高中物理单元测试——第5章牛顿运动定律（较难版02）

高中物理单元测试 —— 第5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，乘客在公交车上发现车厢顶部A处有一小水滴落下，并落在A点正下方右面的B点处，由此判断公交车的运动情况可能是（　　） A．向右加速运动 B．向右减速运动 C．向左匀速运动 D．向左减速运动 3．（本题4分）如图所示，电梯轿厢顶部固定的轻质弹簧下端挂个小球，电梯静止时弹簧伸长量为，电梯在竖直方向运动时弹簧伸长量为，重力加速度为。下列说法正确的是（ ） A．电梯一定向下运动 B．电梯中乘客处于失重状态 C．电梯中乘客处于超重状态 D．电梯运动的加速度大小为 4．（本题4分）如图所示，将质量的小球用轻绳挂于竖直方向运行的升降机内。其中处于水平方向，与竖直方向的夹角的，且此时轻绳中的张力为。则此时放在升降机水平地板上质量为的货物（图中未画出）对升降机的压力大小为（取重力加速度大小）（　　） A． B． C． D． 5．（本题4分）“叶问蹲”是咏春拳的一个基本动作。武术爱好者在练习“叶问蹲”时，单腿下蹲，另一条腿伸直并保持与地面平行，以如图所示的姿势静止在水平地面上，则该武术爱好者（     ） A．所受支持力和重力是一对相互作用力 B．所受支持力的方向与地面形变方向相同 C．一定不受摩擦力 D．可能受到水平向左的摩擦力 6．（本题4分）我国老百姓盖房子，房顶一般采用“人”字型结构，但是陕西关中地区的一些房子的房顶结构却是“人”字的一半，显得有点“怪”，俗称“房子半边盖”，如图所示，据说这种房子便于收集雨水。假设房屋的占地面积、宽度均一定，房顶可看成光滑斜面，欲使从房屋顶端沿斜面静止下落的雨滴（可看成质点）用时最短，则屋顶的倾角可设计为（　　） A．15° B．30° C．45° D．60° 7．（本题4分）如图所示，三个木块A、B、C质量分别为m 、m、，木块A、C通过轻弹簧相连，B放置在C上面、C放置在木板D上面，整个系统处于静止状态，重力加速度为g ，突然水平抽出木板D的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．A的加速度大小为 B．B的加速度为零 C．C的加速度大小为 D．B、C间的弹力大小为 二、多选题 8．（本题6分）质量为3kg的物体，静止于水平地面上，在10N的水平拉力作用下，开始沿水平地面做匀加速直线运动，物体与地面间的摩擦力是4N。则（　　） A．物体在3s末的速度大小为10m/s B．物体在3s末的速度大小为6m/s C．物体在0～3s内发生的位移大小为15m D．物体在0～3s内发生的位移大小为9m 9．（本题6分）如图甲所示，静止在光滑水平面上的A、B两物块相互接触，但不黏连。已知时刻，对A、B分别施加推力和拉力和随时间的变化规律如图乙所示。则（     ） A．时，A的加速度为 B．时，A、B开始分离 C．时，A、B之间的相互作用力为 D．A、B开始分离时的速度为 10．（本题6分）如图所示，甲、乙、丙三木块用两根轻绳连接在一起，在光滑水平地面受一水平恒力F作用而向右做匀加速直线运动，绳子的拉力分别用T1、T2表示。若乙木块的质量突然增加，则轻绳中拉力的变化情况为（　　） A．T1变小 B．T1不变 C．T2变大 D．T2变小 三、实验题 11．（本题6分）某兴趣小组用DIS（位移传感器、力传感器、数据采集器、计算机）探究物体的加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示。 (1)以下关于实验操作的描述，正确的是_____。 A．调整轨道以平衡小车所受摩擦力时，不需要悬挂重物 B．悬挂重物时，需要调整滑轮位置使细绳与轨道平行 C．实验时，先释放小车，再开启数据采集 D．改变重物质量重复实验时，需重新平衡摩擦力 (2)平衡摩擦力时，通过采集数据得到小车运动过程中的—图像如图乙所示，选取两虚线间图像，得到该段过程的平均加速度为，说明实验时应适当_____（选填“增大”或“减小”）轨道远离滑轮一端的高度。 (3)摩擦力平衡好以后，保持小车及传感器总质量不变，改变重物质量，进行多次实验。利用传感器采集得到实验数据，然后利用计算机拟合得到小车的加速度与合外力的图像，如图丙所示。由图像可知：物体质量不变时，其加速度与合外力成_____（选填“正比”或“反比”）。 (4)重复实验时，重物质量不断增加，则实验结果更接近以下哪个图像_____。 A． B． C． D． 12．（本题9分）实验小组探究“加速度与力、质量的关系”的装置如图所示。小钢球置于一小车内，车内后壁装有压力传感器，车顶安装有遮光条。细绳一端系于小车上，另一端跨过固定在长木板上的定滑轮，挂上钩码。 (1)若将压力传感器的示数视为小球所受合力的大小，则在实验过程中，___________（选填“需要”或“不需要”）满足钩码质量远小于小车质量，细线需要调节至与长木板平行，长木板要调节至下列选项中的___________（填选项字母）状态。 A、保持水平 B、倾斜一特定角度 C、倾斜任意一小角度 D、倾斜任意一大角度 (2)光电门安装在长木板的位置A，在长木板上标记另一位置B。改变钩码个数，让小车每次都从位置B开始运动，记录多组压力传感器示数F和光电门测量的遮光时间t。某同学猜想小球的加速度与F成正比，若用图像法验证他的猜想，则最直观、合理的关系图像是下列选项中的___________（填选项符号）。 A． B． C． D． 四、解答题 13．（本题10分）质量M=2kg的长木板放在光滑的水平面上，木板长L=4m，在水平拉力F=6N的作用下由静止开始向右运动，如图所示，当木板速度达到1m/s时，将质量m=2kg的物块轻轻放到木板的右端。已知物块与木板间的动摩擦因数，物块可视为质点。求：（g取） (1)物块刚放在木板上时，物块和木板的加速度大小； (2)物块与木板相对静止后，物块受到的摩擦力大小。 14．（本题13分）倾角为、质量为的斜面体放在光滑水平地面上，其上表面光滑，将质量的物体放在斜面上，开始时系统处于静止状态。现对斜面体施加一水平推力，如图所示。重力加速度为g，要使物体相对斜面静止，力应为多大？此时斜面对物体支持力为多大？ 15．（本题16分）如图甲所示，倾角为的传送带以恒定的速率沿逆时针方向运行。时，将质量的物体（可视为质点）轻放在传送带上端，物体相对地面的图像如图乙所示，2s时滑离传送带。设沿传送带向下为正方向，重力加速度。求： (1)传送带上下两端的距离； (2)物体与传送带之间的动摩擦因数和传送带的倾角； (3)物体在传送带上留下的痕迹长度。 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5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，乘客在公交车上发现车厢顶部A处有一小水滴落下，并落在A点正下方右面的B点处，由此判断公交车的运动情况可能是（　　） A．向右加速运动 B．向右减速运动 C．向左匀速运动 D．向左减速运动 【答案】B 【详解】AB．水滴离开车顶后，由于惯性在水平方向上保持离开时的速度不变，若车向右行驶，而水滴落点B在A点正下方的右面，则水滴下落时车正在减速，故A错误，B正确； C．若车向左匀速运动，水滴将落在A点的正下方，故C错误； D．若车向左减速运动，水滴将落在A点正下方的左侧，故D错误。 故选B。 3．（本题4分）如图所示，电梯轿厢顶部固定的轻质弹簧下端挂个小球，电梯静止时弹簧伸长量为，电梯在竖直方向运动时弹簧伸长量为，重力加速度为。下列说法正确的是（ ） A．电梯一定向下运动 B．电梯中乘客处于失重状态 C．电梯中乘客处于超重状态 D．电梯运动的加速度大小为 【答案】B 【详解】设小球质量为，弹簧劲度系数为，电梯静止时弹簧伸长量为，由共点力作用下物体的平衡条件可得 电梯在竖直方向运动时弹簧伸长量为，此时弹簧产生的弹力为，可得小球合力向下，小球、电梯及乘客的加速度，方向向下，小球、电梯及乘客处于失重状态，向下的加速度不代表速度向下，如向上的减速运动具有向下的加速度。 故选B。 4．（本题4分）如图所示，将质量的小球用轻绳挂于竖直方向运行的升降机内。其中处于水平方向，与竖直方向的夹角的，且此时轻绳中的张力为。则此时放在升降机水平地板上质量为的货物（图中未画出）对升降机的压力大小为（取重力加速度大小）（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】对小球，由牛顿第二定律，竖直方向有 水平方向有 解得 加速度的方向向上；则对货物有 解得 又由牛顿第三定律可知货物对升降机的压力大小为75N。 故选C。 5．（本题4分）“叶问蹲”是咏春拳的一个基本动作。武术爱好者在练习“叶问蹲”时，单腿下蹲，另一条腿伸直并保持与地面平行，以如图所示的姿势静止在水平地面上，则该武术爱好者（     ） A．所受支持力和重力是一对相互作用力 B．所受支持力的方向与地面形变方向相同 C．一定不受摩擦力 D．可能受到水平向左的摩擦力 【答案】C 【详解】A．武术爱好者静止在水平地面上，受到的支持力和重力作用在同一个物体上，大小相等、方向相反，是一对平衡力，而不是相互作用力，故A错误； B．支持力属于弹力，其方向与施力物体（即地面）恢复形变的方向相同，与地面发生形变的方向相反，故B错误； C．武术爱好者保持静止状态，在水平方向上不受其他外力，若受到摩擦力作用，则水平方向合外力不为零，无法保持平衡状态，因此一定不受摩擦力，故C正确； D．由对C选项的分析可知，武术爱好者一定不受摩擦力，不可能受到水平向左的摩擦力，故D错误。 故选C。 6．（本题4分）我国老百姓盖房子，房顶一般采用“人”字型结构，但是陕西关中地区的一些房子的房顶结构却是“人”字的一半，显得有点“怪”，俗称“房子半边盖”，如图所示，据说这种房子便于收集雨水。假设房屋的占地面积、宽度均一定，房顶可看成光滑斜面，欲使从房屋顶端沿斜面静止下落的雨滴（可看成质点）用时最短，则屋顶的倾角可设计为（　　） A．15° B．30° C．45° D．60° 【答案】C 【详解】设房屋宽度为d，对从房屋顶端沿斜面静止下落的雨滴有 其中 联立整理得 可知当屋顶的倾角时用时最短。 故选C。 7．（本题4分）如图所示，三个木块A、B、C质量分别为m 、m、，木块A、C通过轻弹簧相连，B放置在C上面、C放置在木板D上面，整个系统处于静止状态，重力加速度为g ，突然水平抽出木板D的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．A的加速度大小为 B．B的加速度为零 C．C的加速度大小为 D．B、C间的弹力大小为 【答案】C 【详解】A．A原来受重力 和向上的弹簧弹力 ，系统处于平衡状态，合力为零，，抽出木板D瞬间，弹簧形变来不及改变，弹力大小保持不变，因此A加速度为 ，故A错误； BD．若假设B、C一起加速，对B、C整体，总向下合力为 可得加速度 ，则与实际情况不符，因B最大加速度为 ，因此B、C会分离，B、C间弹力为 ，B只受重力，加速度为 ，故BD错误； C．对C受力分析：向下的重力，向下的弹簧弹力为 ，总合力为，因此加速度 ，故C正确。 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）质量为3kg的物体，静止于水平地面上，在10N的水平拉力作用下，开始沿水平地面做匀加速直线运动，物体与地面间的摩擦力是4N。则（　　） A．物体在3s末的速度大小为10m/s B．物体在3s末的速度大小为6m/s C．物体在0～3s内发生的位移大小为15m D．物体在0～3s内发生的位移大小为9m 【答案】BD 【详解】根据牛顿第二定律得 则3s末的速度 0～3s内的位移 故BD正确，AC错误 故选BD。 9．（本题6分）如图甲所示，静止在光滑水平面上的A、B两物块相互接触，但不黏连。已知时刻，对A、B分别施加推力和拉力和随时间的变化规律如图乙所示。则（     ） A．时，A的加速度为 B．时，A、B开始分离 C．时，A、B之间的相互作用力为 D．A、B开始分离时的速度为 【答案】AD 【详解】ABC．据图像可知、大小随时间变化的函数表达式分别为， 设时刻、分离，则两物块间无弹力，且两者加速度相同，即 解得 即时，、开始分离，所以时两者可以当做整体，由牛顿第二定律得 解得 设此时两者之间弹力为，则对由牛顿第二定律得 解得，故A正确，BC错误； D．分离之前两者加速度不变，且加速度为，所以分离时两者的速度为，D正确。 故选AD。 10．（本题6分）如图所示，甲、乙、丙三木块用两根轻绳连接在一起，在光滑水平地面受一水平恒力F作用而向右做匀加速直线运动，绳子的拉力分别用T1、T2表示。若乙木块的质量突然增加，则轻绳中拉力的变化情况为（　　） A．T1变小 B．T1不变 C．T2变大 D．T2变小 【答案】AC 【详解】根据牛顿第二定律，对甲乙丙，有 对甲，有 对甲乙，有 所以， 由此可知，若乙木块的质量突然增加，即m乙变大，则T1变小，T2变大。 故选AC。 三、实验题 11．（本题6分）某兴趣小组用DIS（位移传感器、力传感器、数据采集器、计算机）探究物体的加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示。 (1)以下关于实验操作的描述，正确的是_____。 A．调整轨道以平衡小车所受摩擦力时，不需要悬挂重物 B．悬挂重物时，需要调整滑轮位置使细绳与轨道平行 C．实验时，先释放小车，再开启数据采集 D．改变重物质量重复实验时，需重新平衡摩擦力 (2)平衡摩擦力时，通过采集数据得到小车运动过程中的—图像如图乙所示，选取两虚线间图像，得到该段过程的平均加速度为，说明实验时应适当_____（选填“增大”或“减小”）轨道远离滑轮一端的高度。 (3)摩擦力平衡好以后，保持小车及传感器总质量不变，改变重物质量，进行多次实验。利用传感器采集得到实验数据，然后利用计算机拟合得到小车的加速度与合外力的图像，如图丙所示。由图像可知：物体质量不变时，其加速度与合外力成_____（选填“正比”或“反比”）。 (4)重复实验时，重物质量不断增加，则实验结果更接近以下哪个图像_____。 A． B． C． D． 【答案】(1)AB (2)减小 (3)正比 (4)D 【详解】（1）A．平衡摩擦力的目的是让小车在不受拉力时能做匀速直线运动，从而抵消摩擦力的影响。操作时，应取下重物，只让小车在轨道上运动，通过调节轨道倾角来实现，A正确； B．这是为了确保细绳的拉力方向与小车运动方向一致，即拉力完全作用在小车的运动方向上，避免产生垂直于轨道方向的分力，从而保证拉力就是小车所受的合外力，B正确； C．为了确保数据的准确性，应先开启数据采集器，待其稳定运行后再释放小车，以避免数据采集的延迟或遗漏，C错误； D．摩擦力的平衡是通过调节轨道倾角实现的，它只与小车和轨道之间的摩擦有关，与拉力（即重物质量）无关。只要轨道倾角不变，摩擦力就平衡了，无需重复调整，D错误。 故选AB。 （2）由题中给的条件可知小车在没有受到拉力时，已经在做加速运动，说明轨道的角度过大，重力沿轨道方向的分力已大于摩擦力，应适当减小轨道远离滑轮一端的高度。 （3）图丙显示，图像是一条过原点的直线。表示物体质量不变时，其加速度与合外力成正比关系。 （4）本实验中合力由传感器直接测得，没有系统误差。图像是一条过原点的直线。 故选D。 12．（本题9分）实验小组探究“加速度与力、质量的关系”的装置如图所示。小钢球置于一小车内，车内后壁装有压力传感器，车顶安装有遮光条。细绳一端系于小车上，另一端跨过固定在长木板上的定滑轮，挂上钩码。 (1)若将压力传感器的示数视为小球所受合力的大小，则在实验过程中，___________（选填“需要”或“不需要”）满足钩码质量远小于小车质量，细线需要调节至与长木板平行，长木板要调节至下列选项中的___________（填选项字母）状态。 A、保持水平 B、倾斜一特定角度 C、倾斜任意一小角度 D、倾斜任意一大角度 (2)光电门安装在长木板的位置A，在长木板上标记另一位置B。改变钩码个数，让小车每次都从位置B开始运动，记录多组压力传感器示数F和光电门测量的遮光时间t。某同学猜想小球的加速度与F成正比，若用图像法验证他的猜想，则最直观、合理的关系图像是下列选项中的___________（填选项符号）。 A． B． C． D． 【答案】(1) 不需要 A (2)D 【详解】（1）[1]压力传感器直接测得后壁对小球的水平推力，不必用钩码的重力近似表示拉力，因此不需要满足钩码质量远小于小车质量。 [2]木板保持水平时，小球所受重力与支持力在竖直方向平衡，传感器示数才等于小球所受合力的大小。 故选A。 （2）设遮光条宽度为，图中两标记之间距离为，小球质量为。遮光条通过光电门时，小车的速度近似为 小车从处由静止做匀加速直线运动，到处有。 小球相对小车静止且木板水平，其水平合力为传感器测得的推力，由牛顿第二定律得。 联立可得 由于两标记间距离、小球质量和遮光条宽度均不变，与成正比，应作图像。 故选D。 四、解答题 13．（本题10分）质量M=2kg的长木板放在光滑的水平面上，木板长L=4m，在水平拉力F=6N的作用下由静止开始向右运动，如图所示，当木板速度达到1m/s时，将质量m=2kg的物块轻轻放到木板的右端。已知物块与木板间的动摩擦因数，物块可视为质点。求：（g取） (1)物块刚放在木板上时，物块和木板的加速度大小； (2)物块与木板相对静止后，物块受到的摩擦力大小。 【答案】(1)2m/s2，1m/s2 (2)3N 【详解】（1）放上物块后，物块的加速度为 木板的加速度 （2）假设木板和物块达到共同速度后保持相对静止，对整体，有 对物块，有 所以 假设成立，摩擦力为3N。 14．（本题13分）倾角为、质量为的斜面体放在光滑水平地面上，其上表面光滑，将质量的物体放在斜面上，开始时系统处于静止状态。现对斜面体施加一水平推力，如图所示。重力加速度为g，要使物体相对斜面静止，力应为多大？此时斜面对物体支持力为多大？ 【答案】； 【详解】以质量的物体为研究对象，受力分析如图所示 质量的物体在重力和支持力的作用下，受合力 由牛顿第二定律，有 解得 再以系统整体为研究对象，根据牛顿第二定律得 此时斜面对物体支持力为 15．（本题16分）如图甲所示，倾角为的传送带以恒定的速率沿逆时针方向运行。时，将质量的物体（可视为质点）轻放在传送带上端，物体相对地面的图像如图乙所示，2s时滑离传送带。设沿传送带向下为正方向，重力加速度。求： (1)传送带上下两端的距离； (2)物体与传送带之间的动摩擦因数和传送带的倾角； (3)物体在传送带上留下的痕迹长度。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）由题可得物体0~2s内的位移即为传送带上下两端的间距，图像中图线与t轴所围面积表示位移，可知位移为 （2）由题图得0~1s内物体加速度 根据牛顿第二定律得 1~2s内加速度 根据牛顿第二定律得 联立解得， （3）由题图知传送带的速率，则0~1s内，传送带的位移为 故相对位移为 物体相对传送带向上运动。 1~2s内传送带的位移为 故相对位移为 物体相对传送带向下运动，因此物体在传送带上留下的痕迹长度为。 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 $