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章末测评验收卷(四)　牛顿运动定律
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.物理学是一门以实验为基础的学科，但有些物理规律的建立不是由实验直接得到的，而是基于实验通过合理的外推得到的。下列物理规律中不能通过实验直接验证的是(　　)
胡克定律 牛顿第一定律
牛顿第二定律 牛顿第三定律
2.如图所示，一只鸽子在空中以加速度a沿图中虚线斜向上匀加速飞行，在此过程中，下列说法正确的是(　　)
鸽子处于超重状态
鸽子处于完全失重状态
空气对鸽子的作用力可能等于鸽子所受重力
鸽子受到空气的作用力的方向与其飞行的速度方向相同
3.如图所示，一顾客乘扶梯上楼，随电梯一起加速运动。在这一过程中，关于顾客的受力分析正确的是(　　)
　　
A B C D
4.一物块静止在粗糙的水平桌面上，从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用，假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小，能正确描述F与a之间关系的图像是(　　)
A B C D
5.某消防员从一平台上无初速度跳下，下落1.8 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.6 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
自身所受重力的2倍 自身所受重力的4倍
自身所受重力的3倍 自身所受重力的5倍
6.在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图所示，现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力Fa、Fb的变化情况是(　　)
Fa变大，Fb不变 Fa变大，Fb变小
Fa不变，Fb变小 Fa不变，Fb变大
7.烟花爆竹从地面起飞后在竖直方向上做匀减速直线运动，2 s后到达最高点并爆炸，已知爆炸点距地面的高度为30 m，烟花爆炸前受到的空气阻力恒定，g取10 m/s2，则烟花上升过程中阻力与重力大小之比为(　　)
1.25 1 0.5 0.25
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.珠海市横琴总部大厦主楼高度约四百米，小华同学利用周末去体验一下超重和失重，她首先在电梯内的地板上放一体重计，当电梯静止时，站在体重计时，示数为50 kg。重力加速度为g，在电梯运动过程中，某段时间内小华同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内，下列说法中正确的是(　　)
电梯一定在向上运动
小华同学所受的重力变小了
电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
小华对体重计的压力和体重计对小华的支持力大小相等
9.如图所示，自由下落的小球，从它接触竖直放置的弹簧开始，到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度大小和加速度大小的变化情况是(　　)
加速度(大小)先变小后变大 加速度(大小)一直变大
速度先变大后变小 速度一直变小
10.如图甲所示，物块的质量m＝1 kg，初速度v0＝10 m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻恒力F突然反向，整个过程中物块速度的二次方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，g＝10 m/s2。下列说法中正确的是(　　)
0～5 s内物块做匀减速运动
在t＝1 s时刻，恒力F反向
恒力F大小为10 N
物块与水平面间的动摩擦因数为0.3
三、非选择题(本题共5小题，共54分。)
11.(7分)某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图(b)所示。
(1)图线________(2分)是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的(选填“①”或“②”)。
(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝______kg(2分)；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝______(3分)(g取10 m/s2)。
12.(10分)图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。某同学欲用这套实验装置探究滑块的加速度与长木板、滑块间的动摩擦因数的关系，在其他条件不变的情况下，通过多次改变动摩擦因数μ的值，利用纸带测量对应的多个加速度a的值，画出了a－μ图像如图乙所示，取g＝10 m/s2。
(1)本实验中，________(2分)(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。
(2)为尽可能准确地完成实验，下列做法正确的是________(2分)。
A.实验中必须保证桶和砂子的总质量m远小于滑块的质量M
B.实验中需要保证滑块的质量M不变
C.实验中不需要保证桶和砂子的总质量m不变
D.连接滑块的细线要与长木板平行
(3)由图乙可知，若滑块的质量M＝1 kg，则小桶和砂子的总质量m＝________ kg(3分)。理论上，图乙中b＝________ m/s2(3分)。
13.(9分)如图所示，升降机中的斜面和竖直墙壁之间放一个质量为10 kg的光滑小球，斜面倾角θ＝30°，当升降机以a＝5 m/s2的加速度加速竖直上升时(g＝10 m/s2)，求：
(1)(4分)小球对斜面的压力；
(2)(5分)小球对竖直墙壁的压力。
14.(13分)如图所示，物体的质量m＝1 kg，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2。若沿水平向右方向施加一恒定拉力F＝9 N，使物体由静止开始做匀加速直线运动，求：
(1)(3分)物体的加速度大小；
(2)(4分)2 s末物体的速度大小；(4分)
(3)(6分)2 s末撤去拉力F，物体还能运动多远？(6分)
15.(15分)如图所示，一平直的传送带以速率v＝2 m/s 顺时针匀速运行，在A处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间t0＝6 s，物体到达B处，AB相距L＝10 m，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)(5分)物体在传送带上匀加速运动的时间是多少？
(2)(5分)物体与传送带之间的动摩擦因数为多少？
(3)(5分)若物体是煤块，求煤块在传送带上的划痕长度。
章末测评验收卷(四)　牛顿运动定律
1.B　[牛顿第一定律是逻辑思维的产物，不是直接从实验得到的，是经过了理想化或合理外推得到的，故B正确；胡克定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律均可以用实验进行验证，故A、C、D错误。]
2.A　[因为鸽子在空中以加速度a沿图中虚线斜向上匀加速飞行，加速度有竖直向上的分量，所以鸽子处于超重状态，故A正确，B错误；鸽子所受的合力的方向与其飞行的速度方向相同，合力、空气的作用力与重力应构成矢量三角形，故空气对鸽子的作用力不可能等于鸽子所受重力，作用力的方向应与其飞行的速度方向有一定的夹角，故C、D错误。]
3.D　[当扶梯加速上升时，在竖直方向上，人受重力和支持力作用，由于有竖直向上的分加速度，所以支持力大于重力；在水平方向上，由于接触面是水平的，且有水平向右的分加速度，所以扶梯对人有水平向右的摩擦力，故D正确。]
4.C　[由F－f＝ma可知，当F≤f时，a＝0；当F＞f时，a与F成线性关系，C选项正确。]
5.B　[由v＝2gh、v＝2as得，消防员着地后减速下降的加速度a＝3g，由牛顿第二定律有FN－mg＝ma，得FN＝4mg，B正确。]
6.C　[以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示，根据牛顿第二定律得，水平方向有
Fasin α－Fb＝ma①，竖直方向有Facos α－mg＝0②，由题知α不变，由②分析知Fa不变，由①知，Fb＝Fasin α－ma＜Fasin α，即Fb变小，故C正确。]
7.C　[逆向看，烟花做初速度为零的匀加速直线运动，取向下为正方向，h＝at2，解得a＝1.5g，由牛顿第二定律，得mg＋f＝ma，解得＝0.5，C正确。]
8.CD　[重力不随运动状态的变化而变化，故B错误；由牛顿第二定律可知mg－FN＝ma，得a＝g，方向竖直向下，运动情况可能是向下加速或向上减速，故A错误，C正确；根据牛顿第三定律可知，小华对体重计的压力和体重计对小华的支持力大小相等，故D正确。]
9.AC　[开始阶段，弹簧的压缩量较小，因此弹簧对小球向上的弹力小于小球的重力，此时合力为F合＝mg－kx，方向向下，随着弹簧压缩量的增加，弹力增大，故合力减小，则加速度减小，由于合力与速度方向相同，小球的速度增大；当mg＝kx时，合力为零，此时速度最大；由于惯性，小球继续向下运动，此时合力大小为F合＝kx－mg，方向向上，小球减速，随着压缩量增大，小球所受合力增大，加速度增大。故整个过程中加速度(大小)先变小后变大，速度先变大后变小，选项A、C正确。]
10.BD　[由题图乙得物块在前5 m位移内做匀减速运动，在5～13 m位移内做匀加速运动，且由图线斜率得匀减速运动的加速度大小a1＝ m/s2＝10 m/s2，匀加速运动的加速度大小a2＝ m/s2＝4 m/s2，匀减速运动的时间t＝＝1 s，即在t＝1 s时，恒力F反向，又由牛顿第二定律得F＋μmg＝ma1和F－μmg＝ma2，联立解得F＝7 N，动摩擦因数μ＝0.3，选项B、D正确。]
11.(1)①　(2)0.5　0.2
解析　(1)由图线①可知，当F＝0时，a＞0，也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过度，即倾角过大，所以图线①是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。
(2)在轨道水平情况下，由牛顿第二定律得
F－μmg＝ma，整理得a＝－μg，则图线②的斜率在数值上等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数。
所以m＝＝0.5 kg，－μg＝－2 m/s2，解得μ＝0.2。
12.(1)不需要　(2)BD　(3)0.6　3.75
解析　(1)本实验需要研究摩擦力，则不需要平衡摩擦力。
(2)如果实验中保证桶和砂子的总质量m远小于滑块的质量M，会出现μ很小时，滑块也不会运动的情况，则不需要保证桶和砂子的总质量m远小于滑块的质量M，故A错误；实验中多次改变μ的值，需要其他条件不变，则需要保证滑块的质量M不变，需要保证桶和砂子的总质量m不变，故C错误，B正确；连接滑块的细线要与长木板平行，避免拉力产生垂直于木板方向的分力，故D正确。
(3)由题图乙可知，当μ＝0.6时，加速度为零，由平衡条件有μMg＝mg
解得m＝0.6 kg
根据题意，由牛顿第二定律有mg－μMg＝(m＋M)a
整理得a＝－μ＋
结合题图乙可得b＝＝3.75 m/s2。
13.(1)100 N　(2)50 N
解析　小球的受力如图所示，
在水平方向上有：FN1sin 30°＝FN2
在竖直方向上有：FN1 cos 30°－mg＝ma
联立两式代入数据解得
FN1＝100 N，FN2＝50 N
根据牛顿第三定律知，小球对斜面的压力为100 N，
对竖直墙壁的压力为50 N。
14.(1)4 m/s2　(2)8 m/s　(3)6.4 m
解析　(1)根据牛顿第二定律F－f＝ma
f＝μmg＝0.5×1×10 N＝5 N
则a＝＝ m/s2＝4 m/s2。
(2)2 s末的速度v＝at＝8 m/s。
(3)撤去拉力后的加速度大小a′＝＝＝μg＝5 m/s2
则物体还能滑行的距离s＝＝ m＝6.4 m。
15.(1)2 s　(2)0.1　(3)2 m
解析　(1)由题意可知，物体从A到B先经历匀加速直线运动，后与传送带达到相同速度，匀速运动到B端，设匀加速阶段的时间为t
则t＋v(t0－t)＝L，代入数据解得t＝2 s。
(2)在匀加速阶段，根据牛顿第二定律可知μmg＝ma
根据速度公式得v＝at，联立得a＝1 m/s2，μ＝0.1。
(3)在匀加速阶段，传送带上表面相对于地面的位移s＝vt＝4 m
煤块相对于地面的位移s′＝at2＝2 m
所以煤块在传送带上的划痕长度Δs＝s－s′＝2 m。(共26张PPT)
章末测评验收卷(四)
第四章　牛顿运动定律
(时间：75分钟　满分：100分)
B
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1.物理学是一门以实验为基础的学科，但有些物理规律的建立不是由实验直接得到的，而是基于实验通过合理的外推得到的。下列物理规律中不能通过实验直接验证的是(　　)
A.胡克定律 B.牛顿第一定律
C.牛顿第二定律 D.牛顿第三定律
解析　牛顿第一定律是逻辑思维的产物，不是直接从实验得到的，是经过了理想化或合理外推得到的，故B正确；胡克定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律均可以用实验进行验证，故A、C、D错误。
A
2.如图所示，一只鸽子在空中以加速度a沿图中虚线斜向上匀加速飞行，在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A.鸽子处于超重状态
B.鸽子处于完全失重状态
C.空气对鸽子的作用力可能等于鸽子所受重力
D.鸽子受到空气的作用力的方向与其飞行的速度方向相同
解析　因为鸽子在空中以加速度a沿图中虚线斜向上匀加速飞行，加速度有竖直向上的分量，所以鸽子处于超重状态，故A正确，B错误；鸽子所受的合力的方向与其飞行的速度方向相同，合力、空气的作用力与重力应构成矢量三角形，故空气对鸽子的作用力不可能等于鸽子所受重力，作用力的方向应与其飞行的速度方向有一定的夹角，故C、D错误。
D
3.如图所示，一顾客乘扶梯上楼，随电梯一起加速运动。在这一过程中，关于顾客的受力分析正确的是(　　)
解析　当扶梯加速上升时，在竖直方向上，人受重力和支持力作用，由于有竖直向上的分加速度，所以支持力大于重力；在水平方向上，由于接触面是水平的，且有水平向右的分加速度，所以扶梯对人有水平向右的摩擦力，故D正确。
C
4.一物块静止在粗糙的水平桌面上，从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用，假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小，能正确描述F与a之间关系的图像是(　　)
解析　由F－f＝ma可知，当F≤f时，a＝0；当F＞f时，a与F成线性关系，C选项正确。
B
5.某消防员从一平台上无初速度跳下，下落1.8 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.6 m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为(　　)
A.自身所受重力的2倍 B.自身所受重力的4倍
C.自身所受重力的3倍 D.自身所受重力的5倍
C
6.在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图所示，现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力Fa、Fb的变化情况是(　　)
A.Fa变大，Fb不变
B.Fa变大，Fb变小
C.Fa不变，Fb变小
D.Fa不变，Fb变大
解析　以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示，
根据牛顿第二定律得，水平方向有Fasin α－Fb＝ma①，
竖直方向有Facos α－mg＝0②，
由题知α不变，由②分析知Fa不变，
由①知，Fb＝Fasin α－ma＜Fasin α，
即Fb变小，故C正确。
C
7.烟花爆竹从地面起飞后在竖直方向上做匀减速直线运动，2 s后到达最高点并爆炸，已知爆炸点距地面的高度为30 m，烟花爆炸前受到的空气阻力恒定，g取10 m/s2，则烟花上升过程中阻力与重力大小之比为(　　)
A.1.25 B.1 C.0.5 D.0.25
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.珠海市横琴总部大厦主楼高度约四百米，小华同学利用周末去体验一下超重和失重，她首先在电梯内的地板上放一体重计，当电梯静止时，站在体重计时，示数为50 kg。重力加速度为g，在电梯运动过程中，某段时间内小华同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内，下列说法中正确的是(　　)
AC
9.如图所示，自由下落的小球，从它接触竖直放置的弹簧开始，到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度大小和加速度大小的变化情况是(　　)
A.加速度(大小)先变小后变大
B.加速度(大小)一直变大
C.速度先变大后变小
D.速度一直变小
解析　开始阶段，弹簧的压缩量较小，因此弹簧对小球向上的弹力小于小球的重力，此时合力为F合＝mg－kx，方向向下，随着弹簧压缩量的增加，弹力增大，故合力减小，则加速度减小，由于合力与速度方向相同，小球的速度增大；当mg＝kx时，合力为零，此时速度最大；由于惯性，小球继续向下运动，此时合力大小为F合＝kx－mg，方向向上，小球减速，随着压缩量增大，小球所受合力增大，加速度增大。故整个过程中加速度(大小)先变小后变大，速度先变大后变小，选项A、C正确。
BD
10.如图甲所示，物块的质量m＝1 kg，初速度v0＝10 m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻恒力F突然反向，整个过程中物块速度的二次方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，g＝10 m/s2。下列说法中正确的是(　　)
A.0～5 s内物块做匀减速运动
B.在t＝1 s时刻，恒力F反向
C.恒力F大小为10 N
D.物块与水平面间的动摩擦因数为0.3
三、非选择题(本题共5小题，共54分。)
11.(7分)某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图(b)所示。
(1)图线________是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的(选填“①”或“②”)。
(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝______kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝______(g取10 m/s2)。
答案　(1)①　(2)0.5　0.2
解析　(1)由图线①可知，当F＝0时，a＞0，也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过度，即倾角过大，所以图线①是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。
则图线②的斜率在数值上等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数。
12.(10分)图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。某同学欲用这套实验装置探究滑块的加速度与长木板、滑块间的动摩擦因数的关系，在其他条件不变的情况下，通过多次改变动摩擦因数μ的值，利用纸带测量对应的多个加速度a的值，画出了a－μ图像如图乙所示，取g＝10 m/s2。
(1)本实验中，________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。
(2)为尽可能准确地完成实验，下列做法正确的是________。
A.实验中必须保证桶和砂子的总质量m远小于滑块的质量M
B.实验中需要保证滑块的质量M不变
C.实验中不需要保证桶和砂子的总质量m不变
D.连接滑块的细线要与长木板平行
(3)由图乙可知，若滑块的质量M＝1 kg，
则小桶和砂子的总质量m＝________ kg。
理论上，图乙中b＝________ m/s2。
答案　(1)不需要　(2)BD　(3)0.6　3.75
解析　(1)本实验需要研究摩擦力，则不需要平衡摩擦力。
(2)如果实验中保证桶和砂子的总质量m远小于滑块的质量M，会出现μ很小时，滑块也不会运动的情况，则不需要保证桶和砂子的总质量m远小于滑块的质量M，故A错误；实验中多次改变μ的值，需要其他条件不变，则需要保证滑块的质量M不变，需要保证桶和砂子的总质量m不变，故C错误，B正确；连接滑块的细线要与长木板平行，避免拉力产生垂直于木板方向的分力，故D正确。
(3)由题图乙可知，当μ＝0.6时，
加速度为零，由平衡条件有μMg＝mg，
解得m＝0.6 kg
根据题意，由牛顿第二定律有mg－μMg＝(m＋M)a
13.(9分)如图所示，升降机中的斜面和竖直墙壁之间放一个质量为10 kg的光滑小球，斜面倾角θ＝30°，当升降机以a＝5 m/s2的加速度加速竖直上升时(g＝10 m/s2)，求：
(1)小球对斜面的压力；
(2)小球对竖直墙壁的压力。
解析　小球的受力如图所示，在水平方向上有：
FN1sin 30°＝FN2
在竖直方向上有：
FN1 cos 30°－mg＝ma
联立两式代入数据解得
14.(13分)如图所示，物体的质量m＝1 kg，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2。若沿水平向右方向施加一恒定拉力F＝9 N，使物体由静止开始做匀加速直线运动，求：
(1)物体的加速度大小；
(2)2 s末物体的速度大小；
(3)2 s末撤去拉力F，物体还能运动多远？
答案　(1)4 m/s2　(2)8 m/s　(3)6.4 m
解析　(1)根据牛顿第二定律F－f＝ma
f＝μmg＝0.5×1×10 N＝5 N
(2)2 s末的速度v＝at＝8 m/s。
(3)撤去拉力后的加速度大小
15.(15分)如图所示，一平直的传送带以速率v＝2 m/s 顺时针匀速运行，在A处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间t0＝6 s，物体到达B处，AB相距L＝10 m，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)物体在传送带上匀加速运动的时间是多少？
(2)物体与传送带之间的动摩擦因数为多少？
(3)若物体是煤块，求煤块在传送带上的划痕长度。
答案　(1)2 s　(2)0.1　(3)2 m
解析　(1)由题意可知，物体从A到B先经历匀加速直线运动，后与传送带达到相同速度，匀速运动到B端，设匀加速阶段的时间为t
(2)在匀加速阶段，根据牛顿第二定律可知μmg＝ma
根据速度公式得v＝at，联立得a＝1 m/s2，μ＝0.1。
(3)在匀加速阶段，传送带上表面相对于地面的位移s＝vt＝4 m

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