2015_2016学年高中物理第四章牛顿运动定律水平测试含解析新人教版必修1.doc

【金版教程】2015-2016学年高中物理 第四章 牛顿运动定律水平测试 新人教版必修1一、选择题(本题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第810题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)12014·天津河西高一质检某物体在三个共点力F1、F2、F3作用下处于平衡状态，则下图正确反映了这三个力的关系的是()答案D解析本题考查共点力平衡特点，三个共点力平衡，三个力首尾相连，可以构成封闭三角形，选项D正确。2下述关于运动和力的说法中正确的是()A必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力作用，物体就要停下来B物体所受的合外力不为零时，它的速度有可能为零C当物体受到的跟运动方向相同的合外力逐渐减小时，物体的速度将逐渐减小D物体受到的合外力恒定时，它的运动状态将保持不变答案B解析力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因，故A错。若合外力不为零，加速度就不为零，但速度有可能为零，B对。合外力与速度同向时，物体做加速运动，速度应越来越大，C错。合外力恒定时，加速度恒定，但运动状态即速度要发生改变，D错。32015·成都高一检测如图所示，挂有一条鱼的弹簧测力计悬在电梯顶部，鱼的质量为m，当地的重力加速度为g，在电梯运行过程中，弹簧测力计示数F。则()A若Fmg，则电梯一定在匀速运动B若F>mg，则电梯一定在加速上升C若F>mg，则电梯一定在减速上升D若F<mg，则电梯一定在减速上升答案A解析由平衡条件，匀速时Fmg，A正确；若F>mg，加速度向上，可能加速上升或减速下降，B、C均错误；F<mg可能加速下降或减速上升，D错误。42014·重庆高考以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的vt图象可能正确的是()答案D解析受空气阻力作用的物体，上升过程：mgkvma，得agv，v减小，a减小，A错误。到达最高点时v0，ag，即两图线与t轴相交时斜率相等，故D正确。5在粗糙水平地面与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物A，A与竖直墙之间放一个光滑圆柱体B，整个装置处于静止状态，现对B加一个竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3，若F缓慢增大，而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中()AF1保持不变，F3缓慢增大BF1缓慢增大，F3保持不变CF2缓慢增大，F3缓慢增大DF2缓慢增大，F3保持不变答案C解析如图所示球B受到四个力作用，且保持静止，则不变，F2cosFmg。若F缓慢增大，则F2缓慢增大。F2和F2是一对作用力与反作用力，大小相等，故F2缓慢增大。F2sinF1，若F2缓慢增大，则F1缓慢增大。对于整体而言：地面对A的摩擦力FfF1，地面对A的支持力FNFG总，所以Ff和FN均缓慢增大，所以F3缓慢增大，C对。6在水平的足够长的固定木板上，一小物块以某一初速度开始滑动，经一段时间t后停止。现将该木板改置成倾角为45°的斜面，让小物块以相同的初速度沿木板上滑，若小物块与木板之间的动摩擦因数为，则小物块上滑到最高位置所需时间t与t之比为()A.B.C. D.答案A解析木板水平时，小物块的加速度a1g，设滑行初速度为v0，则滑行时间为t；木板改为倾角为45°的斜面后，小物块上滑的加速度为：a2滑行时间：t因此，故A正确。7物体A、B、C均静止在同一水平面，它们的质量分别为mA、mB和mC与水平面间的动摩擦因数分别为A、B和C，用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C，它们的加速度a与拉力F关系如右图所示，A、B、C对应的直线分别为甲、乙、丙，甲、乙两直线平行，则下面正确的是()AAB，mAmB BBC，mAmBCA>B，mA>mB DB<C，mA<mB答案B解析因为ag，所以在aF图象中斜率为，截距为g，由图象可得甲、乙斜率相等，乙、丙截距相等。故选B。8要判断一个物理关系式是否成立，有时不必作复杂的推导，只需分析式中各量的单位，就可判定有些表达式是错误的。在下面的实例中，某同学导出了四个不同的关系式，请你根据单位分析，确定其中必定错误的选项。例：光滑水平面上有一质量为M、倾角为的光滑斜面体，它的斜面上有另一质量为m的物块沿斜面下滑。关于下滑过程中物块对斜面的压力FN、斜面的加速度aM及滑块的加速度am，某同学得出的关系式中错误的有()AFNBFNCaM Dam答案AD解析选项A中，等式左边压力FN的单位为N，而等式右边推导出来的单位为m/s2。同理，可知D错误。92014·山东高考一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图象如图。在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()At1 Bt2Ct3 Dt4答案AC解析vt图象中，纵轴表示各时刻的速度，t1、t2时刻速度为正，t3、t4时刻速度为负，图线上各点切线的斜率表示该时刻的加速度，t1、t4时刻加速度为正，t2、t3时刻加速度为负，根据牛顿第二定律，加速度与合外力方向相同，故t1时刻合外力与速度均为正，t3时刻合外力与速度均为负，A、C正确，B、D错误。10如右图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时，下列说法中正确的是()A匀速下滑时，M对地面的压力等于(Mm)gB加速下滑时，M对地面的压力小于(Mm)gC减速下滑时，M对地面的压力大于(Mm)gDM对地面的压力始终等于(Mm)g答案ABC解析将m和M视为系统，当m匀速下滑时，系统竖直方向没有加速度，所以处于平衡状态，对地面的压力等于系统的重力。当m加速下滑时，整个系统在竖直方向上有向下的加速度，处于失重状态，对地面的压力小于系统的重力。当m减速下滑时，系统在竖直方向上具有向上的加速度，处于超重状态，对地面的压力大于系统的重力。A、B、C正确。二、实验题(本大题共2小题，共16分)11(6分)某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系，实验装置如图所示。主要思路是，通过改变悬挂小钩码的质量，改变小车所受拉力，并测得小车的加速度。将每组数据在坐标纸上描点、画线，观察图线特点。(1)实验中应该满足：钩码的质量m和小车质量M的关系为：_。(2)如图所示为本实验中得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔T0.10 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm.为了尽量减小误差，则用T、x1、x2x6表示小车加速度大小a_，计算得加速度大小a_m/s2(计算结果保留两位有效数字)。(3)经过6次实验，获得了6组对应的小车所受合力F、小车加速度a的数据，在坐标纸上描点、画线，得到如图所示的aF图线。发现图线不过原点，经排查发现：并非人为的偶然误差所致，那么，你认为出现这种结果的原因可能是：_。学习牛顿第二定律后，你认为，图中图线的斜率表示_。答案(1)m远小于M(2)0.64(3)小车前进过程中受到滑动摩擦力12(10分)2014·重庆高考为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图甲所示的实验装置。他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L(L>)。他们首先在绳上距离P点10 cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ。随后，改变重物悬挂点C的位置，每次将P到C点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长的关系曲线如图乙所示。由实验可知：曲线中拉力最大时，C与P点的距离为_cm，该曲线为_(选填：TP或TQ)的曲线。在重物从P移到Q的整个过程中，受到最大拉力的是_(选填：P或Q)点所在的立柱。在曲线、相交处，可读出绳的拉力T0_N，它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0_。答案60(5664之间的值均可)TPQ4.30(4.254.35之间的值均可)解析由图乙可读出，中拉力最大时，C与P点的距离为60 cm。此时以C点为研究对象，如图所示，竖直方向TPsin1TQsin2mg，水平方向TPcos1TQcos2。当TPTQ时，cos1cos2，即12，若C点左移即减小，则1增大，cos1减小，2减小，cos2增大，1，即TPTQ，故为TP的曲线，为TQ的曲线。由图乙可知图线对应的极值最大，故受到最大拉力的是Q点所在的立柱。曲线、相交处，可读出绳的拉力T0为4.30 N。此时满足关系：TPTQT0TPsin1TQsin2mgTPcos1TQcos2sin2解得：12T0三、计算题(本大题共4小题，共44分)13(10分)如图所示，用细线拉着小球A向上做加速运动，小球A、B间用弹簧相连，两球的质量分别为m和2m，加速度的大小为a。若拉力F突然撤去，求A、B两球的加速度大小分别为多少。答案3g2aa解析撤去力F之前，系统有共同的向上的加速度a，撤去力F之后，由于惯性，A、B两球仍向上运动，且弹簧的弹力不发生突变，故B的受力情况未变，其加速度大小仍为a，方向竖直向上；但A的受力情况发生变化，加速度发生突变。去掉力F的瞬间，由牛顿第二定律对B球分析得FT2mg2ma，所以弹簧弹力FT2m(ga)。对A球，由牛顿第二定律得FTmgma，所以A球的加速度为a2m(ga)mg/m3g2a。14(10分)2012·安徽高考质量为0.1 kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的vt图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。设球受到的空气阻力大小恒为f，取g10 m/s2，求：(1)弹性球受到的空气阻力f的大小。(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。答案(1)0.2 N(2)0.375 m解析(1)由vt图象可知，弹性球第一次下落过程中的加速度为：a1 m/s28 m/s2由牛顿第二定律得：mgfma1则有：fmgma1(0.1×100.1×8) N0.2 N(2)弹性球第一次碰撞后反弹时的速度为vv×4 m/s3 m/s由牛顿第二定律得：mgfma则：a m/s212 m/s2则反弹的高度为：h m0.375 m。15(12分)2014·成都高一检测我国侵权责任法第87条“高空坠物连坐”条款规定：建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害，难以确定具体侵权人的，除能够证明自己不是侵权人外，由可能加害的建筑物使用人给予补偿。近日，绵阳一小伙就借助该条款赢得了应用的赔偿。假设质量为5.0 kg的物体，从离地面36 m高处，由静止开始加速下落，下落过程中阻力恒定，经3 s落地。试求：(1)物体下落的加速度的大小；(2)下落过程中物体所受阻力的大小。(g取10 m/s2)答案(1)8 m/s2(2)10 N解析(1)物体下落过程中做初速度为零的匀加速运动，所以根据公式hat2可得：a8 m/s2(2)根据牛顿第二定律可得mgfma，故fmgma10 N。16(12分)2014·课标全国卷公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s，当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5，若要求安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。答案20 m/s(72 km/h)解析设路面干燥时，汽车与地面的动摩擦因数为0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得0mgma0sv0t0式中，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度。设在雨天行驶时，汽车与地面的动摩擦因数为，依题意有0设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得mgmasvt0联立式并代入题给数据得v20 m/s(72 km/h)11