高中物理第四章牛顿运动定律练习6新人教版.docx
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高中物理第四章牛顿运动定律练习6新人教版
2019-2020年高中物理第四章牛顿运动定律练习6（新人教版）
1．某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示．实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：
（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________（填“线性”或“非线性”）关系．
（2）由图乙可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是________．
（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是
__________________，钩码的质量应满足的条件是______________．
2．某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．
实验步骤：
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；
③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；
实验数据如下表所示：
G/N
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
F/N
0.59
0.83
0.99
1.22
1.37
1.61
④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间的距离s.
完成下列作图和填空：
（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出F－G图线．
（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________（保留2位有效数字）．
（3）滑块的最大速度v＝________（用h、s、μ和重力加速度g表示）．
3．某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：
小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s.
（1）该实验________（填“需要”或“不需要”）满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量．
（2）某次实验过程：
力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的表达式是________________．…
4.如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。
他在气垫导轨上安装了一个光电门B。
滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__________________；
（2）下列操作步骤中不必要的是________。
（请填写选项前对应的字母）
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节水平D．应使细线与气垫导轨平行
（3）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图像，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________图像。
（选填“t2F”“
F”或“
F”）
5．为验证物体所受合外力一定时，加速度与质量成反比，同学们设计了如图a所示的装置来进行实验．在自制的双层架子上固定带有刻度标记的木板，架子放在水平桌面上．实验操作步骤如下：
①适当调整装置，使装置不带滑轮的一端稍稍垫高一些．
②在两个托盘中放入砝码，并使两托盘质量（含砝码）相同，且远小于小车的质量．连接小车的细线跨过定滑轮与托盘相连．
③让两小车紧靠右边的挡板，小车前端在刻度尺上的读数如图a所示，并在甲车上放上砝码，同时释放两小车，当小车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照．结合照片和小车的初始刻度标记，得到甲、乙两车运动的距离分别为s1、s2.
④在甲车上逐渐增加砝码个数，重复步骤③.
（1）本实验的原理是通过验证小车发生的位移与小车（含砝码）的质量成________关系，来验证合外力一定时加速度与质量成反比．
（2）实验前将装置不带滑轮端稍稍垫高一些的目的是____________________________________________________________.
（3）某次拍到乙车的照片如图b所示，则它通过的位移是________cm.
（4）如果以
为横坐标，以甲车（含砝码）的质量m甲为纵坐标，作出的图线如图c所示，则该直线斜率代表的物理量是__________，其大小为______________．
6．甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验。
已知重力加速度为g。
（1）甲同学所设计的实验装置如图甲所示。
其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计。
实验时用力将A从B的下方抽出，通过C的读数F1即可测出动摩擦因数。
操作中是否要求A匀速向左运动（填：
“是”或“否”）则该设计能测出________（填“A与B”或“A与地面”）之间的动摩擦因数，其表达式为_____________。
（2）乙同学的设计如图乙所示。
他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。
实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t。
在坐标系中作出F
的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，与横轴的截距为c。
因乙同学不能测出小车质量，故该同学还应该测出的物理量为____________。
根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为________________。
7.如图所示，质量均为m=3kg的物块A、B紧挨着放置在粗糙的水平地面上，物块A的左侧连接一劲度系数为k=l00N/m的轻质弹簧，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。
开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态，现使物块口在水平外力F作用下向右做a=2m/s2的匀加速直线运动直至与A分离，已知两物块与地面的动摩擦因数均为μ=0.5，g=l0m/s2。
求：
（1）物块A、B分离时，所加外力F的大小；
（2）物块A、B由静止开始运动到分离所用的时间。
8.避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为θ的斜面．一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23m/s时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4m时，车头距制动坡床顶端38m，再过一段时间，货车停止．已知货车质量是货物质量的4倍，货物与车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44倍．货物与货车分别视为小滑块和平板，取cosθ＝1，sinθ＝0.1，g＝10m/s2.求：
（1）货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；
（2）制动坡床的长度．
9.静止在水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳相连，如图所示，轻绳长L=1m，承受的最大拉力为8N，A的质量m1=2kg,B的质量m2=8kg,A、B与水平面间的动摩擦因数，现用一逐渐增大的水平力作用在B上，使A、B向右运动，当F增大到某一值时，轻绳刚好被拉断（g=10m/s2）
（1）求绳刚被拉断时F的大小
（2）若绳刚被拉断时，A、B的速度为2m/s，保持此时的F大小不变，当A的速度恰好减小为0时，A、B间的距离为多少？
2019-2020年高中物理第四章物体的平衡4.1共点力作用下物体的平衡练习1含解析教科版
一、选择题（本题共8小题，每小题5分，共40分）
1．一个质量为3kg的物体，被放置在倾角α＝30°的固定光滑斜面上，在如图1所示的甲、乙、丙三种情况下，物体能处于平衡状态的是（g＝10m/s2）（ ）
图1
A．仅甲图 B．仅乙图
C．仅丙图D．甲、乙、丙图
解析：
物体受三个力的作用，重力、支持力、拉力。
重力沿斜面向下的分力大小为15N，故只有乙图中能保持平衡，选项B正确。
答案：
B
2.长方体木块静止在倾角为θ的斜面上，其受力情况如图2所示，那么木块对斜面作用力的方向（ ）
A．竖直向下 B．垂直于斜面向下图2
C．沿斜面向上D．沿斜面向下
解析：
木块处于静止状态，其合力为零，故斜面对木块的作用力竖直向上，且与木块重力平衡，所以木块对斜面的作用力竖直向下，选项A对。
答案：
A
3.如图3所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若将F4＝5N的力沿逆时针方向转动90°，其余三个力的大小和方向都不变，则此时物体所受合力的大小为（ ）
A．0 B．10N图3
C．5
ND.
N
解析：
由四力平衡知，F1、F2与F3的合力与F4等大反向，设为F。
则F4转过90°后与F成90°角，故合力F合＝
F4＝5
N。
答案：
C
4.如图4所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心。
一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点。
设滑块所受支持力为N，OP与水平方向的夹角为θ。
下列关系正确的是（ ）图4
A．F＝
B．F＝mgtanθ
C．N＝
D．N＝mgtanθ
解析：
滑块受力如图所示，由平衡条件知：
＝cotθ⇒F＝mgcotθ＝
，N＝
，故A正确，B、C、D均错误。
答案：
A
5.一质量为M的探空气球在匀速下降，如图5所示，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g。
现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（ ）
A．2（M－
）B．M－
图5
C．2M－
D．0
解析：
由题意可得，气球匀速升降所受空气阻力等大，设为f，另设减少的质量为m。
则匀速下降时：
Mg＝F＋f①
匀速上升时：
（M－m）g＋f＝F②
联立①、②解得m＝2（M－
），故选项A正确。
答案：
A
6.A、B、C三物体质量分别为M、m、m0，如图6所示连接在一起，绳子不可伸长，且绳子和滑轮的摩擦均不计，若B随A一起沿水平桌面向右做匀速运动，则可以断定（ ）
A．物体A与桌面之间有摩擦力，大小为m0g图6
B．物体A与B之间有摩擦力，大小为m0g
C．桌面对A、B对A都有摩擦力，两者方向相同，大小均为m0g
D．桌面对A、B对A都有摩擦力，两者方向相反，大小均为m0g
解析：
A、B一起匀速运动，研究A、B整体，桌面对A施有摩擦力等于绳子拉力，等于m0g，故A正确。
研究B，A对B无摩擦力，B对A也无摩擦力，故B、C、D错误。
答案：
A
7.如图7所示，物体M静止于倾斜的木板上，当倾角θ缓慢增大，直至M开始滑动之前的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．物体对木板的压力逐渐减小图7
B．物体所受的支持力和摩擦力都减小
C．物体所受支持力和摩擦力的合力不变
D．物体所受重力、支持力和摩擦力这三个力的合力逐渐增大
解析：
物体受力如图所示：
由平衡条件得：
N＝Mgcosθ①
f＝Mgsinθ②
在θ逐渐增大的过程中，由①式可知N逐渐减小，由②式知f逐渐增大，因此A对，B错。
由物体处于平衡状态可知：
支持力N、摩擦力f与重力Mg三者的合力为零，故D错，支持力N和摩擦力f的合力与重力Mg等值反向，故C对。
答案：
AC
8.如图8所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面，m2在空中），力F与水平方向成θ角。
则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是（ ）图8
A．N＝m1g＋m2g－Fsinθ B．N＝m1g＋m2g－Fcosθ
C．f＝Fcosθ D．f＝Fsinθ
解析：
对于m1、m2和轻弹簧组成的系统受力分析如图所示，由平衡条件知：
水平方向：
f＝Fcosθ
竖直方向：
N＋Fsinθ＝m1g＋m2g。
由以上两式得：
f＝Fcosθ，
N＝m1g＋m2g－Fsinθ。
答案：
AC
二、非选择题（本题共2小题，共20分）
9．（10分）质量为30kg的小孩坐在10kg的雪橇上，大人用与水平方向成37°斜向上的大小为100N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做匀速运动（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10N/kg），求：
图9
（1）地面对雪橇的支持力大小；
（2）雪橇与水平地面的动摩擦因数的大小。
解析：
（1）对小孩和雪橇整体受力分析得：
竖直方向：
Fsinθ＋N＝mg
解得N＝mg－Fsinθ＝340N
（2）水平方向：
Fcosθ－f＝0
f＝μN解得：
μ＝0.24。
答案：
（1）340N
（2）0.24
10．（10分）如图10所示，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，斜面的动摩擦因数为μ，试求水平力的大小。
图10
解析：
对物体受力分析并建坐标系，如图所示：
由题意可得
Fcosα－mgsinα－f＝0
N－mgcosα－Fsinα＝0
f＝μN
以上各式联立解得
F＝
mg。
答案：
mg
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