人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系综合与测试精品精练

第四章 运动和力的关系 本章复习提升

易混易错练

易错点1　对惯性现象辨析不清

1.火车在长直水平轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回车上原处,这是因为  (　　)

A.人跳起后,车厢内的空气给他一个向前的力,带着他随同火车一起向前运动

B.人跳起的瞬间,车厢的地板给他一个向前的力,推动他随同火车一起向前运动

C.人跳起后,车在继续向前运动,所以人落下后必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后距离太小,不明显而已

D.人跳起后直到落地,在水平方向上和车始终具有相同的速度

2.下列有关惯性的说法中正确的是 (　　)

A.物体仅在静止和匀速直线运动状态时才具有惯性

B.汽车速度越大越不容易停下来,是因为速度越大惯性越大

C.在月球上举重比在地球上容易,所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小

D.歼击机战斗前抛掉副油箱是为了减小惯性

3.(多选)以下短文摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章:阿波罗登月火箭在离开地球飞向月球的过程中,飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员:“汤姆,我们现在已关闭火箭上所有发动机,正向月球飞去。”汤姆:“你们关闭了所有发动机,那么靠什么力量推动火箭向前运动飞向月球?”宇航员犹豫了半天,说:“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力,由上述材料可知,下列说法中正确的是 (　　)

A.汤姆的问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”

B.宇航员的回答所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”

C.宇航员的回答所体现的物理思想是“物体的运动不需要力来维持”

D.宇航员的回答真实意思是火箭正在依靠惯性飞行

易错点2　对牛顿第二定律的瞬时性理解不透

4.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力,当力刚开始作用的瞬间 (　　)

A.物体立即获得速度

B.物体立即获得加速度

C.物体同时获得速度和加速度

D.由于物体来不及运动,所以物体的速度和加速度都为零

5.如图所示,质量为m的小球一端用轻质细绳连在竖直墙上,另一端用轻质弹簧连在天花板上。轻绳处于水平位置,弹簧与竖直方向夹角为θ。已知重力加速度为g,则在剪断轻绳瞬间,小球加速度的大小为 (　　)

A.0 B.g tan θ C.g sin θ D.

6.如图,竖直轻弹簧下端固定,上端连接着质量为m的小球,小球在竖直向下F=2mg的力作用下处于静止状态。现突然撤去力 F,小球上升,不计空气阻力,重力加速度为g,则 (　　)

A.撤去力F瞬间,小球加速度大小为2g

B.小球在上升的过程中,加速度先增大再减小

C.当弹簧恢复到原长时,小球速度最大

D.小球在上升的过程中,先做匀加速运动再做匀减速运动

易错点3　对牛顿第三定律理解不透彻

7一起严重的交通事故中,一辆越野车与一辆面包车迎面相撞,面包车车头凹陷、变形,几乎报废,而越野车仅前保险杠稍微变形。关于此次碰撞,下列说法正确的是 (　　)

A.越野车发生形变使面包车受到作用力

B.越野车对面包车的作用力大于面包车对越野车的作用力

C.越野车撞击面包车的时间比面包车撞击越野车的时间长

D.越野车对面包车的作用力和面包车对越野车的作用力是一对平衡力

思想方法练

一、理想实验法

1.伽利略用两个对接的斜面,一个斜面固定,让小球从斜面上滚下,又滚上另一个倾角可以改变的斜面,斜面倾角逐渐改变至零,如图所示。伽利略设计这个实验是为了说明 (　　)

A.如果没有摩擦,小球将运动到与释放时相同的高度

B.如果没有摩擦,物体将不会处于静止状态

C.维持物体做匀速直线运动并不需要力

D.如果物体不受力,就不会运动

2.(多选)伽利略被誉为“经典物理学的奠基人”,成功地解释了力和运动的关系。如图,让小球沿斜面AB由静止滚下,沿水平面BC向前运动,直到滚上另一个斜面CD。如果无摩擦力,无论BC多长、斜面AB比斜面CD陡些还是缓些,小球总会在斜面CD上的某点速度变为零,这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度相同。下列说法正确的是 (　　)

A.力不是维持物体运动的原因

B.力是维持物体运动的原因

C.小球在斜面上运动的距离与斜面倾角的正弦成正比

D.小球在AB、CD斜面上运动的时间之比等于斜面倾角正弦的反比

二、控制变量法

3.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图。(交流电的频率为50 Hz)

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为　　　　 m/s2。(保留二位有效数字) 

(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的1/m,数据如下表:

请在图(c)坐标系中画出a-图线,并求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式:　　　　　。 

(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图(d)所示。该图线不通过原点,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　。 

三、整体法和隔离法

4.倾角为θ的光滑固定斜面上放置一质量为M的滑块,其上表面水平,又在滑块上放置一个质量为m的木块,滑块和木块保持相对静止,一起沿光滑斜面下滑,则木块受到的摩擦力f和支持力N的大小为 (　　)

A.f=mg sin θ,N=mg cos θ

B.f=mg sin θ cos θ,N=mg cos2 θ

C.f=mg cos2 θ,N=mg sin θ cos θ

D.f=mg cos θ,N=mg sin2 θ

答案全解全析

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易混易错练

1.D　人跳起以后,仅受重力作用,在水平方向不受外力作用,由于惯性,人在水平方向上将做速度不变的匀速直线运动,在人跳起直到落地这段时间内,人和车在水平方向的位移是相同的,故选D。

2.D　惯性是物体的固有属性,任何情况下都用惯性,与运动状态无关,故A错误;质量是物体惯性大小的唯一量度,与速度无关,故B错误;同一物体在月球上与在地球上质量相同,惯性相同,故C错误;歼击机战斗前抛掉副油箱,减少了质量就减小了惯性,故D正确。

3.ACD　由于汤姆对物理知识了解的不全面,只能依据生活经验认为物体的运动要靠力来维持,而宇航员的回答体现了物体靠惯性向前运动,不需要外力维持,故A、C、D正确。

4.B　根据牛顿第二定律F=ma得知,加速度与合力是瞬时对应的关系,合力变化,加速度同时随着变化;当力刚开始作用的瞬间,物体立即获得了加速度,而物体由于惯性,速度还没有改变,故B正确。

5.B　以球为研究对象,如图所示,

将FOA分解,由平衡条件有FOB-FOA sin θ=0、FOA cos θ-mg=0,解得FOB=mg tan θ;

剪断轻绳瞬间弹簧的弹力没有变化,小球所受的合外力是重力与弹力的合力,与原来细绳的拉力大小相等,方向相反,由牛顿第二定律得a===g tan θ,方向水平向右,故B正确。

6.A　撤去力F一瞬间,小球所受的合力大小为F=2mg,方向竖直向上,加速度大小为a==2g,故A正确。小球上升的过程中,所受合力刚开始竖直向上并逐渐减小,则小球向上做加速度逐渐减小的加速运动;当弹簧弹力和重力相等时,合力为零,加速度为零,此时小球速度达到最大值;当小球继续上升的过程中,合力竖直向下并逐渐增大,则小球向上做加速度逐渐增大的减速运动,故B、C、D错误。

7.A　根据弹力产生的特点可知,越野车发生形变使面包车受到作用力,故A正确;越野车对面包车的作用力和面包车对越野车的作用力是一对作用力与反作用力,二者大小是相等,方向相反,同在同失,故B、C、D错误。

思想方法练

1.C　伽利略的斜面实验是为了说明运动不需要力来维持,C正确。

2.AD　伽利略的理想斜面实验是为了说明运动不需要力来维持,故A正确,B错误。由s==g sin α t2得t=,故C错误,D正确。

3.答案　(1)3.2　(2)如图所示,a=(m/s2)

(3)实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分

解析　(1)由逐差法求解小车的加速度a== m/s2≈3.2 m/s2

(2)依据表格中的数据在坐标轴上写好标度,依据表格中的数据在坐标纸上描点,再将各点连成一条直线,连接时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予考虑。由图可知图线的斜率k= kg·m/s2,所以a=(m/s2)。

4.B　对两物体组成的整体,根据牛顿第二定律可得(m+M)g sin θ=(m+M)a,解得a=g sin θ;如图甲、乙,对木块:水平方向f=max=mg sin θ cos θ;竖直方向mg-N=may=mg sin2 θ,解得N=mg cos2θ,故选B。