1、1牛顿运动定律检测试题(时间:90 分钟 满分:100 分)【测控导航】知识点 题号及难易度1.牛顿第一定律 惯性 1(易)2.物体的平衡 2(易),3(易),8(中),12(中),15(易)3.牛顿第三定律的理解 4(易)4.牛顿第二定律的理解及应用 5(易),6(中),7(易),10(中),11(中),16(易)5.动力学图像的应用 9(中)6.实验:探究加速度与力、质量关系 13(易),14(易)7.传送带、滑板问题 17(中),18(难)一、选择题(第 16 题为单项选择题,第 712 题为多项选择题,每小题 4 分,选对但选不全得 2 分,共 48 分)1.对下列现象解释正确的是(
2、C )A.在一定拉力作用下,车沿水平方向前进,所以力是物体运动的原因B.向上抛出的物体由于惯性向上运动,以后惯性变小,速度越来越小C.质量大的物体运动状态不容易改变是由于物体的质量大,惯性也就大的缘故D.高速行驶的汽车由于速度大,所以惯性大,很难停下来解析:力不是使物体运动的原因,物体不受力时也可以做匀速直线运动,选项 A 错误;向上抛出的物体由于惯性向上运动,以后由于受到重力的作用,速度越来越小,物体的惯性只与质量有关,质量不变,惯性不变,选项 B 错误;惯性大小的量度是质量,惯性越大,运动状态越难改变,与速度大小无关,选项 C 正确,D 错误.2.如图所示,润扬大桥架有很长的引桥,其目的是
3、为了( D )A.增大汽车上桥时对桥面的压力B.减小汽车上桥时对桥面的压力C.增大汽车重力沿平行于引桥桥面向下的分力D.便于汽车通过大桥解析:设斜面倾角为 ,将重力按照作用效果正交分解,如图所示.则 G1=mgsin ,G 2=mgcos ,由于引桥越长,斜面的倾角 越小,G 1越小,所以目的是为了减小汽车重力沿平行于引桥桥面向下的分力,使汽车上桥时牵引力不致太大,方便汽车通过大桥,选项 A,B,C 错误;D 正确.23.如图(甲)所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正沿斜面以速度 v0匀速下滑,斜劈保持静止,地面对斜劈的摩擦力为 Ff1,如图(乙)所示,若对该物块施加一平行于斜面向下
4、的推力 F1,使其加速下滑,则地面对斜劈的摩擦力为 Ff2,如图(丙)所示,若对该物块施加一平行于斜面向上的推力 F2,使其减速下滑,则地面对斜劈的摩擦力为 Ff3,下列关于Ff1,Ff2,Ff3的大小关系正确的是( D )A.Ff10 B.Ff2Ff3C.Ff2Ff3D.Ff2=Ff3解析:由于(甲)图中物块在斜面上匀速运动,把斜面和物块当做整体,则整体受到的合外力为零,故地面对斜劈没有摩擦力,即 Ff1=0;图(乙)、(丙)中,物块受重力、支持力、沿着斜面向上的摩擦力、推力,垂直斜面方向平衡,故支持力 FN=mgcos ,故滑动摩擦力为Ff=F N=mgcos ,即支持力和摩擦力均相同,则
5、物块对斜面的力也相同,由平衡关系可知,地面对斜劈的静摩擦力相同,故 Ff2=Ff3,选项 D 正确.4. 如图所示,小张同学左手抓起一只篮球,当篮球与手臂都静止时,下列说法正确的是( A )A.手对篮球的作用力的大小等于篮球的重力B.手对篮球的作用力的大小大于篮球的重力C.手对篮球的作用力和篮球的重力是一对相互作用力D.手对篮球的作用力和篮球对手的作用力是一对平衡力解析:篮球处于静止状态,受力平衡,篮球受到重力和手对篮球的作用力,所以手对篮球的作用力与篮球的重力大小相等,选项 A 正确,B 错误;手对篮球的作用力和篮球的重力是一对平衡力,选项 C 错误;手对篮球的作用力和篮球对手的作用力是一对
6、作用力与反作用力,大小相等,选项 D 错误.5.如图所示,两根直木棍 AB 和 CD 相互平行,斜靠在竖直墙壁上固定不动,一个圆筒从木棍的上部以初速度 v0匀速滑下;若保持两木棍倾角 不变,将两棍间的距离减小后固定不动,仍将圆筒放在两木棍上部以初速度 v0滑下,下列判断正确的是( B )A 仍匀速下滑 B 匀加速下滑C 减速下滑 D 以上三种运动均可能解析:圆筒从木棍的上部匀速滑下过程中,受到重力 mg、两棍的支持力和滑动摩擦力,且Ff=F N 合 ,根据平衡条件得知,F f=mgcos ,将两棍间的距离稍减小后,两棍支持力的合力不变,而两力夹角减小,则每根木棍对圆筒的支持力变小,F N 合
7、变小,则 Ff变小,而重力沿斜面向下的分力不变,则圆筒将匀加速滑下,选项 B 正确,A,C,D 错误.6.某运动员做跳伞训练,他从悬停在空中的直升机上由静止跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞减速下落.他打开降落伞后的速度图线如图(甲)所示.降落伞用 8 根对称的绳悬挂运3动员,每根绳与中轴线的夹角均为 =37,如图(乙)所示.已知运动员的质量为 50 kg 降落伞的质量也为 50 kg,不计运动员所受的阻力,打开伞后伞所受阻力 Ff与速度 v 成正比,即Ff=kv(g 取 10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8).则下列判断中正确的是( C )A.打开伞瞬间运动员的加速度
8、a=20 m/s2,方向竖直向上B.k=100 Ns/mC.悬绳能够承受的拉力至少为 312.5 ND.悬绳能够承受的拉力至少为 625 N解析:对运动员和降落伞整体,当匀速下降时,由平衡条件得 kv-2mg=0,即 k= = Ns/m=200 Ns/m,打开伞瞬间根据牛顿第二定律得,kv-2mg=2ma,解得 a= m/s2=30 m/s2,方向竖直向上,选项 A 错误;向上的加速度最大时,绳子的拉力 FT最大,对运动员则有 8FTcos 37-mg=ma,解得 FT= = N=312.5 N,所以悬绳能够承受的拉力至少为 312.5 N,选项 C 正确,D 错误.7.小明家住 26 层,他
9、放学后,乘坐电梯从 1 层直达 26 层.假设电梯刚启动时做加速直线运动,中间一段做匀速直线运动,最后一段时间做减速直线运动.在电梯从 1 层直达 26 层的过程中,下列说法中正确的是( ABD )A.电梯刚启动时,小明处于超重状态B.电梯刚启动时,电梯地板对小明的支持力大于小明受到的重力C.电梯上升的过程中,小明一直处于超重状态D.电梯做减速直线运动时,电梯地板对小明的支持力小于小明受到的重力解析:电梯刚启动时,小明有向上的加速度,则小明处于超重状态,电梯地板对小明的支持力大于小明受到的重力,选项 AB 正确;电梯启动,向上加速时,加速度向上,而减速运动时,加速度向下,故加速度方向发生了变化
10、,故小明先超重再经过平衡过程,最后是失重,选项 C 错误;电梯做减速直线运动时,小明处于失重状态,地板对小明的支持力小于小明受到的重力,选项D 正确.8. 如图所示,一个教学用的直角三角板的边长分别为 a,b,c,被沿两直角边的细绳 A,B 悬吊在天花板上,且斜边恰好平行天花板,过直角的竖直线为 MN,设 A,B 两绳对三角形薄板的拉力分别为 Fa和 Fb,已知 Fa和 Fb以及薄板的重力为在同一平面的共点力,则下列判断正确的是( BD )4A.薄板的重心不在 MN 线上B.薄板所受重力的反作用力的作用点在 MN 的延长线上C.两绳对薄板的拉力 Fa和 Fb是由于薄板发生形变而产生的D.两绳对
11、薄板的拉力 Fa和 Fb之比为 FaF b=ba解析: 三角形薄板受重力、两个拉力处于平衡,三个力的延长线必然交于一点,即三个力一定交于三角形下面的顶点,所以重心一定在 MN 线上,根据牛顿第三定律知,重力的反作用力的作用点也在 MN 的延长线上,选项 A 错误,B 正确;两绳对薄板的拉力 Fa和 Fb是由于绳发生形变而产生,选项 C 错误;三角形薄板受力如图所示,由平衡关系得 Fa=mgcos ,F b=mgsin ,则 FaF b=1tan =ba,选项 D 正确.9.一根质量分布均匀的长绳 AB,在水平外力 F 的作用下,沿水平面做直线运动,如图(甲)所示.绳内距 A 端 x 处的张力
12、FT与 x 的关系如图(乙)所示,由图可知( AC )A.水平外力 F=6 N B.绳子的质量 m=3 kgC.绳子的长度 l=2 m D.绳子一定不受摩擦力解析:设绳总长为 L,总质量为 m,则绳单位长度质量为 m0= ,对整个绳子有 F-mg=ma,可得绳子加速度为 a= -g,对绳子左端部分应有 FT- (L-x)g= (L-x)a,整理可得 FT=F- x,结合图像可知 F=6 N,L=2 m,选项 A,C 正确,由现有条件无法求出绳子质量 m 和加速度 a 的大小,而摩擦力的存在与否对 FT-x 图像的形式无影响,选项 B,D 错误.10. 一个多面体静止在光滑水平面上,多面体的质量
13、为 M,BC 部分水平,且 DE 与水平面之间的夹角为 ,在 BC 面上静止放置一个质量为 m 的光滑球,如图所示,下列说法正确的有( CD )A.没有外力作用在多面体上,多面体会因球的压力而向左运动B.如果用水平外力向左拉动多面体,只要拉力不是太大,球会随多面体一起向左运动C.如果用水平外力向右推动多面体,球可能会沿 AB 面向上运动5D.如果用水平外力向右推动多面体,球(未离开 BC 平面的过程)对 BC 平面的压力可能会随着水平外力的增大而减小解析: 如果没有外力作用在多面体上,对球和多面体进行整体分析,只受到竖直方向上的重力和地面的支持力,水平方向没有力的作用,多面体静止在水平面上,选
14、项 A 错误;如果用水平外力向左拉动多面体,因球是光滑的,与 BC 面间无摩擦力,球不会随多面体运动,仍保持原来的静止状态,选项 B 错误;如果用水平外力向右推动多面体,多面体一定向右做加速运动,此时 AB 面对球有弹力作用,球的受力情况如图所示,由牛顿第二定律可得FN2sin =ma,F N1+FN2cos =mg,即 FN2= ,FN1=m(g- )若推力逐渐增大,加速度增大,F N2逐渐增大,F N1逐渐减小,当 FN1减小到零以后,球就会离开BC 面沿 AB 面向上运动,选项 C,D 正确.11. 如图所示,在光滑水平面上,用弹簧水平连接一斜面体,弹簧的另一端固定在墙上,一人站在斜面上
15、,系统静止不动,然后人沿斜面加速向上运动,则( BCD )A.系统静止时弹簧处于压缩状态B.系统静止时斜面体共受到 4 个力作用C.人加速向上运动时弹簧伸长D.人加速时斜面体对地面的压力变大解析:人和斜面整体静止时,水平方向不受力,则弹簧弹力等于零,弹簧处于原长,选项 A 错误,人对斜面体有压力、摩擦力,地面的支持力和斜面的重力,B 正确;当人在斜面体上沿斜面向上加速运动时,斜面体对人的作用力必向上偏右方向,由牛顿第三定律可知,人对斜面体的作用力向下偏左方向,所以弹簧处于伸长状态,斜面体对地面的压力变大,选项 C,D 正确.12. 如图所示,水平桌面上有三个相同的物体 a,b,c 叠放在一起,
16、a 的左端通过一根轻绳与质量为 m=1 kg 的小球相连,绳与水平方向的夹角为 60,小球静止在光滑的半圆形器皿中,水平向右的力 F=30 N 作用在 b 上,三个物体保持静止状态,g 取 10 m/s2,下列说法正确的是( BC )A.物体 c 受到向右的静摩擦力B.物体 b 受到一个摩擦力,方向向左C.桌面对物体 a 的静摩擦力方向水平向左D.撤去力 F 的瞬间,三个物体将获得向左的加速度解析:设水平向右为正方向,由于处于静止,且 c 相对于 b 无相对运动趋势,不受摩擦力,选项A 错误;b 在水平方向受向右的力 F,相对于 a 具有向右的相对运动趋势,则 a 对 b 有向左的摩擦力,b
17、对 a 有向右的摩擦力,大小均为 30 N;小球受重力、轻绳拉力、器皿支持力作用而6处于平衡,结合几何关系可知细绳拉力 FT= N=5.77 N,对 a,b,c 整体,则有 F-FT-Ff=0,即 Ff=24.23 N,方向水平向左,选项 B,C 正确;由于桌面对 a 的最大静摩擦力 FfmaxF f,撤去力 F 后,F TFf,故整个系统仍然保持静止,选项 D 错误.二、非选择题(共 52 分)13.(6 分)在用 DIS 实验研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组用如图(甲)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在
18、轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力 F,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据.a/ms-2 2.01 2.98 4.02 6.00F/N 1.00 2.00 3.00 5.00(1)在图(丙)中作出小车加速度 a 和拉力 F 的关系图线;(2)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是 ; (3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器来测量绳子的拉力大小,如图(乙)所示.是否仍要满足小车质量 M 远大于重物的质量 m (选填“需要”或“不需要”). 解析:(1)根据所给数据,画出小车加速度 a 和拉力 F 的关系图线如图所示:(2)由图像可知,当小车拉力为零时,
19、已经产生了加速度,故在操作过程中轨道倾角过大,平衡摩擦力过度.(3)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器来测量绳子的拉力大小,传感器的示数即为绳子拉力,则不需要满足小车质量 M 远大于重物的质量 m.7答案:(1)见解析图 (2)平衡摩擦力过度 (3)不需要14.(9 分)根据“探究加速度与力、质量的关系”的实验完成下面的题目.(1)有关实验以及数据处理,下列说法正确的是 . A.应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差B.可以用天平测出小桶和砂的总质量 m 及小车和砝码的总质量 M;根据公式 a= ,求出小车的加速度C.处理实验数据时采用描点法画图像,
20、是为了减小误差D.处理实验数据时采用 a- 图像,是为了便于根据图线直观地作出判断(2)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大.他所得到的 a-F 关系可用图(甲)中的哪个表示? (图中 a 是小车的加速度,F 是细线作用于小车的拉力).(3)某学生将实验装置按如图(乙)所示安装好,准备接通电源后开始做实验.他的装置图中,明显的错误是 (写出两条). (4)图(丙)是实验中得到的一条纸带,A,B,C,D,E,F,G 为 7 个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,量出相邻的计数点之间的距离分别为 xAB=4.22 cm,xBC=4.65 cm,xCD=5.08
21、 cm,xDE=5.49 cm,xEF=5.91 cm,xFG=6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为 50 Hz,则小车的加速度 a= m/s2.(结果保留二位有效数字). 解析:(1)为保证绳拉小车的力等于砂和小桶的总重力大小,应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差,选项 A 正确;小车的加速度应通过打点计时器打出的纸带求出,选项 B 错误;采用描点法画图像来处理实验数据,不仅可以减小误差,还可以形象直观地反映出物理量之间的关系,选项 C 正确;为了将图像画成我们熟悉的直线,更直观反映两个变量的关系,由于 a 与 M 成反比,故应作 a- 图像,选项 D 正确.(
22、2)在平衡摩擦力时,把长木板的一侧垫得过高,使得倾角偏大,小车重力沿木板向下的分力大于小车受到的摩擦力,小车受到的合力大于砂桶的拉力,在砂桶对小车施加拉力前,小车已经有加速度,在探究物体的加速度与力的关系时,作出的 a-F 图线在 a 轴上有截距,选项 C正确.8(3)由实验原理图可知,打点计时器用的必须是交流电源,图中用的是直线电源,小车释放的位置应该靠近计时器,以便测量更多的数据来减小误差;同时木板水平,没有平衡摩擦力.(4)由题意知,计数点间的时间间隔 T=0.1 s,根据逐差法可得a= m/s2=0.42 m/s2答案:(1)ACD (2)C (3)打点计时器使用直流电源;小车与打点计
23、时器间的距离太长;木板水平,没有平衡摩擦力 (4)0.4215. (8 分)在动画片熊出没中,熊二用一根轻绳绕过树枝将光头强悬挂起来,如图所示,此时绳与水平地面的夹角 =37,已知光头强质量为 m=60 kg,熊二的质量为 M=300 kg,不计轻绳与树枝间的摩擦,已知 g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,求:(1)熊二对地面的压力;(2)熊二与地面间的静摩擦力的大小 Ff.解析:(1)对光头强,轻绳拉力与重力为一对平衡力,则轻绳拉力 F=6010 N=600 N,由牛顿第三定律知,轻绳对熊二的拉力 F=mg=600 N.设熊二受力如图所示,将 F正交分解.根据平衡
24、条件在竖直方向有 FN+Fsin -Mg=0,则 FN=2 640 N,根据牛顿第三定律知FN=F N=2 640 N.(2)根据平衡条件,在水平方向有Fcos -F f=0则 Ff=Fcos =480 N.答案:(1)2 640 N (2)480 N16.(8 分)极限运动是由多项成型运动项目以及游戏、生活和工作中的各种动作演变而来,它包括自行车越野、滑板、攀岩、冲浪、水上摩托、蹦极跳、轮滑等运动项目,是以年轻人参与为主的高难度观赏性体育运动.在滑板比赛中,已知运动员连同装备的质量 m=60 kg,滑上路肩时的初速度 v0=5 m/s,在 t=2.0 s 的时间内向下匀加速滑过 x=17 m
25、、倾角为 =25的斜坡路肩,求(取 g=10 m/s2,sin 25=0.42)9(1)运动员的加速度大小;(2)运动员受到的阻力大小(包括空气阻力和摩擦阻力).解析:(1)运动员做匀加速直线运动,由 x=v0t+ at2,得 a= = m/s2=3.5 m/s2(2)根据牛顿第二定律,运动员沿斜坡方向有:mgsin -F f=ma,解得 Ff=m(gsin -a)=60(100.42-3.5) N=42 N.答案:(1)3.5 m/s 2 (2)42 N17.(10 分)如图所示,方形木箱质量为 M,其内用两轻绳将一质量 m=1.0 kg 的小球悬挂于P,Q 两点,两细绳与水平的木箱顶面的夹
26、角分别为 60和 30.水平传送带 AB 长 l=30 m,以 v=15 m/s 的速度顺时针转动,木箱与传送带间的动摩擦因数为 =0.75,g=10 m/s 2,求:(1)设木箱为质点,且木箱由静止放到传送带上,那么经过多长时间木箱能够从 A 运动到传送带的另一端 B 处;(2)木箱放到传送带上 A 点后,在木箱加速的过程中,绳 P 和绳 Q 的张力大小分别为多少?解析:(1)在木箱相对于传送带相对滑动时,由牛顿第二定律可知,(M+m)g=(M+m)a,解得 a=g=7.5 m/s 2,当达到与传送带速度相等过程中,由运动规律得位移x1= =15 m,时间 t1= =2 s,因为 x1=15
27、 ml=30 m 还要在传送带上匀速运动,则有 l-x1=vt2,解得 t2=1 s,运动的总时间 t=t1+t2=3 s.(2) 在木箱加速运动的过程中,若左侧轻绳恰好无张力,小球受力如图(甲)所示,由牛顿第二定律得mgtan 30=ma0,10解得 a0= m/s2a由此知当 a=7.5 m/s2时,小球飘起,FTP=0,由此知当小球受力如图(乙)所示,由牛顿第二定律得=ma,解得 FTQ=12.5 N.答案:(1)3 s (2)0 12.5 N18.(11 分)如图所示,质量 M=10 kg、上表面光滑的足够长的木板在 F=50 N 的水平拉力作用下,以初速度 v0=5 m/s 沿水平地
28、面向右匀速运动.现有足够多的小铁块,它们的质量均为 m=1 kg,将一铁块无初速地放在木板的最右端,当木板运动了 L=1 m 时,又无初速度地在木板的最右端放上第 2 块铁块,只要木板运动了 L 就在木板的最右端无初速度放一铁块且铁块均未滑离木板.(取 g=10 m/s2)试问:(1)木板与地面之间的动摩擦因数多大?(2)第 1 块铁块放上后,木板运动了 L 时,木板的速度多大?(3)最终木板上放有多少块铁块?解析:(1)木板最初做匀速直线运动,处于平衡状态,根据平衡条件在竖直方向有 FN=Mg水平方向有 Ff=F而 Ff=F N则 F=Mg,解得 = = =0.5.(2)放第 1 块铁块后,木板做匀减速运动,则有F-(M+m)g=Ma 1,由运动学公式得 - =2a1L,代入数据解得v1=2 m/s.(3)设最终有 n 块铁块能静止在木板上,由牛顿第二定律得F-(M+nm)g=Ma n,而 F-Mg=0,则木板运动的加速度大小为
