2023_2024学年新教材高中物理章末质量评估四第四章牛顿运动定律粤教版必修第一册 试卷

章末质量评估（四）

（时间：75分钟　分值：100分）

一、单项选择题（本大题共8小题，每题4分，共32分.每小题中只有一个选项是正确的，选对得4分，错选、不选或多选不得分）

1.科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用.下列说法不符合历史事实的是（　　）

A.亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变

B.伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去

C.笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向

D.牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质

解析：亚里士多德的观点是力是维持物体运动的原因，即物体有力就运动，没有力就静止，选项A错误； 伽利略通过“理想实验”得出结论，运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，选项B正确； 笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，选项C正确； 牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，选项D正确.故选项A不符合历史事实.

答案：A

2.在匀速行驶的火车车厢内，有一人从B点正上方相对车厢静止释放一个小球，不计空气阻力，则小球（　　）

A.可能落在A处　　　　 B.一定落在B处

C.可能落在C处   D.以上都有可能

解析：火车匀速行驶，在小球未释放前小球随车一起运动，小球的速度等于车的速度v0；在小球由静止释放后，由于惯性小球在水平方向的速度保持不变，即vx＝v0，即小球下落的过程中小球在水平方向的速度始终等于车速度，小球一定落到B处.故B项正确，A、C、D三项错误.

答案：B

3.2021年5月15日，“天问一号”着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大气层290 s的减速，速度从4.9×103 m/s减为4.6×102 m/s；打开降落伞后，经过90 s速度进一步减为1.0×102 m/s；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态；经过对着陆点的探测后平稳着陆.若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器（　　）

A.打开降落伞前，只受到气体阻力的作用

B.打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上

C.打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用

D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力

解析：打开降落伞前，在大气层中做减速运动，则着陆器受大气的阻力作用以及火星的引力作用，选项A错误；打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合力方向竖直向上，选项B正确；打开降落伞至分离前，受到浮力和气体的阻力以及火星的吸引力作用，选项C错误；悬停状态中，发动机喷火的反作用力是气体对发动机的作用力，由于还受到火星的吸引力，则与气体的阻力不是平衡力，选项D错误.故选B.

答案：B

4.我国的航天事业快速发展.2021年10月16日0时23分，搭载“神舟十三号”载人飞船的“长征二号”F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，约582秒后，“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空.10月16日6时56分，“神舟十三号”载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接.新的组合体在中国空间站轨道运行，轨道高度约为400 km，设计寿命为10年，总重量可达180吨.对于火箭在加速上升的过程中，下列说法正确的是（　　）

A.火箭受到的合力方向竖直向下

B.飞船内的宇航员处于失重状态

C.火箭受到的重力与喷出的气体对火箭的作用力是一对相互作用力

D.飞船内的宇航员对椅子的压力与椅子对宇航员的弹力是一对相互作用力

解析：火箭在加速上升的过程中，加速度竖直向上，处于超重状态，故A、B错误；火箭对喷出的气体的作用力与喷出的气体对火箭的作用力才是一对相互作用力，故C错误；飞船内的宇航员对椅子的压力与椅子对宇航员的弹力是一对相互作用力，大小相同，方向相反，故D正确.故选D.

答案：D

5.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，竿上有一质量为m的人可以看成质点，当此人沿着竖直竿以加速度a加速下滑时，竿对地面上的人的压力大小为（　　）

A.（M＋m）g＋ma B.（M＋m）g－ma

C.（M＋m）g D.（M－m）g

解析：对竹竿上的人由牛顿第二定律知mg－f＝ma，所以f＝m（g－a），由牛顿第三定律知竹竿上的人对竹竿的摩擦力竖直向下，对竹竿由平衡条件知Mg＋f′＝FN，f＝f′，由牛顿第三定律知竹竿对底人的压力FN＝（M＋m）g－ma，故B正确，A、C、D错误.

答案：B

6.如图所示为“长征二号”运载火箭，下列关于它在竖直方向加速起飞过程的说法，正确的是（　　）

A.火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力

B.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭升空

C.保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后处于失重状态

D.火箭喷出的热气流对火箭的作用力大于火箭对热气流的作用力

解析：火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力，由牛顿第三定律知航天员对座椅的压力大于自身重力，A错误；火箭受到重力、空气阻力以及内部燃料喷出时的作用力，燃料燃烧向下喷气，喷出的气体的反作用力推动火箭升空，B错误；保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，由于具有竖直向上的速度，所受重力和空气阻力均竖直向下，合外力方向竖直向下，故加速度方向竖直向下，处于失重状态，C正确；火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力是作用力和反作用力，二者等大反向，D错误.故选C.

答案：C

7.细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示（已知cos 53°＝0.6，sin 53°＝0.8），以下说法正确的是（　　）

A.小球静止时弹簧的弹力大小为mg

B.小球静止时细绳的拉力大小为mg

C.细线烧断瞬间小球的加速度立即为g

D.细线烧断瞬间小球的加速度立即为g

解析：小球静止时，分析受力情况，如图.

由平衡条件，得

弹簧的弹力大小为

F＝mgtan 53°＝mg，

细绳的拉力大小为T＝＝mg，故A、B错误.

细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反，则此瞬间小球的加速度大小为a＝，a＝g，故C错误，D正确.

答案：D

8.如图，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，以下说法正确的是（　　）

A.从接触弹簧到速度最大的过程是失重过程

B.从接触弹簧到加速度最大的过程是超重过程

C.从接触弹簧到速度最大的过程加速度越来越大

D.速度达到最大时加速度也达到最大

解析：当弹簧的弹力等于小球的重力时，小球的加速度为零，此时速度最大，则从接触弹簧到速度最大的过程，小球的加速度向下，且加速度逐渐减小，是失重过程，选项A正确，C、D错误；当小球到达最低点时小球的加速度最大，则从接触弹簧到加速度最大的过程中，加速度是先向下减小，失重，然后向上增加，超重，故选项B错误；故选A.

答案：A

二、多项选择题（本大题共3小题，每题6分，共18分.每小题有多个选项是正确的，全选对得6分，少选得3分，选错、多选或不选不得分）

9.将物体竖直向上抛出，假设运动过程中空气阻力不变，其速度—时间图像如图所示，则（　　）

A.上升、下降过程中加速度大小之比为11∶9

B.上升、下降过程中加速度大小之比为10∶1

C.物体所受的重力和空气阻力之比为9∶1

D.物体所受的重力和空气阻力之比为10∶1

解析：上升、下降过程中加速度大小分别为a上＝11 m/s2，a下＝9 m/s2，由牛顿第二定律得mg＋F阻＝ma上，mg－F阻＝ma下，联立解得mg∶F阻＝10∶1，A、D正确.

答案：AD

10.静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用，该力随时间变化的关系如图所示，则以下说法中正确的是（　　）

A.物体在2 s内的位移为零　

B.4 s末物体将回到出发点

C.2 s末物体的速度为零

D.物体一直在朝同一方向运动

解析：根据题图像可知，物体先朝正方向做匀加速直线运动，接着做匀减速直线运动，再做正方向的匀加速直线运动，周期性地朝单方向运动，由于加速和减速阶段的加速度大小相等，所以2 s末的速度为零，位移不为零，A、B错误，C、D正确.

答案：CD

11.如图所示，两个倾角相同的滑竿上分别套有A、B两个质量均为m圆环，两个圆环上分别用细线悬吊两个质量均为M的物体C、D，当它们都沿滑竿向下滑动并保持相对静止时，A的悬线与杆垂直，B的悬线竖直向下.下列结论正确的是（　　）

A.A环受滑竿的作用力大小为（m＋M）gcos θ

B.B环受到的摩擦力f＝mgsin θ

C.C球的加速度a＝gsin θ

D.D受悬线的拉力T＝Mg

解析：对C受力分析，如图所示.

由牛顿第二定律，得到Mgsin θ＝Ma，①

细线拉力为T＝Mgcos θ，②

再对A环受力分析，如下图所示.

根据牛顿定律，有mgsin θ－f＝ma，③

FN＝mgcos θ＋T，④

由①②③④解得f＝0，FN＝（M＋m）gcos θ.故A、C正确.

对D受力分析，受重力和拉力，合力与速度在一条直线上，故合力为零，物体做匀速运动，细线拉力等于Mg；再对B环受力分析，如图，B环受重力、拉力、支持力，由于做匀速运动，合力为零，故必有向后的摩擦力；根据平衡条件，有（M＋m）gsin θ＝f，FN＝（M＋m）gcos θ.故B错误，D正确.

答案：ACD

三、实验题（本大题共2小题，共18分）

12.（7分）如图甲为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，距离如图，单位是cm，小车的加速度是　　　　m/s2，在验证质量一定时加速度a和合外力F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a-F图像，其原因是　　　　　　　　　　.（结果保留小数点后两位有效数字）

解析：利用逐差法计算加速度.

a＝

＝

＝＝×10－2 m/s2

≈1.60 m/s2.

答案：1.60　平衡摩擦力过度或斜面倾角过度

13.（11分）在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图（a）所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.

（1）当M与m的大小关系满足　　　　时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.

（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据.为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该做a与　　　　　　的图像.

（3）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a­ 图线如图（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？　　　　　　　　　　　　.

解析：（1）只有M与m满足M≫m才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力.（2）由于a∝，所以a-图像应是一条过原点的直线，所以数据处理时，常作出a与的图像.（3）两小车及车上的砝码的总质量相等时，由题图像知拉力大小不同，即盘中砝码总质量不同.

答案：（1）M≫m　（2）　（3）盘及盘中砝码总质量不同

四、计算题（本大题共3小题，共32分）

14.（10分）如图所示，滑雪运动员从斜面倾斜角为θ＝37°的斜坡顶端由静止滑下，已知斜坡长为L＝90 m，运动员滑到底端用时t＝6 s，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：

（1）下滑加速度a的大小；

（2）滑到底端时速度v的大小；

（3）滑雪板与斜坡间的动摩擦因数μ.

解析：（1）由L＝at2，得a＝＝5 m/s2.

（2）滑到底端时的速度v＝at＝30 m/s.

（3）由牛顿第二定律得mgsin θ－μmgcos θ＝ma，解得μ＝0.125.

答案：（1）5 m/s2　（2）30 m/s　（3）0.125

15.（10分）如图所示，质量为M的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为x.耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为F，受到地面的阻力为自重的k倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变.求：

（1）拖拉机的加速度大小；

（2）拖拉机对连接杆的拉力大小.   

解析：（1）拖拉机在时间t内匀加速前进x，

根据位移公式x＝at2，①

变形得a＝.②

（2）拖拉机受到牵引力、地面支持力、重力、地面阻力和连接杆的拉力FT，根据牛顿第二定律，有

Ma＝F－kMg－FTcos θ，③

联立②③式变形得FT＝，④

根据牛顿第三定律，拖拉机对连接杆的作用力

F′T＝FT＝.

答案：（1）　（2）

16.（12分）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做减速下落.他打开降落伞后的速度图线如图甲.降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为37°，如图乙.已知人的质量为50 kg，降落伞质量也为50 kg，不计人所受的阻力，打开伞后伞所受阻力f阻与速率v成正比，即f阻＝kv（g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6）.求：

（1）打开降落伞前人下落的距离；

（2）阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向；

（3）每根悬绳能够承受的拉力.

解析：（1）h0＝＝20 m.

（2）kv＝2mg，将v＝5 m/s代入得k＝200 N·s/m.

对整体kv0－2mg＝2ma，

a＝＝30 m/s2，

方向竖直向上.

（3）设每根绳拉力为T，以运动员为研究对象有

8Tcos α－mg＝ma，

T＝＝312.5`N.

由牛顿第三定律得，悬绳能承受的拉力至少为312.5`N.

答案：（1）20m（2）k＝200N·s/ma＝30m/s2方向竖直向上（3）312.5N