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）一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有作用力迫使它改变这种状态。这句话中，改变物体的“这种状态”就是改变物体的（　　） A．质量 B．加速度 C．速度 D．惯性 【答案】C 【详解】状态与时刻对应，过程与时间间隔对应，故描述运动状态的物理量可以是瞬时速度，也可以是动量，与质量、加速度以及惯性无关。 故选C。 2．（本题4分）如图所示，用手指顶在玩具摆件平衡鹰嘴的下面，鹰可以稳稳地停在指尖上而不掉落。下列说法正确的是（     ） A．鹰的重心在其腹部 B．鹰受到弹力是由于手指发生弹性形变 C．鹰对手指的压力和手指对鹰的支持力是一对平衡力 D．鹰的重力和手指对鹰的支持力是一对作用力与反作用力 【答案】B 【详解】A．由平衡鹰的形状以及根据受力平衡分析可知，重心不一定在鹰的腹部，重心在手指所在的直线上，故A错误； B．手指发生弹性形变，由于被压要恢复原状，施加给鹰竖直向上的弹力，可知鹰受到弹力是由于手指发生弹性形变，故B正确； C．鹰对手指的压力和手指对鹰的支持力是一对作用力与反作用力，故C错误； D．鹰的重力和手指对鹰的支持力是一对平衡力，故D错误。 故选B。 3．（本题4分）冯同学在推导某物理量x时，发现物理量x可以由质量m、速度v、时间t进行定义，它们间的关系式为，下列说法正确的是（　　） A．质量m和时间t均为基本物理量 B．物理量x的单位为 C．物理量x就是力 D．无论采用什么单位制，牛顿第二定律的表达式都是 【答案】A 【详解】A．国际单位制规定的七个基本物理量包含质量、时间，二者均为基本物理量，故A正确； B．根据推导单位：单位为，单位为，单位为，因此的单位为，故B错误； C．单位相同的物理量不一定是同一物理量（例如功和力矩单位相同，但物理意义完全不同），仅单位和力相同不能说明就是力，故C错误； D．只有采用国际单位制时，牛顿第二定律的比例系数，表达式才为，采用其他单位制时表达式需保留比例系数，不是，故D错误。 故选A。 4．（本题4分）智能手机通常配置有加速度传感器，并能通过图像显示加速度情况。用手掌托着智能手机将其竖直向上抛出，然后又在抛出点接住手机，该过程中得到如图所示的加速度随时间变化的图像。则下列说法正确的是（　　） A．时刻手机位于最高点 B．时刻手机受到的支持力为0 C．时刻手机处于超重 D．时刻手机处于失重 【答案】D 【详解】A．由题图可知，时刻手机的加速度方向向上，与速度方向相同，手机仍向上加速，手机不是位于最高点，故A错误； B．由题图可知，时刻手机的加速度为0，根据平衡条件可知，手机受到的支持力等于手机的重力，故B错误； C．由题图可知，时刻手机的加速度方向向下，手机处于失重状态，故C错误； D．由题图可知，时刻手机的加速度方向向下，手机处于失重状态，故D正确。 故选D。 5．（本题4分）某“水平加速度测量仪”可测量列车在平直轨道上的加速度，它由质量为m的小滑块和两根劲度系数均为k的轻弹簧组成，滑块可在光滑水平杆上滑动，弹簧另一端固定在外壳上。静止时两弹簧处于原长，滑块指针指在0刻度。运动时弹簧始终在弹性限度内，通过刻度尺可读出小滑块偏离0刻度的距离d。忽略空气阻力。待其稳定后，下列说法正确的是（　　） A．可根据在刻度尺上标注加速度值 B．若将加速度值标注在标尺上，则加速度值刻度均匀 C．若指针指在0刻度线右侧，则列车加速度方向水平向右 D．若滑块质量越大，则加速度测量仪量程越大 【答案】B 【详解】A．小滑块偏离0刻度的距离为，则一根弹簧压缩，另外一根弹簧伸长，小滑块水平方向受力为，根据牛顿第二定律得，故A错误； B．由可知，加速度与距离成正比，因此满足 因此将加速度值标注在标尺上，加速度值刻度均匀，故B正确； C．指针指在0刻度线右侧，说明小滑块受到向左的合力，加速度向左，列车和小滑块加速度相同，因此列车加速度方向水平向左，故C错误； D．由得 因此加速度相同时，质量越大，小滑块偏离0刻度的距离越大，因此滑块质量越大，加速度测量仪量程越小，故D错误。 故选B。 6．（本题4分）如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置木板AB，P为木板AB上一点，在斜面上方有一小球Q，Q和P连线与斜面垂直，同时释放小球Q和木板AB，小球第一次击中木板的位置为（　　） A．AP间某点 B．BP间某点 C．P点 D．B点 【答案】C 【详解】过Q点竖直向下做一条线交斜面于C点，如图所示 设QC的长度为l，根据几何关系有 ， 小球做自由落体运动，即它会从Q点落到C点，有 解得 对木板有 则有 在t时间内运动的位移为 且有 这说明木板上的P点正好运动到了C点，即小球第一次击中木板的位置为P点。 故选C。 7．（本题4分）如图所示，一个小球用竖直悬挂的轻绳和倾斜的轻质弹簧拴接在一起处于静止状态，下列说法正确的是（　　） A．弹簧可能处于拉伸状态 B．剪掉轻绳的瞬间，小球处于完全失重状态 C．剪掉轻绳的瞬间，小球的加速度大于重力加速度g D．剪掉细绳瞬间小球的加速度不沿竖直方向 【答案】B 【详解】A．对小球受力分析，小球受竖直向下的重力、竖直向上的拉力，弹簧对小球没有作用力，则弹簧处于原长，故A错误； BC．剪掉轻绳的瞬间，弹簧弹力不能发生突变，所以小球只受重力作用，加速度为重力加速度g，小球处于完全失重状态，故B正确，C错误； D．剪掉细绳瞬间，小球加速度为重力加速度，方向竖直向下，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）如图甲所示，无人机从地面竖直起飞，运动一段时间后因动力系统发生故障，最终到达某一高度处后速度为零。图乙是无人机从地面上升至最高点过程中的图像，已知无人机飞行时所受的阻力大小恒为4N，取重力加速度。则（　　） A．无人机从地面上升至最高点，位移大小为18m B．无人机从地面上升至最高点，位移大小为24m C．无人机的质量为2kg D．无人机的质量为4kg 【答案】BC 【详解】AB．因图像与坐标横轴围成的面积表示位移的大小，由图乙可知无人机从地面上升至最高点，位移大小 故A错误，B正确； CD．因图像的斜率表示加速度，所以无人机在加速过程中的加速度大小 减速过程中的加速度大小 失去升力后无人机在重力和阻力的作用下减速上升，根据牛顿第二定律，有 解得无人机的质量 故C正确，D错误。 故选BC。 9．（本题6分）如图甲所示，物块受到水平推力F的作用，紧靠竖直墙壁，物块与墙壁之间的动摩擦因数为μ。F随时间t变化的情况如图乙所示，t=0时刻，物块恰好不下滑。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．物块的质量为 B．从t=0时刻开始，物块的加速度一直在增大 C．t0时刻物块的速度大小为 D．0～t0时间内物块下降的高度为 【答案】AC 【详解】A．恰好不下滑时，最大静摩擦力等于重力，即 时刻水平推力，因此 可得，故A正确； B．由图乙得推力随时间变化关系为 物块滑动后滑动摩擦力 由牛顿第二定律可得 代入得 结合时，代入化简得 可见在阶段加速度随线性增大；但后，摩擦力变为0，物块加速度恒为g，不再增大，因此加速度不是“一直在增大”，故B错误； C．由上述推导，内物块的加速度，加速度随时间线性变化，时，时 速度变化量是加速度对时间的累积，初速度为0，时刻物块的速度也就是图像的面积，因此时刻速度，故C正确； D．物块做的是加速度逐渐增大的变加速直线运动，平均速度不等于，因此位移，故D错误。 故选AC。 10．（本题6分）如图甲所示，细绳跨过光滑的轻质定滑轮连接A、B两物体，定滑轮悬挂在一个力传感器的正下方，保持A物体质量不变，取不同质量的B物体，通过计算机描绘得到力传感器对滑轮的拉力F随B物体质量m变化关系曲线如图乙所示，直线是曲线的渐近线，重力加速度为g。下列说法正确的是（    ） A．m越大，F越小 B．m越大，F越大 C．A物体质量 D．在范围内，m越大，其运动的加速度越小 【答案】BD 【详解】ABC．当m较大时B下降，A上升，根据牛顿第二定律，对B有 对A有 联立解得 又，则m越大，F越接近，则有，即，故AC错误、B正确； D．在范围内，据牛顿第二定律，对A有 对B有 联立解得，在范围内，m越大，其运动的加速度越小，故D正确。 故选BD。 三、实验题 11．（本题6分）某同学探究加速度与力的关系的实验装置如图所示。他在气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。 (1)已知遮光条的宽度为d，实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是______。 (2)下列不必要的一项实验要求是______（填写选项前字母）。 A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A、B间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 (3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图像。研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出______（选填“”“”或“”）图像。 【答案】(1)到的距离 (2)A (3) 【详解】（1）遮光条通过光电门时的速度可近似取为 滑块从处由静止释放至处的位移为，由匀变速直线运动的速度与位移关系得 联立解得，故还需测量到的距离 （2）A．由于拉力可通过力传感器直接测量，无需满足滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量，故A错误； B．，间距离适当大些，可使滑块到达光电门前获得易于测量的速度，故B正确； C．导轨调至水平可避免重力沿导轨方向的分力影响滑块所受合力，故C正确； D．细线与气垫导轨平行可保证拉力沿导轨方向，避免拉力分力导致实验误差，属于必要实验要求，故D正确。 本题要求选择不必要的实验要求，故选A。 （3）由小问1的推导可知，当和不变时 所以与成正比。保持滑块质量不变时，实验所研究的关系为与传感器示数成正比，因此应作图像。 12．（本题9分）某实验小组利用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，单个钩码的质量为m，打点计时器所接的交流电源的频率为，动滑轮质量不计，实验步骤如下： ①按图甲所示安装好实验装置（未挂钩码），其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直 ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动 ③挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度，读出弹簧测力计的示数 ④改变钩码的数量，重复步骤③，求得小车在不同拉力作用下的加速度 根据上述实验过程，回答以下问题： (1)对于上述实验，下列说法正确的是______ A．钩码的质量应远大于小车的质量 B．实验过程中钩码处于平衡状态 C．与小车相连的细线与长木板一定要平行 D．小车所受的拉力大小等于钩码重力 (2)实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度______。（结果保留两位有效数字） (3)若交流电的实际频率小于，则（2）中a的计算结果与实际值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (4)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验符合的是______ A． B． C． D． (5)若实验步骤②中，让长木板水平放置，没有补偿阻力，其余实验步骤不变且操作正确，以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到如图丁所示的纵轴截距为b、斜率为k的一条倾斜直线，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦以及纸带与限位孔之间的摩擦，则小车和长木板之间的动摩擦因数：______。 【答案】(1)C (2)6.0 (3)偏大 (4)A (5) 【详解】（1）A．实验中弹簧测力计能够直接测量细线对小车的拉力，可知，不需要使钩码的质量应远大于小车的质量，故A错误； B．实验过程中，钩码向下做加速运动，钩码并没有处于平衡状态，故B错误； C．小车运动过程中，为了确保细线对小车拉力一定，实验中，与小车相连的细线与长木板一定要平行，故C正确； D．令小车所受的拉力大小为F，对钩码进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 可知，小车所受的拉力小于钩码重力，故D错误。 故选C。 （2）相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔 根据逐差法可知，小车的加速度 （3）若交流电的实际频率小于，数据处理时仍然用，则相邻计数点之间的时间间隔偏小，结合上述可知，a的计算结果与实际值相比偏大。 （4）未挂钩码时，调节长木板的倾角为，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动，则有 挂上钩码后，对小车进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 加速度a与拉力F成正比，可知，为过原点的一条倾斜直线。 故选A。 （5）让长木板水平放置，没有补偿阻力，对小车进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 结合图像有， 解得 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）如图所示，在光滑的水平面上有一长、质量的木板，在木板右端有一质量的小物块（视为质点），小物块与木板间的动摩擦因数，开始时木板与小物块均静止。现用水平恒力向右拉木板，取重力加速度大小。 (1)在力的作用下，木板与小物块要保持相对静止，求的最大值； (2)若力为，且一直作用在木板右端，求小物块从木板左端脱离所需的时间； (3)若力为，小物块最终没有从木板上脱离，求力作用在木板上的最长时间。 【答案】(1) (2) (3)或写为 【详解】（1）根据题意取最大值时，小物块与木板之间为最大静摩擦力，对于小物块由牛顿第二定律可得 此时二者仍保持相对静止，对于整体由牛顿第二定律可得 代入数据解得 （2）根据题意，此时小物块与木板之间已经发生相对滑动，对于小物块由牛顿第二定律可得 对于木板由牛顿第二定律可得 当小物块从木板上脱离时，木板比小物块多运动 由运动学公式可得 代入数据解得 （3）根据题意，力应在小物块运动至木板中间某一位置撤去，设作用的时间为时，小物块恰好从右端脱离，则小物块在时的速度位移 木板在时的速度 位移 小物块运动至木板的左端时，恰好与其共速。设从力撤去到共速的时间为。在此过程中，小物块的加速度不变。对于木板有由牛顿第二定律可得 由运动学公式及速度关系可得 木板的总位移比小物块的总位移多 由位移关系可得 代入数据解得或写为 15．（本题16分）现在传送带传送货物已被广泛地应用于车站、工厂、车间、码头。如图所示，某飞机场利用传送带将旅客的行李箱运进机舱。在该次运输过程中，传送带以恒定的速率向上运行。将行李箱无初速度地放在传送带底端，已知行李箱与传送带之间的动摩擦因数，传送带的长度，传送带与水平面的夹角，g取。试求： (1)行李箱刚开始运动时的加速度大小； (2)行李箱的上升时间； (3)如果提高传送带的运行速率，物体就能被较快地传送到B处，求行李箱的最短上升时间和传送带对应的最小运行速率。 【答案】(1) (2) (3)， 【详解】（1）行李箱刚开始运动时的加速度 （2）行李箱加速到与传送带共速的时间 这段时间内行李箱的位移 行李箱匀速运动时间 行李箱的上升时间 （3）只有行李箱一直做加速运动时，行李箱运动的时间最短；行李箱一直做加速运动，设到达机舱的速度为，则有 代入数据得 由于行李箱一直加速，所以传送带的速度至少为，最短时间为 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6．（本题4分）如图所示，在倾角为的光滑斜面上放置木板AB，P为木板AB上一点，在斜面上方有一小球Q，Q和P连线与斜面垂直，同时释放小球Q和木板AB，小球第一次击中木板的位置为（　　） A．AP间某点 B．BP间某点 C．P点 D．B点 7．（本题4分）如图所示，一个小球用竖直悬挂的轻绳和倾斜的轻质弹簧拴接在一起处于静止状态，下列说法正确的是（　　） A．弹簧可能处于拉伸状态 B．剪掉轻绳的瞬间，小球处于完全失重状态 C．剪掉轻绳的瞬间，小球的加速度大于重力加速度g D．剪掉细绳瞬间小球的加速度不沿竖直方向 二、多选题 8．（本题6分）如图甲所示，无人机从地面竖直起飞，运动一段时间后因动力系统发生故障，最终到达某一高度处后速度为零。图乙是无人机从地面上升至最高点过程中的图像，已知无人机飞行时所受的阻力大小恒为4N，取重力加速度。则（　　） A．无人机从地面上升至最高点，位移大小为18m B．无人机从地面上升至最高点，位移大小为24m C．无人机的质量为2kg D．无人机的质量为4kg 9．（本题6分）如图甲所示，物块受到水平推力F的作用，紧靠竖直墙壁，物块与墙壁之间的动摩擦因数为μ。F随时间t变化的情况如图乙所示，t=0时刻，物块恰好不下滑。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．物块的质量为 B．从t=0时刻开始，物块的加速度一直在增大 C．t0时刻物块的速度大小为 D．0～t0时间内物块下降的高度为 10．（本题6分）如图甲所示，细绳跨过光滑的轻质定滑轮连接A、B两物体，定滑轮悬挂在一个力传感器的正下方，保持A物体质量不变，取不同质量的B物体，通过计算机描绘得到力传感器对滑轮的拉力F随B物体质量m变化关系曲线如图乙所示，直线是曲线的渐近线，重力加速度为g。下列说法正确的是（    ） A．m越大，F越小 B．m越大，F越大 C．A物体质量 D．在范围内，m越大，其运动的加速度越小 三、实验题 11．（本题6分）某同学探究加速度与力的关系的实验装置如图所示。他在气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。 (1)已知遮光条的宽度为d，实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是______。 (2)下列不必要的一项实验要求是______（填写选项前字母）。 A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A、B间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 (3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图像。研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出______（选填“”“”或“”）图像。 12．（本题9分）某实验小组利用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，单个钩码的质量为m，打点计时器所接的交流电源的频率为，动滑轮质量不计，实验步骤如下： ①按图甲所示安装好实验装置（未挂钩码），其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直 ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动 ③挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度，读出弹簧测力计的示数 ④改变钩码的数量，重复步骤③，求得小车在不同拉力作用下的加速度 根据上述实验过程，回答以下问题： (1)对于上述实验，下列说法正确的是______ A．钩码的质量应远大于小车的质量 B．实验过程中钩码处于平衡状态 C．与小车相连的细线与长木板一定要平行 D．小车所受的拉力大小等于钩码重力 (2)实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度______。（结果保留两位有效数字） (3)若交流电的实际频率小于，则（2）中a的计算结果与实际值相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 (4)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验符合的是______ A． B． C． D． (5)若实验步骤②中，让长木板水平放置，没有补偿阻力，其余实验步骤不变且操作正确，以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到如图丁所示的纵轴截距为b、斜率为k的一条倾斜直线，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦以及纸带与限位孔之间的摩擦，则小车和长木板之间的动摩擦因数：______。 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）如图所示，在光滑的水平面上有一长、质量的木板，在木板右端有一质量的小物块（视为质点），小物块与木板间的动摩擦因数，开始时木板与小物块均静止。现用水平恒力向右拉木板，取重力加速度大小。 (1)在力的作用下，木板与小物块要保持相对静止，求的最大值； (2)若力为，且一直作用在木板右端，求小物块从木板左端脱离所需的时间； (3)若力为，小物块最终没有从木板上脱离，求力作用在木板上的最长时间。 15．（本题16分）现在传送带传送货物已被广泛地应用于车站、工厂、车间、码头。如图所示，某飞机场利用传送带将旅客的行李箱运进机舱。在该次运输过程中，传送带以恒定的速率向上运行。将行李箱无初速度地放在传送带底端，已知行李箱与传送带之间的动摩擦因数，传送带的长度，传送带与水平面的夹角，g取。试求： (1)行李箱刚开始运动时的加速度大小； (2)行李箱的上升时间； (3)如果提高传送带的运行速率，物体就能被较快地传送到B处，求行李箱的最短上升时间和传送带对应的最小运行速率。 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 $