第四章 牛顿运动定律 单元测试-2026-2027学年高一上学期物理粤教版必修第一册

第四章　牛顿运动定律　单元测试 （时间：75分钟　　满分：100分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求） 1．在探究物体运动的原因时，伽利略利用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从固定斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示。伽利略的这个理想实验的目的是为了说明（     ） A．质量一定的物体，加速度与合外力成正比 B．即使没有摩擦，小球最终也一定会停下来 C．力不是维持物体运动的原因 D．如果物体不受力的作用就不会运动 2．光滑水平面上，甲、乙两物体质量分别为m甲和m乙，且m甲>m乙。若甲、乙受到相同的水平恒力F作用，产生的加速度分别为a甲和a乙，则a甲与a乙的大小关系正确的是（　　） A．a甲>a乙 B．a甲<a乙 C．a甲=a乙 D．无法确定 3．如图所示为某汽车爱好者在倾斜的中控台上摆放的草莓熊，当汽车在水平路面上匀加速行驶时，中控台对草莓熊的作用力方向是（　　） A．与中控台垂直斜向上 B．竖直向上 C．与汽车前进方向成钝角 D．与汽车前进方向成锐角 4．《天工开物》中有一个描述利用耕牛整理田地的场景，如图甲所示，可简化为图乙的模型：人站在水平木板上，两根绳子相互平行且垂直于木板边缘与水平地面的夹角为，人与木板的总重力为800N，若人与木板加速直线前进，不计空气阻力，以下说法正确的是（　　） A．人受到向前的摩擦力 B．木板对地面的压力为800N C．牛对绳子的力大于绳子对牛的力 D．木板受到拉力、重力、支持力、摩擦力 5．如图为某滑雪场景，一运动员由静止开始从一较陡斜坡滑到较为平缓的斜坡，假设整个过程未用雪杖加速，而且在两斜坡交接处速度大小不变，两斜坡的动摩擦因数相同。下列能表示该运动员加速度大小a或速度大小随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 6．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示。在这段时间内下列说法正确的是（　　） A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力大于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下 7．下列哪一组单位属于国际单位制的基本单位（　　） A．米、千克、秒 B．米、千克、牛顿 C．千克、米/秒、秒 D．千克、米/秒、牛顿 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。全对6分，漏选3分，有选错的得0分） 8．下列关于牛顿第一定律、惯性、牛顿第三定律的认识，正确的是（　　） A．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 B．在地面上滚动的小球越滚越慢，是由于小球受到的阻力克服了小球的惯性 C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同 D．作用力和反作用力的合力为零，作用效果相互抵消 9．如图所示，质量为的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.2，当物体运动的速度为12m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为的恒力，在此恒力作用下（g取10m/s2）（　　） A．物体经2s速度减为零 B．物体经6s速度减为零 C．物体速度减为零后将保持静止 D．物体速度减为零后将向右运动 10．在一次蹦极运动中，运动员可近似认为始终在竖直方向运动，其身上所绑弹性绳的拉力大小F随时间t变化如图所示。已知重力加速度大小为g，则（　　） A．运动员所受重力大小为 B．时刻，运动员处于失重状态 C．在上升过程中，运动员始终处于超重状态 D．在整个过程中，运动员的最大加速度为1.5g 三、实验题（本题共2小题，分值依次为6分、9分，共15分） 11．用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)以下操作正确的是________ A．使小车质量远大于槽码质量 B．调整垫块位置以补偿阻力 C．补偿阻力时需要用细绳连接槽码 D．释放小车后立即打开打点计时器 (2)如图2所示是实验过程中得到的纸带，A、B、C、D、E、F、G是选取的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出，打点计时器使用的电源频率，则计时器在打下计数点D时小车的速度大小________，小车的加速度大小________。（计算结果均保留两位有效数字） (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成________（填“正比”或“反比”）；甲组所用的________（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 12．在“探究加速度与力、质量关系”实验中，针对不同实验方案，需明确两个关键操作条件：①是否必须平衡摩擦力；②是否必须满足小车质量远大于所挂钩码的质量。 甲方案：采用如图甲所示的装置。认为钩码的重力等于小车受到的拉力。 乙方案：采用如图乙所示的装置。使用弹簧测力计直接测量细绳对钩码的拉力。 丙方案：采用如图丙所示的装置。使用力传感器直接测量细绳对小车的拉力。 (1)上述三种实验方案中，若要顺利完成实验，哪些方案需要平衡摩擦力（　　） A．甲方案 B．乙方案 C．丙方案 D．都不需要 (2)上述三种实验方案中，哪个方案需满足“小车质量远大于所挂钩码的质量”（　　） A．甲方案 B．乙方案 C．丙方案 D．都不需要 (3)某同学用乙方案进行实验，正确操作后获得一条清晰的纸带。A、B、C、D、E、F、G是选取的计数点，如图a所示，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，为使实验结果尽可能准确，他用刻度尺测量出各计数点与点A之间的距离。已知交流电的频率是50Hz，计算小车运动的加速度大小a=___________m/s2（结果保留两位有效数字）。 (4)该同学用甲、乙、丙三个实验方案作出的a-F图像分别对应图b中的_____（填选项前字母序号）。 A．ABC B．CAB C．CBA D．ACB 四、计算题（本题共3小题，分值依次为10分、13分、16分，共39分。需写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤） 13．商场工作人员拉着质量的木箱沿水平地面运动。若用F=50N的水平力拉木箱，木箱恰好做匀速直线运动；现改用F1=150N、与水平方向成53°斜向上的拉力作用于静止的木箱上，如图所示。已知，，重力加速度g取10m/s2，求： （1）木箱与地面之间的动摩擦因数μ； （2）F1作用在木箱上时，木箱运动加速度a的大小； （3）木箱在F1作用4.0s时速度v4的大小。    14．如图（a）所示，高速公路长下坡路段会设置避险车道，制动失控的车辆可以利用此坡道来实现车辆减速.为研究避险车道的各项参数间的关系，小明用质量为m的可视为质点的滑块来替代制动失控的车辆进行模拟实验，如图（b）所示，初速度为的滑块从斜面底端沿斜面向上运动，已知斜面倾角为，重力加速度为g. (1)求滑块在斜面上所受支持力的大小?为保证滑块不会出现倒溜现象，求滑块与斜面间的动摩擦因数需要满足的要求?（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力） (2)若滑块与斜面间的动摩擦因数为，为保证滑块不会冲出斜面，求斜面的长度L至少要多长? (3)为了提高避险车道减速作用，请对坡道建设提出一条可行的建议. 15．在学校科技节上，物理老师发射一枚质量的火箭模型。过程简化如下：如图所示，在时刻发动机点火，为火箭提供了竖直向上、大小恒为的推力，火箭上升到高度时发动机熄火，在达到最大高度后，火箭顶部的降落伞打开，之后火箭向下做匀加速运动，到达地面时的速度大小为。已知火箭箭体在运动的过程中，受到的空气阻力大小恒为，方向始终与火箭运动方向相反，重力加速度g取，不考虑火箭发射过程中喷出的气体对火箭质量的影响，火箭在运动的过程中可视为质点。 (1)求发动机熄火时，火箭的速度大小； (2)求火箭上升的最大高度； (3)若将降落伞打开后受到的阻力视作恒定不变，求该力的大小。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章　牛顿运动定律　单元测试 （时间：75分钟　　满分：100分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求） 1．在探究物体运动的原因时，伽利略利用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从固定斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示。伽利略的这个理想实验的目的是为了说明（     ） A．质量一定的物体，加速度与合外力成正比 B．即使没有摩擦，小球最终也一定会停下来 C．力不是维持物体运动的原因 D．如果物体不受力的作用就不会运动 【答案】C 【详解】伽利略设计这个理想斜面实验，是为了反驳“力是维持物体运动的原因”的错误观点：实验中，摩擦力越小，小球滚上另一个斜面能到达的高度越接近初始高度；若斜面倾角减为零即水平面，且不受摩擦力，小球将一直保持运动，由此说明力不是维持物体运动的原因。 故选C。 2．光滑水平面上，甲、乙两物体质量分别为m甲和m乙，且m甲>m乙。若甲、乙受到相同的水平恒力F作用，产生的加速度分别为a甲和a乙，则a甲与a乙的大小关系正确的是（　　） A．a甲>a乙 B．a甲<a乙 C．a甲=a乙 D．无法确定 【答案】B 【详解】根据牛顿第二定律，甲乙的加速度分别为： 又，则 故选B。 3．如图所示为某汽车爱好者在倾斜的中控台上摆放的草莓熊，当汽车在水平路面上匀加速行驶时，中控台对草莓熊的作用力方向是（　　） A．与中控台垂直斜向上 B．竖直向上 C．与汽车前进方向成钝角 D．与汽车前进方向成锐角 【答案】D 【详解】中控台对草莓熊有支持力和静摩擦力两个力的作用,它们的合力与草莓熊所受重力的合力水平向前, 中控台对草莓熊的作用力方向与汽车前进方向成锐角。 故选D。 4．《天工开物》中有一个描述利用耕牛整理田地的场景，如图甲所示，可简化为图乙的模型：人站在水平木板上，两根绳子相互平行且垂直于木板边缘与水平地面的夹角为，人与木板的总重力为800N，若人与木板加速直线前进，不计空气阻力，以下说法正确的是（　　） A．人受到向前的摩擦力 B．木板对地面的压力为800N C．牛对绳子的力大于绳子对牛的力 D．木板受到拉力、重力、支持力、摩擦力 【答案】A 【详解】A．由于人与木板加速直线前进，人和木板具有向前的加速度，根据牛顿第二定律可知，人受到的合外力向前，单独对人受力分析可知，人在水平方向只受到摩擦力的作用，因此人受到的摩擦力向前，故A正确； B．木板和人整体受力分析，竖直方向根据平衡条件可得 解得 根据牛顿第三定律可知，木板对地面的压力大小等于地面对木板的支持力，即，故B错误； C．牛对绳子的力和绳子对牛的力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律可知，二者大小相等，方向相反，故C错误； D．对木板单独受力分析可知，木板受到拉力、重力、支持力、摩擦力以及人对木板的压力，故D错误。 故选A。 5．如图为某滑雪场景，一运动员由静止开始从一较陡斜坡滑到较为平缓的斜坡，假设整个过程未用雪杖加速，而且在两斜坡交接处速度大小不变，两斜坡的动摩擦因数相同。下列能表示该运动员加速度大小a或速度大小随时间变化的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设斜坡与水平面间的倾斜角为，在斜坡上加速度为 AB．较陡斜坡倾斜角更大，则根据上式可知加速度更大，倾斜角不变则加速度大小恒定不变。图像应为两条与轴平行的直线，前一阶段值大，后一阶段值小。故AB错误； CD．图像中，斜率表示加速度，则图线的倾斜程度先不变，在通过交接处后倾斜程度比之前小。故C错误，D正确。 故选D。 6．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示。在这段时间内下列说法正确的是（　　） A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力大于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下 【答案】D 【详解】A．重力加速度不变时，物体的重力不变，与运动状态无关，故A错误； B．根据牛顿第三定律，相互作用力大小相等、方向相反，晓敏对体重计的压力等于体重计对晓敏的支持力，故B错误； C．体重计的示数小于晓敏的真实重力，属于失重现象，电梯的加速度方向竖直向下，电梯的运动方向不确定，有可能是向下的加速运动或者向上的减速运动，故C错误； D．由体重计的示数可得，体重计对晓敏的支持力大小为 根据牛顿第二定律 解得 方向竖直向下，故D正确。 故选D。 7．下列哪一组单位属于国际单位制的基本单位（　　） A．米、千克、秒 B．米、千克、牛顿 C．千克、米/秒、秒 D．千克、米/秒、牛顿 【答案】A 【详解】力学中国际单位制的基本单位分别为米（m）、千克（kg）、秒（s）。牛顿、米/秒属于导出单位。 故选A。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。全对6分，漏选3分，有选错的得0分） 8．下列关于牛顿第一定律、惯性、牛顿第三定律的认识，正确的是（　　） A．牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 B．在地面上滚动的小球越滚越慢，是由于小球受到的阻力克服了小球的惯性 C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同 D．作用力和反作用力的合力为零，作用效果相互抵消 【答案】AC 【详解】A．牛顿第一定律说明力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，故A正确； B．小球越滚越慢，是因为阻力改变了它的运动状态，而惯性是物体的固有属性，大小只与质量有关，不能被克服，故B错误； C．作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，且性质相同，故C正确； D．作用力和反作用力分别作用在两个物体上，不能求合力，作用效果不能相互抵消，故D错误。 故选AC。 9．如图所示，质量为的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.2，当物体运动的速度为12m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为的恒力，在此恒力作用下（g取10m/s2）（　　） A．物体经2s速度减为零 B．物体经6s速度减为零 C．物体速度减为零后将保持静止 D．物体速度减为零后将向右运动 【答案】AD 【详解】AB．物体受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、水平向右的恒力、水平向右的滑动摩擦力，由牛顿第二定律可得 从施加恒力到速度减为零的过程，由匀变速直线运动规律可得 联立解得 A正确，B错误； CD．速度减为零后，由于 因此物体速度减为零后将向右运动，C错误，D正确； 故选AD。 10．在一次蹦极运动中，运动员可近似认为始终在竖直方向运动，其身上所绑弹性绳的拉力大小F随时间t变化如图所示。已知重力加速度大小为g，则（　　） A．运动员所受重力大小为 B．时刻，运动员处于失重状态 C．在上升过程中，运动员始终处于超重状态 D．在整个过程中，运动员的最大加速度为1.5g 【答案】AD 【详解】A．运动员受重力、拉力两个力，运动员静止时，二力平衡，由图可知 G=0.8F0 故A正确； B．时刻，由图可知绳的拉力大于0.8F0，所以运动员处于超重状态，故B错误； C．上升过程分两个阶段，向上加速阶段，运动员处于超重；向上减速阶段，运动员处于失重，故C错误； D．在整个过程中，绳的拉力最大值为2F0，此时加速度最大，由牛顿第二定律知 又 G=0.8F0=mg 解得 故D正确。 故选AD。 三、实验题（本题共2小题，分值依次为6分、9分，共15分） 11．用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)以下操作正确的是________ A．使小车质量远大于槽码质量 B．调整垫块位置以补偿阻力 C．补偿阻力时需要用细绳连接槽码 D．释放小车后立即打开打点计时器 (2)如图2所示是实验过程中得到的纸带，A、B、C、D、E、F、G是选取的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出，打点计时器使用的电源频率，则计时器在打下计数点D时小车的速度大小________，小车的加速度大小________。（计算结果均保留两位有效数字） (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成________（填“正比”或“反比”）；甲组所用的________（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 【答案】(1)AB (2) (3) 反比 槽码 【详解】（1）A．当小车质量远大于槽码质量时，可近似认为细绳对小车的拉力等于槽码的重力，故A正确； B．调整垫块的位置以补偿小车运动所受阻力后，即可认为细绳对小车的拉力即为小车所受的合力，故B正确； C．补偿阻力是通过使小车重力的分量抵消小车运动所受的阻力，此时不能让槽码通过细绳拉动小车，故C错误； D．考虑纸带长度有限，为留出足够的空间供打点，应先给计时器通电，再释放小车，故D错误。 故选AB。 （2）[1]因相邻两个计数点间有四个点，且电源频率，故相邻两个计数点间的时间间隔为，打点D的时刻为打点C、E的中间时刻，则计时器在打下计数点D时小车的速度大小。 [2]由逐差法可得加速度。 （3）[1]由图像知与成正比，故与成反比； [2]图像的斜率，甲组的斜率比乙组的小，说明甲组小车所受外力大，所以甲组所用的槽码质量比乙组大。 12．在“探究加速度与力、质量关系”实验中，针对不同实验方案，需明确两个关键操作条件：①是否必须平衡摩擦力；②是否必须满足小车质量远大于所挂钩码的质量。 甲方案：采用如图甲所示的装置。认为钩码的重力等于小车受到的拉力。 乙方案：采用如图乙所示的装置。使用弹簧测力计直接测量细绳对钩码的拉力。 丙方案：采用如图丙所示的装置。使用力传感器直接测量细绳对小车的拉力。 (1)上述三种实验方案中，若要顺利完成实验，哪些方案需要平衡摩擦力（　　） A．甲方案 B．乙方案 C．丙方案 D．都不需要 (2)上述三种实验方案中，哪个方案需满足“小车质量远大于所挂钩码的质量”（　　） A．甲方案 B．乙方案 C．丙方案 D．都不需要 (3)某同学用乙方案进行实验，正确操作后获得一条清晰的纸带。A、B、C、D、E、F、G是选取的计数点，如图a所示，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，为使实验结果尽可能准确，他用刻度尺测量出各计数点与点A之间的距离。已知交流电的频率是50Hz，计算小车运动的加速度大小a=___________m/s2（结果保留两位有效数字）。 (4)该同学用甲、乙、丙三个实验方案作出的a-F图像分别对应图b中的_____（填选项前字母序号）。 A．ABC B．CAB C．CBA D．ACB 【答案】(1)ABC (2)A (3)0.50 (4)B 【详解】（1）甲、乙、丙方案中均需要使绳子对小车的拉力（或其合力）等于小车所受合力，故需要平衡摩擦力。 故选ABC。 （2）根据牛顿第二定律可得， 联立可得 由此可知，当小车质量M远大于所挂钩码的质量m时，钩码的重力等于小车受到的拉力，而乙、丙均有测力的工具，不需要满足小车质量M远大于所挂钩码的质量m。 故选A。 （3）由于交流电的频率为50Hz，且相邻两个计数点间还有4个计时点未画出，则相邻两个计数点间的时间间隔为 根据逐差法可得小车运动的加速度大小为 （4）对甲图，根据牛顿第二定律可得， 联立可得， 当小车质量M远大于所挂钩码的质量m时，钩码的重力等于小车受到的拉力，即小车所受合力，所以 当钩码质量不断增大时，即F增大，若不满足小车质量M远大于所挂钩码的质量m时，则a-F图线切线的斜率不断减小，即图线向下弯曲，对乙图，根据牛顿第二定律可得 解得 对丙图，根据牛顿第二定律可得 解得 由以上分析可知，图线A为乙方案，图线B为丙方案，图线C为甲方案。 故选B。 四、计算题（本题共3小题，分值依次为10分、13分、16分，共39分。需写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤） 13．商场工作人员拉着质量的木箱沿水平地面运动。若用F=50N的水平力拉木箱，木箱恰好做匀速直线运动；现改用F1=150N、与水平方向成53°斜向上的拉力作用于静止的木箱上，如图所示。已知，，重力加速度g取10m/s2，求： （1）木箱与地面之间的动摩擦因数μ； （2）F1作用在木箱上时，木箱运动加速度a的大小； （3）木箱在F1作用4.0s时速度v4的大小。    【答案】（1）0.25；（2）3.5m/s2；（3）14m/s； 【详解】（1）木箱在F的作用下做匀速直线运动，则有 代入数据解得 （2）由受力分析可知，木箱水平方向有 竖直方向上有 又因为摩擦力满足 联立解得 （3）根据匀加速直线运动速度与时间的关系可得木箱在F1作用4.0s时的速度为 14．如图（a）所示，高速公路长下坡路段会设置避险车道，制动失控的车辆可以利用此坡道来实现车辆减速.为研究避险车道的各项参数间的关系，小明用质量为m的可视为质点的滑块来替代制动失控的车辆进行模拟实验，如图（b）所示，初速度为的滑块从斜面底端沿斜面向上运动，已知斜面倾角为，重力加速度为g. (1)求滑块在斜面上所受支持力的大小?为保证滑块不会出现倒溜现象，求滑块与斜面间的动摩擦因数需要满足的要求?（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力） (2)若滑块与斜面间的动摩擦因数为，为保证滑块不会冲出斜面，求斜面的长度L至少要多长? (3)为了提高避险车道减速作用，请对坡道建设提出一条可行的建议. 【答案】(1)； (2) (3)①增加坡道长度；②在坡道上铺上砂石增加坡道与车辆间的摩擦阻力、让车辆陷进松散沙土 【详解】（1）滑块所受支持力大小 为了保证滑块滑到最高点后不会出现倒溜现象，需满足 解得 （2）滑块上滑时 由牛顿第二定律得 设斜面最小长度为L，则有 解得 （3）①增加坡道长度；②在坡道上铺上砂石增加坡道与车辆间的摩擦阻力 15．在学校科技节上，物理老师发射一枚质量的火箭模型。过程简化如下：如图所示，在时刻发动机点火，为火箭提供了竖直向上、大小恒为的推力，火箭上升到高度时发动机熄火，在达到最大高度后，火箭顶部的降落伞打开，之后火箭向下做匀加速运动，到达地面时的速度大小为。已知火箭箭体在运动的过程中，受到的空气阻力大小恒为，方向始终与火箭运动方向相反，重力加速度g取，不考虑火箭发射过程中喷出的气体对火箭质量的影响，火箭在运动的过程中可视为质点。 (1)求发动机熄火时，火箭的速度大小； (2)求火箭上升的最大高度； (3)若将降落伞打开后受到的阻力视作恒定不变，求该力的大小。 【答案】(1)30m/s (2)81m (3)14N 【详解】（1）火箭向上做匀加速运动时，根据牛顿第二定律可得 解得 根据 可知，发动机熄火时，火箭的速度大小为 （2）发动机熄火后，根据牛顿第二定律可得 解得 发动机熄火后，火箭继续上升的高度为 则火箭上升的最大高度为 （3）火箭在降落伞作用下向下做匀加速运动，根据运动学公式可得 解得加速度大小为 根据牛顿第二定律有 解得降落伞提供的阻力大小为 学科网（北京）股份有限公司 $