《牛顿运动定律》单元检测.docx
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《牛顿运动定律》单元检测
《牛顿运动定律》单元检测
一、选择题(本大题共12小题,每小题4分,共48分。
在每小题给出的四个选项中.1~8题只有一项符合题目要求;9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的45分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.对下列现象解释正确的是( )
A.在一定拉力作用下,车沿水平方向前进,所以力是物体运动的原因
B.向上抛出的物体由于惯性向上运动,以后惯性变小,速度越来越小
C.质量大的物体运动状态不容易改变是由于物体的质量大,惯性也就大的缘故
D.高速行驶的汽车由于速度大,所以惯性大,很难停下来
【解析】力不是使物体运动的原因,物体不受力时也可以做匀速直线运动,选项A错误;向上抛出的物体由于惯性向上运动,以后由于受到重力的作用,速度越来越小,物体的惯性只与质量有关,质量不变,惯性不变,选项B错误;惯性大小的量度是质量,惯性越大,运动状态越难改变,与速度大小无关,选项C正确,D错误.
【答案】C
2、(2018·重庆合川区高一检测)如图所示,小张同学左手抓起一只篮球,当篮球与手臂都静止时,下列说法正确的是( )
A.手对篮球的作用力的大小等于篮球的重力
B.手对篮球的作用力的大小大于篮球的重力
C.手对篮球的作用力和篮球的重力是一对相互作用力
D.手对篮球的作用力和篮球对手的作用力是一对平衡力
【解析】篮球处于静止状态,受力平衡,篮球受到重力和手对篮球的作用力,所以手对篮球的作用力与篮球的重力大小相等,选项A正确,B错误;手对篮球的作用力和篮球的重力是一对平衡力,选项C错误;手对篮球的作用力和篮球对手的作用力是一对作用力与反作用力,大小相等,选项D错误.
【答案】A
3、下列各组单位中,属于国际基本单位的是( )
A.J、kg、sB.m/s2、m、kgC.m、kg、sD.m、kg、N
【解析】力学国际基本单位是Kg、m、s,因此C答案正确。
【答案】C
4、(2018·广西桂林高一检测)一个质量为20kg的物体静止在倾角为30°的固定坡面上(足够长),现对其施加一个沿斜面向上、大小为300N的推力后,物体以4m/s2的加速度沿斜面向上运动,正确的是( )
A.物体处于失重状态
B.物体受到滑动摩擦力,大小为280N
C.若撤去推力,由于惯性,物体还要沿斜面加速一段时间,再减速
D.若撤去推力,物体的加速度大小为11m/s2
【解析】物体加速度沿斜面向上,处于超重状态,选项A错;由牛顿第二定律F-mgsin30°-f=ma得f=l20N,选项B错;若撤去推力,根据牛顿第二定律的瞬时性,由mgsin30°+f=ma′得a′=11m/s2,所以由于惯性,物体还要沿斜面向上运动,但做的是减速运动,选项C错,D正确。
【答案】D
5、(2018·河北武邑检测)一个物块在粗糙水平面上受到的水平拉力F随时间t变化的图象如图甲所示,速度v随时间t变化的图象如图乙所示,g取10m/s2,由图中数据可求得物块的质量m和物块与水平面间的动摩擦因数μ,则下列几组数据中正确的是( )
A.1kg,0.4B.1kg,0.1C.2kg,0.2D.2kg,0.4
【解析】4s以后做匀速直线运动,知拉力等于摩擦力,则f=8N.则2-4s内,匀加速直线运动的加速度a=2m/s2,根据牛顿第二定律得,F-f=ma,解得.则动摩擦因数u=0.4.故D正确。
【答案】D
6、(2018·湖北孝感检测)如图,置于水平地面上相同材料的质量分别为m和M的两物体间用细绳相连,在M上施加一水平恒力F,使两物体做匀加速运动,对两物体间绳上的张力,正确的说法是( )
A.地面光滑时,绳子拉力的大小为
B.地面不光滑时,绳子拉力的大小为
C.地面不光滑时,绳子拉力大于
D.地面光滑时,绳子拉力小于
【解析】若地面光滑,整体的加速度,隔离对m分析,根据牛顿第二定律得,;若地面不光滑,整体的加速度,隔离对m分析,根据牛顿第二定律得,,解得,故A正确。
【答案】B
7、甲、乙两球从同一高度同时由静止释放,下落时受到的空气阻力F与球的速率v成正比,即F=-kv(k>0),且两球的比例常数k相等,如图所示为下落时两球的v-t图象。
若甲球与乙球的质量分别为m1与m2,则( )
A.m2>m1,且甲球先抵达地面
B.m2>m1,且乙球先抵达地面
C.m2 D.m2 【解析】由图象知甲乙两球匀速运动的速度关系;v乙>v甲,由平衡得: mg=kv,联立得: m2>m1;两故者位移相等时,即图线与时间轴围成的面积相等,知球乙的运动时间短,知球乙先抵达地面。 故ACD错误,B正确;故选B。 【答案】B 8、(2018·安徽四校联考)物体以一定的初速度竖直向上抛出,已知空气对物体的阻力大小与速度大小成正比,则下列关于此物体加速度大小的说法正确的是( ) A.上升过程加速度增大,下降过程加速度减小 B.上升过程加速度增大,下降过程加速度也增大 C.上升过程加速度减小,下降过程加速度也减小 D.上升过程加速度减小,下降过程加速度增大 【解析】上升过程中,受到竖直向下的重力,竖直向下的阻力,即mg+kv=ma,做减速运动,所以加速度在减小,下降过程中,受到竖直向下的重力,竖直向上的阻力,即mg-kv=ma,速度在增大,所以加速度在减小,故C正确. 【答案】C 9、如图所示,蹦床运动员从空中落到床面上,运动员从接触床面下降到最低点为第一过程,从最低点上升到离开床面为第二过程,运动员( ) A.在第一过程中始终处于失重状态 B.在第二过程中始终处于超重状态 C.在第一过程中先处于失重状态,后处于超重状态 D.在第二过程中先处于超重状态,后处于失重状态 【解析】运动员刚接触床面时重力大于弹力,运动员向下做加速运动,运动员处于失重状态;随床面的形变的增大,弹力逐渐增大,弹力大于重力时,运动员做减速运动,运动员处于超重状态.故A错误,C正确;蹦床运动员在上升过程中和下落过程中是对称的,加速度方向先向上后向下,先处于超重状态,后处于失重状态,故B错误,D正确。 【答案】CD 10.(2018·广东仲元检测如图所示,弹簧下端悬一滑轮,跨过滑轮的细线两端系有A、B两重物,mB=2kg,不计线、滑轮质量及摩擦,则A、B两重物在运动过程中,弹簧的示数可能为(g=10m/s2)( ) A.40NB.60N C.80ND.100N 【解析】当mB>mA时,B向下做加速运动,处于失重状态,细线的拉力T<mBg,弹簧的示数为F=2T<2mBg=40N.当mB=mA时,弹簧的示数为F=2T=2mBg=40N.当mB<mA时,B向上做加速运动,处于超重状态,细线的拉力T>mBg,两物体的加速度大小a<g,所以根据牛顿第二定律得知: 细线的拉力T<2mBg,弹簧的示数为F=2T<4mBg=80N.故A、B正确,C、D错误.故选AB. 【答案】AB 11、北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭。 它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施,先把乘有十多人的座舱,送到76m高的地方,让座舱自由落下,当落到离地面28m时制动系统开始启动,座舱匀减速运动到地面时刚好停止.若某游客手中托着质量为1kg的饮料瓶进行这个游戏,g取9.8m/s2,则( ) A.当座舱落到离地面高度为40m的位置时,饮料瓶对手的作用力大于9.8N B.当座舱落到离地面高度为40m的位置时,饮料瓶对手的作用力为零 C.当座舱落到离地面高度为15m的位置时,饮料瓶对手的作用力小于9.8N D.当座舱落到离地面高度为15m的位置时,手要用26.6N的力才能托住饮料瓶 【解析】当座舱落到离地面高度为40m的位置时,处于完全失重状态;故饮料瓶对手的压力为零,A错误,B正确.座舱自由落体过程,有: v2=2g(H-h),座舱匀减速运动到地面过程,根据速度位移公式,有: v2=2ah,解得: ;当座舱落到离地面高度为15m的位置时,饮料瓶处于超重状态,有: F-mg=ma,解得: F=m(g+a)=1×(9.8+16.8)N=26.2N,即手要用27.1N的力才能把饮料瓶托住.选项C错误,D正确。 【答案】BD 12、带式传送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械,又称连续输送机.如图所示,一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行.现将一个木炭包无初速度地放在传送带上,木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹.下列说法正确的是( ) A.黑色的径迹将出现在木炭包的右侧 B.木炭包的质量越大,径迹的长度越短 C.木炭包与传送带间动摩擦因数越大,径迹的长度越短 D.传送带运动的速度越大,径迹的长度越短 【解析】刚放上木炭包时,木炭包的速度慢,传送带的速度快,木炭包向后滑动,所以黑色的径迹将出现在木炭包的右侧,所以A错误.木炭包在传送带上运动靠的是与传送带之间的摩擦力,摩擦力作为它的合力产生加速度,所以由牛顿第二定律知,μmg=ma,所以a=μg,当达到共同速度时,不再有相对滑动,由V2="2ax"得,木炭包位移,设相对滑动的时间为t,由V=at,得,此时传送带的位移为,所以滑动的位移是,由此可以知道,黑色的径迹与木炭包的质量无关,所以B错误,木炭包与传送带间动摩擦因数越大,径迹的长度越短,所以C正确.传送带运动的速度越大,径迹的长度越长,所以D错误,故选C。 【答案】AC 二、非选择题(本大题共6小题,共52分) 13、(6分)(2018·河南驻马店高一检测)在用DIS实验研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组用如图(甲)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据. a/m·s-2 2.01 2.98 4.02 6.00 F/N 1.00 2.00 3.00 5.00 (1)在图(丙)中作出小车加速度a和拉力F的关系图线; (2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是 ; (3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器来测量绳子的拉力大小,如图(乙)所示.是否仍要满足小车质量M远大于重物的质量m (选填“需要”或“不需要”). 【解析】 (1)根据所给数据,画出小车加速度a和拉力F的关系图线如图所示: (2)由图像可知,当小车拉力为零时,已经产生了加速度,故在操作过程中轨道倾角过大,平衡摩擦力过度. (3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器来测量绳子的拉力大小,传感器的示数即为绳子拉力,则不需要满足小车质量M远大于重物的质量m. 【答案】 (1)见解析图 (2)平衡摩擦力过度 (3)不需要 14、(8分)某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。 如图甲为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。 (1)如图乙为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz。 根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为________m/s,小车的加速度大小为________m/s2。 (结果均保留两位有效数字) (2)在“探究加速度a与质量m的关系”时,某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象(如图丙所示)。 请继续帮助该同学作出坐标系中的图象_____。 丙 丁 (3)在“探究加速度a与合力F的关系”时,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁所示,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因: 。 【解析】 (1)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度,即B点的瞬时速度为: ,由逐差法求解小车的加速度,。 (2)根据描点法作出图象,如图所示: (3)图线不通过坐标原点,F不为零时,加速度仍为零,知实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。 【答案】1.6 3.2 实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 15、(8分)(2018·广西桂林高一检测)质量为m=20kg的物体,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动。 0~2.0s内F与运动方向相反,2.0~4.0s内F与运动方向相同,物体的速度一时间图象如图所示,已知g取10m/s2。 求: (1)物体在前4秒内的位移多少; (2)物体与水平面间的动摩擦数。 【解析】 (1)减速过程的位移为; 反向加速过程位移为, 故总位移为: x=x1+x2=10-2=8m, 即0-4.0s内物体的总位移大小8m. (2)减速过程,根据牛顿第二定律,有: F+μmg=ma1, 加速过程,根据牛顿第二定律,有: F-μmg=ma2, 解得: μ=0.2, 故物体与水平间动摩擦因数的大小为0.2。 【答案】 (1)x=9m (2)0.2 16、(10分)(2018·辽宁沈阳高一检测)极限运动是由多项成型运动项目以及游戏、生活和工作中的各种动作演变而来,它包括自行车越野、滑板、攀岩、冲浪、水上摩托、蹦极跳、轮滑等运动项目,是以年轻人参与为主的高难度观赏性体育运动.在滑板比赛中,已知运动员连同装备的质量m=60kg,滑上路肩时的初速度v0=5m/s,在t=2.0s的时间内向下匀加速滑过x=17m、倾角为θ=25°的斜坡路肩,求(取g=10m/s2,sin25°=0.42) (1)运动员的加速度大小; (2)运动员受到的阻力大小(包括空气阻力和摩擦阻力). 【解析】 (1)运动员做匀加速直线运动, 由x=v0t+ at2, 得a= = m/s2=3.5m/s2 (2)根据牛顿第二定律,运动员沿斜坡方向有: mgsinθ-Ff=ma, 解得Ff=m(gsinθ-a)=60×(10×0.42-3.5)N=42N. 【答案】 (1)3.5m/s2 (2)42N 【答案】 (1)0.25 (2)1m 17、(10分)(2018·江苏常州高一检测)如图所示,倾角θ=30°的固定斜面上有一质量m=1kg的物体,物体连有一原长l0=40cm的轻质弹簧,在弹簧B端给弹簧一沿斜面向下的推力F,使物体沿斜面向下以加速度a1=1m/s2做匀加速运动,此时弹簧长度l1=30cm。 已知物体与斜面间的动摩擦因数 ,弹簧始终平行于斜面,重力加速度g=10m/s2。 (弹簧始终在弹性限度内) (1)求推力F的大小和弹簧的劲度系数k; (2)若在弹簧B端加一沿斜面向上的拉力使物体沿斜面向上做加 速度a2=2.2m/s2的匀加速运动,求弹簧的长度l2。 【解析】 (1)对物体受力分析,由牛顿第二定律可知: F+mgsinθ-μmgcosθ=ma1 F=kΔl1 Δl1=l0-l1 解得: F=3.5N,k=35N/m。 (2)物体向上运动的过程中,由牛顿第二定律可知: F1-mgsinθ-μmgcosθ=ma2 F1=kΔl2l2=l0+Δl2 解得: l2=82cm 【答案】 (1)3.5N35N/m (2)82cm 18、(12分)(2018·安徽蚌埠高一检测)如图所示,长22.5m、质量为40kg的木板置于水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数为0.1。 质量为60kg的人立于木板左端,人与木板均静止,当人以3m/s2的加速度匀加速向右奔跑时(取g=10m/s2),求: (1)人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小和方向; (2)人在奔跑过程中木板的加速度大小和方向; (3)人从左端跑到木板右端所需要的时间。 【解析】 (1)设人的质量为m1,加速度大小为a1,木板的质量为m2,加速度大小为a2,人对木板的摩擦力为f,木板对人的摩擦力为f′ 则分析人的受力情况,由牛顿第二定律得 f′=m1a1=180N 方向向右 (2)对木板进行受力分析,由牛顿第二定律得 f-μ(m1+m2)g=m2a2 由牛顿第三定律得f=f′ 解得: a2=2m/s2 方向向左 (3)设人从左端跑到右端所经历的时间为t 由运动学公式得: l= a1t2+ a2t2 解得t= =3s 【答案】 (1)180N 方向向右 (2)2m/s2 方向向左 (3)3s
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