第四章測評(B)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。第15小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第68小題有多個(gè)選項(xiàng)正確)1.下列說法正確的是()A.運(yùn)動(dòng)越快的汽車越不容易停下來,是因?yàn)槠囘\(yùn)動(dòng)得越快,慣性越大B.作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力C.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是憑空想象出來的,是脫離實(shí)際的理論假設(shè)D.馬拉著車向前加速時(shí),馬對車的拉力大于車對馬的拉力答案:B解析:慣性的唯一量度是質(zhì)量,質(zhì)量大則慣性大,慣性與速度無關(guān),所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;作用力與反作用力一定是同性質(zhì)的力,所以B項(xiàng)正確;伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過了合理的推理,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;馬對車的拉力與車對馬的拉力是相互作用力,大小一定相等,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.初始時(shí)靜止在光滑水平面上的物體,受到一個(gè)逐漸減小的水平力的作用,則這個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況為()A.加速度不變,速度先增大后減小B.加速度不斷增大,速度不斷減小C.加速度不斷減小,速度不斷增大D.加速度不變,速度先減小后增大答案:C解析:水平面光滑,說明物體不受摩擦力作用,物體所受到的水平力即為其合外力。水平力逐漸減小,合外力也逐漸減小,由公式F=ma可知,當(dāng)F逐漸減小時(shí),a也逐漸減小,但速度逐漸增大。3.如圖所示,在光滑水平面上有一段質(zhì)量分布均勻的粗麻繩,繩子在水平向右的恒力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。繩子上某一點(diǎn)到繩子左端的距離為x,設(shè)該點(diǎn)處的拉力為FT,則最能正確反映FT與x之間的關(guān)系的圖像是()答案:A解析:設(shè)繩子總長為l,單位長度質(zhì)量為m,對整體分析,根據(jù)牛頓第二定律有F=lma;則對x分析可知FT=xma,聯(lián)立解得FT=Flx,故可知FT與x成正比;且x=0時(shí),FT=0,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。4.(2019湖北沙市期末)蹦極是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)。某人身系彈性繩自高空p點(diǎn)自由下落,圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長位置,c是人所到達(dá)的最低點(diǎn),b是人靜止懸吊時(shí)的位置,人在從p點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c點(diǎn)的過程中,下列說法錯(cuò)誤的是()A.在pa段做自由落體運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài)B.在ab段繩的拉力小于人的重力,處于失重狀態(tài)C.在bc段繩的拉力大于人的重力,處于超重狀態(tài)D.在c點(diǎn),速度為零,處于平衡狀態(tài)答案:D解析:a點(diǎn)是彈性繩的原長位置,故在a點(diǎn)之前人只受重力,做自由落體運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài),故A正確。b是人靜止懸吊時(shí)的平衡位置,在ab段人向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),則繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài),故B正確。在bc段繩的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng),加速度向上,則人處于超重狀態(tài),故C正確。c是人所到達(dá)的最低點(diǎn),故c點(diǎn)速度為零,但受向上的合力不為零,有向上的加速度,不是平衡狀態(tài),故D不正確。5.(2019湖北武漢期末)如圖所示,在水平面上運(yùn)動(dòng)的小車內(nèi),用輕繩AB、BC拴住一個(gè)重力為G的小球,輕繩AB、BC與水平方向夾角分別為30°和45°,繩AB的拉力為FT1,繩BC的拉力為FT2,下列敘述不正確的是()A.小車向右以加速度g勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)FT1=0B.小車向右以加速度g勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)FT2=2GC.小車向右以加速度3g勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)FT2=0D.小車向右以加速度3g勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)FT1=2G答案:D解析:若小車向右加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)繩AB的拉力恰為零時(shí),根據(jù)牛頓第二定律,mgtan45°=ma1,解得a1=g,則小車向右以加速度g勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),FT1=0,FT2=2G,選項(xiàng)A、B正確;若小車向右做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)繩BC的拉力恰為零時(shí),根據(jù)牛頓第二定律,mgtan60°=ma2,解得a2=3g,則小車向右以加速度3g勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),FT2=0,FT1=2G,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。此題需要分別找出當(dāng)繩AB和繩BC的拉力為零時(shí)的臨界加速度值,意在考查學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律分析臨界問題的能力,形成科學(xué)思維。6.如圖所示,質(zhì)量分別為m1、m2的A、B兩個(gè)物體放在斜面上,中間用一個(gè)輕桿相連,A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為1、2,它們在斜面上加速下滑,關(guān)于桿的受力情況,下列分析正確的是()A.若1>2,m1=m2,則桿受到壓力B.若1=2,m1>m2,則桿受到拉力C.若1<2,m1m2,則桿受到拉力D.若1=2,m1m2,則桿無作用力答案:ACD解析:假設(shè)桿無彈力,滑塊受重力、支持力和滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律,有m1gsin-1m1gcos=m1a1,解得a1=g(sin-1cos);同理a2=gsin-2gcos;若1>2,則a1<a2,B加速度較大,桿受到壓力,故A正確;若1=2,則a1=a2,兩個(gè)滑塊加速度相同,說明無相對滑動(dòng)趨勢,桿無彈力,故B錯(cuò)誤,D正確;若1<2,則a1>a2,A加速度較大,桿受到拉力,故C正確。7.(2019陜西榆林期末)如圖所示,圓柱形的倉庫內(nèi)有三塊長度不同的光滑滑板aO、bO、cO,其下端都固定于底部圓心O,而上端則擱在倉庫側(cè)壁上,三塊滑板與水平面的夾角依次是30°、45°、60°。若有三個(gè)物體同時(shí)從a、b、c處開始下滑(忽略阻力),則()A.a處物體最后到O點(diǎn)B.b處物體最先到O點(diǎn)C.c處物體最先到O點(diǎn)D.a、c處物體同時(shí)到O點(diǎn)答案:BD解析:斜面上的加速度a=mgsinm=gsin,斜面的長度l=Rcos,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律l=12at2,得t2=2Rgsincos。所以ta2=2R12×32×g=83R3g,tb2=2R22×22×g=4Rg,tc2=2R12×32×g=83R3g,則tb<ta=tc,即b處物體先到O點(diǎn),a、c處物體同時(shí)到O點(diǎn)。故選B、D。8.如圖甲所示,足夠長的木板B靜置于光滑水平面上,其上放置小滑塊A。小滑塊A受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F的作用,用傳感器測出小滑塊A的加速度a,得到如圖乙所示的a-F圖像,已知g取10 m/s2,則()A.小滑塊A的質(zhì)量為3 kgB.木板B的質(zhì)量為1 kgC.當(dāng)F=6 N時(shí)木板B加速度為1 m/s2D.小滑塊A與木板B間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1答案:BC解析:以小滑塊A為研究對象,F-Ff=mAa,由圖像可知,當(dāng)F1等于3N時(shí),A的加速度為a1=1m/s2;當(dāng)F2等于5N時(shí),A的加速度為a2=2m/s2。聯(lián)立可得小滑塊A的質(zhì)量mA=2kg,A與B之間的摩擦力Ff=1N,故A錯(cuò)誤。把A、B看成一個(gè)整體,則有F1=(mA+mB)a1,代入數(shù)據(jù)得木板B的質(zhì)量mB=1kg,故B正確。由圖可知,當(dāng)拉力F大于3N后二者即發(fā)生相對運(yùn)動(dòng),所以F=6N時(shí)木板B加速度仍然為1m/s2,故C正確。A與B之間的摩擦力Ff=mAg,所以=FfmAg=120=0.05,故D錯(cuò)誤。二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共18分)9.(9分)(2019廣東中山月考)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律,其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02 s。甲(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是。 A.控制變量法B.假設(shè)法C.理想實(shí)驗(yàn)法D.等效替代法(2)(多選題)為了驗(yàn)證加速度與合外力成正比,必須做到。 A.實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力B.每次實(shí)驗(yàn)都必須從相同位置釋放小車C.實(shí)驗(yàn)時(shí)拉小車的細(xì)繩必須保持與小車運(yùn)動(dòng)軌道平行D.實(shí)驗(yàn)過程中,如拉力改變,則必須重新平衡摩擦力(3)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,紙帶上相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出,則小車的加速度大小為a= m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 乙(4)在驗(yàn)證“質(zhì)量一定,加速度a與合外力F的關(guān)系”時(shí),某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的a-F圖像,其中圖線不過原點(diǎn)并在末端發(fā)生了彎曲,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有。 A.木板右端墊起的高度過小(即平衡摩擦力不足)B.木板右端墊起的高度過大(即平衡摩擦力過度)C.盤和重物的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于車和砝碼的總質(zhì)量m'(即mm')D.盤和重物的總質(zhì)量m沒有遠(yuǎn)小于車和砝碼的總質(zhì)量m'丙答案:(1)A(2)AC(3)0.64(4) BD解析:(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法,故A選項(xiàng)正確。(2)為了驗(yàn)證加速度與合外力成正比,實(shí)驗(yàn)中必須做到實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力和拉小車的細(xì)繩保持與軌道平行,選項(xiàng)A、C正確。(3)根據(jù)x=aT2,T=0.1s,運(yùn)用逐差法得,a=0.64m/s2。(4)圖線不過原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力過度,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;圖線在末端發(fā)生彎曲,是因?yàn)楸P和重物的總質(zhì)量m沒有遠(yuǎn)小于車和砝碼的總質(zhì)量m',故C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確。10.(9分)某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的裝置進(jìn)行探究加速度與合外力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。裝置中,小車質(zhì)量為m車,沙桶和沙子的總質(zhì)量為m,通過改變m來改變小車所受的合外力大小,小車的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出?，F(xiàn)保持小車質(zhì)量m車不變,逐漸增大沙桶和沙的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),得到多組a、F值(F為彈簧測力計(jì)的示數(shù))。甲(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,下列做法正確的是。 A.先釋放小車,后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源B.平衡摩擦力時(shí)紙帶應(yīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.應(yīng)選用質(zhì)量足夠小的輕繩并減小滑輪的摩擦D.沙桶和沙的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶,紙帶中每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz,測量得到AC=2.30 cm,AE=7.20 cm,則小車的加速度a= m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。 乙(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以a為縱軸,F為橫軸,建立坐標(biāo)系,畫出了如圖丙所示的一條傾斜直線,圖線未過原點(diǎn)的原因可能是  。 丙答案:(1)BC(2)0.65(3)平衡摩擦力過度解析:(1)本實(shí)驗(yàn)中彈簧測力計(jì)的示數(shù)為繩子的拉力,所以不需要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量;滑輪摩擦要足夠小,繩的質(zhì)量要足夠小,實(shí)驗(yàn)前要對裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作,以保證小車所受合外力等于繩子的拉力;實(shí)驗(yàn)時(shí),若先放開小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,可能會(huì)使打出來的點(diǎn)很少,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,誤差較大;平衡摩擦力時(shí)紙帶應(yīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。(2)根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式x=aT2,可得a=xCE-xAC4T2=7.20-2.30-2.304×0.12×10-2m/s2=0.65m/s2。(3)由題圖丙可知F=0時(shí),a>0,則圖線未過原點(diǎn)的原因可能是平衡摩擦力過度。三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.(13分)(2019福建泉州教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測)如圖甲所示,質(zhì)量m=1 kg的物體靜止在水平地面上,t=0時(shí)刻開始,有F1=9 N的水平拉力作用于物體上,t1時(shí)刻水平拉力大小變?yōu)镕2、方向不變。物體的運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,其中t13 s 時(shí)間內(nèi)圖線與橫軸圍成的面積(圖乙中陰影部分)是 0t1時(shí)間內(nèi)的6倍。已知物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)力F1的作用時(shí)間t1;(2)力F2的大小。答案:(1)1 s(2)7 N解析:(1)假設(shè)物體的加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律得F1-Ff=ma1FN=mg又Ff=FN解得a1=4m/s2由題圖乙可知,t1時(shí)刻物體的速度大小為v1=4m/s,根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式可得t1=v1a1=1s。(2)設(shè)t2=3s時(shí)物體速度大小為v2,則t1到t2時(shí)間內(nèi)位移為s2=12(v1+v2)(t2-t1)在0到t1時(shí)間內(nèi)位移為s1=12v1t1又s2=6s1設(shè)物體的加速度為a2,則a2=v2-v1t2-t1根據(jù)牛頓第二定律得F2-mg=ma2解得F2=7N。12.(14分)(2019山東濟(jì)南期末)一架質(zhì)量m=2 kg的無人機(jī),其動(dòng)力系統(tǒng)所能提供的最大升力F=36 N,運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力大小恒為Ff=4 N。(g取10 m/s2)(1)無人機(jī)在地面上從靜止開始,以最大升力豎直向上起飛。求在t=5 s時(shí)無人機(jī)離地面的高度h。(2)當(dāng)無人機(jī)懸停在距離地面高度h'=100 m處時(shí),由于動(dòng)力設(shè)備故障,無人機(jī)突然失去升力而墜落。求無人機(jī)墜落到地面時(shí)的速度v。(3)第(2)問無人機(jī)墜落過程中,在遙控設(shè)備的干預(yù)下,動(dòng)力設(shè)備重新啟動(dòng)提供向上最大升力。為保證安全著地(到達(dá)地面時(shí)速度為零),求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時(shí)間t1。答案:(1)75 m(2)40 m/s(3)553 s解析:(1)由牛頓第二定律得F-mg-Ff=ma代入數(shù)據(jù)解得a=6m/s2,則上升高度h=12at2=75m。(2)下落過程中mg-Ff=ma1代入數(shù)據(jù)解得a1=8m/s2,落地時(shí)速度v2=2a1h'代入數(shù)據(jù)解得v=40m/s。(3)恢復(fù)升力后向下減速運(yùn)動(dòng)過程中F-mg+Ff=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2=10m/s2,設(shè)恢復(fù)升力時(shí)的速度為v',則有v'22a1+v'22a2=h'解得v'=4053m/s,由v'=a1t1代入數(shù)據(jù)解得t1=553s。13.(15分)(2019江蘇揚(yáng)州期末)某智能分揀裝置如圖所示,A為包裹箱,BC為傳送帶。傳送帶保持靜止,包裹P 以初速度v0滑上傳送帶,當(dāng)P滑至傳送帶底端時(shí),該包裹經(jīng)系統(tǒng)掃描檢測,發(fā)現(xiàn)不應(yīng)由A收納,被攔停在B處,且系統(tǒng)啟動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng),將包裹送回C處。已知v0=3 m/s,包裹P與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.8,傳送帶與水平方向夾角=37°,傳送帶BC長度l=10 m,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。(1)求包裹P沿傳送帶下滑過程中的加速度大小和方向。(2)求包裹P到達(dá)B時(shí)的速度大小。(3)若傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng)速度v=2 m/s,則包裹P從B處由靜止被送回到C處需經(jīng)多長時(shí)間。(4)若傳送帶從靜止開始以加速度a加速轉(zhuǎn)動(dòng),請寫出包裹P被送回到C處時(shí)的速度vC與a的關(guān)系式,并畫出vC2-a圖像。答案:(1)0.4 m/s2方向沿傳送帶向上(2)1 m/s(3)7.5 s(4)vC=25m·am/s(a<0.4m/s2)22m/s(a0.4m/s2)圖像如圖所示。解析:(1)包裹下滑時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有mgsin-mgcos=ma1代入數(shù)據(jù)解得a1=-0.4m/s2,方向沿傳送帶向上。(2)包裹P沿傳送帶由B到C過程中,根據(jù)速度與位移關(guān)系可知v2-v02=2a1l代入數(shù)據(jù)解得v=1m/s。(3)包裹P向上勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有mgcos-mgsin=ma2解得a2=0.4m/s2包裹P的速度達(dá)到傳送帶的速度所用時(shí)間為t1=va2=20.4s=5s速度從零增加到等于傳送帶速度時(shí)通過的位移x=v22a2=42×0.4m=5m因?yàn)閤<l,所以包裹先加速再勻速,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=l-xv=10-52s=2.5s則P從B處到C處總時(shí)間為t=t1+t2=7.5s。(4)若a<0.4m/s2,則包裹相對傳送帶靜止,與傳送帶一起做勻加速運(yùn)動(dòng),加速位移等于傳送帶的長度,有vC2=2al=20m·a,即vC=25m·am/s;若a0.4m/s2,則包裹在傳送帶上有相對滑動(dòng),包裹以a2=0.4m/s2的加速度向上勻加速運(yùn)動(dòng),有vC2=2a2l=8m2/s2,即vC=22m/s。兩種情況結(jié)合有vC=25m·am/s(a<0.4m/s2)22m/s(a0.4m/s2)根據(jù)vC2=20m·a(a<0.4m/s2)8m2/s2(a0.4m/s2)可畫出vC2-a圖像如答案圖所示。