考虑其他阻力,则两个小球( )
A.一定相碰 B.一定不相碰C.不一定相碰D.无法确定
答案:
B
解析:
因小车表面光滑,因此球在水平方向上没有受到外力作用.原来两球与小车有相同速度,当车突然停止时,由于惯性,两小球的速度不变,所以不会相碰.
3.在向前行驶的客车上驾驶员和乘客的身体姿势如图所示,则对客车运动情况的判断正确的是( )
A.客车一定做匀加速直线运动B.客车一定做匀速直线运动
C.客车可能是突然减速D.客车可能是突然加速
答案:
C
4.如图所示,重球系于线DC下端,重球下再系一根同样的绳BA,下列说法正确的是( )
A.在绳的A端缓慢增加拉力,结果CD绳先断B.在绳的A端缓慢增加拉力,结果AB绳先断
C.在绳的A端突然猛一拉,结果AB绳先断D.在绳的A端突然猛一拉,结果CD绳先断
答案:
AC
解析:
受力如图所示,在绳的A端缓慢增加拉力,使得重球在足够的时间发生了微小的位移,这个过程进行缓慢,可以认为重球始终处于平衡状态,即FT2=FT1+mg,随着FT1增大,FT2也增大且FT2总是大于FT1,所以CD绳被拉断,A项对,B项错.
若在A端猛拉,由于重球质量很大,力的作用时间极短,由于惯性,故重球向下的位移极小(可以看成运动状态未来得及改变)以致上段绳的拉力几乎未增加,FT1已达到极限程度,故AB绳先断,C项正确,D项错误.
5.如右图所示,A是用绳拴在车厢底部上的氢气球,B是用绳挂在车厢顶的金属球.开始时它们和车厢一起向右做匀速直线运动,若突然刹车使车厢做匀减速运动,则下图中哪个图能正确表示刹车期间车内的情况( )
答案:
D
解析:
汽车匀速运动时,A、B球用绳拉着均在竖直平面内,当汽车刹车时,由于惯性,B球仍保持原有向右的速度,故向右偏;A球是一个氢气球,刹车时,A球周围的空气和气球均具有惯性,但周围空气的质量大于氢气球的质量,故周围空气的惯性大,氢气球的惯性小,空气向右运动将把气球挤向左方,即向左偏,选D.
6.如图所示(俯视图),以速度v匀速行驶的列车车厢内有一水平桌面,桌面上的A处有一小球.若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动.则由此可判断列车( )
A.减速行驶,向南转弯B.减速行驶,向北转弯
C.加速行驶,向南转弯D.加速行驶,向北转弯
答案:
A
解析:
本题考查了惯性的概念,由牛顿第一定律可知,小球在水平桌面上向前运动,说明列车减速行驶,小球向北运动,则表明列车向南转弯.
7.常见的柴油机、电动机等机器的底座非常的沉重,而参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱(如下图)以减小重量,这是为什么呢?
你能解释一下吗?
答案:
惯性的量度是质量,而且是惟一的量度.柴油机、电动机等机器在使用时往往要避免它们发生移动,所以要增加它们的质量,以增大它们的惯性.而战斗机在执行战斗任务时,为了使自己便于调节,灵活机动,就要抛掉副油箱以减小惯性.
8.如图所示,有一旅游受好者,想做环球旅行.他设想乘坐一气球将自己悬浮在高空中,因为地球在自转,所以他只要在空中停留一天,就可以环球旅行一次了.你认为这个旅游爱好者的想法能实现吗?
为什么?
答案:
因为地球上的一切物体,包括地球周围的大气都随着地球自转而一起运动着,人乘着气球升空后.由于惯性,仍保持原来的速度随地球、大气一起运动,不计其他与地球有相对运动(如风)的作用产生的影响,升空的气球与其下方的地面保持相对静止,所以他不可能一天相对地球绕行一周.所以不能实现.
第四章牛顿运动定律4-2
基础训练
1.(上海市浦东新区09-10学年高一上学期期末)在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下,加速度和作用力的关系”;又研究了“在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”.这种研究物理问题的科学方法是( )
A.建立理想模型的方法 B.控制变量法C.等效替代法D.类比法答案:
B
2.在利用“探究加速度与力、质量的关系”的实验时,下列说法中正确的是( )
A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动
D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接电源再释放小车答案:
BCD
解析:
本题考查实验过程中应注意的事项,选项A中平衡摩擦力时,不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)拴在小车上,A错;选项B、C、D符合正确的操作方法,B、C、D对.
3.探究加速度与力、质量的关系实验如下:
(1)在探究物体的加速度与力的关系时,应保持________不变,分别改变施加在物体上的力F,测出相对应的加速度a.
(2)在探究物体的加速度与物体的质量的关系时,应保持________不变,分别改变物体的质量m,测出相应的加速度a.
(3)为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系,往往用二者的关系图象表示出来,该关系图象应选用( )
A.a-m图象B.m-a图象C.a-
图象D.
-a图象
(4)如果a-
图象是通过原点的一条直线,则说明( )
A.物体的加速度a与质量m成正比B.物体的加速度a与质量成反比
C.物体的质量m与加速度a成正比D.物体的质量与加速度a成反比
(5)如果a-F图象是通过原点的一条直线,说明物体的加速度a与施加在物体上的力成________关系.
答案:
(1)物体质量m
(2)施加在物体的力F (3)C(4)B (5)正比
4.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,备有下列器材:
A.电火花计时器;B.天平;C.秒表;D.交流电源;E.电池;F.纸带;G.细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上);H.气垫导轨(一端带定滑轮);I.毫米刻度尺;J.小型气泵
(1)实验中应选用的器材有
________________________________________________________________________;
实验的研究对象
________________________________________________________________________.
(2)本实验分两大步骤进行:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________.
答案:
(1)ABDFGHIJ;滑块
(2)①在m一定时,根据不同力作用下打出的纸带,求出加速度;②F一定时,根据不同质量条件下打出的纸带,求出加速度.
5.(河北衡水中学09-10学年上学期第三次调研)如图是某同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时,正要打开夹子开始实验时的情况.该同学实验存在的错误是__________________________________________________.
答案:
该实验前没有平衡摩擦力、拉小车的细线应平行桌面、实验电源应为4~6伏交流电源、小车应靠近打点计时器、打点计时器应距左端较远.
6.用斜面、小车、砂桶、砝码等器材做“探究加速度与力、质量的关系”实验,下图是实验中一条打点的纸带,相邻记数点的时间间隔为T,且间距s1,s2,s3,…,s6已量出.
i
(1)请写出三个不同的计算加速度的表达式.
(2)如图a,甲同学根据测量数据画出a-F图线,表明实验的问题是________.
(3)乙、丙同学用同一装置实验,画出了各自得到的a-F图线如图b所示,说明两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?
并比较其大小.
答案:
(1)a=(s2-s1)/T2;a=(s4-s1)/3T2;a=[(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)]/9T2.
(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.(3)两小车及车上的砝码的质量不同,且M乙 能力提升 1.如下图所示为某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是( ) A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 答案: AD 解析: 甲图是平衡摩擦力时长木板倾角过大,牵引力为零时,小车已有加速度,所以A对,C错.丁图是平衡摩擦力时长木板倾角过小,导致图线不过原点,有一定拉力后才有加速度,所以B错,D对. 2.如图所示,在探究牛顿第二定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有( ) A.当m1=m2、F1=2F2时,x1=2x2B.当m1=m2、F1=2F2时,x2=2x1 C.当m1=2m2时,x1=2x2D.当m1=2m2、F1=F2时,x2=2x1答案: A 解析: 题中m1和m2是车中砝码的质量,决不能认为是小车的质量.本题中只说明了两小车是相同的,并没有告诉小车的质量是多少.当m1=m2时,两车加砝码质量仍相等,若F1=2F2,则a1=2a2,由x= at2得x1=2x2,A对.若m1=2m2时,无法确定两车加砝码后的质量关系,两小车的加速度关系也就不明确,自然无法判定两车的位移关系. 3.(河北正定中学09-10学年高一上学期期末)如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置. (1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持________不变,用钩码所受的重力作为________,用DIS测小车的加速度. (2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示). ①分析此图线的OA段可得出的实验结论是 ________________________________________. ②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是( ) A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大 答案: (1)小车质量 (2)小车受到的合外力 (2)①质量一定时,加速度与合外力成正比 ②C 4.(沈阳二中08-09学年高一上学期期末)下面是某实验小组用气垫导轨和光电计时器(数字计时器)“探究加速度与外力关系”时的实验装置和得到的数据表格.保持滑块质量M不变时的实验数据如下表: 砝码的质量m/kg 滑块所受拉力大小的近似值F/N 滑块通过光电门1的速度 v1(m/s) 滑块通过光电门2的速度 v2(m/s) 两光电门的距离s/m 滑块加速度的计算值 a/(m/s2) 5×10-3 4.9×10-2 0.09 0.15 0.50 a1=____×10-2 10×10-3 9.8×10-2 0.12 0.21 0.50 a2=____×10-2 15×10-3 14.7× 10-2 0.14 0.25 0.50 a3=____×10-2 ①请完成上面表格内的“加速度的计算值”的填空(结果取2位有效数字) ②根据表中数据,在下图的a-F坐标系中描出相应的点.并作出a-F图象 ③由a-F图象得出的结论为: ________________________________________________________________________. 答案: ①a1=1.4 a2=3.0 a3=4.3 ②图略,要点: 过原点的直线 ③在保持物体质量M不变时,加速度a与合外力F成正比. 5.(2009·潍坊模拟)为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题: (1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位? 答: ________________________________________________________________________ (2)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是________. A.m1=5g B.m2=15gC.m3=40gD.m4=400g (3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求加速度的表达式为: ________________________________________________________________________. (用Δt1、Δt2、D、x表示) [答案] (1)取下牵引砝码,M放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器M,数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等. (2)D (3)a= [解析] (1)如果气垫导轨水平,则不挂砝码时,M应能在任意位置静止不动,或推动M后能使M匀速运动. (2)应满足M≫m,故m4=400g不合适.(3)由v1= ,v2= ,v -v =2ax可得: a= . 第四章牛顿运动定律4-3 基础训练 1.如图所示,马拖着一根质量为m的光滑树干在水平地面上做加速直线运动,加速度为a,已知马对树干的水平拉力大小为F1,树干对马的拉力大小为F2,则由牛顿第二定律可知 ( ) A.F2=ma B.F1-F2=maC.F1+F2=maD.F1=ma答案: D 2.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是( ) A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比 B.由m= 可知,物体的质量与其所受合力成正比,与其运动的加速度成反比 C.由a= 可知,物体的加速度与其所受合力成正比,与其质量成反比 D.由m= 可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出答案: CD 解析: 牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量,但物体的质量是由物体本身决定的,与受力无关;作用在物体上的合力,是由和它相互作用的物体作用产生的,与物体的质量和加速度无关;故排除A、B,选C、D. 3.在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球,弹簧处于自然长度,如下图所示,当旅客看到弹簧的长度变长时对火车运动状态的判断可能的是( ) A.火车向右方运动,速度在增加中B.火车向右方运动,速度在减小中 C.火车向左方运动,速度在增加中D.火车向左方运动,速度在减小中答案: BC 解析: 本题如直接分析火车的运动,将不知从何下手,由于小球随车一起运动,因此取小球作为研究对象. 由于弹簧变长了,故小球受到向左的弹力,即小球受到的合力向左.因为加速度a与F合同向,故小球的加速度方向向左.加速度a方向向左,并不能说明速度方向也向左,应有两种可能: (1)速度v向左时,v增大,做加速运动,C正确; (2)速度v方向向右时,a与v方向相反,速度v减小,做减速运动,B正确. 4.在光滑水平面上,力F1单独作用某物体时产生的加速度为3m/s2,力F2单独作用此物体时产生的加速度为4m/s2,两力同时作用于此物体时产生的加速度不可能为( ) A.8m/s2 B.5m/s2C.4m/s2D.1m/s2答案: A 5.(鞍山市08-09学年高一上学期期末)一物体做直线运动的图线如图所示.初速度方向指向正东,则关于该物体运动过程中所受合力的下列说法中正确的是( ) A.0-t时间内合力向东,t-2t时间内合力向西B.0-t时间内合力向西,t-2t时间内合力向东 C.0-t时间内合力减小,t-2t时间内合力增大D.除t时刻外,合力大小是一定的答案: BD 6.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一是加速度计,加速度计构造原理的示意图如图所示;沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连,两弹簧的另一端与固定壁相连,滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离0点距离为s,则这段时间内导弹的加速度( ) A.方向向左,大小为ks/mB.方向向右,大小为ks/m C.方向向左,大小为2ks/mD.方向向右,大小为2ks/m答案: D 解析: 取滑块m为研究对象,当指针向左偏时,滑块左侧弹簧被压缩而右侧弹簧被拉伸.两个弹力大小为F左=F右=ks,方向均是指向右侧,如右图所示,由牛顿第二定律可得: a= = ,方向向右,故只有D选项正确. 7.一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床对运动员的弹力F的大小随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示.重力加速度g取10m/s2,请结合图象,求运动员在运动过程中的最大加速度是________m/s2. 答案: 40 解析: 由图可知,运动员的重力为mg=500N弹簧床对运动员的最大弹力为Fm=2500N 由牛顿第二定律得Fm-mg=mam则运动员的最大加速度为am=40m/s2 8.跳伞运动员在下落过程中(如图所示),假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比,即F=kv2,比例系数k=20N·s2/m2,跳伞运动员与伞的总质量为72kg,起跳高度足够高,则: (1)跳伞运动员在空中做什么运动? 收尾速度是多大? (2)当速度达到4m/s时,下落加速度是多大? (g取10m/s2)答案: (1)做加速度越来越小的加速运动;vm=6m/s (2)a=5.6m/s2 解析: (1)以伞和运动员作为研究对象,开始时速度较小,空气阻力F小于重力G,v增大,F随之增大,合力F合减小,做加速度a逐渐减小的加速运动;当v足够大,使F=G时,F合=0,a=0,开始做匀速运动,此时的速度为收尾速度,设为vm.由F=kv =G,得vm= = =6m/s. (2)当v=4m/s =10m/s2- m/s2≈5.6m/s2. 能力提升 1.(长沙一中09-10学年高一上学期期末)下列说法正确的是( )
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