4.1 牛顿第一定律 同步练习-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.1牛顿第一定律同步练习 梳理基础知识： 一、 运动与力的关系”的历史认知 1.亚里士多德认为：必须 ，物体才能运动；没有力的作用，物体就要 . 2.伽利略的理想实验 (1)斜面实验：让静止的小球从第一个斜面滚下，冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到 .减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大，但所达到的高度 当第二个斜面放平，小球将 (2)推理结论：力 (填“是”或“不是”)维持物体运动的原因. 实验事实 让小球沿一个斜面从静止滚下，小球将滚上另一个对接的斜面 推理1 如果没有摩擦力，小球将上升到原来的高度. 推理2 如果减小第二个斜面的倾斜度，小球会通过更长的路程，仍然可以达到原来的高度. 推理3 继续减小第二个斜面的倾斜度，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而将沿水平面持续运动下去. 实验结论 力不是维持物体运动的原因. 实验的意义 ①伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点； ②第一次确立了物理实验在物理研究中的基层地位； ③揭示了力不是维持物体运动的原因. 3.笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以 运动，既不停下来也不偏离原来的方向. 二、牛顿第一定律 1．内容 一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态． 2．意义 (1)指出力不是 物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生 的原因． (2)指出了一切物体都有 ，因此牛顿第一定律又称 ． 3．惯性 (1)定义：物体具有保持原来 状态或 状态的性质． (2)量度： 是物体惯性大小的唯一量度， 的物体惯性大， 的物体惯性小． (3)普遍性：惯性是物体的 属性，一切物体都有惯性．与物体的运动情况和受力情况无关． （二）例题专讲 【例题1】中国古代科技取得了辉煌的成就，在很多方面走在世界前列．例如春秋战国时期，墨家的代表人物墨翟在《墨经》中，就已对力做了比较科学的阐述：“力，刑(形)之所以奋也”．这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快．下列说法中，与墨翟对力的阐述最接近的是(　　) A．力是维持物体运动的原因 B．力是物体位移变化的原因 C．力是物体位置变化的原因 D．力是物体运动状态改变的原因 【例题2】我国古代典籍中记录了很多物理现象和规律，体现了古人对自然的思考探索。根据所学知识分析，下列说法正确的是（　　） A．“力，刑（形）之所以奋也”，力使物体的运动状态发生了改变，说明力是改变物体运动状态的原因 B．“强努之末，势不能穿鲁缟也”，说明弓箭的惯性随速度减小而减小 C．“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，说明力是维持物体运动的原因，没有力物体就会停止运动 D．“有乌获之劲而不得人助，不能自举”，意思是力气很大的人也不能把自己举起来，说明一对相互作用力的效果可以相互抵消 【例题3】(多选)在水平的路面上有一辆匀速行驶的小车，车上固定一盛满水的碗。现突然发现碗中的水洒出，水洒出的情况如图所示，则关于小车在此种情况下的运动，下列叙述正确的是(　　 ) A．小车匀速向左运动 B．小车可能突然向左加速 C．小车可能突然向左减速 D．小车可能突然向右减速 A组基础训练题 一、单选题 1．如图，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上。质量为m的小物块放在小车的最左端。现在一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f。小车运动的位移为s时，物块刚好滑到小车的最右端。以下判断正确的是（　　） A．力F对物块做功为 B．力F对小车做功为 C．摩擦力对物块做功为 D．摩擦力对小车做功为 2．已知两颗行星的质量m1=2m2，公转周期T1=2T2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为（　　） A． B．2 C． D． 3．如图所示光滑U型导轨由半径为R的半圆和两根直杆组成。质量分别为m、m、3m的A、B、C三个小球由夹角为60°、长为的两根杆固连（运动过程中形状不会改变），初始时刻（状态1）B球与轨道圆心等高，A球在直轨道上。系统由静止释放，一段时间后A与圆心等高（状态2），直到B球运动到轨道最低点（状态3），不计空气阻力。关于此运动过程，下列说法正确的是（重力加速度为）（　　） A．状态3时，小球A的速度 B．从状态1到状态3的过程中，AB杆对A球做正功 C．从状态1到状态2的过程中，BC杆对B球不做功 D．从状态2到状态3的过程中，AB杆对B球做负功 4．某质点在恒力作用下在水平面内从A点沿图中曲线（虚线）运动到B点，到达B点时，质点受到的恒力大小不变，但方向在水平面内逆时针旋转了90°，则它从B点开始的运动轨迹可能是图中的虚线（箭头表示速度方向）（ ） A．a B．b C．c D．d 5．如图所示，从倾角为θ的足够长的斜面顶端水平抛出一个小球，小球落在斜面上某处．关于小球落在斜面上时的速度方向与斜面的夹角α，下列说法正确的是（　　）    A．夹角α满足tanα=2tanθ B．夹角α与初速度大小无关 C．夹角α随着初速度增大而增大 D．夹角α与倾角θ的和一定是90° 6．如图所示，杂技演员表演水流星节目。一根长为L的细绳两端系着盛水的杯子，演员握住绳中间，随着演员的抡动，杯子在竖直平面内做圆周运动，杯子运动中水始终不会从杯子洒出，设重力加速度为g，则杯子运动到最高点的角速度ω至少为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 7．关于万有引力，下列说法正确的是（    ） A．万有引力只存在于天体与天体之间 B．计算某物体在万有引力作用下的加速度时，牛顿第二定律同样适用 C．地球上的物体除受到地球对它们的万有引力外，还受到重力作用 D．两质点间的万有引力的方向沿着二者的连线 8．关于功和功率，下列说法不正确的是（　　） A．功有正负之分，所以功是矢量 B．功的大小由力和位移决定，力和位移越大，做功就越多 C．功率是描述做功多少的物理量，做功越多，功率就越大 D．功率是描述做功快慢的物理量，功率越大，做功就越快 9．如图所示，a、b两颗人造地球卫星分别在半径不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）    A．a的加速度大于b的加速度 B．a的周期小于b的周期 C．a的线速度大于b的线速度 D．地球对a的引力小于地球对b的引力 10．一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则（　　） A．A球的角速度必小于B球的角速度 B．A球的线速度必大于B球的线速度 C．A球的运动周期必大于B球的运动周期 D．A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力 三、实验题 11．某同学使用如图装置来“验证机械能守恒定律”，其操作过程如下： A．把气垫导轨固定在有一定倾角的斜面上，调整气垫导轨，使之与斜面平行，用量角器测量出斜面的倾角为α； B．在气垫导轨上的恰当位置固定两个光电门“1”和“2”，用刻度尺测量出两个光电门之间的距离为x； C．在滑块上垂直装上遮光条，使用游标卡尺测量出遮光条的宽度为d； D．使用天平测量出滑块和遮光条的总质量为m； E．在气垫导轨上，由静止释放滑块，滑块先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门“1”和“2”的时间分别为t1、t2，重力加速度为g，则： （1）如图所示，是用游标卡尺测量遮光条的宽度示意图，其宽度为d= cm； （2）当滑块和遮光条通过光电门“2”时，其动能为 （用测量的物理量字母表示）； （3）在滑块和遮光条从光电门“1”运动到光电门“2”的过程中，满足关系式 时，滑块和遮光条的机械能守恒。 12．用如图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，塔轮自上而下有三层，每层左右半径之比由上至下分别是1∶1，2∶1和3∶1（如图乙所示）。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接，并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比，实验时，将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A（或B）处，A、C分别到左右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。请回答相关问题： (1)下列实验的实验方法与本实验相同的是__________。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与力、质量关系 C．伽利略对自由落体的研究 D．探究平抛运动的的特点 (2)某次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在B、C位置，将传动皮带调至第一层塔轮，转动手柄，观察左右标出的刻度，此时可研究向心力的大小与_____的关系： A．质量 B．角速度 C．半径 (3)若传动皮带套在塔轮第三层，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为 ； (4)在另一次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置。传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为 。 (5)某实验小组通过如图丙所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为。实验过程中细绳始终被拉直。 ①滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力和遮光时间，则滑块的角速度= （用、、表示）。 ②为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出与 （填“t”、“”、“”或“”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与 成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。 ③若作出图像如图丁所示，图线不过坐标原点的原因是 。 四、解答题 13．如图为某同学在荡秋千，秋千上悬挂平板的两绳平行且绳长为，平板运动到最高点时绳子与竖直方向夹角为。已知该同学的质量为且视为重心在平板上，重力加速度为，不计绳子和平板的质量，忽略一切阻力。求： （1）该同学运动到最低点时的速度大小v； （2）该同学运动到最低点时的加速度大小； （3）该同学运动到最低点时每根绳子的拉力大小。 14．某人在离地面h=5m高的平台处做实验，松开压缩的弹簧后，小球以水平速度v0=10m/s离开平台，不计空气阻力，g取10m/s2。求： （1）小球在空中飞行的时间； （2）小球落地点离抛出点的水平位移； 15．万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。 （1）用弹簧测力计称量一个相对于地球静止的物体的重力，随称量位置的变化可能会有不同结果。已知地球质量为M，自转周期为T，引力常量为G。将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧测力计的读数是。若在北极上空高出地面h处称量，弹簧测力计读数为，求比值的表达式，并就的情形算出具体数值（计算结果保留两位有效数字）。 （2）若在赤道表面称量时，弹簧测力计读数为，求比值的表达式； （3）设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径为r、太阳半径为和地球的半径R三者均减小为现在的2.0%，而太阳和地球的密度均匀且不变。仅考虑太阳与地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的1年将变为多长？ 16．如下图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动，到达小孔A进入半径的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长，，小球质量为，可视为质点，D点与小孔A的水平距离，g取。 （1）求摆球在D点时候的机械能为多少？以水平面为零势能面。 （2）求摆线能承受的最大拉力为多大？ （3）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数的范围。    B组能力提升训练题 一、单选题 1．关于牛顿第一定律，以下说法正确的是（　　） A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的 B．牛顿第一定律是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论 C．根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因 D．安培对牛顿第一定律的建立做出了贡献 2．下列有关惯性的说法中，正确的是（　　） A．乘坐汽车时系好安全带可减小惯性 B．宇宙飞船在太空中也有惯性 C．运动员跑得越慢惯性越小 D．汽车在启动时才有惯性 3．下列说法正确的是（　　） A．伽利略在运动的研究中创立了一套科学方法，其核心是把实验和逻辑推理相结合 B．悬挂法寻找薄板重心的实验运用了控制变量的实验方法 C．推导匀变速直线运动位移公式时，把运动过程分成很多小段将各段匀速位移相加，这里运用了极限思想方法 D．牛顿第一定律提出了当物体的合外力为零时，物体将处于静止状态 4．下列说法中正确的是（　　） A．同一物体，放在赤道上比放在永昌的惯性小 B．同一物体，放在赤道上和放在永昌的惯性一样大 C．物体匀速运动时，存在惯性，物体变速运动时，不存在惯性 D．运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 5．如图所示，一个劈形物体A放在斜面上，A的各个表面光滑且上表面水平，在A的上表面上放置一个小球B，由静止释放A，则小球B在碰到斜面之前的运动轨迹是（　　） A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线 C．抛物线 D．双曲线 6．在物理学的发展过程中，物理学家们做出了巨大的贡献，下列关于物理学家的贡献说法正确的是（　　） A．亚里士多德认为在同一地点，重的物体和轻的物体下落快慢相同 B．笛卡尔通过理想实验研究自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 C．牛顿通过实验验证了牛顿第一定律 D．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法 7．关于力和运动的关系，下列说法正确的是（    ） A．物体受力才会运动 B．力不是使物体的运动状态发生改变 C．停止用力，运动的物体就会停止 D．惯性是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因 8．某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了，列车进站过程中，他发现水面的形状是下图中的（　　） A． B． C． D． 二、多选题 9．如图所示，物体B在气球A的带动下以速度v匀速上升，运动到某一时刻，连接A和B的绳子断开，关于A、B后来的运动情况正确的是（不考虑空气阻力）（　　） A．A仍做匀速上升运动 B．A以初速度v变速上升 C．B做自由落体运动 D．B做竖直上抛运动 10．伽利略根据“对接斜面实验”提出，“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可保持不变，不过这是只能在水平面上发生的一种情形。”其实，伽利略的表述中有明确的“原惯性”的缺陷；他还把重量看作物体固有的力，把它排除在外力之列。下列说法正确的是（　　） A．“重量与质量都是物体内在的属性”的这一说法是正确的 B．伽利略根据如图的实验的结论，定义了速度的概念 C．笛卡尔提出运动物体没有外力的作用时，将继续以同一速度沿同一直线运动 D．牛顿总结出速度变化快慢与外力间的定量关系 11．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所做科学贡献或者研究方法的叙述中，正确的说法是（    ） A．伽利略是伟大的物理学家，他最先建立了速度、加速度等概念，并创造了一套科学研究方法 B．在推导匀变速直线运动的位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，物理学中把这种研究方法叫作“理想模型法” C．牛顿的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的事实基础上的 D．根据速度定义式，当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法 三、填空题 12．如图所示，一个盛满水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴着一个铁球和一个乒乓球。容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态。当容器随小车突然向右运动时，铁球相对于小车向 运动，乒乓球相对于小车向 运动。（选填“左”、“右”） 13．地球自西向东转，当我们竖直向上跳起以后，我们应落在起跳位置的 （选填“东边”、“西边”、“原处”）。 14．做匀速直线运动的小车上水平放置一密封的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子 。 四、实验题 15．如图（）由小车、斜面及粗糙程度可以改变的水平长直木板构成伽利略理想斜面实验装置。实验时，在水平长直木板旁边放上刻度尺，小车可以从斜面平稳地滑行到水平长直平面。利用该装置与器材，完成能体现如图（）“伽利略理想斜面实验思想与方法”的实验推论（设重力加速度为）。 （1）请指出，实验时必须控制的实验条件 。 （2）请表述，由实验现象可以得出的实验推论： 。 （3）图（）是每隔时间曝光一次得到小车在粗糙水平面上运动过程中的五张照片，测得小车之间的距离分别如图所示，由此你可以确定小车是 （填“”，或“”）处进入水平长直平面，并求出小车运行过程中的加速度为： 。 16．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。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，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这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，小球要沿水平面作持续的匀速运动 (1)上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列应为 (2)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，其中 是事实， 是推论。 五、解答题 17．观察图片回答下列问题： (1)关于力和运动的关系，在很长的时间里，人们都信奉亚里士多德的观点，其内容是什么？ (2)根据观察，小钢球沿斜面向下滚动时，速度如何变化？如果向上滚动呢？由此猜想，小钢球沿水平面滚动时速度如何？ (3)实际上小钢球沿水平面滚动时，会越来越慢，最后停下来，这是为什么？ (4)如图甲所示的实验，不断改变斜面的材料，使其越来越光滑（例如由毛巾依次换成棉布、木板、玻璃），你观察到小钢球到达的最大高度如何变化？ (5)如果斜面绝对光滑，小钢球能到达多高？ (6)如图乙所示，减小第二个斜面的倾角，若斜面绝对光滑，小钢球能到达多高？与活动5相比运动的距离如何？ (7)如图丙所示，当绝对光滑的第二个斜面最终水平时，小钢球如何运动？ (8)将上述理想实验与亚里士多德的观点对比，你能总结出什么？ 18．在做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？ 梳理基础知识答案： 一、 1.有力作用在物体上 静止在一个地方. 2.伽利略的理想实验 (1) 原来释放时的高度 相同. 永远运动下去. (2) 不是 3. 同一速度沿同一直线 二、牛顿第一定律 1． 匀速直线运动 静止 2． (1) 维持 加速度 (2) 惯性 惯性定律 3．惯性 (1 ）匀速直线运动 静止 (2) 质量 质量大 质量小 (3) 固有 （2） 例题1【答案】D. 【解析】由题意可知：“力，刑(形)之所以奋也”这句话的意思是：力能使物体由静止开始运动，或使运动的物体运动得越来越快，即力起到了改变物体运动状态的作用，与力是改变物体运动状态的原因相接近，故D正确，A、B、C错误． 例题2【答案】A 【解析】A．力是改变物体运动状态的原因，故A正确；B．物体的惯性只与质量有关，与速度无关，故B错误；C．力不是维持物体运动的原因，故C错误；D．相互作用力不是作用在同一个物体上的，作用效果不会抵消，故D错误。故选A。 例题3【答案】BD 【解析】原来水和小车相对静止以共同速度运动，水突然向右洒出有两种可能：①原来小车向左运动，突然加速，碗中水由于惯性保持原速度不变，故相对碗向右洒出。②原来小车向右运动，突然减速，碗中水由于惯性保持原速度不变，相对于碗向右洒出，故B、D正确。 A组基础训练题 参考答案 1．D 【详解】A．小物块在力F作用下通过的位移为 故力F对物块所做功为 A错误； B．小车不受力F的作用，力F对小车做功为0，故B错误； C．小物块在摩擦力f作用下通过的位移也为 摩擦力对物块做负功，故摩擦力f对物块所做的功为 故C错误； D．小车在摩擦力作用下通过的位移为s，故摩擦力对小车做的功为，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】由开普勒第三定律可知 解得 故C正确。 故选C。 3．B 【详解】A．从状态1到状态3，系统机械能守恒，有 根据连接体之间速度关联关系可得 解得 故A错误； B．从状态1到状态3，对A球，由动能定理，有 解得 可知AB杆对A球做了正功，故B正确； C．从状态1到状态2，C球初、末动能均为零，但其高度下降，重力势能减少，C球所受重力做正功，则BC杆对C球做负功，由此可知BC杆对B球做正功，故C错误； D．从状态2到状态3，由于A、B物体速度均为线速度，大小时刻相等，故AB增加的动能一样，但A下落的高度为 而B下落的高度为 显然A损失的重力势能更多，若无BC杆则A应当获得更大速度；但现在A、B球速度增加量相同，故AB杆对A做负功，对B做正功，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】从A点沿曲线运动到B点，曲线是向下弯曲的，由合力应该指向圆心的一侧，可知恒力F的方向应该是斜向右下方的，改变方向后应该指向右向上的． A．a，与结论不相符，选项A错误； B．b，与结论不相符，选项B错误； C．c，与结论不相符，选项C正确； D．d，与结论不相符，选项D错误； 故选C。 点评：本题主要是考查学生对曲线运动的理解，根据向心力和物体做曲线运动轨迹的弯曲方向间的关系，来判断物体的运动轨迹． 5．B 【详解】ABC．小球落在斜面上时，有 tanθ= 解之得 小球落在斜面上时速度与水平方向夹角的正切值 tanβ==2tanθ 又 β=α+θ，则 tan（α+θ）=2tanθ θ一定，则α一定，与初速度大小无关．故AC错误，B正确． D．小球水平方向做匀速运动，所以v与竖直方向的夹角β一定小于90°，即α+θ＜90°，故D错误． 故选B． 【点睛】解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，以及两个分位移之间的关系．要知道某时刻速度方向与水平方向夹角正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍这一结论，经常用到，可在理解的基础上记牢． 6．B 【详解】杯子在竖直平面内做半径为的圆周运动，使水不流出的临界条件是在最高点重力提供向心力，则有 可得，选项B正确，A、C、D错误。 故选B。 7．BD 【详解】A．自然界任何两个物体之间都存在万有引力，故A错误； B．计算某物体在万有引力作用下的加速度时，牛顿第二定律仍然适用，故B正确； C．地球上的物体所受的重力是万有引力的一个分力，故C错误； D．两质点间的万有引力的方向沿着二者的连线，故D正确。 故选BD。 8．ABC 【详解】A．功是标量，只有大小没有方向，故A错误，符合题意； B．力对物体所做的功与力的大小、位移大小及力和位移的夹角均有关，故B错误，符合题意； C．力做功越多，可能所用时间很长，所以功率不一定越大，故C错误，符合题意； D．功率是描述做功快慢的物理量，功率越大，做功就越快，故D正确，不符合题意。 故选ABC。 9．ABC 【详解】A．根据牛顿第二定律有 可得加速度为 可知a的加速度大于b的加速度，故A正确； B．根据开普勒第三定律有 可知a的周期小于b的周期，故B正确； C．根据万有引力提供向心力有 可得线速度为 可知a的线速度大于b的线速度，故C正确； D．根据 由于a、b两颗人造地球卫星质量不清楚，故无法判断地球对a的引力与地球对b的引力的大小，故D错误。 故选ABC。 10．ABC 【详解】D．两球都是只受到重力、筒壁的支持力作用而在水平面内做匀速圆周运动，受力分析如图所示 设筒壁母线与竖直方向夹角为，由 可知，A、B球与筒壁间的压力相同，故D错误； A．由，可得 又，则 故A正确； B．由，可得 又，则 故B正确； C．由，可得 又，则 故C正确。 故选ABC。 11． 2.030 【详解】（1）[1]游标尺是20分度，精度为0.05mm，由题图可知，主尺读数为20mm，游标尺的第6刻线与主尺的某刻线对齐，则游标尺的读数为 因此遮光条的宽度 （2）[2]滑块和遮光条经光电门2时的速度为 由动能定理可得滑块和遮光条经光电门2时的动能为 （3）[3]若滑块和遮光条机械能守恒，需满足关系式为 即 12．(1)B (2)C (3)1∶3 (4)1∶4 (5) 角速度的平方 滑块与水平杆之间有摩擦力 【详解】（1）该实验采用的是控制变量的思想，与探究加速度与力、质量关系的实验方法相同，故选B。 （2）某次实验中，小吴同学把两个质量m相等的钢球放在B、C位置，即转动半径r不同，将传动皮带调至第一层塔轮，角速度ω相同，此时可研究向心力的大小与转动半径r的关系，故选C。 （3）若传动皮带套在塔轮第三层，因两塔轮边缘线速度相等，半径之比3:1，根据v=ωr则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为1:3； （4）在另一次实验中，小吴同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，转动半径相等。传动皮带位于第二层，因两塔轮边缘线速度相等，半径之比2:1，根据v=ωR则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为1:2；根据F=mω2r可知向心力之比为1:4，即当塔轮匀速转动时，左右两标尺的露出的格子数之比为1:4。 （5）①[1]滑块的角速度。 ②[2][3]为探究向心力大小与角速度的关系，根据 得到多组实验数据后，应作出与的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与角速度平方成正比。 ③[4]由图像可知，当角速度增加一定值时力传感器才有示数，则图线不过坐标原点的原因是滑块与水平杆之间有摩擦力。 13．（1）；（2）；（2） 【详解】（1）小明从最高点到最低点的过程由机械能守恒得 得 （2）向心加速度可表示为 联立解得 （2）在最低点由牛顿第二定律可得 解得 14．（1）1s；（2）10m 【详解】（1）小球离开平台做平抛运动，在竖直方向有 解得小球在空中飞行的时间为 （2）小球在水平方向上做匀速运动，则有 15．（1）；（2）；（3）“设想地球”的1年与现实地球的1年时间相同 【详解】（1）在地球北极点不考虑地球自转，则秤所称得的重力则为其万有引力，于是 解得 （2）在赤道表面称量，弹簧测力计读数为F2 解得 （3）设太阳的质量Ms，根据万有引力定律，有 解得 又因为 解得 从上式可知，当r和Rs减小为现在的2.0%时，地球公转周期不变，即“设想地球”的1年与现实地球的1年时间相同。 16．（1）20J；（2）40N；（3）或者 【详解】（1）以水平面为零势能面，根据机械能守恒有 （2）当摆球由C到D运动机械能守恒 由牛顿第二定律可得 可得 （3）小球不脱圆轨道分两种情况：①要保证小球能达到A孔，设小球到达A孔的速度恰好为零，由动能定理可得 可得 若进入A孔的速度较小，那么将会在圆心以下做等幅摆动，不脱离轨道，其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由机械能守恒可得 由动能定理可得 可得 ②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的最高点，由牛顿第二定律有 由动能定理有 解得 综上所以摩擦因数的范围为 或 B组能力提升训练题参考答案 1．B 【详解】AB．牛顿第一定律是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论，A错误，B正确； C．根据牛顿第一定律可知，力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，C错误； D．伽利略对牛顿第一定律的建立做出了贡献，D错误。 故选B。 2．B 【详解】A．物体惯性的大小由物体的质量大小决定，质量不变，惯性不变，乘坐汽车时系好安全带并没有改变质量，因此惯性不变，A错误； B．根据上述，宇宙飞船有一定质量，则宇宙飞船在太空中也有惯性，B正确； C．根据上述，惯性大小与运动状态无关，运动员跑动过程，质量不变，则运动员跑得慢时，惯性不变，C错误； D．根据上述，惯性大小与运动状态无关，汽车有一定质量，汽车启动与不启动过程均有惯性，D错误。 故选B。 3．A 【详解】A．伽利略在运动的研究中创立了一套科学方法，其核心是把实验和逻辑推理相结合，故A正确； B．悬挂法寻找薄板重心的实验运用了两条直线交于一点，故B错误； C．推导匀变速直线运动位移公式时，把运动过程分成很多小段将各段匀速位移相加，这里运用了微元法，故C错误； D．牛顿第一定律提出了当物体的合外力为零时，物体将处于静止状态或匀速直线运动状态，故D错误。 故选A。 4．B 【详解】AB．质量是惯性的量度，同一物体，放在赤道上和放在永昌的惯性一样大，故A错误，B正确； C．物体匀速运动时，存在惯性，物体变速运动时，同样存在惯性，故C错误； D．物体的惯性由质量决定，与物体的运动状态无关，汽车运动得越快，汽车的质量不变，惯性不变，故D错误。 故选B。 5．B 【详解】小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零，当劈形物体由静止释放，A应沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，没有水平或其他方向上的速度，而A的上表面又光滑，除竖直方向可以有合力外，其他方向上没有合力，加之力是使物体运动状态改变的原因，小球只能在竖直方向上有运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为一条直线，即竖直向下的直线，故B正确，ACD错误。 故选B。 6．D 【详解】A．亚里士多德认为在同一地点，重的物体比轻的物体下落得快，故A错误； B．伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动，故B错误； C．牛顿第一定律是通过合理推理得到的，现实中不可能通过实验验证，因为不存在完全不受力的物体，故C错误； D．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，故D正确。 故选D。 7．D 【详解】ABC．由牛顿第一定律可知，力的作用不是使物体运动，而是使物体的运动状态发生改变，如果物体原来的状态是运动的，不受力时物体将永远运动下去，即物体的运动不需要力来维持，故ABC错误； D．惯性是使物体保持静止或匀速直线运动状态的原因，故D正确。 故选D。 8．C 【详解】列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C一致。 故选C。 9．BD 【详解】AB．对气球A，因绳子断开后，浮力大于A的重力，合力向上，所以A的运动状态发生改变，故A错误，B正确。 CD．物体B与气球A整体匀速上升，说明气球的浮力与A、B的总重力等大反向；绳子断开后，由于惯性，B仍有向上的速度，在重力作用下，B将做竖直上抛运动，故C错误，D正确； 故选BD。 10．CD 【详解】A．质量是物体内在的属性，但重量不是，故A错误； B．伽利略根据如图的实验的结论，提出了惯性的概念，故B错误； C．笛卡尔提出运动物体没有外力的作用时，将继续以同一速度沿同一直线运动，故C正确； D．牛顿总结出速度变化快慢与外力间的定量关系，故D正确。 故选CD。 11．AD 【详解】A．伽利略是伟大的物理学家，他最先建立了速度、加速度等概念，并创造了一套科学研究方法，A正确； B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，物理学中把这种研究方法叫做“微元法”，B错误； C．伽利略的“理想斜面实验”虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的事实基础上的，有一定的现实意义，C错误； D．根据速度定义式 当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法，D正确。 故选AD。 12． 左 右 【详解】[1]铁球的质量大于相同体积的水的质量，即铁球的惯性大于相同体积的水的惯性，根据牛顿第一定律可知，相对于相同体积的水，铁球的运动状态改变的难度大一些，即当容器随小车突然向右运动时，铁球相对于小车向左运动； [2]乒乓球的质量小于相同体积的水的质量，即乒乓球的惯性小于相同体积的水的惯性，根据牛顿第一定律可知，相对于相同体积的水，乒乓球的运动状态改变的难度小一些，即当容器随小车突然向右运动时，乒乓球相对于小车向右运动。 13．原处 【详解】[1]由于我们具有惯性，所以当我们竖直向上跳起以后，我们应落在起跳位置的原处。 14．向后运动 【详解】由于惯性的大小与质量有关，而同体积的水的质量远大于气泡质量，因此水的惯性远大于气泡的惯性，当小车突然停止时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，当水相对于瓶子向前运动时，水将挤压气泡，使气泡相对于瓶子向后运动。 15． 小车开始时的位置 水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远 B 2.5m/s2 【详解】（1）[1]根据伽利略“理想实验”的内容与原理可知，需要小车到达水平面时的速度是相同的，所以在实验的过程中要求小车从同一个位置释放，可知需要控制的条件为开始时小车的位置； （2）[2]根据实验的情况，可以得出的结论为：水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远； （3）[3]由于小车在粗糙水平面上做减速运动，则相同时间内位移越来越小，则小车是从点进入水平长直平面； [4]由逐差法知 【知识点】数据处理、实验：研究匀变速直线运动的规律、原理设计与器材选择 16．(1)②③①④ (2) ② ③①④ 【详解】（1）整个实验是在一定的实验事实的基础上通过推理形成结论，所以合理的实验顺序为②③①④。 （2）[1]伽利略理想实验中，实验步骤②可靠的实验事实基础。 [2]由于现实生活中，小球在斜面上滚动时不可能不受摩擦力的作用，所以实验步骤③①④都是对实验现象的合理推理。 17．(1)必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。 (2)小钢球沿斜面向下滚动时，速度增加；如果向上滚动速度减小；由此猜想，小钢球沿水平面滚动时速度不变。 (3)因为有摩擦力的作用。 (4)小钢球到达的最大高度越来越高。 (5)小钢球能到达原来的高度。 (6)小钢球能到达原来的高度，与活动5相比运动的距离更远。 (7)小钢球将永远运动下去。 (8)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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 【详解】（1）关于力和运动的关系，在很长的时间里，人们都信奉亚里士多德的观点，其观点是必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方。 （2）根据观察，小钢球沿斜面向下滚动时，速度增加；如果向上滚动速度减小；由此猜想，小钢球沿水平面滚动时速度不变。 （3）实际上小钢球沿水平面滚动时，会越来越慢，最后停下来，这是因为有摩擦力的作用。 （4）如图甲所示的实验，不断改变斜面的材料，使其越来越光滑（例如由毛巾依次换成棉布、木板、玻璃），观察到小钢球到达的最大高度越来越高。 （5）如果斜面绝对光滑，小钢球能到达原来的高度。 （6）如图乙所示，减小第二个斜面的倾角，若斜面绝对光滑，小钢球能到达原来的高度，与活动5相比运动的距离更远。 （7）如图丙所示，当绝对光滑的第二个斜面最终水平时，小钢球将永远运动下去。 （8）将上述理想实验与亚里士多德的观点对比，可以总结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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 18．向后 【详解】由于惯性的大小与质量有关，而同体积的水的质量远大于气泡质量，因此水的惯性远大于气泡的惯性，当小车突然停止时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，当水相对于瓶子向前运动时，水将挤压气泡，使气泡相对于瓶子向后运动。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$