高中物理人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律综合与测试优秀单元测试随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律综合与测试优秀单元测试随堂练习题，共18页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
下列说法正确的是( )
A. 速度大的物体惯性大，运动状态越难改变
B. 牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，可以用实验证明
C. 行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D. 亚里士多德认为力是维持物体运动的原因
关于力与运动，下列说法正确的是( )
A. 物体的运动状态改变是指加速度改变
B. 物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态就要发生改变
C. 物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态
D. 在高速公路上高速行驶的轿车的惯性比静止在货运场的集装箱货车的惯性大
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了研究加速度与力的关系，应保持不变的物理量是( )
A. 速度B. 加速度C. 质量D. 力
关于速度、加速度、合力的关系，下列说法错误的是
A. 原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平力的瞬间，物体立刻获得加速度
B. 加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同
C. 在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度和合力的方向总是一致的
D. 合力变小，物体的速度一定变小
在t=0时，将一乒乓球以某一初速度竖直向上抛出，一段时间后落回抛出点．已知乒乓球运动过程中受到的空气阻力大小与速度大小关系为f=kv(k为大于零的常数).规定竖直向上为正方向，如图是定性描述上述过程中乒乓球的加速度a、速度v随时间t变化规律的图像，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
关于对电流的理解，下列说法正确的是( )
A. 只有自由电子的定向移动才能形成电流
B. 电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向
C. 导体中的自由电荷越多，电流越大
D. 在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位
一物体静止在水平桌面上，则( )
A. 物体所受重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
B. 物体对桌面的压力就是重力，这两个力实质上是一个力
C. 物体所受重力的反作用力作用在桌面上
D. 桌面对物体支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力
水平路面上质量为30kg的小车，在60N水平推力作用下由静止开始以1.5m/s2的加速度做匀加速直线运动。2s后撤去该推力，则( )
A. 小车2 s末的速度是4m/s
B. 小车受到的阻力大小是15 N
C. 撤去推力后小车的加速度大小是1m/s2
D. 小车运动的总时间为6 s
在很多游泳景点都建有山坡滑道，如图1甲是某景点的山坡滑道图片，为了研究滑行者在滑道斜坡部AE的滑行情况，技术人员通过测量绘制出如图乙所示的示意图．AC是滑道的竖直高度，D点是AC竖直线上的一点，且有AD=DE=10 m，滑道AE可视为光滑，∠A=30 °，滑行者从坡顶A点由静止开始沿滑道AE向下做直线滑动，g取10 m/s2.，则( )
A. 滑道AE的长度为10 m
B. 滑行者在滑道AE上滑行的加速度a=5 m/s2
C. 滑行者在滑道AE上滑行的时间为2 s
D. 滑行者滑到E点时的速度为10 m/s
如图所示，倾角为θ的斜面体c置于水平地面上，小物块b置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接，连接b的一段细绳与斜面平行，在a中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c都处于静止状态，则下列说法正确的是
A. c对b的摩擦力始终增加
B. 地面对c的支持力始终不变
C. 地面对c的摩擦力始终不变
D. 细绳对滑轮的作用力方向始终不变
二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）
如图所示，在水平平直公路上匀速行驶的小车的车顶上，用绳子悬挂着一个小球。
(1)若剪断绳子，小球将落至A、B、C中的______点；
(2)若剪断绳子的同时小车速度突然减小，小球的落点将偏向B点的______方；
(3)若剪断绳子的同时小车速度突然增大，小球的落点将偏向B点的______方。
图为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。实验中，通过改变______来改变对小车的拉力。位移传感器测得小车的v−t图像后，分别得到t1和t2时刻的速度v1和v2，则小车的加速度a= ____。
在光滑水平面上，一根原长为l的轻质弹簧的一端与竖直轴O连接，另一端与质量为m的小球连接，如图所示．当小球以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v1时，弹簧的长度为1.5l；当它以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v2时，弹簧的长度为2.0l。求_________。
如图所示，一只质量为m的小鸟停在圆弧形的树枝上休息，如果小鸟要停在树枝的A、B两点，你认为小鸟停在哪一点更轻松_________(填“A”或“B”)；已知弧形树枝A点位置切线的倾角为θ，则小鸟停在该位置时对树枝的作用力大小为_________(重力加速度为g)。
质量为2kg的光滑半球形碗，放在粗糙水平面上，一质量为0.5kg的物体从碗边静止释放，如图所示，物体在碗内运动的过程中，碗始终静止不动，则碗对地面的最大压力为______N.(g=10m/s2)
三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）
某同学用如图甲的装置来研究牛顿第二定律。
(1)本实验采用的科学方法是______。
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法
(2)实验需用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合力，则除平衡摩擦力外，还必须满足的实验条件是小车的质量______沙和沙桶的质量(填“远小于”、“远大于”或“等于”)。
(3)如图乙是某次实验打出的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，电源频率为50Hz.则小车的加速度为a=______m/s2，打B点时小车的速度vB=______m/s(均保留2位有效数字)。
(4)某同学根据实验数据画出了图丙，从图线可知该同学操作过程中可能______(填“平衡摩擦力不够”或“平衡摩擦力过度”)。
某探究学习小组的同学要测量滑板与滑块间的动摩擦因数，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，将质量为m的滑块A放在倾斜滑板B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示出滑块A的速率−时间(υ−t)图象．先给滑块A一个沿滑板B向上的初速度，得到的速率−时间(υ−t)图象如图乙所示，已知滑板和传感器始终静止不动，重力加速度g=10 m/s2．
(1)滑块A上滑时加速度的大小为________m/s2，下滑时加速度的大小为________m/s2．
(2)滑板与滑块间的动摩擦因数为________．
四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
如图所示，A、B两物体的重力分别是GA=3 N，GB=4 N．A用细线悬挂在顶板上，B放在水平地面上，两者之间用轻弹簧连接，系统位于同一竖直线上。若弹簧弹力大小为2 N：
(1)画出A物体的受力示意图；
(2)求细线中的张力FT、物体B对地面的压力FN．
建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为60 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将10 kg的建筑材料以1 m/s2的加速度拉升。忽略绳子和定滑轮的质量及绳子与定滑轮的摩擦，工人竖直向下拉绳子，重力加速度g=10 m/s2，求：
(1)绳子对建筑材料的拉力大小F1。
(2)工人对地面的压力大小FNˈ。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】
【试题解析】
【分析】
由惯性的特点得解；牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，由此判断其能否由实验证明；行星在圆周轨道上保持匀速率运动由万有引力提供向心力得解；力是改变物体运动的原因。
本题主要考查惯性的特点、及力的作用效果，难度不大。
【解答】
A.惯性是物体的固有属性，由质量决定，与物体的运动状态无关，故A错误；
B.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，故不可以用实验证明，故B错误；
C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动由万有引力提供向心力，而不是由于惯性，故C错误；
D.由物理学史可知，亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故D正确。
故选D。
2.【答案】B
【解析】
【试题解析】
【分析】
物体的运动状态改变是指速度的改变，物体所受的合力为0时，物体处于静止状态或匀速直线运动状态；只要合外力不为0，物体的运动状态就会发生变化；合外力不为0时，速度可以为0；物体所受的合力不变且不为0，物体的运动状态一定发生变化，质量是物体惯性的唯一量度。
【解答】
A. 物体的运动状态改变是指速度的改变，故A错误；
B.力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，故B正确；
C. 物体不受力或合力为零，其运动状态一定不变，处于静止或匀速直线运动状态，故C错误；
D. 质量是惯性大小的唯一量度与物体的运动状态无关，故D错误。
故选B。

3.【答案】C
【解析】解：在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了研究加速度与力的关系，应保持不变的物理量是质量，故C正确，ABD错误。
故选：C。
解决本题的关键知道当研究一个物理量与几个物理量关系时，需控制其它力物理量不变，研究某两个量的关系，基础题．
4.【答案】D
【解析】
【分析】
加速度是由合外力决定的，而加速度是描述速度变化快慢的物理量，加速度大说明速度变化快，或者说速度的变化率大。合外力F决定了物体的加速度a，合外力F与加速度a具有瞬时对应关系，加速度a要使速度v发生变化需要一段时间，加速度a与速度v无决定性关系。
【解答】
A.根据牛顿第二定律F=ma，加速度a与合外力F具有瞬时对应关系，所以物体受到力作用的瞬间立刻产生加速度，故A正确；
B.加速度a的方向由合外力F的方向来决定，故加速度a的方向与合力F的方向总是一致的，速度v与加速度a没有决定性关系，故加速度a与速度v的方向可能相同，也可能不同，故B正确；
C.根据牛顿第二定律F=ma，加速度a与合外力F方向始终一致，物体做初速度为0的匀加速直线运动时，加速度a与速度v同向，所以在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的，故C正确；
D.合外力变小时，物体运动的速度不一定变小，例如加速度逐渐减小的变加速直线运动，合力变小但速度在增大，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
5.【答案】D
【解析】
【分析】
对乒乓球在上升、下降过程中受力分析，由牛顿第二定律得出加速度的表达式，从而即可知加速度的变化情况；由加速度的变化情况分析速度随时间的变化，从而即可确定速度−时间图象。
本题的关键是确定加速度的变化情况，知道速度−时间图象的斜率的物理意义。
【解答】
AB.设乒乓球的质量为m，上升过程中，乒乓球受重力与空气阻力的作用，由牛顿第二定律可得加速度的大小为：a=kv+mgm，方向竖直向下，则可知乒乓球做减速运动，随着乒乓球的速度减小，乒乓球的加速度也减小，当乒乓球到达最高点时a=g，乒乓球从最高点开始下落，做加速运动，乒乓球受重力与空气阻力作用，由牛顿第二定律可得加速度的大小为：a′=mg−kvm，随乒乓球的速度增大，乒乓球的加速度减小，若在乒乓球没有到达地面时，加速度减小为零，乒乓球做匀速运动，综上所述可知，加速度的方向不会变化，一直向下，大小可能一直减小，也可能一直减小到零，然后乒乓球做匀速运动，故AB错误；
CD.由前面的分析可知，乒乓球上升过程做加速度减小的减速运动，在最高点的加速度为重力加速度g，下降过程可能先做加速度减小的加速度运动，后做匀速运动，也可能一直做加速度减小的加速运动，故D正确，C错误。
故选D。
6.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了电流强度的定义及单位。电荷的定向移动形成电流，可以是正电荷，也可以是负电荷；电流的方向是正电荷定向移动的方向；电流由通过某一横截面积的电量q与通过这些电量所用时间t共同决定；电流是一个基本物理量，其单位“安培”是国际单位制中的一个基本单位。
【解答】
A.正、负电荷的定向移动都可以形成电流，不仅仅是自由电子的定向移动，故A错误；
B.电流有方向，其方向是正电荷定向移动的方向，但电流是标量，故B错误；
C.由I=qt可知，电流的大小取决于电荷量与时间的比值，与导体中的自由电荷无关，故C错误；
D.国际单位制中共七个基本物理量，电流是其中一个，其单位“安培”是基本单位，故D正确。
故选D。
7.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了牛顿第三定律、共点力平衡的条件及其应用。
①利用二力平衡的条件判定两个力是否是平衡力，是否作用在同一个物体上；
②两个力是否是一对作用力和反作用力，要看它们是否是互为施力物体和受力物体。
【解答】
A.桌面对物体的支持力和物体所受重力是一对平衡力，选项A错误；
B.压力不是重力，它们的施力物体、受力物体、作用点都不相同，选项B错误；
C.物体所受重力的反作用力作用在地球上，选项C错误；
D.桌面对物体支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力，选项D正确；
故选D。

8.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查牛顿第二定律与运动学公式的应用，基础题。
根据运动学公式求速度，根据牛顿第二定律求出手推车所受的阻力大小，撤去推力，根据牛顿第二定律求出加速度的大小，运动学公式求减速时间，再求总时间。
【解答】
根据运动学公式，小车2s末的速度，v=at1=3m/s
根据牛顿第二定律得：F−f=ma，计算得出f=15N
撤去拉力后，加速度a′=fm=0.5m/s2，减速时间为t2=va′=30.5s=6s
小车运动的总时间为t=t1+t2=2s+6s=8s，故B正确，ACD错误。
故选B。
9.【答案】C
【解析】
【分析】
根据运动学公式和牛顿第二定律求解即可；
本题是运动和力的综合应用，联立力和运动的桥梁是加速度。
【解答】
A.由图中几何关系可知，AE=2ADcs 30°=2×10×32 m=103 m，A错误；
B.由几何知识知滑道AE与水平面的夹角为60°，由mgsin 60°=ma可得滑行者在滑道AE上滑行的加速度a=gsin 60°=53 m/s2，B错误；
C.由AE=12at2，解得t=2 s，C正确；
D.由v2=2a·AE，解得v=103 m/s，D错误。
故选C。

10.【答案】D
【解析】
【分析】
以b为研究对象，分析绳子的拉力与重力沿斜面向下的分力的关系，判断b是否受到c的摩擦力，再根据a的重力变化分析摩擦力的变化；以b、c整体为研究对象，根据平衡条件分析地面对c的支持力和摩擦力；最后根据力的合成分析细绳对滑轮的作用力方向变化。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用。
【解答】
A.对b受力分析：
b受重力，a给它的拉力，斜面给它的支持力，摩擦力未画出，摩擦力有多种情况：(1)F大于重力沿斜面向下的分力，则摩擦力沿斜面向下，在a中的沙子缓慢流出的过程中，拉力F变小，摩擦力先变小到零后反向变大。(2)F小于重力沿斜面向下的分力，则摩擦力沿斜面向上，在a中的沙子缓慢流出的过程中，拉力F变小，摩擦力一直变大。故A错误；
BC.选bc整体为研究对象，受力分析如图：
根据整体受力平衡可知：，，在a中的沙子缓慢流出的过程中，拉力F变小，故地面对c的支持力N一直变大，地面对c的摩擦力减小，故BC错误；
D.a、b、c都处于静止状态，故绳子方向不发生变化，所以细绳对滑轮的作用力方向始终不变，故D正确。
故选D。
11.【答案】B 前 后
【解析】解：以地面为参考系球，绳子断开后，球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向自由落体；
(1)车匀速，与小球水平方向相对静止，故球掉在车上B点；
(2)车减速，而球水平方向匀速，故球会落在B的右侧，即前方；
(3)车加速，而球水平方向匀速，故球会落在B的左侧，即后方；
故答案为：(1)B；(2)前；(3)后。
本题考查惯性知识，可以结合正交分解法进行研究，知道球的水平分运动是匀速直线运动，基础题目。
12.【答案】钩码的个数 v2−v1t2−t1
【解析】
【分析】
小车受到的拉力等于钩码的重力，改变钩码数量可以改变小车受到的拉力；应用加速度的定义式可以求出加速度。
知道实验原理是解题的关键；处理实验题时要理解实验原理。
【解答】
小车受到的拉力等于钩码的重力，通过改变钩码的个数来改变对小车的拉力．
已知：t1和t2时刻的速度v1和v2，则小车的加速度：a=ΔvΔt = v2−v1 t2−t1
故答案为：钩码的个数 v2−v1t2−t1
13.【答案】3∶22
【解析】
【分析】
本题关键找出向心力来源，考查了向心力公式的直接应用，难度不大，属于基础题。
设弹簧的劲度系数为k，小球做匀速圆周运动时有弹簧弹力提供向心力，根据向心力公式列式，联立方程即可求解。
【解答】
设弹簧的劲度系数为k，当小球以v1做匀速圆周运动时有：k(1.5l−l)=mv121.5l，
当小球以v2做匀速圆周运动时有：k(2.0l−l)=mv222.0l，
两式之比得：v1∶v2=3∶22。
故答案为：3∶22。
14.【答案】B，mg
【解析】
【分析】
本题考查共点力的平衡及牛顿第三定律等内容，小鸟处于平衡状态，所受合力为零，结合牛顿第三定律解答小鸟对树枝的作用力；由重力沿树枝方向的分力及最大静摩擦力分析在哪点更轻松。
【解答】
在A点时重力沿树枝向下的分量力为F1=mgsinθ;最大静摩擦力为μmgcsθ，在A点时切线的倾角比B点大，则F1较大，而最大静摩擦力较小，则小鸟更容易滑落，所以在B点停着更轻松一些。
小鸟处于平衡状态，受到树枝的作用力与受到的重力平衡，故受到树枝的作用力大小等于mg，由牛顿第三定律可得，小鸟对树枝的作用力大小等于mg。
15.【答案】35
【解析】
【分析】
物体在运动过程中，根据动能定理和牛顿第二定律求得物体与碗间的相互作用力，然后度碗利用共点力平衡求得相互作用
本题主要考查了动能定理和牛顿第二定律，然后利用共点力平衡求得，关键是正确的受力分析
【解答】
解：在运动最低点过程中，根据动能定理可知mgR=12mv2−0
在最低点根据牛顿第二定律可知FN−mg=mv2R，解得FN=15N
当物体运动到最低点时，对碗受力分析可知N−Mg−FN=0，解得N=35N
故答案为：35
16.【答案】(1)C
(2)远大于
(3)0.60 0.15
(4)平衡摩擦力不够
【解析】
【分析】
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小，根据实验中小车越来越快判断哪端与小车相连，由该图象可知，开始有外力F时，物体的加速度仍为零，因此该实验操作中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。
本题考查了实验注意事项、实验数据处理等问题，注意运动中小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力的条件，是解题的关键。要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。
【解答】
(1)本实验采用的科学方法是控制变量法。
故选C。
(2)设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma，对沙和沙桶有：mg−F=ma，由此解得：F=mg1+mM，由此可知当M≫m时，沙和沙桶的重力等于绳子的拉力；
(2)根据匀变速直线运动的推论公式得：
a=(3.03+2.41−1.83−1.21)×10−2(2×0.1)2m/s2=0.60m/s2
打B点时小车的速度为vB=(1.83+1.21)×10−22×0.1m/s=0.15m/s
(3)由该图象可知，开始有外力F时，物体的加速度仍为零，因此该实验操作中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。
故答案为：(1)C
(2)远大于
(3)0.60 0.15
(4)平衡摩擦力不够
17.【答案】(1)8；4；(2)0.25
【解析】
【分析】
根据速度时间图线的斜率求出上滑和下滑的加速度大小．根据图线与时间轴围成的面积求出上滑的位移．根据牛顿第二定律求出滑块与木板间的动摩擦因数。
解决本题的关键知道图线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移．结合牛顿第二定律研究．
【解答】
(1)v−t图象的斜率表示加速度，上滑的加速度大小为：a1=Δv1Δt1=40.5m/s2=8 m/s2；
下滑的加速度大小为：a2=Δv2Δt2=41.5−0.5m/s2=4 m/s2．
(2)上滑过程中，根据牛顿第二定律得：
A上滑时：mgsinθ+μmgcsθ=ma1，
A下滑时：mgsinθ−μmgcsθ=ma2，
解得：μ=0.25．
故答案为：(1)8；4；(2)0.25。
18.【答案】解：(1) 若弹簧处于拉伸状态，则A物体受力示意图为图 ①:
若弹簧处于压缩状态，则A物体受力示意图为图 ②．
(2)当弹簧处于伸长状态，以A为研究对象，
由平衡条件得到，细线对A的拉力FT=GA+F弹=3N+2N=5N，则细线中的张力为5N。
对B研究可得，地面对B的支持力为FN=GB−F弹=4N−2N=2N，则B对地面的压力大小等于2N。方向竖直向下；
当弹簧处于压缩状态，以A为研究对象，
由平衡条件得到，细线对A的拉力FT=GA−F弹=3N−2N=1N，则细线中的张力为1N
对B研究可得，地面对B的支持力为FN=GB+F弹=4N+2N=6N，则B对地面的压力大小等于6N，方向竖直向下。
【解析】本题考查了受力分析与平衡条件，对物体正确受力分析、灵活应用平衡条件是解题的关键；解题时要注意讨论：弹簧的弹力为拉力与支持力两种情况，否则要出错。
(1)分别对弹簧处于拉伸和压缩状态进行受力分析；
(2)由题，已知弹簧的弹力大小为2N，而弹簧可能处于伸长状态，也可能处于压缩状态，分两种情况，分别对A、B研究，由平衡条件求出细线对A的拉力和地面对B的支持力。由牛顿第三定律可知，B对地面的压力大小等于地面对B的支持力大小。
19.【答案】解：(1)以建筑材料为研究对象；
根据牛顿第二定律，得：F−mg=ma；
解得：F=m(g+a)=10×(10+1)N=110N
(2)对人研究，得：FN+F=Mg；
则：FN=Mg−F=60×10N−110N=490N；
由牛顿第三定律，得：工人对地面的压力大小为490N。
答：(1)建筑材料对绳子的拉力有110N；
(2)工人对地面的压力为490N。
【解析】本题考查了牛顿第二定律的应用；求压力往往求它的反作用力---支持力．加速度是联系运动和力关系的桥梁，涉及力和运动的关系分析时，可以运用牛顿定律研究。
以建筑材料为研究对象，分析受力，根据牛顿定律求出绳子拉力，再对人研究，由平衡条件，求出支持力，由牛顿第三定律确定工人对地的压力。