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第四章 牛頓運動定律
(時間:90分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題10小題,每小題4分,共40分)
1.對下列現(xiàn)象解釋正確的是( )
A.在一定拉力作用下,車沿水平面勻速前進,沒有這個拉力,小車就會停下來,所以力是物體運動的原因
B.向上拋出的物體由于慣性,所以向上運動,以后由于重力作用,慣性變小,所以速度也越來越小
C.急剎車時,車上的乘客由于慣性一樣大,所以都會向前傾倒
D.質量大的物體運動狀態(tài)不容易改變是由于物體的質量大,慣性也就大的緣故
2.下列關于力和運動關系的幾種說法,正確的是( )
A.物體所受的合力不為零時,其速度不可能為零
B.物體所受的合力的方向,就是物體運動的方向
C.物體所受的合力與物體運動速度無直接聯(lián)系
D.物體所受的合力不為零,則加速度一定不為零
3.
圖1
用計算機輔助實驗系統(tǒng)做驗證牛頓第三定律的實驗:用一輛電動玩具汽車拖動另一輛無動力的玩具汽車,在兩車掛接處裝上傳感器探頭,并把它們的掛鉤連在一起.當電動玩具汽車通電后拉著另一輛車向前運動時,可以在顯示器屏幕上出現(xiàn)相互作用力隨時間變化的圖象,如圖1所示,觀察分析兩個力傳感器的相互作用力隨時間變化的曲線,可以得到以下實驗結論,其中正確的是( )
A.作用力與反作用力的大小時刻相等 B.作用力與反作用力作用在同一物體上
C.作用力消失后反作用力可以慢慢消失 D.作用力與反作用力方向相同
4.在以加速度a勻加速上升的電梯中,有一質量為m的人,下列說法中正確的是( )
A.此人對地板的壓力大小為m(g+a) B.此人對地板的壓力大小為m(g-a)
C.此人受到的重力大小為m(g+a) D.此人受到的合力大小為m(g-a)
5.下列說法正確的是( )
A.起重機用鋼索加速吊起貨物時,鋼索對貨物的力大于貨物對鋼索的力
B.子彈能射入木塊是因為子彈對木塊的力大于木塊對子彈的阻力
C.大人與小孩相撞時,大人對小孩的撞擊力大于小孩對大人的撞擊力
D.將圖釘按入木板,圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧Υ笮∈窍嗟鹊?
6.
圖2
圖2中,a、b、c為三物塊,M、N為兩輕質彈簧,R為跨過光滑定滑輪的輕繩,把它們按如圖所示方式連接,并處于平衡狀態(tài)( )
A.有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于壓縮狀態(tài)
B.有可能N處于壓縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)
C.有可能N處于不伸不縮狀態(tài)而M處于拉伸狀態(tài)
D.有可能N處于拉伸狀態(tài)而M處于不伸不縮狀態(tài)
7.在小車中的懸線上掛一個小球,實驗表明,當小球隨小車做勻變速直線運動時,懸線將與豎直方向成某一固定角度,如圖3所示.若在小車底板上還有一個跟其相
圖3
對靜止的物體M,則關于小車的運動情況和物體M的受力情況,以下分析正確的是( )
A.小車一定向右做加速運動
B.小車一定向左做加速運動
C.M除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向右的摩擦力作用
D.M除受到重力、底板的支持力作用處,還可能受到向左的摩擦力作用
8.一個物體在水平恒力F的作用下,由靜止開始在一個粗糙的水平面上運動,經過時間t,速度變?yōu)関,如果要使物體的速度變?yōu)?v,下列方法正確的是( )
A.將水平恒力增加到2F,其他條件不變
B.將物體質量減小一半,其他條件不變
C.物體質量不變,水平恒力和作用時間都增為原來的兩倍
D.將時間增加到原來的2倍,其他條件不變
9.
圖4
一有固定斜面的小車在水平面上做直線運動,小球通過細繩與車頂相連.小球某時刻正處于圖4所示狀態(tài).設斜面對小球的支持力為FN,細繩對小球的拉力為FT,關于此時刻小球的受力情況,下列說法正確的是( )
A.若小車向左運動,F(xiàn)N可能為零 B.若小車向左運動,F(xiàn)T可能為零
C.若小車向右運動,F(xiàn)N不可能為零 D.若小車向右運動,F(xiàn)T不可能為零
10.
圖5
如圖5所示,A、B兩條直線是在A、B兩地分別用豎直向上的力F拉質量分別為mA和mB的物體,實驗得出的兩個加速度a與力F的關系圖線,由圖分析可知( )
A.兩地重力加速度是gA>gB
B.mA
mB
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空與實驗(本題2小題,每小題8分,共16分)
11.
圖6
有一個同學用如下方法測定動摩擦因數(shù)μ,如圖6所示,物塊m與斜面AB和平面BD都是由同種材料做成的,斜面長為L1,A點距平面高為h,BD是一足夠長的平面,現(xiàn)讓m從A處由靜止開始滑下,達到B點后順利進入水平面,最后停止在水平面上,經多次實驗,測出物塊m靜止點的平均位置在C處,并測得BC=L2,通過以上數(shù)據(jù)可求得物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=____________.
12.“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖7甲所示.
圖7
(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中,打出了一條紙帶如圖乙所示.計時器打點的時間間隔為0.02 s.從比較清晰的點起,每5個點取一個計數(shù)點,量出相鄰計數(shù)點之間的距離.該小車的加速度a=______m/s2.(結果保留兩位有效數(shù)字)
(2)平衡摩擦力后,將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤,然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中,測量小車的加速度.小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表:
砝碼盤中砝碼總重力F(N)
0.196
0.392
0.588
0.784
0.980
加速度a(ms-2)
0.69
1.18
1.66
2.18
2.70
請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖8所示的坐標系中作出a-F的關系圖象.
圖8
(3)根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點,請說明主要原因.
三、計算題(本題4小題,共44分)
13.(10分)太空是一個微重力、高真空、強輻射的環(huán)境,人類可以利用這樣的天然實驗室制造出沒有內部缺陷的晶體,生產出能承受強大拉力的細如蠶絲的金屬絲.假如未來的某天你乘坐飛船進行“微重力的體驗”行動,飛船由6 000 m的高空靜止下落,可以獲得持續(xù)的25 s之久的失重狀態(tài),你在這段時間里可以進行關于微重力影響的實驗.已知下落的過程中飛船受到的空氣阻力為重力的0.04倍,重力加速度g取10 m/s2,試求:
(1)飛船在失重狀態(tài)下的加速度;
(2)飛船在微重力狀態(tài)中下落的距離.
14.(10分)某一旅游景區(qū),建有一山坡滑草運動項目.該山坡可看成傾角θ=30的斜面,一名游客連同滑草裝置總質量m=80 kg,他從靜止開始勻加速下滑,在時間t=5 s內沿斜面滑下的位移x=50 m.(不計空氣阻力,取g=10 m/s2,結果保留2位有效數(shù)字)問:
(1)游客連同滑草裝置在下滑過程中受到的摩擦力Ff為多大?
(2)滑草裝置與草皮之間的動摩擦因數(shù)μ為多大?
15.(12分)如圖9所示,放在水平面上的物體質量m=2 kg,受到一個斜向下的與水平方向成θ=37角的推力F=10 N的作用,從靜止開始運動.已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2.問:
圖9
(1)物體10 s末的速度是多大?物體10 s內的位移是多少?
(2)若10 s末撤去推力,物體在水平面上運動的總位移是多少?
16.(12分)物體靜止在一水平面上,它的質量為m,物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.現(xiàn)用平行于水平面的力F拉物體,得到加速度a和拉力F的關系圖象如圖10所示.
圖10
(1)根據(jù)圖象可以求出物體的質量m.王敏同學分析的過程是:從圖象中得到F=12 N時,物體的加速度a=4 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律F=ma,求得質量m=3 kg.
請判斷王敏同學的分析過程是否正確,并分析原因;若不正確,請給出正確的結果.
(2)根據(jù)圖象計算物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ的數(shù)值.(g=10 m/s2)
第四章 牛頓運動定律
1.D
2.CD [本題考查物體所受的合力、加速度和速度的關系,同時理解掌握牛頓第二定律F=ma.當物體所受合力不為零時,加速度一定不為零;但在某一時刻瞬時速度可能為零,所以選項D是對的,A是錯的.物體所受合力的方向就是加速度的方向,但不一定是速度的方向(運動的方向),合力與運動速度無直接聯(lián)系.所以選項B是錯誤的,C是對的.]
3.A 4.A
5.D [起重機鋼索對貨物的拉力和貨物對鋼索的拉力、子彈對木塊的力與木塊對子彈的力、大人對小孩的撞擊力與小孩對大人的撞擊力、圖釘對木板的力和木板對圖釘?shù)牧Χ际亲饔昧头醋饔昧Γ蛔饔昧εc反作用力總是大小相等的,故A、B、C選項不正確,D選項正確.]
6.AD
7.C [對小球進行受力分析可知,小球有水平向右的加速度,但小車的初速度可能向右也可能向左,所以小車的具體運動情況不能確定;M和小球、小車都保持相對靜止,也有向右的加速度,根據(jù)牛頓運動定律可以分析,物體M一定受到向右的摩擦力作用.]
8.D
9.AB [本題考查牛頓運動定律,對小球受力分析,當FN為零時,小球的合外力水平向右,加速度向右,故小車可以向右加速運動或向左減速運動,A對、C錯;當FT為零時,小球的合外力水平向左,加速度向左,故小車可能向右減速運動或向左加速運動,B對,D錯.]
10.BC 11.
12.(1)0.16(0.15也可)
(2)如圖所示
(3)未計入砝碼盤的重力
解析 本題主要考查“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”這一探究性實驗,題中用到的知識點有紙帶的處理、表格數(shù)據(jù)的處理以及圖象問題.意在考查考生對實驗的探究能力.以及熟練運用學過知識處理問題、分析問題的能力及繪圖的能力,根據(jù)Δx=aT2可計算小車的加速度,a=0.16 m/s2,運用表格中繪出的數(shù)據(jù)可繪出圖象,圖象不過原點的主要原因是未計入砝碼盤的重力.
13.(1)9.6 m/s2 (2)3 000 m
解析 (1)設飛船在失重的狀態(tài)下的加速度為a,由牛頓第二定律得
mg-Ff=ma
又Ff=0.04mg
即mg-0.04mg=ma
解得a=9.6 m/s2
(2)由x=at2得
x=9.6252 m=3 000 m.
14.(1)80 N (2)0.12
解析 (1)由位移公式x=at2
沿斜面方向,由牛頓第二定律得:mgsin θ-Ff=ma,
聯(lián)立并代入數(shù)值后,得
Ff=m(gsin θ-)=80 N
(2)在垂直斜面方向上,F(xiàn)N-mgcos θ=0,又Ff=μFN
聯(lián)立并代入數(shù)值后,得μ===0.12.
15.(1)7.5 m/s 37.5 m (2)48.75 m
解析 (1)物體在F的作用下做勻加速運動,
設加速度為a1
Fcos 37-Ff=ma1,
FN-Fsin 37=mg,
Ff=μFN,
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得a1=0.75 m/s2.
此時速度v=a1t=0.7510 m/s=7.5 m/s,
加速位移x1=a1t2=0.75100 m=37.5 m.
(2)F撤去后物體做勻減速運動,設加速度為a2,
μmg=ma2,a2=μg=2.5 m/s2,
減速位移x2== m=11.25 m,
所以總位移x=x1+x2=48.75 m.
16.(1)見解析 (2)0.2
解析 (1)王敏同學的分析和解答是錯誤的,王敏錯在把水平力F當作合外力.
正確的求解過程是:由圖象可知,物體在水平方向受拉力F=12 N時,物體的加速度a=4 m/s2,摩擦力的大小Ff=4 N,
由牛頓第二定律F合=ma,
得m== kg=2 kg
(2)因為Ff=4 N,F(xiàn)f=μFN,F(xiàn)N=mg=20 N.
所以μ==0.2.
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