人教版高中物理必修一第四章牛顿运动定律单元质量评估含试题.docx
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人教版高中物理必修一第四章牛顿运动定律单元质量评估含试题
高中物理学习材料
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单元质量评估（四）
第四章
（90分钟100分）
一、选择题（本大题共10小题,每小题4分,共40分。
每小题至少一个答案正确,选不全得2分）
1.（2013·沈阳高一检测）关于物体的惯性,下列说法中正确的是（ ）
A.把手中的球由静止释放后,球能加速下落,说明力是改变物体惯性的原因
B.我国优秀田径运动员刘翔在进行110m栏比赛中做最后冲刺时,速度很大,很难停下来,说明速度越大,物体的惯性也越大
C.战斗机在空中作战时,甩掉副油箱是为了减小惯性,提高飞行的灵活性
D.公交汽车在启动时,乘客都要向前倾,这是乘客具有惯性的缘故
2.关于力和运动的关系,下列说法正确的是（ ）
A.物体的速度不断增大,则物体必受力的作用
B.物体的位移不断增大,则物体必受力的作用
C.若物体的位移与运动时间的平方成正比,则物体必受力的作用
D.物体的速率不变,则其所受合外力必为零
3.（2013·杭州高一检测）物体放在水平桌面上静止不动,下列说法中正确的
是（ ）
A.桌面对物体支持力的大小等于物体的重力,它们是一对平衡力
B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C.物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同种性质的力
D.物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力是一对平衡力
4.（2013·合肥高一检测）2012年6月16日18时37分,“神舟九号”载人飞船成功发射,设近地加速时,飞船以5g的加速度匀加速上升,g为重力加速度。
则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为（ ）
A.6mg B.5mg C.4mg D.mg
5.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。
该运动的规范动作是:
两手正握单杠,由悬垂开始,上拉时,下颌须超过单杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂（如图所示）。
这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的。
关于做引体向上动作时人的受力,以下判断正确的是（ ）
A.上拉过程中,人受到两个力的作用
B.上拉过程中,单杠对人的作用力大于人的重力
C.下放过程中,单杠对人的作用力小于人的重力
D.下放过程中,在某瞬间人可能只受到一个力的作用
6.（2013·济南高一检测）质量为m=1kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.2。
现对物体施加一个大小变化、方向不变的水平力F,为使物体在3s时间内发生的位移最大,力F的大小应如下面的哪一幅图所
示（ ）
7.（2012·上海高考）如图,光滑斜面固定于水平面,滑块A、B叠放后一起冲上斜面,且始终保持相对静止,A上表面水平。
则在斜面上运动时,B受力的示意图
为（ ）
8.（2012·广东高考）如图所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45°,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为（ ）
A.G和G B.
G和
G
C.
G和
GD.
G和
G
9.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L,现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L,斜面倾角为30̊,如图所示,则物体所受摩擦力（ ）
A.等于零
B.大小为
mg,方向沿斜面向下
C.大小为
mg,方向沿斜面向上
D.大小为mg,方向沿斜面向上
10.（2013·莆田高一检测）如图所示,传送带的水平部分长为L,传动速率为v,在其左端无初速度释放一小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左端运动到右端的时间不可能是（ ）
A.
+
B.
C.
D.
二、实验题（本大题共2小题,共16分）
11.（4分）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,研究作用力一定,加速度与质量成反比的结论时,下列说法中正确的是
A.平衡摩擦力时,应将放有重物的小盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源
D.在小车中增减砝码,应使小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量
12.（12分）（2013·衡水高一检测）某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关。
实验室提供如下器材:
A.表面光滑的长木板（长度为L）
B.小车 C.质量为m的钩码若干个
D.方木块（备用于垫木板）
E.米尺 F.秒表
实验过程:
第一步,在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系。
实验中,通过向小车放入钩码来改变物体质量,只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t,就可以由公式a= 求出a。
某同学记录的数据如表所示:
M
M+m
M+2m
1
1.42
1.41
1.42
2
1.40
1.42
1.39
3
1.41
1.38
1.42
根据以上信息,我们发现,在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间______
（选填“改变”或“不改变”）,经过分析得出加速度与质量的关系为 。
第二步,在物体质量不变时,探究加速度与倾角的关系。
实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角,由于没有量角器,因此通过测量出木板顶端到水平面高度h,求出倾角α的正弦值sinα=
。
某同学记录了高度和加速度的对应值,并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图如图所示,请根据他所作的图线求出当地的重力加速度g= m/s2。
进一步分析可知,光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为 。
三、计算题（本大题共4小题,共44分。
要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位）
13.（8分）（2013·盐城高一检测）如图所示,装置中OA、OB是两根轻绳,AB是轻杆,它们构成一个正三角形,在A、B两处分别固定质量均为m的小球,此装置悬挂在O点,开始时装置自然下垂。
现对小球B施加一个水平力F,使装置静止在如图所示的位置,此时OA竖直。
求:
（1）轻绳OA的拉力大小;
（2）拉力F的大小。
14.（10分）太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境,人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体,生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝。
假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动,飞船由6000m的高空静止下落,可以获得持续25s之久的失重状态,你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验,已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍,重力加速度g取10m/s2,试求:
（1）飞船在失重状态下的加速度大小;
（2）飞船在微重力状态中下落的距离。
15.（12分）（2012·上海高考）如图,将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上。
圆环的直径略大于杆的截面直径。
圆环与杆间的动摩擦因数μ=0.8。
对圆环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角θ=53°的拉力F,使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动,求F的大小。
g取10m/s2。
16.（14分）（2013·苏州高一检测）
如图所示,长度l=2m,质量M=
kg的木板置于光滑的水平地面上,质量m=2kg的小物块（可视为质点）位于木板的左端,木板和小物块间的动摩擦因数μ=0.1,现对小物块施加一水平向右的恒力F=10N,取g=10m/s2。
求:
（1）将木板M固定,小物块离开木板时的速度大小;
（2）若木板M不固定,m和M的加速度a1、a2的大小;
（3）若木板M不固定,从开始运动到小物块离开木板所用的时间。
答案解析
1.【解析】选C。
因为惯性是物体本身的一种属性,只与质量有关,与其他因素无关,故A、B均错误。
战斗机在空中作战时甩掉副油箱是为了减小质量,使惯性减小,运动状态容易改变,故C正确。
公交汽车在启动时,人由于惯性应该向后倾,故D错误。
2.【解析】选A、C。
物体的速度不断增大,一定有加速度,合外力一定不为零,故A选项正确;物体的位移不断增大,匀速运动时位移也能逐渐增大,合外力却为零,故B选项错;若物体的位移与运动时间的平方成正比,则物体一定不是做匀速运动,一定有加速度,则物体必受力的作用,故C选项正确;若物体的速率不变而速度方向发生改变时,运动状态发生改变,一定受力的作用,故D选项错。
3.【解析】选A。
平衡力作用在同一物体上,且大小相等、方向相反。
作用力、反作用力分别作用在两个物体上。
桌面对物体的支持力和物体的重力受力物体都是桌面上的物体,A对,B错;物体对桌面的压力与桌面对物体的支持力作用在两个物体上,是一对作用力与反作用力,D错;物体对桌面的压力是弹力,与重力性质不同,C错。
【变式备选】物体静止在斜面上,以下的几种分析中正确的是（ ）
A.物体所受到静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力
B.物体所受重力沿垂直斜面的分力就是物体对斜面的压力
C.物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力
D.物体所受支持力的反作用力就是物体对斜面的压力
【解析】选D。
作用力和反作用力一定是同种性质的力,分别作用在两个物体上,物体受到静摩擦力的反作用力是物体对斜面的摩擦力,所以A错;物体受重力沿垂直斜面的分力在数值上等于物体对斜面的压力,重力是地球对物体的力,压力是物体对斜面的力,所以B错;物体受到地球的反作用力是物体对地球的吸引力,所以C错;物体所受支持力与物体对斜面的压力是一对作用力与反作用力,D对。
4.【解析】选A。
对宇航员由牛顿运动定律:
FN-mg=ma,得FN=6mg,再由牛顿第三定律可判定A项正确。
5.【解析】选A、D。
在上拉过程中,人受到重力和单杠对人的作用力,A正确;上拉过程中,要先加速,后减速,即先超重,后失重,单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力,B错误;同理,下放过程中,单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力,C错误;刚开始下放的过程中,人加速向下,其加速度可能为重力加速度,此时,人完全失重,单杠对人没有作用力,即人只受到一个重力的作用,D正确。
6.【解析】选D。
本题可采用排除法。
物体与地面间的滑动摩擦力Ff=μmg=2N,A、C中第1s内F=1N,物体不会动,比较可知这两种情况下3s内的位移一定小于D中3s内的位移。
B中第1s内加速、第2s内减速、第3s内加速,而D中前2s内一直加速,分析可知B中3s内的位移也比D中3s内的位移小,故选D。
7.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析:
（1）对AB整体受力分析;
（2）根据牛顿第二定律判断加速度的方向;
（3）依据其运动状态（加速度方向）对B进行受力分析。
【解析】选A。
由于A、B始终保持相对静止,故两者在斜面上运动的加速度均为:
a=gsinθ,方向沿斜面向下,对B受力分析可知,重力mg与支持力FN方向均为竖直方向,只有受到A对它的水平向左的静摩擦力,B才能产生沿斜面向下的加速度,故选项A正确,B、C、D错误。
8.【解析】选B。
日光灯受重力G及两根绳子的拉力FT作用而处于平衡状态,其受力如图所示。
由于两个拉力的夹角成直角,则由力的平行四边形定则可知G=
故FT=
G,B选项正确。
9.【解析】选A。
设弹簧的劲度系数为k,竖直悬挂时有kL=mg。
设物体放在斜面上时所受摩擦力为Ff,根据物体的平衡条件有kL+Ff=2mgsin30°=mg;由上述两式联立可得Ff=0,A正确。
10.【解析】选B。
因木块运动到右端的过程不同,对应的时间也不同,若一直匀加速至右端,则L=
μgt2,可得t=
C正确;若一直加速到右端时的速度恰好与传送带速度v相等,则L=
t,可得t=
D正确;若先匀加速到传送带速度v,再匀速到右端,则
+v（t-
）=L,可得t=
+
A正确;木块不可能一直匀速至右端,B错误。
11.【解析】平衡摩擦力时不应挂放有重物的小盘,只需将小车放在长木板上,将长木板不带滑轮的一端垫高,当小车刚好能匀速运动时,即平衡了摩擦力,A选项错误;当改变小车质量时,小车重力沿斜面向下的分力、摩擦力都跟质量成正比地改变,一次平衡后,就不用再平衡了,B选项正确;实验时应先接通电源,让打点计时器正常工作,再放开小车,才能打出完整的纸带,C选项错误;在小车中增减砝码时,必须保证小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量,才能使小车受到的牵引力近似等于小盘和重物的重力,D选项正确。
答案:
B、D
12.【解析】斜面长度L已知,测出小车由斜面顶端运动到斜面底端的时间t,由L=
at2得a=
分析表中数据,发现小车质量改变时,下滑时间不变（略有不同是因为实验中存在误差）,因此加速度与质量无关。
小车沿光滑斜面下滑时,受力分析如图所示。
则ma=mgsinα
所以a=gsinα（可见与质量无关）
则a-sinα图像中图线的斜率表示g的大小。
由图像中取两点,读出其横、纵坐标（sinα1,a1）、（sinα2,a2）,那么g=
代入图中数据得g=
m/s2=9.80m/s2。
答案:
不改变 无关 9.80 a=gsinα
13.【解析】
（1）图中AB是轻杆,无作用力,轻绳OA的拉力大小为FA,则
FA=mg （3分）
（2）B球受重力、OB绳拉力和水平力F三力作用而处于平衡状态
tan30°=
F=
mg （5分）
答案:
（1）mg
（2）
mg
14.【解析】
（1）设飞船在失重状态下的加速度为a,由牛顿第二定律得mg-Ff=ma
（2分）
又Ff=0.04mg
即mg-0.04mg=ma （2分）
解得a=9.6m/s2（2分）
（2）由x=
at2得 （2分）
x=
×9.6×252m=3000m。
（2分）
答案:
（1）9.6m/s2
（2）3000m
15.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析:
（1）明确圆环的运动状态;
（2）分析圆环的受力情况;
（3）根据牛顿第二定律列式求解。
【解析】令Fsin53°-mg=0,解得F=
N（2分）
当F<
N时,圆环与杆的上部接触,受力如图所示,
由牛顿第二定律得:
Fcosθ-μFN=ma （2分）
FN+Fsinθ=mg （2分）
由此得:
F=
=
N=1N（1分）
当F>
N时,圆环与杆的下部接触,受力如图所示,
由牛顿第二定律得:
Fcosθ-μF'N=ma （2分）
Fsinθ=F'N+mg （2分）
由此得:
F=
=
N
=9N（1分）
答案:
1N或9N
16.【解析】
（1）对小物块进行受力分析,由牛顿第二定律得F-μmg=ma （2分）
解得a=4m/s2 （1分）
小物块离开木板,有v2=2al （1分）
解得v=4m/s（1分）
（2）对m,由牛顿第二定律:
F-μmg=ma1 （2分）
解得a1=4m/s2 （1分）
对M,由牛顿第二定律:
μmg=Ma2 （1分）
解得a2=3m/s2 （1分）
（3）由位移公式知x1=
a1t2,x2=
a2t2 （2分）
从开始运动到小物块离开木板x1-x2=l （1分）
联立解得t=2s（1分）
答案:
（1）4m/s
（2）4m/s2 3m/s2 （3）2s
【总结提升】动力学问题的求解思路
类型一 据物体的受力情况求其运动情况
先进行受力分析求出合力,再根据牛顿第二定律求出物体的加速度,然后分析物体的运动过程,根据运动学公式求出运动学物理量。
类型二 据物体的运动情况求其受力情况
先分析物体的运动过程,根据运动学公式求出物体的加速度,再根据牛顿第二定律求出合力,然后利用力的合成与分解求出具体的力。
两种解题方法有时要交叉运用,特别是多过程运动问题,注意两过程受力特点及加速度变化情况,同时注意两运动过程中速度的衔接作用。
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