高中物理人教版必修1同步作業(yè)與測(cè)評(píng)：第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 水平測(cè)試 Word版含解析

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1、 第四章水平測(cè)試卷 對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P81　　　　　　　　　　　　　　　　 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。 第Ⅰ卷　(選擇題，共48分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每個(gè)小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8小題，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意；第9～12小題，有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)而不全的得2分，錯(cuò)選或不選的得0分) 1．下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．伽利略認(rèn)為物體的自然狀態(tài)是靜止的，力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 B．亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 C．牛頓認(rèn)為力的真正的效應(yīng)總是改變物體的

2、速度，即產(chǎn)生加速度 D．伽利略根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)推論出，如果沒(méi)有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個(gè)速度，將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去 答案　A 解析　亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，伽利略認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，A錯(cuò)誤，B正確；牛頓認(rèn)為力的真正效應(yīng)總是改變物體的速度，即產(chǎn)生加速度，C正確；伽利略根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)推論出，如果沒(méi)有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個(gè)速度，將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去，D正確。 2．如圖所示，手拿起玻璃瓶，使瓶在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于瓶的受力，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．滑動(dòng)摩擦力，方向豎直向上 B．靜摩擦力，方向豎直向下 C．摩擦力和重力

3、是一對(duì)平衡力 D．摩擦力和重力是作用力和反作用力 答案　C 解析　手拿起玻璃瓶，使瓶在空中處于靜止?fàn)顟B(tài)，則瓶子豎直方向受向下的重力和向上的靜摩擦力作用，這兩個(gè)力是平衡力，故C正確。 3．幾位同學(xué)為了探究電梯啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化情況，他們將體重計(jì)放在電梯中，一位同學(xué)站在體重計(jì)上，然后乘坐電梯從1層直接到10層，之后又從10層直接回到1層。用照相機(jī)進(jìn)行了相關(guān)記錄，如圖所示。圖1為電梯靜止時(shí)體重計(jì)的照片，圖2、圖3、圖4和圖5分別為電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中體重計(jì)的照片。根據(jù)照片推斷正確的是(　　) A．根據(jù)圖2推斷電梯一定處于加速上升過(guò)程，電梯內(nèi)同學(xué)可能處于超重狀態(tài) B．根據(jù)圖3推斷電梯

4、一定處于減速下降過(guò)程，電梯內(nèi)同學(xué)可能處于失重狀態(tài) C．根據(jù)圖4推斷電梯可能處于減速上升過(guò)程，電梯內(nèi)同學(xué)一定處于失重狀態(tài) D．根據(jù)圖5推斷電梯可能處于加速下降過(guò)程，電梯內(nèi)同學(xué)一定處于超重狀態(tài) 答案　C 解析　由題圖可知，圖2、圖5示數(shù)大于重力為超重狀態(tài)，電梯可能處于加速上升過(guò)程或減速下降過(guò)程，圖3、圖4示數(shù)小于重力，該同學(xué)處于失重狀態(tài)，電梯可能處于向下加速過(guò)程，也可能處于向上減速過(guò)程，C正確。 4. 如圖所示，一箱蘋果沿著傾角為θ的斜面，以速度v勻速下滑。在箱子的中央有一個(gè)質(zhì)量為m的蘋果，它受到周圍蘋果對(duì)它作用力的方向(　　) A．沿斜面向上 B．沿斜面向下 C．豎直向

5、上 D．垂直斜面向上 答案　C 解析　蘋果隨箱子一起沿斜面勻速下滑，故其所受合力一定為零，由于蘋果所受重力方向豎直向下，故箱子中央質(zhì)量為m的蘋果受到周圍蘋果對(duì)它作用力的方向一定豎直向上，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 5．如圖所示，質(zhì)量分別為M和m的物塊由相同的材料制成，且M>m，將它們用通過(guò)輕而光滑的定滑輪的細(xì)線連接。如果按圖甲裝置在水平桌面上，兩物塊剛好做勻速運(yùn)動(dòng)。如果互換兩物塊按圖乙裝置在同一水平桌面上，它們的共同加速度大小為(　　) A.g B.g C.g D．上述均不對(duì) 答案　C 解析　對(duì)題圖甲由牛頓第二定律可得mg－μMg＝0，則μ＝。對(duì)題圖乙由牛頓第二定

6、律可得Mg－μmg＝(M＋m)a，解得a＝g，C正確。 6．如圖所示，斜面固定，傾角為θ＝30°，物塊m和M用輕質(zhì)繩通過(guò)斜面上的定滑輪相連接(滑輪光滑)，一力F施加在繩上一點(diǎn)O使O點(diǎn)所受三力相互成120°角，已知M質(zhì)量為10 kg，m與斜面間恰無(wú)摩擦力，則m的質(zhì)量和F的值各為(g取10 m/s2)(　　) A．10 kg　100 N B．20 kg　100 N C．5 kg　50 N D．20 kg　50 N 答案　B 解析　“O”點(diǎn)受力互成120°角且靜止，且m與斜面恰無(wú)摩擦力，則F＝Mg＝mgsinθ，即F＝Mg＝100 N，m＝＝2M＝20 kg。 7．如圖所示，

7、物體甲、乙質(zhì)量均為m，彈簧和懸線的質(zhì)量可忽略。當(dāng)懸線被燒斷的瞬間，甲、乙的加速度分別為(　　) A．a(chǎn)甲＝g，方向豎直向下 B．a(chǎn)甲＝0 C．a(chǎn)乙＝0 D．a(chǎn)乙＝g，方向豎直向下 答案　D 解析　彈簧彈力為2mg，當(dāng)線斷時(shí)，彈力大小不變，對(duì)甲物體：2mg－mg＝ma甲，a甲＝g，方向豎直向上，A錯(cuò)誤；對(duì)乙物體，它將做自由落體運(yùn)動(dòng)，a乙＝g，方向豎直向下，D錯(cuò)誤。 8. 一質(zhì)量為m的物塊在傾角為θ的足夠長(zhǎng)斜面上勻減速下滑，現(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)豎直向下的恒力F，如圖所示。則物塊減速為零的時(shí)間將(　　) A．變長(zhǎng) B．變短 C．不變 D．不能確定 答案　B 解析　對(duì)物塊施加一

8、個(gè)豎直向下的恒力F，根據(jù)牛頓第二定律有，μ(mg＋F)cosθ－(mg＋F)sinθ＝ma，未施加F時(shí)，μmgcosθ－mgsinθ＝ma0，解得a0＝μgcosθ－gsinθ，a＝μgcosθ－gsinθ＋>a0，物塊的加速度增大，初速度不變，則物塊減速為零的時(shí)間將變短，B正確。 9. 如圖所示，放置在水平地面上的質(zhì)量為M的直角劈上有一個(gè)質(zhì)量為m的物體，若物體在直角劈上勻速下滑，直角劈仍保持靜止，那么下列說(shuō)法正確的是(　　) A．直角劈對(duì)地面的壓力等于(M＋m)g B．直角劈對(duì)地面的壓力大于(M＋m)g C．地面對(duì)直角劈沒(méi)有摩擦力 D．地面對(duì)直角劈有向左的摩擦力 答案　AC

9、解析　解法一：隔離法。對(duì)物體進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系如圖甲所示，因物體沿斜面勻速下滑，由平衡條件得：支持力FN＝mgcosθ，摩擦力Ff＝mgsinθ。對(duì)直角劈進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系如圖乙所示，由牛頓第三定律得FN′＝FN，F(xiàn)f′＝Ff。在水平方向上，壓力FN′的水平分量FN′sinθ＝mgcosθ·sinθ，摩擦力Ff′的水平分量Ff′cosθ＝mgsinθ·cosθ，可見(jiàn)Ff′cosθ＝FN′sinθ，所以直角劈相對(duì)地面沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以地面對(duì)直角劈沒(méi)有摩擦力。在豎直方向上，直角劈受力平衡，由平衡條件得：FN地＝Ff′sinθ＋FN′cosθ＋Mg＝mg＋Mg。 解法二：整體法。整

10、體在豎直方向上受到重力和支持力，因物體在斜面上勻速下滑、直角劈靜止不動(dòng)，即整體處于平衡狀態(tài)，所以豎直方向上地面對(duì)直角劈的支持力等于物體和直角劈整體的重力。水平方向上地面若對(duì)直角劈有摩擦力，無(wú)論摩擦力的方向向左還是向右，水平方向上整體都不能處于平衡狀態(tài)，所以整體在水平方向上不受摩擦力，整體受力如圖丙所示。 10. 如圖所示，清洗樓房光滑玻璃的工人常用一根繩索將自己懸在空中，工人及其裝備的總重量為G，且視為質(zhì)點(diǎn)。懸繩與豎直墻壁的夾角為α，懸繩對(duì)工人的拉力大小為F1，墻壁對(duì)工人的彈力大小為F2，則(　　) A．F1＝ B．F2＝Gtanα C．若工人緩慢下移，增加懸繩的長(zhǎng)度，但F1與F2的

11、合力不變 D．若工人緩慢下移，增加懸繩的長(zhǎng)度，則F1減小，F(xiàn)2增大 答案　BC 解析　作出人的受力圖如圖所示，可得F1＝，F(xiàn)2＝Gtanα，當(dāng)增加懸繩長(zhǎng)度，α減小，F(xiàn)1與F2均減小，F(xiàn)1與F2的合力始終等于重力，綜上所述B、C正確。 11. 如圖所示，在光滑水平面上有一靜止小車M，小車上靜止地放置著木塊m，和小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.3，用水平恒力F拉動(dòng)小車，下列關(guān)于木塊的加速度a1和小車的加速度a2，可能正確的有(　　) A．a(chǎn)1＝2 m/s2，a2＝2 m/s2 B．a(chǎn)1＝2 m/s2，a2＝3 m/s2 C．a(chǎn)1＝3 m/s2，a2＝4 m/s2 D．a(chǎn)1＝3 m

12、/s2，a2＝2 m/s2 答案　AC 解析　對(duì)上面的木塊m受力分析，在水平方向只可能有摩擦力，且Ff≤0.3mg，因此木塊m的最大加速度為g×0.3＝3 m/s2，若小車與木塊一起運(yùn)動(dòng)，二者加速度相等，A中的加速度都小于3 m/s2，所以是可能的，A正確；若木塊與小車發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則木塊的加速度一定是3 m/s2，故B錯(cuò)誤；發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，由于拉力作用在小車上，故小車的加速度要大于木塊的加速度，所以C正確，D錯(cuò)誤。 12．如圖甲所示，繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1運(yùn)行。初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開(kāi)始計(jì)時(shí)，小物塊在傳送

13、帶上運(yùn)動(dòng)的v－t圖象(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2＞v1，則(　　) A．t1時(shí)刻，小物塊離A處的距離達(dá)到最大 B．t2時(shí)刻，小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大 C．0～t2時(shí)間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左 D．0～t3時(shí)間內(nèi)，小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用 答案　AB 解析　該題考查傳送帶問(wèn)題，主要是利用隔離法分析，由v－t圖象可知，物體先向左減速到零，然后再向右加速到v1，以后與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，由于v2>v1，所以相對(duì)地面來(lái)說(shuō)，向左減速的位移大于向右加速運(yùn)動(dòng)的位移。t1時(shí)刻，小物塊離A點(diǎn)的距離最大，A正確；t2時(shí)刻二者相對(duì)位移最大，B正確；0～t

14、2時(shí)間內(nèi)，加速度不變，摩擦力不變，C錯(cuò)誤；t2～t3時(shí)間內(nèi)物體不受摩擦力的作用，D錯(cuò)誤。 第Ⅱ卷　(非選擇題，共52分) 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共14分) 13．(7分)某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示的裝置探究牛頓第二定律。該小組在實(shí)驗(yàn)中確定的研究對(duì)象是小車，而且認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力等于砂桶和砂的總重力，也是小車所受的合外力。則對(duì)該實(shí)驗(yàn)，以下說(shuō)法中正確的是________。 A．在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在砂桶和砂的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦力 B．實(shí)驗(yàn)中必須使砂桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 C．細(xì)線對(duì)小車

15、的真實(shí)拉力一定略小于砂桶和砂的總重力 D．該實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用“控制變量法”來(lái)探究牛頓第二定律的 答案　BCD 解析　做該實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，所以在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，讓小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，砂桶和砂不能掛在小車上，故A錯(cuò)誤；當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶和砂的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砂桶和砂的總重力大小，故B正確；實(shí)際上砂桶和砂也做勻加速運(yùn)動(dòng)，mg－FT＝ma，所以細(xì)線對(duì)小車的真實(shí)拉力一定略小于砂桶和砂的總重力，故C正確；該實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)變量，要保持質(zhì)量不變，研究力與加速度的關(guān)系，保持力不變，研究質(zhì)量與加速度的關(guān)系，是應(yīng)用“控制變量法”來(lái)探究牛頓第二

16、定律的，故D正確。 14．(7分)某同學(xué)用如圖所示的裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，當(dāng)小車的質(zhì)量一定時(shí)，測(cè)得小車的加速度a與拉力F的數(shù)據(jù)如表： F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 a/(m·s－2) 0.10 0.23 0.27 0.40 0.49 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在如圖所示坐標(biāo)系中作出圖象。 (2)圖線存在截距，其原因是________________________________。 (3)考慮(2)中的原因，由圖象可得出的結(jié)論是________________________________。 答案　(

17、1)圖見(jiàn)解析 (2)水平面與小車之間存在摩擦阻力作用 (3)在物體質(zhì)量一定時(shí)，加速度與所受到的合外力成正比 解析　(1)描點(diǎn)作圖如圖所示，畫(huà)出一條直線。 (2)由圖象可知，當(dāng)細(xì)線的拉力增大到一定數(shù)值時(shí)才產(chǎn)生加速度，說(shuō)明有阻力作用。 (3)所有點(diǎn)大致分布在一條直線上，考慮(2)中分析的摩擦力，因此在誤差允許的范圍內(nèi)可以認(rèn)為在物體質(zhì)量一定時(shí)，加速度與所受到的合外力成正比。 三、計(jì)算題(本題共4小題，共38分。解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明，方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 15．(8分) 如圖所示，在傾角為α的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板，木板上趴著一只老鼠。已

18、知木板的質(zhì)量是老鼠質(zhì)量的兩倍，當(dāng)繩子突然斷開(kāi)時(shí)，老鼠立即沿著板向上爬，以保持其相對(duì)斜面的位置不變。此木板沿斜面下滑的加速度為多少？ 答案　gsinα 解析　設(shè)老鼠的質(zhì)量為m，則木板的質(zhì)量為2m。老鼠處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力如圖甲所示。 由平衡條件得 Ff＝mgsinα① 木板受力如圖乙所示。 由牛頓第二定律得 Ff′＋2mgsinα＝2ma② 其中Ff＝Ff′③ 聯(lián)立①②③得此木板沿斜面向下滑的加速度a＝gsinα。 16．(8分) 皮帶運(yùn)輸機(jī)是靠貨物和傳送帶之間的摩擦力把貨物送往別處的。如圖所示，已知傳送帶與水平面的傾角為θ＝37°，以4 m/s的速率向上運(yùn)行，在傳送帶的

19、底端A處無(wú)初速度地放上一質(zhì)量為0.5 kg的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8。若傳送帶底端A到頂端B的長(zhǎng)度為25 m，則物體從A到B的時(shí)間為多少？(取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8) 答案　11.25 s 解析　物體加速過(guò)程受力如圖所示，由牛頓第二定律得： 沿傳送帶方向： Ff－mgsinθ＝ma 垂直傳送帶方向： FN－mgcosθ＝0 又有：Ff＝μFN 解得：a＝0.4 m/s2。 物體加速到與傳送帶共速的時(shí)間t1＝＝10 s； 物體加速的位移x1＝t1＝20 m； 此后物體勻速運(yùn)動(dòng)至B端的時(shí)間t2＝＝1.25 s； 物體

20、從A到B的時(shí)間t＝t1＋t2＝11.25 s。 17．(10分)冰壺比賽是在水平冰面上進(jìn)行的體育項(xiàng)目。比賽場(chǎng)地示意圖如圖所示，比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)員從起滑架處推著冰壺出發(fā)，在投擲線AB處放手讓冰壺以一定的速度滑出，使冰壺的停止位置盡量靠近30 m處的圓心O處，設(shè)冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.008，在某次比賽中，運(yùn)動(dòng)員使冰壺C在投擲線中點(diǎn)處以2 m/s 的速度沿虛線滑出。 (1)求冰壺的加速度大??？并通過(guò)計(jì)算說(shuō)明冰壺能否到達(dá)圓心O； (2)為使冰壺滑行得更遠(yuǎn)，運(yùn)動(dòng)員可以用毛刷擦冰壺運(yùn)行前方的冰面，使冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)減小，用毛刷擦冰面后動(dòng)摩擦因數(shù)減小至μ2＝0.004。為使冰壺C

21、能夠沿虛線恰好到達(dá)圓心O點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員用毛刷擦冰壺運(yùn)行前方的冰面的長(zhǎng)度應(yīng)為多少？(從開(kāi)始用毛刷擦冰面到圓心O的距離，g取10 m/s2) 答案　(1)0.08 m/s2　不能到達(dá)圓心O (2)10 m 解析　(1)冰壺在運(yùn)動(dòng)中只受到滑動(dòng)摩擦力，由牛頓第二定律可得－μ1mg＝ma1 解得a1＝－μ1g，代入數(shù)據(jù)得a1＝－0.08 m/s2 冰壺做勻減速運(yùn)動(dòng)，由0－v＝2a1x 得x＝25 m<30 m，所以不能到達(dá)圓心O。 (2)用毛刷擦冰壺運(yùn)行前方的冰面，冰壺在運(yùn)動(dòng)中受到的滑動(dòng)摩擦力減小，由牛頓第二定律可得 －μ2mg＝ma2 沒(méi)用毛刷擦冰面，冰壺滑行x1，速度減小為v，則有

22、v2－v＝2a1x1 用毛刷擦冰面，冰壺滑行x2，速度減小為零，則有 0－v2＝2a2x2 x1＋x2＝30 代入數(shù)據(jù)得x2＝10 m。 18．(12分)如圖所示，一小轎車從高為10 m、傾角為37°的斜坡頂端從靜止開(kāi)始向下行駛，當(dāng)小轎車到達(dá)底端時(shí)進(jìn)入一水平面，在距斜坡底端115 m的地方有一池塘，發(fā)動(dòng)機(jī)在斜坡上產(chǎn)生的牽引力為2×103 N，在水平地面上調(diào)節(jié)油門后，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力為1.4×104 N，小轎車的質(zhì)量為2 t，小轎車與斜坡及水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5(g取10 m/s2)。求： (1)小轎車行駛至斜坡底端時(shí)的速度； (2)為使小轎車在水平地面上行駛而不掉

23、入池塘，在水平地面上加速的時(shí)間不能超過(guò)多少？(轎車在行駛過(guò)程中不采用剎車裝置) 答案　(1)10 m/s　(2)5 s 解析　(1)小轎車在斜坡上行駛時(shí)，由牛頓第二定律得F1＋mgsin37°－μmgcos37°＝ma1 代入數(shù)據(jù)得斜坡上小轎車的加速度a1＝3 m/s2 由v＝2a1x1＝ 得行駛至斜坡底端時(shí)的速度v1＝10 m/s。 (2)在水平地面上加速時(shí)F2－μmg＝ma2 代入數(shù)據(jù)得a2＝2 m/s2 關(guān)閉油門后減速μmg＝ma3， 代入數(shù)據(jù)得a3＝5 m/s2 設(shè)關(guān)閉油門時(shí)轎車的速度為v2，＋＝x2 得v2＝20 m/s，t＝＝5 s 即在水平地面上加速的時(shí)間不能超過(guò)5 s。