第四章 水平測(cè)試卷 本試卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第18題只有一項(xiàng)符合題目要求，第912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1. 牛頓第一定律是建立在理想斜面實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)抽象分析推理得出的結(jié)論，它不是實(shí)驗(yàn)定律。利用如圖所示的裝置做如下實(shí)驗(yàn)：小球從左側(cè)斜面上的O點(diǎn)由靜止釋放后沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，并沿水平面滑動(dòng)。水平面上先后鋪墊三種粗糙程度逐漸降低的材料時(shí)，小球沿水平面滑動(dòng)到的最遠(yuǎn)位置依次為1、2、3。根據(jù)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，可以得到的最直接的結(jié)論是()A如果小球不受力，它將一直保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)B如果小球受到力的作用，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)生改變C如果水平面光滑，小球?qū)⒀刂矫嬉恢边\(yùn)動(dòng)下去D小球受到的力一定時(shí)，質(zhì)量越大，它的加速度越小答案C解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，水平面的粗糙程度越低，小球滑得越遠(yuǎn)，由此得出結(jié)論，如果水平面光滑，小球?qū)⒀刂矫嬉恢边\(yùn)動(dòng)下去，故C正確。2下列說法正確的是()A物體受到力的作用時(shí)，力克服了物體的慣性，使其產(chǎn)生了加速度B人走在松軟土地上下陷時(shí)具有向下的加速度，說明人對(duì)地面的壓力大于地面對(duì)人的支持力C物理公式既能確定物理量之間的數(shù)量關(guān)系，又能確定物理量間的單位關(guān)系D對(duì)靜止在光滑水平面上的物體施加一個(gè)水平力，當(dāng)力剛作用的瞬間，加速度為零答案C解析慣性是物體的固有屬性，力能使物體產(chǎn)生加速度，但不能說力克服了物體的慣性，A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第三定律，兩個(gè)物體間的作用力與反作用力總是等大反向的，B錯(cuò)誤；物理公式不僅能確定物理量之間的數(shù)量關(guān)系，也能確定單位關(guān)系，C正確；根據(jù)牛頓第二定律可知，合外力與加速度是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，D錯(cuò)誤。3關(guān)于單位制，下列說法中正確的是()A在力學(xué)的國(guó)際單位制中，力的單位、質(zhì)量的單位、位移的單位選定為基本單位B牛、千克米每秒都屬于力的單位C在厘米、克、秒制中，重力加速度g的值等于9.8 cm/s2D在力學(xué)計(jì)算中，所有涉及的物理量的單位都應(yīng)取國(guó)際單位答案D解析力學(xué)單位制中，質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間的單位被選為基本單位，故A錯(cuò)誤；根據(jù)Fma,1 N1 kg·m/s2，故B錯(cuò)誤；在厘米、克、秒制中，g值不變，g9.8 m/s2980 cm/s2，故C錯(cuò)誤；在力學(xué)計(jì)算中，沒有特殊說明，所有物理量的單位都應(yīng)取國(guó)際單位，故D正確。4質(zhì)點(diǎn)由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，所受合外力大小隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，則有關(guān)該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，以下說法中不正確的是()A質(zhì)點(diǎn)在02 s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)B質(zhì)點(diǎn)在02 s內(nèi)速度不變C質(zhì)點(diǎn)在24 s內(nèi)加速度大小越來越小D質(zhì)點(diǎn)在24 s內(nèi)速度大小越來越大答案B解析02 s內(nèi)F恒定，根據(jù)Fma加速度恒定，質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確，B錯(cuò)誤；24 s內(nèi)F不斷減小，所以加速度不斷減小，但方向仍與速度同向，質(zhì)點(diǎn)仍做加速運(yùn)動(dòng)，速度越來越大，故C、D正確。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，將它們用通過輕而光滑的定滑輪的細(xì)線連接，按圖甲裝置在水平桌面上，兩物塊剛好做勻速運(yùn)動(dòng)。如果互換兩物塊位置，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.gC.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mgT10，T1Mg0，則。對(duì)題圖乙由牛頓第二定律可得MgT2Ma，T2mgma，解得ag，C正確。6在以加速度a勻加速上升的電梯中，有一個(gè)質(zhì)量為m的人，下述說法中正確的是()A此人對(duì)地球的吸引力為m(ga)B此人對(duì)電梯的壓力為m(ga)C此人受到的重力為m(ga)D此人的視重為m(ga)答案D解析人隨電梯加速上升，故處于超重狀態(tài)。根據(jù)超重定義可知，此人的視重(即人對(duì)電梯的壓力大小)應(yīng)為mgma，D正確，B錯(cuò)誤；人對(duì)地球的吸引力與人受到的重力是作用力和反作用力的關(guān)系，大小均為mg，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化不影響人對(duì)地球的吸引力及人受到的重力，故A、C錯(cuò)誤。7. 如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面間的夾角為，以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)<tan，則下列選項(xiàng)圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時(shí)間變化關(guān)系的是()答案D解析小木塊剛放上傳送帶時(shí)，傳送帶的速度大于小木塊的速度，傳送帶給小木塊一沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力，小木塊由靜止加速下滑，由牛頓第二定律得mgsinmgcosma1，則a1g(sincos)；當(dāng)小木塊加速至與傳送帶的速度相等時(shí)，由于<tan，小木塊所受的重力沿傳送帶向下的分力大于滑動(dòng)摩擦力，小木塊將繼續(xù)加速，得a2g(sincos)，故選D。8如圖所示，質(zhì)量為m的小球用水平輕質(zhì)彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度大小為()A0 B.g Cg D.g答案B解析未撤離木板時(shí)，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)小球受力分析可知，小球受重力G、彈簧的拉力F和木板的彈力FN的作用，木板對(duì)小球的彈力大小為mg。在撤離木板的瞬間，彈簧的彈力大小和方向均沒有發(fā)生變化，而小球的重力是恒力，故此時(shí)小球受到重力G、彈簧的拉力F的作用，該合力與未撤離木板時(shí)木板對(duì)小球的彈力大小相等，方向相反，故由牛頓第二定律可知，此時(shí)小球的加速度大小為g，B正確。9如圖所示，物體在一外力作用下沿光滑水平面向右運(yùn)動(dòng)，它的正前方有一根勁度系數(shù)足夠大的彈簧，當(dāng)物體接觸彈簧后，下列說法中正確的是()A物體立即做減速運(yùn)動(dòng)B物體仍一直做加速運(yùn)動(dòng)C在一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng)，速度繼續(xù)增大D當(dāng)彈簧處于最大壓縮量時(shí)，物體的加速度不為零答案CD解析當(dāng)物體接觸彈簧后，彈簧的彈力逐漸增大，開始階段，彈力小于水平恒力F，合力方向向右，與速度方向相同，物體做加速運(yùn)動(dòng)，后來彈簧的彈力大于F，合力向左，與速度方向相反，物體開始做減速運(yùn)動(dòng)，所以物體接觸彈簧后先加速后減速，A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)彈簧處于最大壓縮量時(shí)，彈力大于F，物體的加速度向左，不為零，D正確。10. 如圖所示，在光滑水平面上有一個(gè)靜止的小車，質(zhì)量為M，小車上靜止地放置著一個(gè)木塊，質(zhì)量為m，木塊和小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，用水平恒力F拉動(dòng)小車，g取10 m/s2。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()Aa12 m/s2，a22 m/s2Ba12 m/s2，a23 m/s2Ca13 m/s2，a24 m/s2Da13 m/s2，a22 m/s2答案AC解析對(duì)上面的木塊受力分析，在水平方向只可能受摩擦力，且Ffmg，因此木塊的加速度最大為amg3 m/s2。若小車與木塊一起運(yùn)動(dòng)，相對(duì)靜止，則二者加速度相等，且小于am，即a1a22 m/s2<am，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，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，B、D錯(cuò)誤。11如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為50 kg的沙發(fā)靜止在水平地面上，甲、乙兩人同時(shí)從背面和側(cè)面分別用F1120 N、F2160 N的力推沙發(fā)，F(xiàn)1與F2相互垂直，且平行于地面。沙發(fā)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g10 m/s2。下列說法正確的是()A沙發(fā)會(huì)被推動(dòng)B沙發(fā)將沿著F1的方向移動(dòng)，加速度為0.6 m/s2C由于F1小于滑動(dòng)摩擦力，沙發(fā)將沿著F2的方向移動(dòng)，加速度為0.2 m/s2D沙發(fā)的加速度大小為1 m/s2答案AD解析由二力合成可知，兩個(gè)力的合力大小為F200 N，方向在水平面內(nèi)，設(shè)F與F1的夾角為，則sin0.8，即53°；而fmaxFNmg0.3×500 N150 N<F，則沙發(fā)要做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A正確；由牛頓第二定律有Ffmaxma，代入數(shù)據(jù)得a1 m/s2，方向沿水平面介于F1、F2之間，且與F1夾角為53°，故B、C錯(cuò)誤，D正確。12如圖所示，彈簧下端懸一滑輪，跨過滑輪的細(xì)線兩端系有A、B兩重物，mB2 kg，不計(jì)細(xì)線、滑輪的質(zhì)量及摩擦，則A、B兩重物在運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧的彈力可能為(g10 m/s2)()A40 N B60 NC80 N D100 N答案AB解析當(dāng)mBmA時(shí)，B向下做加速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)，細(xì)線的拉力TmBg，彈簧的彈力為F2T2mBg40 N。當(dāng)mBmA時(shí)，彈簧的彈力為F2T2mBg40 N。當(dāng)mBmA時(shí)，B向上做加速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài)，細(xì)線的拉力TmBg，兩物體的加速度大小ag，所以根據(jù)牛頓第二定律得知：細(xì)線的拉力T2mBg，彈簧的彈力為F2T4mBg80 N。故A、B正確，C、D錯(cuò)誤。第卷(非選擇題，共52分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共 12 分)13(4分)如圖所示為探究小車加速度與所受合力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)示意圖局部。該實(shí)驗(yàn)中，兩小車各自受到向左的恒定拉力，通過控制鐵夾子同時(shí)釋放讓兩小車同時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，然后通過鐵夾子同時(shí)夾住小車后面的細(xì)線使小車同時(shí)突然停止運(yùn)動(dòng)從而使小車近似做了一段勻加速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而比較兩小車的加速度。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)中兩小車加速度的判斷，下列說法正確的是_。A兩小車的加速度之比等于位移之比B兩小車的加速度之比等于位移的反比C兩小車的加速度之比等于位移平方之比D兩小車的加速度之比等于位移平方的反比答案A解析兩個(gè)小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，由位移公式知xat2，所以位移和加速度應(yīng)該成正比的關(guān)系，A正確。14(8分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來研究小車的加速度與所受合力的關(guān)系。將裝有力傳感器的小車放置于水平長(zhǎng)木板上，緩慢向小桶中加入細(xì)砂，直到小車剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下傳感器的示數(shù)F0。再將小車放回原處并按住，繼續(xù)向小桶中加入細(xì)砂，記下傳感器的示數(shù)F1。釋放小車，記錄小車運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器的示數(shù)F2。(1)下列實(shí)驗(yàn)要求不必要的是_。A應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B用天平測(cè)出細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量C先接通電源，再釋放小車D應(yīng)使小車和力傳感器的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于細(xì)砂和小桶總質(zhì)量(2)接通頻率為50 Hz的交流電源，釋放小車，打出如圖乙所示的紙帶。從比較清晰的點(diǎn)起每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，則小車的加速度a_m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。(3)同一次實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)1_F2(填“”“”或“”)。(4)改變小桶中砂的重力，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車加速度a與F的關(guān)系如圖丙。不計(jì)紙帶與計(jì)時(shí)器間的摩擦。圖像中F是實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的_。AF1 BF2 CF1F0 DF2F0答案(1)BD(2)0.16(3)(4)D解析(1)小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量數(shù)據(jù)才可能多且精確，故A不符合題意；實(shí)驗(yàn)中不需要用天平測(cè)出細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量，傳感器可以直接測(cè)出拉力的大小，故B符合題意；應(yīng)先接通電源再釋放小車，這樣才能保證紙帶的大部分都能打上點(diǎn)，才能充分利用整個(gè)紙帶，故C不符合題意；本題拉力可以由力的傳感器測(cè)出，不需要使小桶和細(xì)砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車和力傳感器的總質(zhì)量，故D符合題意；(2)每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔：T0.02×5 s0.1 s，x13.52 cm0.0352 m，x23.68 cm0.0368 m，x33.84 cm0.0384 m，x44.00 cm0.0400 m。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論xaT2，代入數(shù)據(jù)得a0.16 m/s2。(3)對(duì)小桶(包括細(xì)砂)受力分析，設(shè)小桶(包括細(xì)砂)重力為mg，小車釋放前力傳感器的示數(shù)F1，所以F1mg，小車在加速運(yùn)動(dòng)時(shí)力傳感器的示數(shù)F2，根據(jù)牛頓第二定律得：mgF2ma，即F1F2ma>0，所以F1F2。(4)F為小車受到的合力，由題意知，當(dāng)小車剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器示數(shù)為F0，則F阻F0，小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力FF2F阻F2F0，故D正確。三、計(jì)算題(本題共4小題，共 40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)15(8分)如圖甲所示，t0時(shí)，水平地面上質(zhì)量m1 kg的物體在水平向左、大小恒為10 N的力T的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)施加一水平向右的拉力F，拉力F隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，物體與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，(g10 m/s2)求：(1)2 s末物體的速度大?。?2)前2 s內(nèi)物體的位移；(3)t為多少時(shí)物體的速度剛減為0?答案(1)6 m/s(2)6 m(3)8 s解析 (1)由牛頓第二定律得前2 s的加速度：a13 m/s2，由速度公式得2 s末物體的速度：v1a1t16 m/s。(2)由位移公式得前2 s內(nèi)物體的位移：xa1t6 m。(3)2 s后，由牛頓第二定律得：a21 m/s2，由速度公式得：0v1a2t2，解得：t26 s，則tt1t28 s，即當(dāng)t8 s時(shí)，物體速度剛減為0。16(8分)水平傳送帶以v1.5 m/s速度勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶AB兩端距離為6.75 m，將一物體輕放在傳送帶的A端，它運(yùn)動(dòng)到傳送帶另一端B所需時(shí)間為6 s，求：(1)物體和傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)若要使物體以最短時(shí)間到達(dá)B端，則傳送帶的速度至少應(yīng)調(diào)為多大？(g10 m/s2) 答案(1)0.05(2) m/s解析先判斷物體在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)情況。由題設(shè)可得：該物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的平均速度：1.125 m/s，假設(shè)物體在傳送帶上一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則該過程中物體的平均速度 0.75 m/s<故物體在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，與傳送帶速度相同后隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)至B端，故物體的最大速度vmv。(1)對(duì)物體，由牛頓第二定律：mgma，則ag，設(shè)經(jīng)過t1時(shí)間后速度為v，則vat1，xvt1v(tt1)由以上各式解得：0.05。 (2)由題可知，只有當(dāng)物體在傳送帶上一直做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體全程的平均速度最大，用時(shí)最短，故物體從A端一直勻加速運(yùn)動(dòng)至B端時(shí)的末速度大小即為傳送帶所需達(dá)到的最小速度。物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為：ag0.5 m/s2，物體從A端一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)到B端時(shí)，有：v22ax，解得：v m/s，故傳送帶速度大小至少應(yīng)調(diào)為 m/s。17. (12分)如圖所示，在海濱游樂場(chǎng)里有一種滑沙運(yùn)動(dòng)。某人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開始滑下，滑到斜坡底端B點(diǎn)后，沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來。若人和滑板的總質(zhì)量m60.0 kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，斜坡的傾角37°(sin37°0.6，cos37°0.8)，斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度取g10 m/s2。求：(1)人從斜坡上滑下的加速度為多大？(2)若由于場(chǎng)地的限制，水平滑道BC的最大長(zhǎng)度L20.0 m，則斜坡上A、B兩點(diǎn)間的距離應(yīng)不超過多少？答案(1)2.0 m/s2(2)50.0 m解析(1)人和滑板在斜坡上的受力如圖甲所示，建立直角坐標(biāo)系。設(shè)人和滑板在斜坡上滑下的加速度為a1，由牛頓第二定律得mgsinFfma1，F(xiàn)Nmgcos0，其中FfFN，聯(lián)立解得人和滑板滑下的加速度為a1g(sincos)2.0 m/s2。(2)人和滑板在水平滑道上受力如圖乙所示。由牛頓第二定律得Ffma2，F(xiàn)Nmg0，又FfFN，聯(lián)立解得人和滑板在水平滑道上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2g0.5×10 m/s25.0 m/s2，設(shè)人從斜坡上滑下的最大距離為L(zhǎng)AB，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式得v2a1LAB,0v2a2L，聯(lián)立解得LAB50.0 m。18(12分)如圖所示，在傾角為30°的光滑斜面上端系有一勁度系數(shù)為k100 N/m的輕質(zhì)彈簧，彈簧下端連一個(gè)質(zhì)量為m8 kg的小球，球被一垂直于斜面的擋板A擋住，此時(shí)彈簧沒有形變。從t0時(shí)刻開始擋板A以加速度a1 m/s2沿斜面向下勻加速運(yùn)動(dòng)，(g10 m/s2)求：(1)t0時(shí)刻，擋板對(duì)小球的彈力多大？(2)從開始運(yùn)動(dòng)到小球與擋板分離所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？(3)小球向下運(yùn)動(dòng)多少距離時(shí)速度最大？答案(1)32 N(2)0.8 s(3)0.4 m解析(1)t0時(shí)刻擋板A以加速度a1 m/s2沿斜面向下勻加速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)此時(shí)小球和擋板間沒有作用力，則由牛頓第二定律可知小球的加速度a球gcos3 m/s2>a，則小球的加速度也是a1 m/s2，對(duì)小球受力分析，設(shè)擋板對(duì)小球的支持力為N，根據(jù)牛頓第二定律得：mgsin30°Nma，解得：N32 N。(2)小球與擋板分離時(shí)，此時(shí)小球受豎直向下的重力、垂直斜面向上的支持力FN、沿斜面向上的彈簧彈力F。設(shè)從開始運(yùn)動(dòng)到小球與擋板分離所經(jīng)歷的時(shí)間為t，小球的位移為x，則根據(jù)牛頓第二定律有mgsinFma，F(xiàn)kx。又xat2，聯(lián)立解得mgsink·at2ma，所以經(jīng)歷的時(shí)間為t s0.8 s。(3)小球和擋板分離后，小球接著先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為零時(shí)，速度最大，此時(shí)小球所受合力為零。即kxmgsin，解得x m0.4 m。所以速度最大時(shí)小球向下運(yùn)動(dòng)的距離為0.4 m。10