2018年秋高中物理 第4章 牛頓運(yùn)動定律學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測 新人教版必修1.doc

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第四章　牛頓運(yùn)動定律 學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測 本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題　共40分) 一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個選項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分) 1．(江西省鷹潭市2017～2018學(xué)年高一上學(xué)期期末)高蹺運(yùn)動是一項(xiàng)新型運(yùn)動，圖甲為彈簧高蹺。當(dāng)人抓住扶手用力蹬踏板壓縮彈簧后，人就向上彈起，進(jìn)而帶動高蹺跳躍，如圖乙。則下列說法正確的是(　A　) A．人向上彈起過程中，先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài) B．人向上彈起過程中，踏板對人的作用力大于人對踏板的作用力 C．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時，高蹺對人的作用力等于人的重力 D．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時，高蹺對地的壓力等于人和高蹺的總重力 解析：A項(xiàng)，人向上彈起過程中，人應(yīng)該經(jīng)歷了先加速后減速的過程，所以先有向上的加速度，后有向下的加速度，故A項(xiàng)正確。B項(xiàng)，踏板對人的作用力與人對踏板的作用力是一對相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律，二者大小始終相等，故B項(xiàng)錯誤。C項(xiàng)，彈簧壓縮到最低點(diǎn)時，人有豎直向上的加速度，根據(jù)牛頓第二定律，可知高蹺對人的作用力大于人的重力，故C項(xiàng)錯誤。D項(xiàng)，同理以高蹺和人的系統(tǒng)為研究對象，彈簧壓縮到最低點(diǎn)時，根據(jù)牛頓第二定律，地對高蹺的壓力大于人和高蹺的總重力，再根據(jù)牛頓第三定律，可知高蹺對地的壓力大于人和高蹺的總重力，故D項(xiàng)錯誤。 2.如圖所示，總質(zhì)量為460kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180m時，以5m/s的速度向上勻速運(yùn)動。若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g＝10m/s2。關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是(　A　) A．所受浮力大小為4830N B．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變 C．從地面開始上升10s后的速度大小為5m/s D．以5m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為400N 解析：由牛頓第二定律，所受浮力為F，則F－mg＝ma，F(xiàn)＝m(g＋a)＝460(10＋0.5)N＝4830N，A正確；加速上升過程中速度增大，受空氣阻力增大，B錯誤；氣球開始加速度為0.5m/s2，此后加速度將變化，無法確定10s時氣球速度，C錯誤；勻速上升時F－mg－f＝0，空氣阻力f＝F－mg＝(4830－46010)N＝230N，D錯誤。 3.(江西省南昌八一中學(xué)、洪都中學(xué)等六校2016～2017學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖所示，一串(3個)紅燈籠在水平風(fēng)力的吹動下發(fā)生傾斜，懸掛繩與豎直方向的夾角為30，設(shè)每個紅燈籠的質(zhì)量均為m，繩子質(zhì)量不計(jì)，則自上往下數(shù)第一個紅燈籠對第二個紅燈籠的拉力大小為(　D　) A.mg B．2mg C．4mg D.mg 解析：以下面兩個燈籠作為整體為研究對象，進(jìn)行受力分析，如圖： 豎直方向：Tcos30＝2mg得： T＝＝mg，故選D。 4．(哈爾濱師大附中2016～2017學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖1所示，在粗糙程度處處相同的水平地面上，物塊在水平向右的力F作用下由靜止開始運(yùn)動。運(yùn)動的速度v與時間t的關(guān)系如圖2所示，由圖象可知(　C　) A．在2s～4s內(nèi)，力F＝0 B．在4s～6s內(nèi)，力F＝0 C．在0～2s內(nèi)，力F逐漸變小 D．在0～2s內(nèi)，力F逐漸增大 解析：在2s～4s內(nèi)，物體做勻速直線運(yùn)動，拉力與滑動摩擦力平衡，不為零，故A錯誤；在4s～6s內(nèi)，物體勻減速前進(jìn)，拉力可能不為零，但一定小于摩擦力，故B錯誤；在0～2s內(nèi)，加速度逐漸變小，根據(jù)牛頓第二定律，有：F－μmg＝ma故拉力F逐漸減小，故C正確，D錯誤，故選C。 5．(山東省東營市2017～2018學(xué)年高一上學(xué)期檢測)如圖所示，質(zhì)量不等的木塊A和B的質(zhì)量分別為m1和m2，置于光滑的水平面上。當(dāng)水平力F作用于左端A上，兩物體一起做勻加速運(yùn)動時，A、B間作用力大小為F1。當(dāng)水平力F作用于右端B上，兩物體一起做勻加速運(yùn)動時，A、B間作用力大小為F2，在兩次作用過程中(　D　) A．F1＋F2F C．F1＝F2 D.＝ 解析：對兩種情況均進(jìn)行整體分析，整體的加速度都為a＝，隔離分析，第一種情況，A對B的作用力為F1＝m2a＝，第二種情況，A對B的作用力為F2＝m1a＝，則有在兩次作用過程中，F(xiàn)1＋F2＝F，＝，D正確。 6.如圖所示，ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，每根桿上套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出)，三個滑環(huán)分別從a、b、c處釋放(初速為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時間，則(　D　) A．t1t2>t3 C．t3>t1>t2 D．t1＝t2＝t3 解析：小滑環(huán)下滑過程中受重力和桿的彈力作用，下滑的加速度可認(rèn)為是由重力沿斜面方向的分力產(chǎn)生的，設(shè)軌跡與豎直方向夾角為θ，由牛頓第二定律知 mgcosθ＝ma ① 設(shè)圓心為O，半徑為R，由幾何關(guān)系得，滑環(huán)由開始運(yùn)動至d點(diǎn)的位移x＝2Rcosθ ② 由運(yùn)動學(xué)公式得x＝at2 ③ 由①②③聯(lián)立解得t＝2 小圓環(huán)下滑的時間與細(xì)桿的傾斜情況無關(guān)，故t1＝t2＝t3。 7．(湖南省湘潭一中、雙峰一中、邵東一中2016～2017學(xué)年高一上學(xué)期聯(lián)賽)以下是必修1課本中四幅插圖，關(guān)于這四幅插圖下列說法正確的是(　BC　) A．甲圖中學(xué)生從起立到站直的過程中，體重計(jì)的示數(shù)先減小后增大 B．乙圖中賽車的質(zhì)量較小，卻安裝著牽引力很大的發(fā)動機(jī)，目的是獲得很大的加速度 C．丙圖中海豚的身體呈流線型，可以減小海豚運(yùn)動中的阻力 D．丁圖中運(yùn)動員推開冰壺后，冰壺在冰面做勻速直線運(yùn)動 解析：中學(xué)生從起立到站直經(jīng)歷了從超重到失重的過程，A錯；由F＝ma可知B項(xiàng)正確；海豚的流線型身體是為了減小水的阻力，C對；運(yùn)動員推開冰壺后，冰壺在冰面做減速運(yùn)動，D錯。 8.(山西大學(xué)附中2015～2016學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖所示，完全相同的磁鐵A、B分別位于鐵質(zhì)車廂豎直面和水平面上，A、B與車廂間的動摩擦因數(shù)均為μ，小車靜止時，A恰好不下滑，現(xiàn)使小車加速運(yùn)動，(不考慮A、B間相互作用力)為保證A、B無滑動，則(　AD　) A．速度可能向左，加速度可小于μg B．加速度一定向右，不能超過(1＋μ)g C．加速度一定向左，不能超過μg D．加速度一定向左，不能超過(1＋μ)g 解析：小車靜止時，A恰好不下滑，所以對A有：mg＝μF引，當(dāng)小車加速運(yùn)動時，為了保證A不下滑，應(yīng)有FN≥F引，加速時加速度一定向左。對B有μ(mg＋F引)＝mam，解得am＝(1＋μ)g，故A、D正確，B、C錯誤，故選AD。 9．如圖a所示，一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，上端放置一物體(物體與彈簧不連接)，初始時物體處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上，使物體開始向上做勻加速運(yùn)動，拉力F與物體位移x的關(guān)系如圖b所示(g＝10m/s2)，則正確的結(jié)論是(　BC　) A．物體與彈簧分離時，彈簧處于壓縮狀態(tài) B．物體的加速度大小為5m/s2 C．物體的質(zhì)量為2kg D．彈簧的勁度系數(shù)為7.5N/cm 解析：以物體為研究對象，由牛頓第二定律并結(jié)合圖象得 10＋4k－mg＝ma　30－mg＝ma 又4k＝mg 由以上三式解得　m＝2kg a＝5m/s2　k＝5N/cm 所以B、C正確，D錯誤。 由題意知，物體與彈簧分離時，彈簧處于自然伸長狀態(tài)，A錯誤。 10.如圖所示，傳送帶的水平部分長為L，傳動速率為v，在其左端無初速度釋放一小木塊，若木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，則木塊從左端運(yùn)動到右端的時間可能是(　ACD　) A.＋ B. C. D. 解析：因木塊運(yùn)動到右端的過程不同，對應(yīng)的時間也不同，若一直勻加速至右端，則L＝μgt2，可得t＝，C正確；若一直加速到右端的速度恰好與傳送帶速度v相等，則L＝t，可得t＝，D正確；若先勻加速到傳送帶速度v ，再勻速到右端，則＋v(t－)＝L，可得t＝＋，A正確；木塊不可能一直勻速至右端，B錯誤。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上) 11．(6分)(陜西西北大學(xué)附中2016～2017學(xué)年高一上學(xué)期期末)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖(b)所示。 (1)圖線__①____是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的(選填“①”或“②”)； (2)滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m＝__0.5____kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝__0.2____。 解析：(1)由圖象①可知，當(dāng)F＝0時，a≠0，也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，所以圖線①是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。 (2)根據(jù)F＝ma得a＝ 所以滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)。 所以m＝＝0.5kg 由圖形b得，在水平軌道上F＝1N時，加速度a＝0， 根據(jù)牛頓第二定律得F－μmg＝0 解得μ＝0.2。 12．(8分)(江西省鷹潭市2017～2018學(xué)年高一上學(xué)期期末)某同學(xué)欲運(yùn)用牛頓第二定律測量滑塊的質(zhì)量M，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟為： (1)調(diào)整長木板傾角，當(dāng)鉤碼的質(zhì)量為m0時滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動； (2)保持木板傾角不變，撤去鉤碼m0，將滑塊移近打點(diǎn)計(jì)時器，然后釋放滑塊，滑塊沿木板向下做勻加速直線運(yùn)動，并打出點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖乙所示(打點(diǎn)計(jì)時器的工作頻率為50Hz)。 請回答下列問題： ①打點(diǎn)計(jì)時器在打下D點(diǎn)時滑塊的速度vD＝__1.69____m/s；(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) ②滑塊做勻加速直線運(yùn)動的加速度a＝__3.88____m/s2；(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) ③滑塊質(zhì)量M＝__m0____ (用字母a、m0和當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭表示)。 (3)保持木板傾角不變，掛上質(zhì)量為m(均小于m0)的鉤碼，滑塊沿木板向下勻加速運(yùn)動，測出滑塊的加速度；多次改變鉤碼的質(zhì)量，分別求出相應(yīng)的加速度。 (4)若繩的拉力與所掛鉤碼的重力大小相等，作出a－mg圖象如圖丙所示，則由圖丙可求得滑塊的質(zhì)量M＝__0.200____kg。(取g＝10m/s2，結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 解析：從圖乙中可知xAB＝5.20cm，xBC＝5.84cm，xCD＝6.45cm，xDE＝7.07cm，xEF＝7.70cm。 (2)①相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝20.02＝0.04s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動過程中的中間時刻速度推論可得 ，vD＝＝10－2m/s＝1.69m/s。 ②根據(jù)逐差法可得a＝＝m/s2＝3.88m/s2 ③滑塊做勻速運(yùn)動時受力平衡，由平衡條件得m0g＝Mgsinθ－f，撤去m0時滑塊做勻加速直線運(yùn)動時，受到的合外力F合＝Mgsinθ－f，由牛頓第二定律得F合＝Ma，解得M＝。 (4)滑塊做勻速運(yùn)動時受力平衡，由平衡條件得Mgsinθ－f＝m0g，掛上質(zhì)量為m的鉤碼時滑塊沿木板向下做勻加速直線運(yùn)動，受到的合外力為F′合＝Mgsinθ－f－mg，由牛頓第二定律得F′合＝Ma，解得a＝g－g，由圖丙所示圖象可知k＝＝＝5，解得M＝0.200kg。 三、論述、計(jì)算題(本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13．(10分)如圖所示，固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運(yùn)動，推力F與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖所示，取重力加速度g＝10m/s2。求： (1)小環(huán)的質(zhì)量m； (2)細(xì)桿與地面間的傾角α。 答案：(1)1kg　(2)30 解析：由v－t圖象可解得：a＝＝m/s2，前2s內(nèi)，由牛頓第二定律得：F1－mgsinα＝ma 2s后滿足：F2＝mgsinα代入數(shù)據(jù)解得：m＝1kg，α＝30。 14．(11分)研究表明，一般人的剎車反應(yīng)時間(圖甲中“反應(yīng)過程”所用時間)t0＝0.4s，但飲酒會導(dǎo)致反應(yīng)時間延長。在某次試驗(yàn)中，志愿者少量飲酒后駕車以v0＝72km/h的速度在試驗(yàn)場的水平路面上勻速行駛，從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止，行駛距離L＝39m，減速過程中汽車位移s與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示，此過程可視為勻變速直線運(yùn)動。重力加速度的大小g取10m/s2。求： (1)減速過程汽車加速度的大小及所用時間； (2)飲酒使志愿者的反應(yīng)時間比一般人增加了多少； (3)減速過程汽車對志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值。 答案：(1)8m/s2　2.5s　(2)0.3s　(3) 解析：(1)設(shè)減速過程中汽車加速度的大小為a，所用時間為t，由題可得初速度v0＝20m/s，末速度vt＝0，位移s＝25m，由運(yùn)動學(xué)公式v＝2as，t＝。 聯(lián)立以上兩式，代入數(shù)據(jù)得a＝8m/s2，t＝2.5s。 (2)設(shè)志愿者反應(yīng)時間為t′，反應(yīng)時間的增加量為Δt，由運(yùn)動學(xué)公式得L＝v0t′＋s，Δt＝t′－t0。 聯(lián)立以上兩式，代入數(shù)據(jù)得Δt＝0.3s。 (3)設(shè)志愿者所受合外力的大小為F，汽車對志愿者作用力的大小為F0，志愿者質(zhì)量為m，由牛頓第二定律得F＝ma， 由平行四邊形定則得F＝F2＋(mg)2。 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得＝。 15．(12分)如圖所示，一小轎車從高為10m、傾角為37的斜坡頂端從靜止開始向下行駛，當(dāng)小轎車到達(dá)底端時進(jìn)入一水平面，在距斜坡底端115m的地方有一池塘，發(fā)動機(jī)在斜坡上產(chǎn)生的牽引力為2103N，在水平地面上調(diào)節(jié)油門后，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的牽引力為1.4104N，小轎車的質(zhì)量為2t, 小轎車與斜坡及水平地面間的動摩擦因數(shù)均為0.5(g取10m/s2)。求： (1)小轎車行駛至斜坡底端時的速度； (2)為使小轎車在水平地面上行駛而不掉入池塘，在水平地面上加速的時間不能超過多少？(轎車在行駛過程中不采用剎車裝置) 答案：(1)10m/s　(2)5s 解析：(1)小轎車在斜坡上行駛時，由牛頓第二定律得 F1＋mgsin37－μmgcos37＝ma1 代入數(shù)據(jù)得斜坡上小轎車的加速度a1＝3m/s2 由v＝2a1x1＝2a1h/sin37 得行駛至斜坡底端時的速度v1＝10m/s。 (2)在水平地面上加速時F2－μmg＝ma2 代入數(shù)據(jù)得a2＝2m/s2 關(guān)閉油門后減速μmg＝ma3，代入數(shù)據(jù)得a3＝5m/s2 關(guān)閉油門時轎車的速度為v2， ＋＝x2 得v2＝20m/s，t＝＝5s 即在水平地面上加速的時間不能超過5s。 16．(13分)(遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2017～2018學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖所示的傳送帶，其水平部分ab的長度為2m，傾斜部分bc的長度為4m，bc與水平面的夾角為α＝37，將一小物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放于傳送帶的a端，物塊A與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.25。傳送帶沿圖示方向 以v＝2m/s的速度勻速運(yùn)動，若物塊A始終未脫離傳送帶，且在b點(diǎn)前后瞬間速度大小不變，(g取10m/s2，sin37＝0.6，cos37＝0.8)。試求 (1)小物塊A在ab段的運(yùn)動時間。 (2)小物塊A在bc段的運(yùn)動時間。 解析：(1)A先在傳送帶上勻加速運(yùn)動(相對地面)，設(shè)A對地速度為2m/s時，A對地的位移是s1＝得 s1＝0.8m＜2m 即物塊在ab段先做加速運(yùn)動，后做勻速運(yùn)動 設(shè)此過程A的加速度為a1，則：μmg＝ma1，故a1＝μg A做勻加速運(yùn)動的時間是：t1＝＝0.8s 當(dāng)A相對地的速度達(dá)到2m/s時，A隨傳送帶一起勻速運(yùn)動，勻速時間為t2，t2＝0.6s 則小物塊A在ab段的運(yùn)動時間tab＝ t1＋ t2＝1.4s (2)由于μ＝0.25＜tan37＝0.75，A在bc段以加速度a2向下勻加速運(yùn)動， mgsin37－μmgcos37＝ma2 解得：a2 ＝4m/s2 由運(yùn)動學(xué)公式xbc＝vt3＋a2t，可知t3＝1s(t′3＝－2s舍)即小物塊A在bc段的運(yùn)動時間t3＝1s。 答案：(1)1.4s　(2)1s