人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律综合与测试课堂检测

这是一份人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律综合与测试课堂检测，共7页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

(25分钟 60分)
一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
1.雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如图所示的图像可以正确反映出雨滴下落运动情况的是 ( )
【解析】选C。对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得:mg-f=ma。雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在v -t图像中其斜率变小,故选项C正确。
2.如图所示,质量m=1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.3,当物体运动的速度为10 m/s时,给物体施加一个与其速度方向相反、大小F=2 N的恒力,在此恒力F的作用下(g取10 m/s2)( )
A.物体经2 s速度减为零
B.物体经10 s速度减为零
C.物体速度减为零后将向右运动
D.物体速度减为零后将向左运动
【解析】选A。物体受到向右的恒力和滑动摩擦力,做匀减速直线运动。滑动摩擦力大小为f=μFN=μmg=3 N,根据牛顿第二定律得,F+f=ma,故a==m/s2=
5 m/s2,方向向右。物体减速到0所需的时间t==s=2 s,故A正确、B错误。减速到零后,F3.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t,速度变为v,如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是 ( )
A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变
B.将物体质量减小一半,其他条件不变
C.物体质量不变,水平恒力和作用时间都增为原来的两倍
D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变
【解析】选D。由牛顿第二定律得F-μmg=ma,所以a=-μg,对比A、B、C三项,均不能满足要求,故选项A、B、C均错误,由vt=at可得选项D正确。
4.A、B两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若两物体的质量为mA>mB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为( )
A.xA=xB B.xA>xB
C.xA【解析】选A。通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道,物体滑行时受到的滑动摩擦力μmg为合外力,由牛顿第二定律知:μmg=ma得:a=μg,可见:aA=aB。
物体减速到零时滑行的距离最大,由运动学公式可得:
=2aAxA,=2aBxB,又因为vA=vB,aA=aB。
所以xA=xB,A正确。
5.如图所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接。下图中v、a、f和x分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。其中正确的是
( )
【解析】选C。物体在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用,其摩擦力大小为f1=μmgcs θ,做初速度为零的匀加速直线运动,其v-t图像为过原点的倾斜直线,A错误;加速度大小不变,B错误;其x-t图像的斜率逐渐变大,D错误;物体到达水平面后,所受摩擦力f2=μmg>f1,做匀减速直线运动,所以正确选项为C。
6.竖直上抛物体受到的空气阻力f大小恒定,物体上升到最高点所需时间为t1,从最高点再落回抛出点所需时间为t2,上升时加速度大小为a1,下降时加速度大小为a2,则( )
A.a1>a2,t1a2,t1>t2
C.a1t2
【解析】选A。上升过程中,由牛顿第二定律,得
mg+f=ma1①
设上升高度为h,则h=a1②
下降过程,由牛顿第二定律,得
mg-f=ma2③
h=a2④
由①②③④得,a1>a2,t1二、非选择题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
7.(14分)在科技创新活动中,小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示)。在光滑水平面AB上(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁力F推动质量m=1 kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F,小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变),最高能到达C点。(g取10 m/s2)
机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小并记录如下。求:
(1)机器人对小滑块作用力F的大小。
(2)斜面的倾角α的大小。
【解析】(1)小滑块从A到B过程中:a1==2 m/s2
由牛顿第二定律得:F=ma1=2 N。
(2)小滑块从B到C过程中加速度大小:
a2==5 m/s2
由牛顿第二定律得:mgsin α=ma2
则α=30°。
答案:(1)2 N (2)30°
8.(16分)某研究性学习小组利用力传感器研究小球与竖直挡板间的作用力,实验装置如图所示,已知斜面倾角为45°,光滑小球的质量m=3 kg,力传感器固定在竖直挡板上。求:(g=10 m/s2)
(1)当整个装置静止时,力传感器的示数;
(2)当整个装置向右匀加速直线运动时,力传感器示数为36 N,此时装置的加速度大小;
(3)某次整个装置在水平方向做匀加速直线运动时,力传感器示数恰好为0,此时整个装置的运动方向如何?加速度为多大?
【解析】(1)以小球为研究对象,设小球与力传感器静止时的作用力大小为F,小球与斜面间的作用力大小为N,对小球受力分析如图所示,由几何关系可知:
F=mg=3×10 N=30 N;
(2)竖直方向Ncs45°=mg;
水平方向F′-Nsin45°=ma;
解得:a=2 m/s2;
(3)要使力传感器示数为0,则有:
Ncs45°=mg;Nsin45°=ma′;
解得:a′=10 m/s2,方向向左
答案:(1)30 N (2)2 m/s2 (3)方向向左 10 m/s2
(15分钟 40分)
9.(6分)(多选) 质量m=2 kg、初速度v0=8 m/s的物体沿着粗糙水平面向右运动,物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.1,同时物体还受到一个如图所示的随时间变化的水平拉力F的作用,设水平向右为拉力的正方向,且物体在t=0时刻开始运动,g取10 m/s2,则以下结论正确的是( )
A.0～1 s内,物体的加速度大小为2 m/s2
B.1～2 s内,物体的加速度大小为2 m/s2
C.0～1 s内,物体的位移为7 m
D.0～2 s内,物体的总位移为11 m
【解析】选B、D。0～1 s内,物体的加速度大小a1== m/s2=
4 m/s2,A项错误;1～2 s内物体的加速度大小a2== m/s2=
2 m/s2,B项正确;
物体运动的v-t图像如图所示,
故0～1 s内物体的位移为x1= m=6 m,C项错误;0～2 s内物体的总位移x=x1+x2=[6+] m=11 m,D项正确。
10.(6分)行车过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害,人们设计了安全带。假定乘客质量为70 kg,汽车车速为90 km/h,从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s,安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦,刹车过程可看作匀减速直线运动)( )
A.450 N B.400 N C.350 N D.300 N
【解析】选C。汽车刹车前的速度v0=90 km/h=25 m/s
设汽车匀减速的加速度大小为a,则a==5 m/s2
对乘客应用牛顿第二定律可得:
F=ma=70×5 N=350 N,所以C正确。
11.(6分)(多选)如图所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1,与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角,则(物体1和物体2相对车厢静止) ( )
A.车厢的加速度为gtanθ
B.绳对物体1的拉力为
C.底板对物体2的支持力为(m2-m1)g
D.物体2所受底板的摩擦力为m2gsinθ
【解析】选A、B。对物体1进行受力分析,且把拉力T沿水平方向、竖直方向分解,有Tcs θ=m1 g,Tsinθ=m1a
得T= a=gtanθ
所以A、B正确。
对物体2进行受力分析有N+T′=m2 g
f静=m2a
根据牛顿第三定律,T′=T
解得N=m2g-
f静=m2 gtanθ
故C、D错误。
12.(22分)如图所示为游乐场中的大型游戏机“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放,为研究方便,可以认为座椅沿轨道做自由落体运动1.2 s后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4 m高处时速度刚好减小到零,然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落,将游客送回地面,取g=10 m/s2。求:
(1)座椅在自由下落结束时刻的速度大小;
(2)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍。
【解析】(1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为v,下落时间t1=1.2 s,由v=gt1
代入数据解得v=12 m/s
即座椅在自由下落结束时刻的速度是12 m/s。
(2)设座椅自由下落和匀减速运动的总高度为h,总时间为t,所以h=(40-4) m=
36 m
匀加速过程和匀减速过程的最大速度和最小速度相等,由平均速度公式有h=t,代入数据解得:t=6 s
设座椅匀减速运动的时间为t2,则t2=t-t1=4.8 s
即座椅在匀减速阶段的时间是4.8 s。
设座椅在匀减速阶段的加速度大小为a,座椅对游客
的作用力大小为F
由v=at2,解得a=2.5 m/s2
由牛顿第二定律F-mg=ma
代入数据,解得F=1.25mg
即在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的1.25倍。
答案:(1)12 m/s (2)1.25倍
t/s
0
0.2
0.4
…
2.2
2.4
2.6
…
v/(m·s-1)
0
0.4
0.8
…
3.0
2.0
1.0
…