高一物理必修一第四章习题及答案中学教育试题_中学教育-试题.pdf

名师精编 欢迎下载 第四章 牛顿运动定律 一、选择题 1下列说法中，正确的是()A某人推原来静止的小车没有推动是因为这辆车的惯性太大 B运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 C竖直上抛的物体抛出后能继续上升，是因为物体受到一个向上的推力 D物体的惯性与物体的质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小 2关于牛顿第二定律，正确的说法是()A合外力跟物体的质量成正比，跟加速度成正比 B加速度的方向不一定与合外力的方向一致 C加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体的质量成反比；加速度方向与合外力方向相同 D由于加速度跟合外力成正比，整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的 2 倍 3关于力和物体运动的关系，下列说法正确的是()A一个物体受到的合外力越大，它的速度就越大 B一个物体受到的合外力越大，它的速度的变化量就越大 C一个物体受到的合外力越大，它的速度的变化就越快 D一个物体受到的外力越大，它的加速度就越大 4在水平地面上做匀加速直线运动的物体，在水平方向上受到拉力和阻力的作用，如果要使物体的加速度变为原来的 2 倍，下列方法中可以实现的是()A将拉力增大到原来的 2 倍 B阻力减小到原来的21 C将物体的质量增大到原来的 2 倍 D将物体的拉力和阻力都增大原来的 2 倍 5竖直起飞的火箭在推力 F 的作用下产生 10 m/s2 的加速度，若推动力增大到 2F，则火箭的加速度将达到(g取 10 m/s2，不计空气阻力)()A20 m/s2 B25 m/s2 C30 m/s2 D40 m/s2 6向东的力 F1单独作用在物体上，产生的加速度为 a1；向北的力 F2 单独作用在同一个物体上，产生的加速度为 a2。则 F1和 F2同时作用在该物体上，产生的加速度()A大小为 a1a2 B大小为2221aa C方向为东偏北 arctan 12aa D方向为与较大的力同向 名师精编 欢迎下载 7物体从某一高处自由落下，落到直立于地面的轻弹簧上，如图所示。在 A 点物体开始与弹簧接触，到 B 点物体的速度为 0，然后被弹簧弹回。下列说法中正确的是()A物体从 A下落到 B 的过程中，加速度不断减小 B物体从 B 上升到 A的过程中，加速度不断减小 C物体从 A下落到 B 的过程中，加速度先减小后增大 D物体从 B 上升到 A的过程中，加速度先增大后减小 8物体在几个力作用下保持静止，现只有一个力逐渐减小到零又逐渐增大到原值，则在力变化的整个过程中，物体速度大小变化的情况是()A由零逐渐增大到某一数值后，又逐渐减小到零 B由零逐渐增大到某一数值后，又逐渐减小到某一数值 C由零逐渐增大到某一数值 D以上说法都不对 9如图所示，一个矿泉水瓶底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则()A水瓶自由下落时，小孔向下漏水 B将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水 C将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水 D将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水 10如图所示，在倾角为的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫。已知木板的质量是猫质量的 2 倍。当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变。则此时木板沿斜面下滑的加速度为()A2gsin Bg sin C23g sin D2g sin 二、填空题 11质量为 2 kg 的物体受到 40 N、30 N 和 50 N 三个恒力的作用，刚好处于静止状态，现突然将其中 30 N 的外力撤去，其余两力不变，物体将获得 m/s2 的加速度。12某物体沿倾角为 30 的斜面可以匀速下滑，将斜面倾角增大到 53，让该物体以 5 m/s 的初速度冲上斜面，它上滑的最大距离是_m。(sin 53 =0.8，cos 53 =0.6)131966 年曾在地球上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船 m1，去接触正在轨道上运行的火箭组 m2(发动机已熄灭)。接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的推力等于 895 N，测出飞船和火箭组的加速度为 0.13 m/s2。双子星号宇宙飞船的质量为 3 400 kg，则火箭的质量为 。A B 车的惯性太大运动得越快的汽车越不容易停下来是因为汽车运动得越快惯性越大竖直上抛的物体抛出后能继续上升是因为物体受到一个向上的推力物体的惯性与物体的质量有关质量大的惯性大质量小的惯性小关于牛顿第二定律正确合外力成正比跟物体的质量成反比加速度方向与合外力方向相同由于加速度跟合外力成正比整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的倍关于力和物体运动的关系下列说法正确的是一个物体受到的合外力越大它的速一个物体受到的外力越大它的加速度就越大在水平地面上做匀加速直线运动的物体在水平方向上受到拉力和阻力的作用如果要使物体的加速度变为原来的倍下列方法中可以实现的是将拉力大到原来的倍阻力减小到原来的将物体的质名师精编 欢迎下载 14如图所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。两小球均保持静止。当突然剪断细绳时，上面小球 A的加速度是 ，下面小球 B 的加速度是 。15如图所示，小车沿水平面以加速度 a 向右做匀加速直线运动车的右端固定一根铁杆，铁杆始终保持与水平面成角，杆的顶端固定着一只质量为 m 的小球此时杆对小球的作用力为_。16如图所示，质量为 2 m 的物块 A 与质量为 m 的物块 B 置于水平面上，在已知水平推力 F 的作用下，A、B 做加速运动，若水平面光滑，则 A 对 B 的作用力的大小为 。若水平面不光滑，且 A、B 与地面的动摩擦因数相等，则 A对 B 的作用力的大小为 。17 一个弹簧测力计最多只能挂上 60 kg 的物体，在以 5 m/s2 的加速度下降的电梯中，则它最多能挂上_kg的物体。如果在电梯内，弹簧测力计最多只能挂上 40 kg 的物体，则加速度大小为_ m/s2。电梯的运行方式为 (指明加速或减速以及运动方向)。(g 取 10 m/s2)三、实验题 18在验证牛顿第二定律的实验中，测量长度的工具是 ，精度是 mm；测量时间的工具是 ；测量质量的工具是 。实验中砂和桶的总质量 m 和车与砝码的总质量 M 间必须满足的条件是 。实验中打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间是 0.1 s，图中长度单位是 cm，由此可以算出小车运动的加速度是 m/s2。四、计算题 19如图是某同学做引体向上时身体的速度时间图象。此同学身体(除胳膊外)的质量为 60 kg。在 0.25 s 时刻，该同学的胳膊给身体的力量是多大?(g 取 9.8 m/s2)20如图所示，质量 M=1 kg 的小球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成 =30 角，球与杆间的动摩擦因数为321，小球受到竖直向上的拉力 F=20 N，则小球沿杆上滑的加速度大小为多少？(g 取 10 m/s2)a m A B F 车的惯性太大运动得越快的汽车越不容易停下来是因为汽车运动得越快惯性越大竖直上抛的物体抛出后能继续上升是因为物体受到一个向上的推力物体的惯性与物体的质量有关质量大的惯性大质量小的惯性小关于牛顿第二定律正确合外力成正比跟物体的质量成反比加速度方向与合外力方向相同由于加速度跟合外力成正比整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的倍关于力和物体运动的关系下列说法正确的是一个物体受到的合外力越大它的速一个物体受到的外力越大它的加速度就越大在水平地面上做匀加速直线运动的物体在水平方向上受到拉力和阻力的作用如果要使物体的加速度变为原来的倍下列方法中可以实现的是将拉力大到原来的倍阻力减小到原来的将物体的质名师精编 欢迎下载 21将金属块 m 用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，金属块始终没有离开上顶板。当箱以 a=2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力显示的压力为 6.0 N，下底板的压力传感器显示的压力为 10.0 N。(g=10 m/s2)(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况。(2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？22如图所示，一平直的传送带以速率 v=2 m/s 匀速运行，把一工件从 A处运送到 B 处，A、B 相距 d=10 m，工件与传送带间的动摩擦因数 =0.1。若从 A处把工件轻轻放到传送带上，那么经过多长时间能被传送到 B 处?m 车的惯性太大运动得越快的汽车越不容易停下来是因为汽车运动得越快惯性越大竖直上抛的物体抛出后能继续上升是因为物体受到一个向上的推力物体的惯性与物体的质量有关质量大的惯性大质量小的惯性小关于牛顿第二定律正确合外力成正比跟物体的质量成反比加速度方向与合外力方向相同由于加速度跟合外力成正比整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的倍关于力和物体运动的关系下列说法正确的是一个物体受到的合外力越大它的速一个物体受到的外力越大它的加速度就越大在水平地面上做匀加速直线运动的物体在水平方向上受到拉力和阻力的作用如果要使物体的加速度变为原来的倍下列方法中可以实现的是将拉力大到原来的倍阻力减小到原来的将物体的质名师精编 欢迎下载 参考答案 一、选择题 1D 2C 3CD 4D 解析：amFFf ，2amFFf2 2 5C 解析：Fmgma1 Fmgma1 当推动力增大到 2F，则：2Fmgma2 2(mgma1)mgm(2a1g)ma2 a22a1g30 m/s2 6BC 解析：加速度为矢量，两个互相垂直的矢量的合成可以用勾股定理计算。7C 解析：在 A和 B 之间有一个重力等于弹力的平衡位置 D，从 A下落到平衡位置 D 的过程，加速度大小 a=mFG，随着弹力不断增大，加速度越来越小；从平衡位置 D 下落到 B 的过程，加速度大小 a=mGF，随着弹力不断增大，加速度越来越大。同理，物体从 B 上升到 A的过程中，随着弹力不断减小，加速度先减小后增大。注意加速度要由合力决定，而不是与弹力直接挂钩。本题中有几个关键点：刚接触弹簧时 A点，弹力为零，合力等于重力；小球受到的弹力与重力大小相等时 D 点，小球受合力为零，加速度为零，速度最大；最低点 B，弹力最大，合力向上，也最大，加速度向上最大，速度为零。小球运动过程还可用速度图象表示，OA 段对应自由下落阶段；AD 段对应弹力逐渐增大到等于重力阶段；DB段对应减速下降阶段。8C 解析：物体的加速度先由零增大到某值，再由某值减小到零，但加速度的方向不变，所以物体一直做加速运动。9CD 解析：无论水瓶是自由下落，还是向各个方向抛出，在运动过程中，小孔都不会有水漏出来。原因是在空中的水瓶和水瓶内的水，只受到重力的作用，重力的作用效果全部用来产生重力加速度(g=9.8 m/s2)，没有使水与水之v O t A D B 车的惯性太大运动得越快的汽车越不容易停下来是因为汽车运动得越快惯性越大竖直上抛的物体抛出后能继续上升是因为物体受到一个向上的推力物体的惯性与物体的质量有关质量大的惯性大质量小的惯性小关于牛顿第二定律正确合外力成正比跟物体的质量成反比加速度方向与合外力方向相同由于加速度跟合外力成正比整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的倍关于力和物体运动的关系下列说法正确的是一个物体受到的合外力越大它的速一个物体受到的外力越大它的加速度就越大在水平地面上做匀加速直线运动的物体在水平方向上受到拉力和阻力的作用如果要使物体的加速度变为原来的倍下列方法中可以实现的是将拉力大到原来的倍阻力减小到原来的将物体的质名师精编 欢迎下载 间，水与水瓶之间发生挤压(形变)的效果。换句话说，一点也没有了水压，处于完全失重状态。10C 解析：猫保持平衡，对板的摩擦力为 Ff=mg sin 板在平行于斜面方向受到的力为 2mg sin mg sin 板的加速度为 a=mmg2sin 3=2sin 3g 二、填空题 1115 解析：从平衡可知，40 N 和 50 N 两个力的合力与 30 N 平衡，当把 30 N 的外力撤去时，物体所受的合力大小为 30 N，方向与原 30 N 的力相反，根据牛顿第二定律得 a=mF=15 m/s2。121.09 解析：物体在匀速运动时有关系 mg sin 30 =mg cos 30 =tan 30 =33 当斜面倾角变为 53 时，并向上运动时，加速度为 a=g sin 53 g cos 53 =823 上升的最大距离为 x=a22v1.09 m 133 485 kg 解析：飞船和火箭整体作为研究对象，飞船尾部向后喷气，使得整体受到向前的推力，此推力是系统沿运动方向的合外力。系统受力及加速度方向如图所示。根据牛顿第二定律 F=ma=(m1m2)a 得：m2=aFm1=13.0895kg3 400 kg=3 485 kg 142 g，方向向下；0 解析：分别以 A，B 为研究对象，做剪断前和剪断时的受力分析。剪断前 A，B 静止。A球受三个力，拉力 T、重力 mg 和弹力 F。B 球受二个力，重力 mg 和弹簧拉力 F。所以 T=2 mg，F=F =mg。剪断时，A球受两个力，因为绳剪断瞬间拉力不存在，而弹簧有形变，瞬间形状不可改变，弹力还存在，所以 A受合力 2 mg，加速度大小为2 g，方向向下。B 受力不变，所以加速度为 0。15m22ga，方向与竖直方向成 角斜向右上方，=arctan ga 解析：由于球被固定在杆上，故与车具有相同的加速度 a，以球为研究对象，根据其受力和运动情况可知小球的加速度 a 由小球重力 mg 和杆对小球的作用力 F 的合力提供，物体受力情况如图所示，由题意知合力方向水平向右。根据勾股定理可知 F=m22ga，方向与竖直方向成 角斜向右上方，且 =mg ma F 车的惯性太大运动得越快的汽车越不容易停下来是因为汽车运动得越快惯性越大竖直上抛的物体抛出后能继续上升是因为物体受到一个向上的推力物体的惯性与物体的质量有关质量大的惯性大质量小的惯性小关于牛顿第二定律正确合外力成正比跟物体的质量成反比加速度方向与合外力方向相同由于加速度跟合外力成正比整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的倍关于力和物体运动的关系下列说法正确的是一个物体受到的合外力越大它的速一个物体受到的外力越大它的加速度就越大在水平地面上做匀加速直线运动的物体在水平方向上受到拉力和阻力的作用如果要使物体的加速度变为原来的倍下列方法中可以实现的是将拉力大到原来的倍阻力减小到原来的将物体的质名师精编 欢迎下载 arctanga。注意由于加速度方向与合外力方向一致，因此重力与弹力的合力方向就是加速度方向。而杆对球施力就不一定沿杆的方向了。163F；3F 解析：水平面光滑时，以 AB整体为研究对象，合外力为 F，加速度为 a=mF3。再以 B 为研究对象，B 在水平方向上受到的外力只有 A对 B 的作用力，根据牛顿第二定律，其大小等于 FAB=m a=3F。水平面不光滑时，以 AB整体为研究对象，合外力为 F 和摩擦力 3 mg 的合力，加速度为 a=mmgF33。再以 B 为研究对象，B 在水平方向上受到的外力有 A对 B 的作用力和摩擦力 mg，根据牛顿第二定律，ma=FAB mg，得 FAB=3F。17120；5 m/s2；向上加速或向下减速 解析：弹簧弹力最大为 F=600 N。当电梯向下加速时，物体受向下重力和向上的弹力，合力向下。根据牛顿第二定律，有 mgF=ma 得 m=120 kg 当弹簧最多只能挂 40 kg 的物体时，加速度方向向上。根据牛顿第二定律，有 F mg=ma 得 a=5 m/s2 三、实验题 18刻度尺；1；打点计时器；天平；m M；0.69 解析：通过纸带计算匀变速运动的加速度时，可用相邻的两段位移之差 x=aT 2来算。如图两段位移中隔了一段，即相差 2 x。2.62 cm1.24 cm=2 aT 2，T=0.1 s 得 a=0.69 m/s2 AB整体 F FAB B 3 mg AB整体 B F FAB mg F G a 车的惯性太大运动得越快的汽车越不容易停下来是因为汽车运动得越快惯性越大竖直上抛的物体抛出后能继续上升是因为物体受到一个向上的推力物体的惯性与物体的质量有关质量大的惯性大质量小的惯性小关于牛顿第二定律正确合外力成正比跟物体的质量成反比加速度方向与合外力方向相同由于加速度跟合外力成正比整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的倍关于力和物体运动的关系下列说法正确的是一个物体受到的合外力越大它的速一个物体受到的外力越大它的加速度就越大在水平地面上做匀加速直线运动的物体在水平方向上受到拉力和阻力的作用如果要使物体的加速度变为原来的倍下列方法中可以实现的是将拉力大到原来的倍阻力减小到原来的将物体的质名师精编 欢迎下载 四、计算题 19612 N 解析：从速度时间图象可看出，在前 0.5 s 内，身体近似向上做匀加速直线运动。a=t v=s25.0m/s1.0=0.4 m/s2 Fmg=m a F=612 N 202.5 m/s2 解析：以小球为研究对象，如图受重力、拉力、杆支持力、摩擦力四个力作用。因小球沿杆加速上滑，所以合力方向沿杆。以沿杆和垂直于杆建立直角坐标系。垂直于杆方向：F cos 30 =FN+Mg cos 30，得 FN=53N 沿杆方向：F sin 30 Mg sin 30 FN=m a，得 a=2.5 m/s2 21(1)匀速运动；(2)加速度为 10 m/s2的向下的匀减速运动 解析：箱子做向上的匀减速运动时，受力如图，加速度方向向下：mg6 N10 N=ma m=0.5 kg(1)由于金属块与上顶板没有离开，下传感器的示数不变：mg5 N10 N=ma1 a1=0，物体做匀速运动。(2)当上顶板的传感器示数为零时，ma2=mg10 N a2=10 m/s2，方向向上，物体做向下的匀减速运动或向上的匀加速运动。226 s 解析：工件在传送带上先做初速为零的匀加速直线运动，再做匀速运动。匀加速运动阶段：工件受重力、支持力、滑动摩擦力。根据牛顿第二定律有：mg=m a，得 a=1 m/s2 根据运动学公式：v=a t1，v2=2ax1 得加速时间 t1=2s，加速阶段位移 x1=2 m 匀速运动阶段：运动位移 x2=dx1=8 m，t2=v2x=4 s 从 A到 B 总时间 t=t1+t2=6 s G FN a Ff Ff FN F下 mg F上 车的惯性太大运动得越快的汽车越不容易停下来是因为汽车运动得越快惯性越大竖直上抛的物体抛出后能继续上升是因为物体受到一个向上的推力物体的惯性与物体的质量有关质量大的惯性大质量小的惯性小关于牛顿第二定律正确合外力成正比跟物体的质量成反比加速度方向与合外力方向相同由于加速度跟合外力成正比整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的倍关于力和物体运动的关系下列说法正确的是一个物体受到的合外力越大它的速一个物体受到的外力越大它的加速度就越大在水平地面上做匀加速直线运动的物体在水平方向上受到拉力和阻力的作用如果要使物体的加速度变为原来的倍下列方法中可以实现的是将拉力大到原来的倍阻力减小到原来的将物体的质