高中物理 第4章 牛顿运动定律学业质量标准检测 新人教版必修1.doc

第四章牛顿运动定律学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(江西省鹰潭市20172018学年高一上学期期末)高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷。当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙。则下列说法正确的是(a)a人向上弹起过程中，先处于超重状态，后处于失重状态b人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力c弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力等于人的重力d弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力解析：a项，人向上弹起过程中，人应该经历了先加速后减速的过程，所以先有向上的加速度，后有向下的加速度，故a项正确。b项，踏板对人的作用力与人对踏板的作用力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，二者大小始终相等，故b项错误。c项，弹簧压缩到最低点时，人有竖直向上的加速度，根据牛顿第二定律，可知高跷对人的作用力大于人的重力，故c项错误。d项，同理以高跷和人的系统为研究对象，弹簧压缩到最低点时，根据牛顿第二定律，地对高跷的压力大于人和高跷的总重力，再根据牛顿第三定律，可知高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，故d项错误。2.如图所示，总质量为460kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2，当热气球上升到180m时，以5m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g10m/s2。关于热气球，下列说法正确的是(a)a所受浮力大小为4830nb加速上升过程中所受空气阻力保持不变c从地面开始上升10s后的速度大小为5m/sd以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为400n解析：由牛顿第二定律，所受浮力为f，则fmgma，fm(ga)460(100.5)n4830n，a正确；加速上升过程中速度增大，受空气阻力增大，b错误；气球开始加速度为0.5m/s2，此后加速度将变化，无法确定10s时气球速度，c错误；匀速上升时fmgf0，空气阻力ffmg(483046010)n230n，d错误。3.(江西省南昌八一中学、洪都中学等六校20162017学年高一上学期期末)如图所示，一串(3个)红灯笼在水平风力的吹动下发生倾斜，悬挂绳与竖直方向的夹角为30，设每个红灯笼的质量均为m，绳子质量不计，则自上往下数第一个红灯笼对第二个红灯笼的拉力大小为(d)a.mgb2mgc4mgd.mg解析：以下面两个灯笼作为整体为研究对象，进行受力分析，如图：竖直方向：tcos302mg得：tmg，故选d。4(哈尔滨师大附中20162017学年高一上学期期末)如图1所示，在粗糙程度处处相同的水平地面上，物块在水平向右的力f作用下由静止开始运动。运动的速度v与时间t的关系如图2所示，由图象可知(c)a在2s4s内，力f0b在4s6s内，力f0c在02s内，力f逐渐变小d在02s内，力f逐渐增大解析：在2s4s内，物体做匀速直线运动，拉力与滑动摩擦力平衡，不为零，故a错误；在4s6s内，物体匀减速前进，拉力可能不为零，但一定小于摩擦力，故b错误；在02s内，加速度逐渐变小，根据牛顿第二定律，有：fmgma故拉力f逐渐减小，故c正确，d错误，故选c。5(山东省东营市20172018学年高一上学期检测)如图所示，质量不等的木块a和b的质量分别为m1和m2，置于光滑的水平面上。当水平力f作用于左端a上，两物体一起做匀加速运动时，a、b间作用力大小为f1。当水平力f作用于右端b上，两物体一起做匀加速运动时，a、b间作用力大小为f2，在两次作用过程中(d)af1f2fcf1f2d.解析：对两种情况均进行整体分析，整体的加速度都为a，隔离分析，第一种情况，a对b的作用力为f1m2a，第二种情况，a对b的作用力为f2m1a，则有在两次作用过程中，f1f2f，d正确。6.如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则(d)at1t2t2t3ct3t1t2dt1t2t3解析：小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用，下滑的加速度可认为是由重力沿斜面方向的分力产生的，设轨迹与竖直方向夹角为，由牛顿第二定律知mgcosma设圆心为o，半径为r，由几何关系得，滑环由开始运动至d点的位移x2rcos由运动学公式得xat2由联立解得t2小圆环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关，故t1t2t3。7(湖南省湘潭一中、双峰一中、邵东一中20162017学年高一上学期联赛)以下是必修1课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是(bc)a甲图中学生从起立到站直的过程中，体重计的示数先减小后增大b乙图中赛车的质量较小，却安装着牵引力很大的发动机，目的是获得很大的加速度c丙图中海豚的身体呈流线型，可以减小海豚运动中的阻力d丁图中运动员推开冰壶后，冰壶在冰面做匀速直线运动解析：中学生从起立到站直经历了从超重到失重的过程，a错；由fma可知b项正确；海豚的流线型身体是为了减小水的阻力，c对；运动员推开冰壶后，冰壶在冰面做减速运动，d错。8.(山西大学附中20152016学年高一上学期期末)如图所示，完全相同的磁铁a、b分别位于铁质车厢竖直面和水平面上，a、b与车厢间的动摩擦因数均为，小车静止时，a恰好不下滑，现使小车加速运动，(不考虑a、b间相互作用力)为保证a、b无滑动，则(ad)a速度可能向左，加速度可小于gb加速度一定向右，不能超过(1)gc加速度一定向左，不能超过gd加速度一定向左，不能超过(1)g解析：小车静止时，a恰好不下滑，所以对a有：mgf引，当小车加速运动时，为了保证a不下滑，应有fnf引，加速时加速度一定向左。对b有(mgf引)mam，解得am(1)g，故a、d正确，b、c错误，故选ad。9如图a所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体(物体与弹簧不连接)，初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力f作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力f与物体位移x的关系如图b所示(g10m/s2)，则正确的结论是(bc)a物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态b物体的加速度大小为5m/s2c物体的质量为2kgd弹簧的劲度系数为7.5n/cm解析：以物体为研究对象，由牛顿第二定律并结合图象得104kmgma30mgma又4kmg由以上三式解得m2kga5m/s2k5n/cm所以b、c正确，d错误。由题意知，物体与弹簧分离时，弹簧处于自然伸长状态，a错误。10.如图所示，传送带的水平部分长为l，传动速率为v，在其左端无初速度释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为，则木块从左端运动到右端的时间可能是(acd)a.b.c.d.解析：因木块运动到右端的过程不同，对应的时间也不同，若一直匀加速至右端，则lgt2，可得t，c正确；若一直加速到右端的速度恰好与传送带速度v相等，则lt，可得t，d正确；若先匀加速到传送带速度v ，再匀速到右端，则v(t)l，可得t，a正确；木块不可能一直匀速至右端，b错误。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)(陕西西北大学附中20162017学年高一上学期期末)某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力f的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条af图线，如图(b)所示。(1)图线_是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的(选填“”或“”)；(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m_0.5_kg；滑块和轨道间的动摩擦因数_0.2_。解析：(1)由图象可知，当f0时，a0，也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，所以图线是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。(2)根据fma得a所以滑块运动的加速度a和所受拉力f的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数。所以m0.5kg由图形b得，在水平轨道上f1n时，加速度a0，根据牛顿第二定律得fmg0解得0.2。12(8分)(江西省鹰潭市20172018学年高一上学期期末)某同学欲运用牛顿第二定律测量滑块的质量m，其实验装置如图甲所示，设计的实验步骤为：(1)调整长木板倾角，当钩码的质量为m0时滑块恰好沿木板向下做匀速运动；(2)保持木板倾角不变，撤去钩码m0，将滑块移近打点计时器，然后释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，并打出点迹清晰的纸带如图乙所示(打点计时器的工作频率为50hz)。请回答下列问题：打点计时器在打下d点时滑块的速度vd_1.69_m/s；(结果保留3位有效数字)滑块做匀加速直线运动的加速度a_3.88_m/s2；(结果保留3位有效数字)滑块质量m_m0_ (用字母a、m0和当地重力加速度g表示)。(3)保持木板倾角不变，挂上质量为m(均小于m0)的钩码，滑块沿木板向下匀加速运动，测出滑块的加速度；多次改变钩码的质量，分别求出相应的加速度。(4)若绳的拉力与所挂钩码的重力大小相等，作出amg图象如图丙所示，则由图丙可求得滑块的质量m_0.200_kg。(取g10m/s2，结果保留3位有效数字)解析：从图乙中可知xab5.20cm，xbc5.84cm，xcd6.45cm，xde7.07cm，xef7.70cm。 (2)相邻计数点间的时间间隔为t20.020.04s，根据匀变速直线运动过程中的中间时刻速度推论可得 ，vd102m/s1.69m/s。根据逐差法可得am/s23.88m/s2滑块做匀速运动时受力平衡，由平衡条件得m0gmgsinf，撤去m0时滑块做匀加速直线运动时，受到的合外力f合mgsinf，由牛顿第二定律得f合ma，解得m。(4)滑块做匀速运动时受力平衡，由平衡条件得mgsinfm0g，挂上质量为m的钩码时滑块沿木板向下做匀加速直线运动，受到的合外力为f合mgsinfmg，由牛顿第二定律得f合ma，解得agg，由图丙所示图象可知k5，解得m0.200kg。三、论述、计算题(本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)如图所示，固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力f作用下向上运动，推力f与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g10m/s2。求：(1)小环的质量m；(2)细杆与地面间的倾角。答案：(1)1kg(2)30解析：由vt图象可解得：am/s2，前2s内，由牛顿第二定律得：f1mgsinma2s后满足：f2mgsin代入数据解得：m1kg，30。14(11分)研究表明，一般人的刹车反应时间(图甲中“反应过程”所用时间)t00.4s，但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v072km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离l39m，减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。重力加速度的大小g取10m/s2。求：(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。答案：(1)8m/s22.5s(2)0.3s(3)解析：(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由题可得初速度v020m/s，末速度vt0，位移s25m，由运动学公式v2as，t。联立以上两式，代入数据得a8m/s2，t2.5s。(2)设志愿者反应时间为t，反应时间的增加量为t，由运动学公式得lv0ts，ttt0。联立以上两式，代入数据得t0.3s。(3)设志愿者所受合外力的大小为f，汽车对志愿者作用力的大小为f0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得fma，由平行四边形定则得ff2(mg)2。联立以上各式，代入数据得。15(12分)如图所示，一小轿车从高为10m、倾角为37的斜坡顶端从静止开始向下行驶，当小轿车到达底端时进入一水平面，在距斜坡底端115m的地方有一池塘，发动机在斜坡上产生的牵引力为2103n，在水平地面上调节油门后，发动机产生的牵引力为1.4104n，小轿车的质量为2t, 小轿车与斜坡及水平地面间的动摩擦因数均为0.5(g取10m/s2)。求：(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度；(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘，在水平地面上加速的时间不能超过多少？(轿车在行驶过程中不采用刹车装置)答案：(1)10m/s(2)5s解析：(1)小轿车在斜坡上行驶时，由牛顿第二定律得f1mgsin37mgcos37ma1代入数据得斜坡上小轿车的加速度a13m/s2由v2a1x12a1h/sin37得行驶至斜坡底端时的速度v110m/s。(2)在水平地面上加速时f2mgma2代入数据得a22m/s2关闭油门后减速mgma3，代入数据得