2021学年1 牛顿第一定律当堂检测题

第四章　运动和力的关系

1　牛顿第一定律

基础过关练

题组一　伽利略的理想实验

1.(2022广东佛山学业考试)理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验,如图所示,小球运动至斜面最低点时,没有速度损失。

①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。

②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面。

③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度。

④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动。

在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论。下列对理想实验各步骤顺序的排列以及关于事实和推论的分类正确的是(　　)

A.顺序为②①③④,①是事实,②③④是推论

B.顺序为②③①④,②是事实,①③④是推论

C.顺序为③②①④,③是事实,①②④是推论

D.顺序为③①②④,④是事实,①②③是推论

题组二　对牛顿第一定律的理解

2.关于牛顿第一定律,说法正确的是(　　)

A.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义

B.牛顿第一定律是从实验现象归纳总结出来的

C.牛顿第一定律表明,物体在任何状态下都具有惯性

D.牛顿第一定律表明,外力的作用会改变物体的惯性

3.(2022湖北随州月考)关于牛顿第一定律,下列说法正确的是(　　)

A.力是维持物体运动的原因,没有受力的物体将保持静止

B.物体速度不断增大,表示物体必受力的作用

C.物体如果向正北方向运动,其所受外力方向必须指向正北

D.不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态,而受力的物体运动状态一定改变

题组三　对惯性的理解

4.(2022湖南邵阳模拟)关于惯性,下列说法中正确的是(　　)

A.两个质量相同的物体,速度大的不容易停下来,是因为速度大的物体惯性大

B.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

C.推动地面上静止的物体要比维持这个物体做匀速运动所需的力大,所以物体静止时惯性大

D.两个质量相同的物体,不论速度大小如何,它们的惯性大小一定相同

5.(2022山西朔州期中)关于惯性,下列说法正确的是(　　)

A.公共汽车紧急刹车时,乘客要向前倾倒,说明乘客受到惯性力的作用

B.短跑运动员最后冲刺时很难立即停下来,是因为速度越大,惯性越大

C.惯性的大小仅与质量有关,质量越大,惯性越大

D.把手中的球由静止释放后,球能竖直下落,是由于球具有惯性

能力提升练

题组一　对伽利略理想实验的理解

1.(2022安徽滁州期中)伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究,开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图(a)、(b)分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程,对这两项研究,下列说法正确的是(　　)

(a)

(b)

A.伽利略通过图(a)中的甲图直接测量速度,得到“速度与时间成正比”的结论,然后合理外推得出小球的竖直下落也是匀变速运动

B.伽利略通过图(a)中的甲图先在倾角较小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力,目的是使该小球的重力变小

C.图(b)的实验为“理想实验”,通过逻辑推理得出“力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因”,伽利略并由此提出了牛顿第一定律

D.图(b)的实验推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论,为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据

题组二　牛顿第一定律的理解与应用

2.(2022陕西宝鸡期中)冰壶是冬奥会的正式比赛项目,冰壶在冰面上运动时受到的阻力很小。以下有关冰壶运动的说法正确的是(　　)

A.冰壶在冰面上的运动直接验证了牛顿第一定律

B.冰壶在冰面上做运动状态不变的运动

C.冰壶在冰面上的运动说明冰壶在运动过程中惯性慢慢减小

D.冰壶在运动过程中抵抗运动状态变化的“本领”是不变的

3.(2022江苏海安高级中学阶段考试)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

题组三　生活中的惯性现象

4.(2022江苏南京期中)我国高铁列车在运行过程中十分平稳。某列高铁列车沿直线进站时,车厢内水平桌面上水杯内的水面形状可能是(　　)

　                       A　　　　B　　　　  C　　　　 D

5.(2022山东德州期中)(多选)如图,圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上,容器中有a、b、c三个不同材质的物块,物块a、c均对容器壁有压力,物块b悬浮于容器内的液体中,忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力,使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是(　　)

A.三个物块将保持图中位置不变,与容器一起向右加速运动

B.物块a将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压

C.物块b将相对于容器保持静止,与容器一起做匀加速运动

D.物块c将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压

答案全解全析

基础过关练

1.B　伽利略的理想实验是以经验事实为基础,通过实际实验,再运用分析推理得出结论的。之所以称之为理想实验,是因为实验的结果是无法用实际的实验进行验证的。但是,分析推理的过程是合乎逻辑的,是严密的,是对实际过程的科学抽象,因此得出的结论是对客观世界真实的反映。本题实验的四个步骤中,只有②是事实,①③④都是推理,实验步骤的正确顺序为②③①④,B选项符合题意。

2.C　虽然不受力作用的物体是不存在的,但牛顿第一定律给出了物体不受力时的运动规律,是整个牛顿力学的基础,是有意义的,故A错误;牛顿第一定律是牛顿在伽利略等前人实验的基础上,根据逻辑推理得出的,是以实验为基础,但又不是完全通过实验得出的,故B错误;惯性与运动状态无关,即不论是运动的物体还是静止的物体都具有惯性,故C正确;惯性仅由物体的质量决定,与外力无关,故D错误。

3.B　根据牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的原因,不受力的物体将保持静止或匀速直线运动状态,故A错误,B正确;若物体向正北方向做匀速直线运动,则物体不受力或所受合外力为零,C错误;物体受到力的作用,若合外力为0,物体将保持原来的运动状态不变,故D错误。

4.D　物体的惯性大小只与物体的质量有关,两个质量相同的运动物体,惯性大小相等,与物体的速度、受力情况和所处位置均无关,故A、B、C错误,D正确。

5.C　公共汽车紧急刹车时,乘客的脚随汽车停止运动,而上半身由于惯性要保持原来的运动状态,故向前倾倒,惯性不是力,故A错误;惯性的大小仅与质量有关,与速度无关,质量越大,惯性越大,故B错误,C正确;把手中的球由静止释放后,球能竖直下落,是由于球受到重力作用,故D错误。

能力提升练

1.D　伽利略设想物体自由下落的速度与时间成正比,因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比;由于当时用滴水法计时,无法记录自由落体的较短时间,伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,来“冲淡”重力的作用效果,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所用时间长得多,所以容易测量,伽利略做了上百次实验,并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推,故A、B错误。伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持,推翻了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论,但没有得出力是改变物体运动状态的原因,也没有得到牛顿第一定律,只是为牛顿第一定律的提出提供了有力的实验依据,故C错误,D正确。

2.D　牛顿第一定律说明了物体不受外力作用时运动状态不变,冰壶在冰面上运动时受到阻力作用,速度逐渐减小,所以并未直接验证牛顿第一定律,A、B错误;质量是惯性大小的量度,冰壶的质量不变,所以在运动过程中抵抗运动状态变化的“本领”是不变的,惯性与速度的大小无关,C错误,D正确。

3.B　火车匀速行驶,在小球释放前小球随火车一起运动,小球的速度等于火车的速度v;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,即小球下落的过程中小球在水平方向的速度始终等于火车速度,小球一定落到B处,故选项B正确,A、C、D错误。

4.C　高铁列车沿直线进站时做匀减速运动,由于惯性,水保持原来的运动状态,水相对于水杯会向前偏移,水面形状接近于C图。

5.CD　由题意可知,c浮在容器上面,对上壁有压力,可知c排开液体的质量大于本身的质量;同理可知b排开液体的质量等于本身的质量,a排开液体的质量小于本身的质量。当容器向右加速运动时,由牛顿第一定律可知,物块a将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压;物块b将相对于容器保持静止,与容器一起做匀加速运动;对于物块c,因相等体积的液体将相对容器向左运动,导致c将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压(可将c想象为一个小气泡),故选C、D。