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第四章檢測　牛頓運動定律 (時間:60分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(每小題只有一個選項正確,共60分) 1.下列每組中三個單位均為國際單位制基本單位的是(　　) A.千克、米、秒 B.克、秒、牛頓 C.瓦特、焦耳、克 D.庫侖、毫米、特斯拉 2. 如圖所示,用水平力F將一木塊壓在豎直墻上保持靜止,下列說法正確的是(　　) A.水平力F與木塊所受到的重力是一對平衡力 B.物體對墻壁的壓力和水平力F是一對作用力和反作用力 C.若水平力F增大,則木塊所受到的摩擦力也隨著增大 D.木塊受到的重力和摩擦力是一對平衡力 3.關(guān)于牛頓第三定律,下列說法正確的是(　　) A.對重力、彈力、摩擦力不適用 B.當(dāng)相互作用的兩個物體相距很遠時不適用 C.當(dāng)相互作用的兩個物體做加速運動時不適用 D.相互作用的兩個物體沒有直接接觸時也適用 4. 一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛在天花板上,下端懸掛一小球,小球和彈簧的受力如圖所示,下列說法正確的是(　　) A.F1的施力者是彈簧 B.F2的反作用力是F1 C.F3的施力者是地球 D.F2的反作用力是F3 5.近年來的冬季,我國南方地區(qū)常發(fā)生冰雪災(zāi)害,持續(xù)的雨雪冰凍導(dǎo)致城區(qū)大面積停水?dāng)嚯?許多街道大樹樹枝被冰雪壓斷,給市民生活帶來極大不便。下列說法正確的是 (　　) A.武警官兵在高速公路上撒工業(yè)用鹽,目的是增大過往車輛輪胎與地面間的動摩擦因數(shù) B.為了安全起見,結(jié)冰的高速公路上,車輛應(yīng)減速慢行,以減小行駛車輛的慣性 C.在結(jié)冰的路面上,車輛如果保持原來的功率行駛而不打滑,那么其最大運行速度將增大 D.根據(jù)測定,某汽車輪胎與普通路面的動摩擦因數(shù)為0.7,而與冰面間的動摩擦因數(shù)為0.1,那么該汽車以相同的速度在普通路面和冰面上行駛,急剎車后滑行的距離之比為7∶1 6.下列關(guān)于超重和失重的說法正確的是(　　) A.超重就是物體所受的重力增大了,失重就是物體所受的重力減小了 B.物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài),所以做自由落體運動的物體不受重力作用 C.物體具有向上的速度時處于超重狀態(tài),物體具有向下的速度時處于失重狀態(tài) D.物體處于超重或失重狀態(tài)時,物體的重力始終存在且不發(fā)生變化 7.在用實驗探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系時,下列關(guān)于實驗的思路和數(shù)據(jù)分析錯誤的是(　　) A.實驗的基本思想是保持物體的質(zhì)量不變,測量物體在不同力作用下的加速度,分析加速度與力的關(guān)系 B.實驗的基本思想是保持物體所受力相同,測量質(zhì)量不同的物體在該力作用下的加速度,分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系 C.在處理實驗數(shù)據(jù)中,以a為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo),根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點,若這些點在一條過原點的直線上,說明a與F成正比 D.在處理實驗數(shù)據(jù)時,以a為縱坐標(biāo),m為橫坐標(biāo),根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點,若這些點在一條過原點的直線上,說明a與m成正比 8.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中,關(guān)于平衡摩擦力的說法正確的是(　　) A.平衡摩擦力的本質(zhì)就是想法讓小車受到的摩擦力為零 B.平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車所受的細繩的拉力與所受到的摩擦阻力相平衡 C.平衡摩擦力的目的就是要使小車所受的合力等于所掛鉤碼通過細繩對小車施加的拉力 D.平衡摩擦力時應(yīng)將小車在鉤碼通過細繩和滑輪而拉動運動過程中進行調(diào)整 9. 四個質(zhì)量相等的金屬環(huán),環(huán)環(huán)相扣,在一豎直向上的恒力F作用下,四個金屬環(huán)勻加速上升。則環(huán)1和環(huán)2間的相互作用力大小為(　　) A.14F B.12F C.34F D.F 10. 如圖所示,質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住,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,小球的加速度為(　　) A.0 B.大小為g,方向豎直向下 C.大小為33g,方向水平向右 D.大小為233g,方向垂直木板向下 11. 一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動,當(dāng)物塊的初速度為v時,上升的最大高度為H,如圖所示。當(dāng)物塊的初速度為v2時,上升的最大高度記為h。重力加速度大小為g。物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)和h分別為(　　) A.tan θ和H2 B.(v22gH-1)tan θ和H2 C.tan θ和H4 D.(v22gH-1)tan θ和H4 12. 如圖所示,帶支架的平板小車沿水平面向左做直線運動,小球A用細線懸掛于支架前端,質(zhì)量為m的物塊B始終相對于小車靜止地擺放在右端(B與小車平板間的動摩擦因數(shù)為μ)。若某時刻觀察到細線偏離豎直方向θ角,則此刻小車對物塊B產(chǎn)生的作用力的大小和方向為(　　) A.mg,豎直向上 B.mg1+μ2,斜向左上方 C.mgtan θ,水平向右 D.mg1+tan2θ,斜向右上方 二、非選擇題(共40分) 13.(8分)在探究加速度與力的關(guān)系時,小車的質(zhì)量一定,某同學(xué)根據(jù)精確的測量,記錄實驗數(shù)據(jù)如表所示: 小車的質(zhì)量m/kg 小車受的拉力F/N 小車的加速度a/(ms-2) 1.00 0.10 0.08 0.30 0.22 0.50 0.42 0.70 0.59 (1)在下圖坐標(biāo)中,作出a-F圖象; (2)分析圖象得到的結(jié)論是　　　　　; (3)圖象斜率的物理意義是　　　　　; (4)在你所作出的a-F圖象中,F等于小盤及盤中砝碼所受重力,實際上比系小盤的細線的真實拉力　　　(選填“大”或“小”)。 14.(10分)粗糙的水平地面上一物體在水平拉力作用下做直線運動,水平拉力F及運動速度v隨時間變化的圖象如圖甲、乙所示。重力加速度g取10 m/s2。求: (1)前2 s內(nèi)物體運動的加速度和位移的大小; (2)物體的質(zhì)量m和物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ。 15.(10分) 質(zhì)量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落,該下落過程對應(yīng)的v-t圖象如圖所示。球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的34。設(shè)球受到的空氣阻力大小恒為Ff,g取10 m/s2,求: (1)彈性球受到的空氣阻力Ff的大小; (2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h。 16. (12分)某興趣小組研究在高空中下落的雞蛋。若雞蛋直接撞擊地面,雞蛋不被摔壞的最大高度為0.18 m。如圖所示,興趣小組設(shè)計了一個保護雞蛋的裝置,用兩塊較粗糙的夾板夾住雞蛋,當(dāng)雞蛋離夾板下端為某個距離時,經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn),若該裝置從距地面H=4.5 m高處由靜止開始下落,雞蛋恰好沒有摔壞,且雞蛋的下落總時間t=1.2 s。設(shè)雞蛋、夾板所受的空氣阻力都為自身重力的0.1,裝置碰地后速度立即變?yōu)榱闱冶３重Q直方向,不計裝置與地面作用時間。 (1)若沒有裝置保護,求雞蛋不被摔壞落地時的最大速度; (2)求夾板與雞蛋之間的滑動摩擦力是雞蛋重力的幾倍。 第四章檢測　牛頓運動定律 1.A　千克、米、秒均為國際單位制中基本單位,所以A選項是正確的;克和牛頓不是國際單位制中基本單位,故B錯誤;瓦特、焦耳、克都不是國際單位制中基本單位,故C錯誤;庫侖、毫米不是國際單位制中基本單位,故D錯誤。 2.D　水平力F與木塊受到的重力方向垂直,這兩個力不是一對平衡力,A錯誤;水平外力F與墻對木塊的壓力是一對平衡力,木塊對墻壁的壓力與墻對木塊的壓力是一對相互作用力,B錯誤;木塊在豎直方向上受到的重力與墻壁對它的靜摩擦力是一對平衡力,由于木塊受到的重力大小沒有變化,根據(jù)二力平衡的條件可知,摩擦力也不會變化,故C錯誤,D正確。 3.D　對于牛頓第三定律,適用于重力、彈力、摩擦力等所有的力,而且不管相互作用的兩物體的質(zhì)量如何、運動狀態(tài)怎樣、是否相互接觸都適用,例如,地球吸引地球表面上的石塊,石塊同樣以相同大小的力吸引地球,且不管接觸不接觸,都互相吸引,所以A、B、C錯誤,D正確。 4.D　由題圖知,F1的施力者是地球,故A錯誤;F2的反作用力是F3,故B錯誤,D正確;F3的施力者是小球,故C錯誤。 5.C　結(jié)冰的高速公路上撒工業(yè)用鹽,目的是加快冰的熔化,故A錯誤;結(jié)冰的高速公路上,車輛應(yīng)減速慢行,由于車輛的質(zhì)量不變,因而行駛車輛的慣性不變,故B錯誤;由功率表達式P=Fv,可知,當(dāng)P一定時,F越小,則v越大,故C正確;因加速度與動摩擦因數(shù)成正比,則由輪胎與普通路面的動摩擦因數(shù)為0.7,而與冰面間的動摩擦因數(shù)為0.1,可知,加速度之比為7∶1,再根據(jù)v2=2ax,當(dāng)速度相同時,滑行的位移與加速度成反比,則急剎車后滑行的距離之比為1∶7,故D錯誤。 6.D　物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài),具有向下的加速度時處于失重狀態(tài),超重和失重并非物體的重力發(fā)生變化,而是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化,綜上所述,A、B、C均錯,D正確。 7.D　本實驗就是利用控制變量法得到a、F、m三者的關(guān)系,A、B、C項所述實驗的思路和道理符合要求,D項中這些點不在過原點的一條直線上,D項錯誤。 8.C 9.C　設(shè)四個環(huán)的質(zhì)量均為m,則以四個環(huán)整體為研究對象,有F-4mg=4ma,以2、3、4環(huán)為研究對象,有F-3mg=3ma,解得F=34F,選項C正確。 10.D　在未撤離木板時,小球受到重力mg、彈簧的彈力F和木板的彈力FN而靜止,在撤離木板的瞬間,彈簧彈力的大小和方向均沒有發(fā)生變化,而小球的重力是恒力,故此時小球受到重力mg和彈簧的彈力F兩個力的作用,這兩個力的合力與木板提供的彈力大小相等,方向相反,故加速度的方向垂直于木板向下,選項D正確。 11.D　設(shè)物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)為μ,則物塊沿斜坡上滑時,mgsin θ+μmgcos θ=ma,則加速度大小a=μgcos θ+gsin θ, 當(dāng)物塊的初速度為v時,由運動學(xué)公式知v2=2aHsinθ, 當(dāng)物塊的初速度為v2時,由運動學(xué)公式知(v2)2=2ahsinθ, 解得h=H4,μ=(v22gH-1)tan θ。 12.D　 以A為研究對象,分析受力如圖,根據(jù)牛頓第二定律得mAgtan θ=mAa,得a=gtan θ,方向水平向右。對B分析得,小車對B的摩擦力Ff=ma=mgtan θ,方向水平向右;小車對B的支持力大小為FN=mg,方向豎直向上,則小車對物塊B產(chǎn)生的作用力的大小為F=FN2+Ff2=mg1+tan2θ,方向斜向右上方,故D項正確。 13.答案 見解析 解析 (1)圖象如圖所示。 (2)質(zhì)量m一定時,加速度a與拉力F成正比。 (3)質(zhì)量的倒數(shù)1m。 (4)因為小盤和盤中砝碼也要向下做加速運動,所以取F等于小盤及盤中砝碼所受重力,實際上比系小盤的細線的真實拉力大。 14.答案 (1)2 m/s2　4 m　(2)5 kg　0.1 解析 (1)由v-t圖象可知,物體在前2 s內(nèi)做勻加速直線運動,前2 s內(nèi)物體運動的加速度為a=ΔvΔt=42 m/s2=2 m/s2 前2 s內(nèi)物體運動的位移為x=12at2=4 m (2)對物體進行受力分析,如圖所示。 對于前2 s,由牛頓第二定律得F-Ff=ma,Ff=μFN=μmg 2 s之后物體做勻速直線運動,由平衡條件得F=Ff 由F-t圖象知F=15 N,F=5 N,代入數(shù)據(jù)解得m=5 kg,μ=0.1。 15.答案 (1)0.2 N　(2)38 m 解析 (1)設(shè)彈性球第一次下落的加速度大小為a1,由題圖知a1=ΔvΔt=40.5 m/s2=8 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律,得mg-Ff=ma1,則Ff=m(g-a1)=0.2 N。 (2)由題圖知彈性球第一次到達地面時的速度大小為v1=4 m/s,設(shè)球第一次離開地面時的速度大小為v2,則v2=34v1=3 m/s,第一次離開地面后,設(shè)上升過程中球的加速度大小為a2,則mg+Ff=ma2,a2=12 m/s2,于是有0-v22=-2a2h,解得h=38 m。 16.答案 (1)1.8 m/s　(2)4.5倍 解析 (1)沒有裝置保護時,設(shè)雞蛋下落的加速度為a1,落地不被摔壞的最大速度為v1,則有mg-F空=ma1,F空=0.1mg,v12=2a1h1, 解得a1=9 m/s2,v1=1.8 m/s。 (2)若該裝置從距地面H=4.5 m高處由靜止開始下落,由題意知加速度等于a1,設(shè)該裝置落地時的速度為v2,運動時間為t1,則有v22=2a1H 解得v2=9 m/s,t1=v2a1=1 s。 所以雞蛋繼續(xù)下落時間t2=t-t1=0.2 s,落地速度為1.8 m/s 設(shè)夾板與雞蛋間的滑動摩擦力為Ff,對雞蛋進行受力分析, 由牛頓第二定律得mg-Ff-F空=ma2,a2=v1-v2t2=-36 m/s2 解得:F=4.5mg,即Fmg=4.5。