高一物理第四章牛顿运动定律教师版中学教育中学学案_中学教育-中学课件.pdf

第四章 牛顿运动定律 单元知识集锦 阶段性测试卷 姓名：分数：一、选择题(本题 10小题，每小题 4分，共 40分)1 如图所示，一个楔形物体 M 放在固定的粗糙斜面上，M 上表面水平且光滑，下表面粗糙，在其上表面上放一光滑小球 m，楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（）A沿斜面方向的直线 B竖直向下的直线 C无规则的曲线 D抛物线【答案】B【解析】小球在运动过程中水平方向不受任何外力，只有竖直方向受到重力与支持力作用，则小球只能沿竖直向下做直线运动，B 正确。【难度】较易 2下列关于惯性的说法中正确的是（）A物体只有静止或匀速直线运动时才有惯性 B汽车速度越大刹车后越难停下来，表明速度越大惯性越大 C宇宙飞船中的物体处于完全失重状态，所以没有惯性 D乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小【答案】D【解析】因为一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性，由质量唯一确定，不会因为外界因素的变化而变化，与物体是否运动、是否受力都没有任何关系。所以此 A、B、C 均错误，D 正确。【难度】较易 3如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是（）A向右做加速运动 B向右做减速运动 C向左做加速运动 D向左做减速运动【答案】AD【解析】小球所受的合外力等于弹簧对小球的弹力，方向水平向右，由牛顿第二定律的同向性可知，小球的加速度方向水平向右。由于小球的速度方向可能向左，也可能向右，则小球及小车的运动性质为：向右的加速运动或向左的减速运动。【难度】一般 4原来做匀速直线运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体 A 静止在地板上，如图所示，现发现 A 突然被弹簧拉向右方，由此可判断此时升降机的运动可能是（）A加速上升 B减速上升 C加速下降 D减速下降【答案】BC【解析】当升降机静止时，地板给物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力可能小于或等于最大静摩擦力。当升降机有向下的加速度时，必然会减小物体对地板的正压力，也就减小了最大静摩擦力，这时的最大静摩擦力小于电梯静止时的静摩擦力，而弹簧的弹力又未改变，故只有在这种情况下 A 才可能被拉向右方。四个选项中 B、C 两种情况电梯的加速度是向下的，故选 BC。【难度】一般 5如图所示，用手提一轻弹簧，弹簧下端挂一金属球。在将整个装置匀加速上提的过程中，手突然停止不动，则在此后一小段时间内（）A小球立即停止运动 B小球继续向上做减速运动 C小球的速度与弹簧的形变量都要减小 D小球的加速度减小【答案】D【解析】手突然停止不动，此后一小段时间内，弹力大于重力，合力向上，小球加速度方向与速度方向相同，因此球做加速运动，随着形变量减小，由kxmgam知，球的加速度减小。【难度】一般 6 建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料 质量为 70.0 kg 的建筑工人站在地面上，通过定滑轮将 20.0 kg 的建筑材料以 0.5 m/s2的加速度上升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则建筑工人对地面的压力大小为(g 取 10 m/s2)（）A510 N B490 N C890 N D910 N【答案】B【解析】对建筑材料进行受力分析，根据牛顿第二定律有 F-mg=ma，得绳子的拉力大小等于 F=210 N；再对人受力分析，由平衡的知识得 Mg=F+FN，得 FN=490 N。根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为 490 N。【难度】一般 7如图所示，两块粘连在一起的物块 a 和 b，质量分别为 ma和 mb，放在光滑的水平桌面上，现同时给它们施加方向如图所示的推力Fa和拉力Fb，已知FaFb，则 a 对 b 的作用力（）A必为推力 B必为拉力 C可能为推力，也可能为拉力 D不可能为零【答案】C【解析】对整体受力分析，由牛顿第二定律可求得整体的加速度，再用隔离法分析 a 的合力，分析合力与两分力的关系可得出 a、b 间的力的性质。整体：水平方向受两推力而做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得：babammFFa 对 a：由牛顿第二定律可得：Fa+T=maa，aamFTbabammFF=babaabmmFmFm 若 mbFamaFb，T 为正值，b 对 a 为拉力；若 mbFamaFb，T 为负值，则 b 对a 为推力。【难度】一般 8.质量为 0.3 kg 的物体在水平面上运动，图中两直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力时的速度时间图象，则下列说法正确的是（）A物体所受摩擦力一定等于 0.1 N B水平拉力一定等于 0.1 N C物体不受水平拉力时的速度时间图象一定是 a D物体不受水平拉力时的速度时间图象一定是 b【答案】B【解析】通过速度时间图线分别求出 a、b 的加速度，再通过牛顿第二定律求出摩擦力和拉力的大小。a 图线的加速度大小221/31/635smsma，b 图线的加速度大小222/32/615smsma；当拉力方向与速度方向相同时，a 图线表示有拉力，b 图线没有拉力，根据牛顿第二定律有：f-F=ma1，f=ma2，代入数据解得，f=0.2 N，F=0.1 N。当拉力方向与速度方向相反时，a 图线表示没有拉力，b 图线有拉力。根据牛顿第二定律有：f=ma1，f+F=ma2，代入数据解得，f=0.1 N，F=0.1 N，故 B 正确，A、C、D 错误。【难度】一般 9.如图所示，A、B 两木块间连一轻质弹簧，A、B 质量相等，一起静止地放在一块光滑木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬间，A、B 两木块的加速度分别是（）AaA0，aB2g BaAg，aBg CaA0，aB0 DaAg，aB2g【答案】A【解析】在抽出木板的瞬时，弹簧对 A 的支持力和对 B 的压力并未改变。A物体受重力和支持力，有 mg=F，aA=0。B 物体受重力和弹簧的向下的压力，根据牛顿第二定律gmmgmgmmgFa2。【难度】一般 10如图所示，质量为 m 的球与弹簧和水平细线相连，、的另一端分别固定于 P、Q，球静止时，中拉力大小为 F1，中拉力大小为 F2，当仅剪断、中的一根的瞬间时，球的加速度 a 应是（）A若断，则 ag，方向竖直向下 B若断，则2Fam，方向水平向左 C若断，则1Fam，方向沿的延长线 D若断，则 ag，方向竖直向上【答案】AB【解析】先研究原来静止的状态，由平衡条件求出弹簧和细线的拉力。刚剪断细绳时，弹簧来不及形变，故弹簧弹力不能突变；细绳的形变是微小形变，在刚剪短弹簧的瞬间，细绳弹力可突变。根据牛顿第二定律求解瞬间的加速度。绳子未断时，受力如图，由共点力平衡条件得，F2=mgtan，sin1mgF 刚剪断弹簧瞬间，细绳弹力突变为 0，故小球只受重力，加速度为 g，竖直向下，故 A 正确，C 错误；刚剪短细线瞬间，弹簧弹力和重力不变，受力如图：由几何关系，F合=F1sin=F2=ma，因而 a=mFmF21sin，方向水平向左，故B 正确，D 错误。【难度】一般 二、填空题(共 3小题，每小题 6分，共 18分)11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 t1、t2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 s，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 M0.4 kg，改变 m 的值进行多次实验，以下 m 的取值不合适的一个是_。Am5 g Bm15 g Cm40 g Dm400 g（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：_。(用 t1、t2、D、s 表示)【答案】（1）取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不移动；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遮挡的时间 t 都相等 （2）D （3）a=2221()()2DDtts【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；或数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间 t 都相等。（2）为了减少实验的误差，试验时应该使得小车的质量远大于砝码的质量，所以砝码的质量取 400 g 不合适。（3）遮光片通过光电门时的速度分别为11tDv和22tDv，根据公式asvv22122可得 a2221()()2DDtts。【难度】容易 12如图所示，甲船及人的总质量为 m1，乙船及人的总质量为 m2，已知 m12m2，甲、乙两船上的人各拉着水平轻绳的一端对绳施加力，设甲船上的人施力为 F1，乙船上的人施力为 F2。甲、乙两船原来都静止在水面上，不考虑水对船的阻力，甲船产生的加速度大小为 a1，乙船产生的加速度大小为 a2，则 F1F2_，a1a2_。【答案】11 12【解析】以绳为研究对象，它受甲船上的人所施的力 F1和乙船上的人所施的力 F2，由于绳的质量不计(轻绳)，故由牛顿第三定律得 F1F2，由于绳对甲船上的人所施的力F1 与F1和绳对乙船上的人所施的力F2 与F2分别为作用力与反作用力，故由牛顿第三定律可解本题。由牛顿第三定律可知力的大小应满足关系式 F1 F1，F2 F2，所以 F1 F2；分别对甲、乙两船应用牛顿第二定律得：/111Fam，/222Fam，由于 m12m2，所以 a1a212；故 F1F211，a1a212。【难度】一般 13物体 A、B 都静止在同一水平面上，它们的质量分别为 MA、MB，与水平面间的动摩擦因数分别为 A、B，平行于水平面的拉力 F 分别拉物体 A、B，测得加速度 a 与拉力 F 的关系图象如图中 A、B 所示，则可得到 MAMB，AB（“大于”“小于”或“等于”）。【答案】小于 大于【解析】物体在水平面上运动时，受水平拉力 F、重力 mg、水平面的支持力N 和滑动摩擦力 f 作用，根据牛顿第二定律，在水平方向上有：mafF，在竖直方向上有:0 mgN，根据滑动摩擦定律有：Nf，联立以上三式解得：gmFa，即 a 与拉力 F 呈一次函数关系，对照图象可知，图象中两图线的斜率关系为：BAkk，即：BAmm，两图线的纵截距关系为：BAbb，即：BA。【难度】一般 三、计算题（共 42分）14（10 分）质量 m4 kg 的物体在 F110 N 的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动。撤去 F1后，经 4 s 物体停下来。求物体做匀速直线运动的速度和撤去力 F1后的位移。【答案】10 m/s 20 m【解析】此题是已知受力情况求运动参量。物体做匀速直线运动时，重力与弹力平衡，拉力与摩擦力大小相等。当撤去 F1后，物体做匀减速直线运动。设物体运动方向为正方向，在减速运动过程中加速度10=-4Fam合 m/s22.5 m/s2。由公式 vv0at，v0 得：v0at(2.5)4 m/s10 m/s。再由 v220v2ax 得：22010=-22(2.5)vxam20 m。或0100422vvxtm20 m。【难度】一般 15（10 分）一质量为 m40 kg 的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从 t0时刻由静止开始上升，在 0 到 6 s 内体重计示数 F 的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(重力加速度 g 取 10 m/s2)放在固定的粗糙斜面上上表面水平且光滑下表面粗糙在其上表面上放一光滑小球楔形物体由静止释放则小球在碰到斜面前的运动轨迹是沿斜面方向的直线竖直向下的直线无规则的曲线抛物线答案解析小球在运动过程中水平方向不受法中正确的是物体只有静止或匀速直线运动时才有惯性汽车速度越大刹车后越难停下来表明速度越大惯性越大宇宙飞船中的物体处于完全失重状态所以没有惯性乓球可以被快速抽杀是因为乓球的惯性小答案解析因为一切物体都具有关系所以此均错误正确难度较易如图所示一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧其左端固定在小车上右端与一小球相连设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态若忽略小球与小车间的摩擦力则在此段时间内 【答案】9 m【解析】由题图可知，在 t0 到 t12 s 的时间内，体重计的示数大于 mg，故电梯应做向上的匀加速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为 F1，电梯及小孩的加速度为 a1，由牛顿第二定律，得 F1mgma1，在这段时间内电梯上升的高度 h12112at；在 t1到 t25 s 的时间内，体重计的示数等于 mg，故电梯应做匀速上升运动，速度为 t1时刻电梯的速度，即 v1a1t1，在这段时间内电梯上升的高度 h2v1(t2t1)；在 t2到 t36 s 的时间内，体重计的示数小于 mg，故电梯应做向上的匀减速运动，设这段时间内体重计作用于小孩的力为 F2，电梯及小孩的加速度为 a2，由牛顿第二定律，得mgF2ma2，在这段时间内电梯上升的高度h3v1(t3t2)12a2(t3t2)2，电梯上升的总高度 hh1h2h3，由以上各式代入数据解得 h9 m。【难度】一般 16（11 分）一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示设运动员的质量为 65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦，重力加速度取 g10m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度 a1 m/s2上升时，试求：（1）运动员竖直向下拉绳的力；（2）运动员对吊椅的压力。【答案】（1）440 N，方向竖直向下 （2）275 N，方向竖直向下【解析】（1）将运动员和吊椅看作一个整体，由牛顿第二定律得：2F-(M人-M吊椅)g=(M人-M吊椅)a 解得 F=440N，方向竖直向下；根据牛顿第三定律，运动员向下拉绳的力 F F440 N。（2）对人受力分析：拉力 F、重力 M人g、支持力 FN，由牛顿第二定律 F+FN-M人g=M人a 解得 FN=275N，方向竖直向上，由牛顿第三定律得 F压=FN=275N，方向竖直向下。【难度】一般 17（11 分）如图所示，物体 A 放在足够长的木板 B 上，木板 B 静止于水平面上。已知 A的质量 mA和 B 的质量 mB均为 2.0 kg，A、B 之间的动摩擦因数 10.2，B 与水平面之间的动摩擦因数 20.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度 g 取 10 m/s2。若从 t0 开始，木板 B 受 F116 N 的水平恒力作用，t1 s 时 F1改为 F24 N，方向不变，t3 s 时撤去 F2。（1）木板 B 受 F116 N 的水平恒力作用时，A、B 的加速度 aA、aB各为多少？（2）从 t0 开始，到 A、B 都静止，A在 B 上相对 B 滑行的时间为多少？（3）请以纵坐标表示 A 受到 B 的摩擦力 FfA，横坐标表示运动时间 t(从 t0开始，到 A、B 都静止)，取运动方向为正方向，在图中画出 FfAt 的关系图线(以图线评分，不必写出分析和计算过程)。【答案】（1）aA=2 m/s2 aB=4 m/s2（2）1.5 s （3）如图所示（见解析）【解析】（1）对 A、B 隔离分析，根据牛顿第二定律，对 A：1mAg=mAaA，解得：aA=1g=0.2 10 m/s2=2 m/s2 对 B：F1-2(mA+mB)g-1mAg=mBaB，解得：aB=4 m/s2（2）从 t=0 时，A、B 物体运动分为两个过程，先以不同的加速度做匀加速运动，后以不同的加速度做匀减速运动，达到共同速度后一起做匀速直线运动。设 t1=1s 时，A、B 速度分别为 vA、vB，则有：vA=aA t1=2 1 m/s=2 m/s，vB=aB t1=4 1 m/s=4 m/s F1改为 F2=4N 后，在 B 速度大于 A 速度的过程，A 的加速度不变，B 的加速度设为aB，根据牛顿第二定律得F2-2(mA+mB)g-1mAg=maB，代入数据得aB=-2m/s2。设经过时间 t2，A、B 速度相等，由于 A、B 之间的最大静摩擦力fm=1mAg=0.2 2.0 10N=4N 假如 A、B 相对静止，整体分析合外力为:F合=F2-2(mA+mB)g=0Nfm此后它们保持相对静止。vA+aA t2=vB+aB t2，代入数据得 t2=0.5s A在 B 上相对 B 滑行的时间为 t=t1+t2=1.5s。（3）从 t=0 到 t=1s 再到到达共同速度，AB 之间均是滑动摩擦力，之后为零，当撤去力后，一起匀减速运动，整体求出加速度，再以 A 利用牛顿第二定律即可求出 AB之间的摩擦力大小。【难度】一般 放在固定的粗糙斜面上上表面水平且光滑下表面粗糙在其上表面上放一光滑小球楔形物体由静止释放则小球在碰到斜面前的运动轨迹是沿斜面方向的直线竖直向下的直线无规则的曲线抛物线答案解析小球在运动过程中水平方向不受法中正确的是物体只有静止或匀速直线运动时才有惯性汽车速度越大刹车后越难停下来表明速度越大惯性越大宇宙飞船中的物体处于完全失重状态所以没有惯性乓球可以被快速抽杀是因为乓球的惯性小答案解析因为一切物体都具有关系所以此均错误正确难度较易如图所示一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧其左端固定在小车上右端与一小球相连设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态若忽略小球与小车间的摩擦力则在此段时间内