高中物理单元测试——第四章牛顿运动定律（较难版02）

高中物理单元测试 —— 第四章 牛顿运动定律（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性，关于牛顿第一定律和惯性的理解，下列现象叙述正确的是（　　） A．拍打衣服上的灰尘，是利用了惯性 B．牛顿第一定律是根据理论推导出来的 C．滑冰运动员如果不用力，会慢慢停下来，不符合牛顿第一定律 D．佩戴安全带可有效减小驾乘人员的惯性，避免严重交通事故伤害 【答案】A 【详解】A．拍打衣服时，衣服受力运动，而灰尘由于惯性保持静止，从而与衣服分离，这是利用了惯性，故A正确； B．牛顿第一定律是牛顿基于伽利略的理想实验和观察总结出的基本定律，并非由其他理论推导得出，故B错误； C．滑冰运动员不用力时慢慢停下，是由于摩擦力和空气阻力等外力作用，这符合牛顿第一定律（外力改变运动状态），故C错误； D．惯性只与质量有关，佩戴安全带不能改变驾乘人员的质量，因此无法减小惯性；安全带的作用是通过约束力减少惯性带来的伤害，故D错误。 故选A。 2．（本题4分）如图所示，图甲是两只与计算机相连的力传感器，其中一只系在墙上，另一只握在手中用力拉紧，图乙是计算机显示屏上显示的两只传感器的受力情况。对此某同学做出判断正确的是（　　） A．这两个力大小不等 B．这两个力作用在同一个物体上，是一对平衡力 C．这两个力是一对作用力与反作用力 D．因为先产生了其中一个力，所以后来才有另一个力 【答案】C 【详解】A．由图可知，这两个力大小总相等，A错误； BC．这两个力作用在两个物体上，是一对相互作用力，即这两个力是一对作用力与反作用力，B错误，C正确； D．两个力同时产生，同时消失，D错误。 故选C。 3．（本题4分）下列仪器所测的物理量不是国际单位制中基本量的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图中仪器为秒表，测量的物理量是时间t（单位为s），是基本物理量，故A不符合题意； B．图中仪器为弹簧测力计，测量物理量为力F（单位为N），不是基本物理量，故B符合题意； C．图中仪器为天平，用于测量物体的质量m（单位为kg），是基本物理量，故C不符合题意； D．图中仪器是刻度尺，用于测量长度l（单位是m），是基本物理量，故D不符合题意。 故选B。 4．（本题4分）某同学的质量为，他某次搭乘电梯的过程中，站在体重计上发现其示数为，电梯在竖直方向运动，取，关于该过程下列说法正确的是（    ） A．该同学处于失重状态 B．该同学所受的重力变小了 C．电梯的加速度大小为，方向竖直向上 D．该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力 【答案】A 【详解】AC．该同学实际质量 ，体重计显示质量 ，可知体重计显示值对应支持力 该同学处于失重状态。由牛顿第二定律（竖直向上为正）有 求得 即加速度大小为 ，方向竖直向下，故A正确，C错误； B．重力由质量和重力加速度决定，二者均不变，重力不变，故B错误； D． 根据牛顿第三定律，知该同学对体重计的压力与体重计对该同学的支持力大小相等，故D错误。 故选A。 5．（本题4分）如图所示是用动力学方法测量空间站质量的原理图。在飞船与空间站对接后，飞船的推进器工作10s，测出飞船和空间站的速度变化是。若已知飞船质量为，推进器的平均推力为，则空间站的质量约为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】飞船和空间站的加速度 对飞船和空间站由牛顿第二定律 解得空间站的质量 故选A。 6．（本题4分）如图所示，倾角的光滑斜面MN与光滑水平面NP平滑连接，滑块甲（可视为质点）从斜面上高的M点由静止释放，同时滑块乙（可视为质点）自P点沿水平面向左匀速运动，P点与斜面底端N处的距离，重力加速度g取。若释放滑块甲后经过刚好追上乙，则乙向左运动的速度大小为（　　） A．0.8m/s B．0.6m/s C．0.4m/s D．0.2m/s 【答案】C 【详解】设滑块甲在光滑斜面上运动的加速度为a，运动时间为，运动到N处时的速度为，从N处到追上小球乙所用时间为，根据牛顿第二定律可得 根据位移—时间公式 代入数据解得 则滑块甲在水平面上运动的时间 甲到达底端的速度 追上时甲、乙在水平面的位移相等，有 代入数据解得 方向水平向左。 故选C。 7．（本题4分）如图所示，质量分别为m、2m的两物块A、B用轻弹簧相连，A、B与水平面的动摩擦因数均为，在水平拉力F作用下，A、B一起向右做匀速直线运动。重力加速度为g，突然撤去拉力F的瞬间，A、B两物块加速度大小分别为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】AB．未撤去拉力F时，对物体A受力分析，由平衡条件可得 解得 撤去拉力F时，弹簧短时间无法恢复形变，因此A的受力情况不变，即，故AB错误； CD．对B受力分析，此时B受到弹力和摩擦力，根据牛顿第二定律可得 解得，故C正确，D错误。 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）一辆质量是2t的汽车，在水平公路上以54km/h的速度匀速行驶。根据测试，这辆车在这种路面上紧急刹车时，汽车所受的制动力为1.2×104N，则下列说法中正确的是（　　） A．汽车停下来所需时间2.5s B．汽车刹车时加速度为6m/s2 C．汽车滑行距离为20m D．汽车的平均速度为8m/s 【答案】AB 【详解】B．汽车刹车时加速度为 选项B正确； A．汽车停下来所需时间 选项A正确； C．汽车滑行距离为 选项C错误； D．汽车的平均速度为 选项D错误。 故选AB。 9．（本题6分）如图甲，质量分别为和的物体A、B相互接触（不粘连）静置于光滑水平面上。从开始，水平推力与水平拉力分别作用在A、B上，两力随时间的变化关系如图乙所示。则（    ） A．A、B分离前做匀加速直线运动 B．时，A、B所受的合力不同 C．时，A、B恰好分离 D．时，B的加速度大小为 【答案】AB 【详解】A．分离前对整体有，则为恒力，故分离前A、B一起做匀加速直线运动，A正确； BC．设时刻A、B恰好分离，AB间的弹力为零，根据牛顿第二定律， 结合图乙可知 解得， 即A、B在时分离，则时加速度相同，但AB质量不同，A、B所受合力不同，B正确，C错误； D．时，A、B已分离，由图乙可知，所以，D错误。 故选AB。 10．（本题6分）如图，质量分别为、的两个物体A、B在水平拉力F的作用下，沿光滑水平面一起向右运动，已知，光滑的动滑轮及细绳质量不计，物体A、B间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　） A．A对B的摩擦力方向水平向左 B．A、B一起向右运动的加速度大小为 C．A、B间的摩擦力大小为 D．要使A、B之间不发生相对滑动，F的最大值为 【答案】AD 【详解】ABC．对AB整体分析可知 可知AB一起向右运动的加速度大小为 对A分析，假设B对A的摩擦力向右，可得 解得 因可知，假设成立，则由牛顿第三定律可知，A对B的摩擦力向左，A正确，BC错误； D．要使A、B之间不发生相对滑动，则只需满足 即 即F的最大值为，故D正确。 故选AD。 三、实验题 11．（本题6分）如图1所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统，获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g。 (1)下列说法正确的是___________。 A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力 B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源 C．本实验m2应远小于m1 D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-图像 (2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出a-F图像，他可能作出图2中___________（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________。 A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态 C．钩码质量太大 D．所用小车的质量太大 【答案】(1)D (2) 丙 C 【详解】（1）A．平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有f=mgsinθ=μmgcosθ m约掉了，每次在小车上加减砝码时，故不需要重新平衡摩擦力，故A错误； B．实验时应先接通电源后释放小车，故B错误； C．让小车的质量m2远远大于钩码的质量m1，因为实际上绳子的拉力 而实验中用小盘和重物的重力代替拉力，则应该是，故C错误； D．由牛顿第二定律F=ma，所以，所以在用图像探究小车的加速度与质量的关系时，通常作图像，故D正确。 故选D。 （2）[1][2]遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况，故可能作出图2中丙。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是钩码的总质量太大，没有远小于小车和砝码的质量。 故选C。 12．（本题9分）某小组用图甲所示实验装置完成“探究加速度与力、质量的关系”实验，图中小车的质量为M，小钩码的质量为m。 (1)下列说法正确的是（　　） A．先释放小车，再接通电源 B．小钩码的质量应远小于小车的质量 C．每次改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力 D．用图像探究小车加速度与质量的关系时，作图像更形象直观 (2)将打点计时器接入频率为50Hz交流电源上，某一次记录小车运动情况的纸带，如图乙所示，则小车的加速度大小a=______m/s2；打下B点时小车的速度大小v=________m/s。（结果保留2位有效数字） (3)多次测量并作出小车加速度a与小钩码重力F的图像如图丙所示，则小车的质量M=______kg（结果保留2位有效数字）。 (4)图丙中的a-F图像在纵轴上有截距，出现这一情况的原因是______________________。 (5)在如图所示“探究加速度与力、质量的关系”实验中，可通过位移的测量来代替加速度的测量，即，使用这种方法需要满足的条件是两小车（　　） A．质量相等 B．所受拉力相同 C．运动时间相同 D．初速度为零 【答案】(1)BD (2) 0.35 0.17 (3)0.20 (4)平衡摩擦力过度（或长木板的倾角偏大） (5)CD 【详解】（1）A．为充分利用纸带，应该先接通电源，再释放小车，故A错误； B．小钩码的重力充当细绳拉力，小钩码的质量应远小于小车的质量，故B正确； C．改变小车质量不影响木板倾斜度，重力的下滑分力仍然和摩擦力相等，不需要再平衡摩擦力，故C错误； D．小车的加速度应该与质量成反比，故作图像更形象直观，故D正确。 故选BD。 （2）[1]根据逐差法可得 [2]打下B点时小车的速度大小 （3）对小车，根据牛顿第二定律有 整理得 结合图丙可知 解得 （4）由图丙可知，F为0时，小车已有加速度，说明平衡摩擦力过度（或长木板的倾角偏大）。 （5）在如图所示“探究加速度与力、质量的关系”实验中，释放黑板擦后，两车同时运动且初速度为0，故两车运动时间相同，故两小车同时释放后分别有, 整理可得 可知使用这种方法需要满足的条件是两小车运动时间相同和初速度为0。 故选CD。 四、解答题 13．（本题10分）某科技活动小组进行无人机性能测试。让无人机从地面由静止开始匀加速竖直上升，经时间到达高度时，关闭动力，无人机立即失去升力。已知无人机质量，正常工作时提供的升力，无人机所受的空气阻力大小不变，取重力加速度大小，求： (1)无人机所受空气阻力的大小； (2)此次测试无人机能达到的最大高度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设无人机加速上升的加速度大小为，由匀加速运动规律有 由牛顿第二定律有 解得 （2）设无人机失去升力时的速度大小为，失去升力后的加速度大小为，能上升的高度为，最大高度为，则，，， 联立解得 14．（本题13分）在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动。某时刻将一质量为m的小滑块轻放到距车面左端2m处，滑块与车面间的动摩擦因数为μ=0.3。 (1)求小滑块刚放到车面时的加速度？ (2)已知滑块质量m=2kg，车长L=7.8m，车速v0=8m/s，取，当滑块放到距车面左端2m处的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F，要保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该满足什么条件？ (3)在（2）的情况下，力F取最小值，要保证滑块不从车上掉下，力F的作用时间应该在什么范围内？ 【答案】(1)3m/s2，水平向右 (2) (3) 【详解】（1）由牛顿第二定律Ff =ma ，Ff=μFN ，FN=mg 解得a=3m/s2 方向水平向右 ； （2）设恒力F取最小值为，滑块的加速度为a1，此时滑块恰好到达车的左端，则滑块运动到左端的时间为 由几何关系有 由牛顿第二定律有 解得 F1=26N    则恒力F大小应该满足条件是 （3）力F取最小值，当滑块运动到车左端后，为使滑块恰不从右端滑出，滑块相对车先做匀加速运动，设运动加速度为，时间为，再做匀减速运动设运动加速度大小为，到达车右端时，与车达到共同速度，则, ， 又 解得t2=0.6s 则力F的作用时间t应满足 即 15．（本题16分）机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示，以恒定速率v1=0.6m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°，转轴间距L=10.4m。工作人员沿传送方向以速度v2=2.6m/s从传送带顶端推下一件小包裹（可视为质点）。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： (1)小包裹刚放上传送带时所受摩擦力的方向； (2)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a； (3)小包裹通过传送带所需的时间t。 【答案】(1)沿斜面向上 (2)0.4m/s2 (3)9s 【详解】（1）由于包裹的速度大于传送带的速度，所以包裹相对于传送带向下运动，则受到沿斜面向上的摩擦力； （2）根据牛顿第二定律有 解得 （3）小包裹开始阶段在传送带上做匀减速直线运动，用时 解得 在传送带上滑动的距离为 解得 因为小包裹所受滑动摩擦力大于重力沿传送带方向上的分力，即 所以小包裹与传送带共速后做匀速直线运动至传送带底端，匀速运动的时间为 解得 所以小包裹通过传送带的时间为 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第四章 牛顿运动定律（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性，关于牛顿第一定律和惯性的理解，下列现象叙述正确的是（　　） A．拍打衣服上的灰尘，是利用了惯性 B．牛顿第一定律是根据理论推导出来的 C．滑冰运动员如果不用力，会慢慢停下来，不符合牛顿第一定律 D．佩戴安全带可有效减小驾乘人员的惯性，避免严重交通事故伤害 2．（本题4分）如图所示，图甲是两只与计算机相连的力传感器，其中一只系在墙上，另一只握在手中用力拉紧，图乙是计算机显示屏上显示的两只传感器的受力情况。对此某同学做出判断正确的是（　　） A．这两个力大小不等 B．这两个力作用在同一个物体上，是一对平衡力 C．这两个力是一对作用力与反作用力 D．因为先产生了其中一个力，所以后来才有另一个力 3．（本题4分）下列仪器所测的物理量不是国际单位制中基本量的是（　　） A． B． C． D． 4．（本题4分）某同学的质量为，他某次搭乘电梯的过程中，站在体重计上发现其示数为，电梯在竖直方向运动，取，关于该过程下列说法正确的是（    ） A．该同学处于失重状态 B．该同学所受的重力变小了 C．电梯的加速度大小为，方向竖直向上 D．该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力 5．（本题4分）如图所示是用动力学方法测量空间站质量的原理图。在飞船与空间站对接后，飞船的推进器工作10s，测出飞船和空间站的速度变化是。若已知飞船质量为，推进器的平均推力为，则空间站的质量约为（    ） A． B． C． D． 6．（本题4分）如图所示，倾角的光滑斜面MN与光滑水平面NP平滑连接，滑块甲（可视为质点）从斜面上高的M点由静止释放，同时滑块乙（可视为质点）自P点沿水平面向左匀速运动，P点与斜面底端N处的距离，重力加速度g取。若释放滑块甲后经过刚好追上乙，则乙向左运动的速度大小为（　　） A．0.8m/s B．0.6m/s C．0.4m/s D．0.2m/s 7．（本题4分）如图所示，质量分别为m、2m的两物块A、B用轻弹簧相连，A、B与水平面的动摩擦因数均为，在水平拉力F作用下，A、B一起向右做匀速直线运动。重力加速度为g，突然撤去拉力F的瞬间，A、B两物块加速度大小分别为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）一辆质量是2t的汽车，在水平公路上以54km/h的速度匀速行驶。根据测试，这辆车在这种路面上紧急刹车时，汽车所受的制动力为1.2×104N，则下列说法中正确的是（　　） A．汽车停下来所需时间2.5s B．汽车刹车时加速度为6m/s2 C．汽车滑行距离为20m D．汽车的平均速度为8m/s 9．（本题6分）如图甲，质量分别为和的物体A、B相互接触（不粘连）静置于光滑水平面上。从开始，水平推力与水平拉力分别作用在A、B上，两力随时间的变化关系如图乙所示。则（    ） A．A、B分离前做匀加速直线运动 B．时，A、B所受的合力不同 C．时，A、B恰好分离 D．时，B的加速度大小为 10．（本题6分）如图，质量分别为、的两个物体A、B在水平拉力F的作用下，沿光滑水平面一起向右运动，已知，光滑的动滑轮及细绳质量不计，物体A、B间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　） A．A对B的摩擦力方向水平向左 B．A、B一起向右运动的加速度大小为 C．A、B间的摩擦力大小为 D．要使A、B之间不发生相对滑动，F的最大值为 三、实验题 11．（本题6分）如图1所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统，获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g。 (1)下列说法正确的是___________。 A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力 B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源 C．本实验m2应远小于m1 D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-图像 (2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出a-F图像，他可能作出图2中___________（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________。 A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态 C．钩码质量太大 D．所用小车的质量太大 12．（本题9分）某小组用图甲所示实验装置完成“探究加速度与力、质量的关系”实验，图中小车的质量为M，小钩码的质量为m。 (1)下列说法正确的是（　　） A．先释放小车，再接通电源 B．小钩码的质量应远小于小车的质量 C．每次改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力 D．用图像探究小车加速度与质量的关系时，作图像更形象直观 (2)将打点计时器接入频率为50Hz交流电源上，某一次记录小车运动情况的纸带，如图乙所示，则小车的加速度大小a=______m/s2；打下B点时小车的速度大小v=________m/s。（结果保留2位有效数字） (3)多次测量并作出小车加速度a与小钩码重力F的图像如图丙所示，则小车的质量M=______kg（结果保留2位有效数字）。 (4)图丙中的a-F图像在纵轴上有截距，出现这一情况的原因是______________________。 (5)在如图所示“探究加速度与力、质量的关系”实验中，可通过位移的测量来代替加速度的测量，即，使用这种方法需要满足的条件是两小车（　　） A．质量相等 B．所受拉力相同 C．运动时间相同 D．初速度为零 四、解答题 13．（本题10分）某科技活动小组进行无人机性能测试。让无人机从地面由静止开始匀加速竖直上升，经时间到达高度时，关闭动力，无人机立即失去升力。已知无人机质量，正常工作时提供的升力，无人机所受的空气阻力大小不变，取重力加速度大小，求： (1)无人机所受空气阻力的大小； (2)此次测试无人机能达到的最大高度。 14．（本题13分）在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动。某时刻将一质量为m的小滑块轻放到距车面左端2m处，滑块与车面间的动摩擦因数为μ=0.3。 (1)求小滑块刚放到车面时的加速度？ (2)已知滑块质量m=2kg，车长L=7.8m，车速v0=8m/s，取，当滑块放到距车面左端2m处的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F，要保证滑块不能从车的左端掉下，恒力F大小应该满足什么条件？ (3)在（2）的情况下，力F取最小值，要保证滑块不从车上掉下，力F的作用时间应该在什么范围内？ 15．（本题16分）机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示，以恒定速率v1=0.6m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=37°，转轴间距L=10.4m。工作人员沿传送方向以速度v2=2.6m/s从传送带顶端推下一件小包裹（可视为质点）。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： (1)小包裹刚放上传送带时所受摩擦力的方向； (2)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a； (3)小包裹通过传送带所需的时间t。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $