高中物理必修第1册第4章 1

第四章1A组·基础达标1．战斗机以一定的水平初速度着陆甲板时，若飞机勾住阻拦索减速，飞机在甲板上滑行的距离将大大减小．着舰使用阻拦索时，下列说法正确的是()A．战斗机的动能变化量变大 B．战斗机的惯性减少得快C．战斗机的加速度变大 D．战斗机的速度减少得多【答案】C【解析】两种情况下，战斗机的初末速度相同，速度减小得一样多，故A错误，D错误；惯性只与物体的质量有关，惯性不变，故B错误；根据速度位移公式可知，舰使用阻拦索时滑行距离减小，战斗机的加速度变大，故C正确．2．下列关于惯性的说法正确的是()A．物体受外力作用时有惯性，不受外力作用时没有惯性B．物体的质量越大，其惯性就越大C．战斗机战斗前抛弃副油箱，是为了减小质量，增大战斗机的惯性D．静止的物体没有惯性，运动的物体才有惯性【答案】B【解析】惯性是物体的固有属性，任何物体都有惯性，与物体是否受力无关，故A错误；质量是物体惯性大小的量度，质量越大，物体的惯性越大，故B正确；战斗机战斗前抛弃副油箱，是为了减小战斗机的惯性，增加机动性，故C错误；惯性是物体的固有属性，任何物体都有惯性，与物体是否运动无关，故D错误．3．如图所示是月球车示意图．月球车能完成月球探测、考察、采集样品等任务，当它在月球表面行驶时()A．仍有惯性 B．不受阻力C．不受支持力 D．不遵循牛顿运动定律【答案】A【解析】月球车在月球表面运动的过程中受到月球的对它的引力，月球车运动的过程中受到月球的支持力，由于月球的表面不光滑，所以月球车会受到阻力，故B、C错误；惯性与物体所处的位置无关，月球车在月球上仍然有惯性，故A正确；月球车运动的过程中仍然遵循牛顿运动定律，故D错误．4．爱因斯坦说：“伽利略(GalileoGalilei,1564－1642)的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端．”在科学史上，伽利略享有“近代科学方法论的奠基人”的美誉．根据你对物理学的学习和对伽利略的了解，他的物理思想方法的研究顺序是()A．提出假说，数学推理，实验验证，合理外推B．数学推理，实验验证，合理外推，提出假说C．实验验证，合理外推，提出假说，数学推理D．合理外推，提出假说，数学推理，实验验证【答案】A【解析】伽利略的物理思想方法的研究顺序是提出假说、数学推理、实验验证、合理外推，典型的就是牛顿第一定律的最初研究．5．一天下着倾盆大雨，某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了．列车进站过程中(箭头表示列车进站的方向)，他发现水面的形状如选项图中的()【答案】C【解析】列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，水面形状和选项C中一致．6．如图，在车厢中的A是用绳拴在底部上的氢气球，B是用绳挂在车厢顶的金属球，开始时它们和车顶一起向右做匀速直线运动，若忽然刹车使车向右做匀减速运动．则下列哪个图能正确表示刹车时车内的情况()【答案】D【解析】开始时金属球、车厢及氢气球有向右的相同速度，突然刹车使车厢做减速运动时，由于金属球比车厢内同体积的空气质量大，惯性大，运动状态不易改变，相对车厢还是向右运动，因此B向右偏，故B、C错误；氢气球虽然有惯性因为氢气密度小，空气的密度大(惯性比气球大)，所以向前会撞到空气，力的作用是相互的，被空气向后推开，相对车厢向左运动，故A错误，D正确．7．(多选)关于牛顿第一定律，以下说法中正确的有()A．牛顿第一定律是依靠实验事实，直接归纳总结得出的B．牛顿第一定律是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论C．根据牛顿第一定律可知，力是维持物体运动的原因D．根据牛顿第一定律可知，力是改变物体速度的原因【答案】BD【解析】牛顿第一定律不是实验定律，但它是以可靠实验为基础，通过抽象出理想化实验而得出的结论，A错，B对；牛顿第一定律揭示了力与运动的关系，指出力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因，C错，D对．8．(多选)下列关于惯性的分析，正确的是()A．战斗机在空战时，甩掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性B．高速公路上要限速，是因为车速越大惯性越大C．机床安装在笨重的底座上，是为了增大惯性，提高稳定性D．坦克很重，是为了增大惯性，提高行驶的平稳度【答案】AC【解析】战斗机甩掉副油箱，减小了质量，惯性减小，提高了飞行的灵活性，A对；惯性大小与速度无关，B错；机床与底座连成一体，质量大，惯性大，更稳定，C对；坦克车装甲厚重，是为了提高抗炮击能力，D错．B组·能力提升9．如图是乒乓球比赛中的场景，下列说法正确的是()A．乒乓球速度越大，惯性越大B．击球时，球和拍都会发生弹性形变C．球在空中运动时，运动状态不变D．球被水平击出后，若所受外力全部消失，球将立即竖直下落【答案】B【解析】惯性只与质量有关，与速度无关，故A错误；击球时，球和球拍相互接触且相互作用，属于弹力，都是由于弹性形变产生，故B正确；球在空中运动，速度大小和方向都在发生变化，故C错误；球被水平击出后，若所受外力全部消失，球将沿原来的速度大小和方向做匀速直线运动，故D错误．10．(多选)如图所示，重球系于绳DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是()A．在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳先断B．在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳先断C．在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳先断D．在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳先断【答案】AC【解析】在绳的A端缓慢增加拉力，重球受力如图所示，使得重球有足够的时间发生了微小的位移，以致CD绳的拉力FT2逐渐增大，这个过程进行缓慢，可以认为重球始终处于平衡状态，即FT2＝FT1＋mg，随着FT1增大，FT2也增大，且FT2总是大于FT1，所以CD绳先被拉断，A正确，B错误；若在A端猛拉，因为重球质量很大，力的作用时间极短，由于惯性，重球向下的位移极小(可以看成运动状态未来得及改变)，以致CD绳的拉力几乎未增加，故AB绳先断，C正确，D错误．11．(多选)在列车的车厢内，有一个自来水龙头C.第一段时间内，水滴落在水龙头的正下方B点，第二段时间内，水滴落在B点的右方A点，如图所示．那么列车可能的运动是()A．先静止，后向右做加速运动B．先做匀速运动，后做加速运动C．先做匀速运动，后做减速运动D．上述三种情况都有可能【答案】BC【解析】水滴下落时，水平方向保持原来的速度，若车匀速运动，车的水平位移与水滴的水平位移相同，则落在B点；若车向左加速运动，则水滴仍保持下落时的水平速度，而车的水平位移增大，故水滴可落在A处；同理，车向右减速运动，水滴也会落在A处，故选项B、C正确．12．我国已成为世界上高铁商业运营速度最快的国家．一乘客在一列匀加速直线行驶的“复兴号”车厢里相对车厢以一定的速度竖直向上抛出一个小球，则小球()A．在最高点对地速度最大B．在最高点对地速度为零C．抛出时车厢速度越大，落点位置离乘客越远D．落点位置与抛出时车厢的速度大小无关【答案】D【解析】小球在空中运动时，其水平方向上的速度大小是不变的，而竖直方向上其运动速度是变化的，最高点竖直方向的速度为零，此时相对地速度最小，但不为零，故A、B错误；小球在空中运动时，其水平方向上的速度大小是不变的，列车做加速运动，相对位移为x＝v0t＋eq\f(1,2)at2－v0t＝eq\f(1,2)at2，与初速度无关，故D正确，C错误．13．如图所示，一个劈形物体A放在斜面上，A的各个表面光滑且上表面水平，在A的上表面上放置一个小球B，由静止释放A，则小球B在碰到斜面之前的运动轨迹是()A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线C．抛物线 D．双曲线【答案】B【解析】小球原来静止时受重力和支持力作用，其合力为零．当劈形物体由静止释放，A应沿斜面下滑，故B也将运动，运动状态就要发生改变，但由于惯性，小球原来速度为零，没有水平或其他方向上的速度，而A的上表面又光滑，除竖直方向可以有合力外，其他方向上没有力的作用，加之力是使物体运动状态改变的原因，小球只能在竖直方向上有运动，在碰到斜面之前，运动轨迹应为一条直线，即竖直向下的直线．14．如图所示，一木块和小车一起做匀速直线运动，当小车遇到一障碍物的瞬间，则：(设小车不反弹)(1)如果小车上表面粗糙，木块将如何运动？(2)如果小车上表面光滑，木块将如何运动？【答案】(1)向右倾倒(2)向右匀速直线运动【解析】当小车遇到障碍物时，小车将停止．(1)如果小车上表面粗糙，则木块上部由于惯性将继续向右运动；木块下部受到一个向左的摩擦力，运动状态发生改变，很快停止，故此时木块将向右倾倒．(2)如果小车上表面光滑，则木块下部不受摩擦力，此时整个木块都将由于惯性而保持向右的匀速直线运动状态．15．在做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？【答案】气泡相对于瓶子向后运动【解析】首先确定本题应该用惯性知识来分析，但此题涉及的不仅仅是气泡，还有水，由于惯性的大小与质量有关，而同体积的水的质量远大于气泡质量，因此水的惯性远大于气泡的惯性，当小车突然停止时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，当水相对于瓶子向前运动时，水将挤压气泡，使气泡相对于瓶子向后运动．达标检测一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．1．牛顿第一定律是建立在理想斜面实验基础上，经抽象分析推理得出的结论，它不是实验定律．利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿水平面滑动．水平面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿水平面滑动到的最远位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是()A．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态B．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变C．如果水平面光滑，小球将沿着水平面一直运动下去D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小【答案】C【解析】根据实验结果，水平面的粗糙程度越低，小球滑得越远，由此得出结论，如果水平面光滑，小球将沿着水平面一直运动下去，故C正确．2．关于牛顿运动定律的说法正确的是()A．牛顿第一定律提出了当物体的合外力为零时，物体将处于静止状态B．汽车速度越大，刹车后滑行的距离越长，所以惯性越大C．跳高时，运动员能跳离地面，是因为人对地面的压力大于地面对人的支持力D．在受到相同的作用力时，决定物体运动状态变化难易程度的唯一因素是物体的质量【答案】D【解析】根据牛顿第一定律的内容：当物体不受力或所受合外力为零时，总保持匀速直线运动或静止状态，故A错误；惯性是物体的固有属性，与物体速度的大小无关，故B错误；人对地面的压力与地面对人的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故C错误；观察和实验表明，对于任何物体，在受到相同的作用力时，决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素就是它们的质量，故D正确．3．下列关于单位制的说法中，正确的是()A．在国际单位制中力学的三个基本单位分别是长度单位m、时间单位s、力的单位NB．长度是基本物理量，其单位m、cm、mm都是国际单位制中的基本单位C．公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取D．由F＝ma可得到力的单位1N＝1kg·m/s2【答案】D【解析】三个力学基本物理量分别是长度、质量、时间，它们的单位分别为m、kg、s，故A错误；长度是基本物理量，其单位m是国际单位制中的基本单位，cm与mm只是常用单位，不属于基本单位，故B错误；公式F＝ma中，各物理量的单位都是采用国际单位，故C错误；公式F＝ma中，各物理量的单位都是采用国际单位，才由F＝ma可得到力的单位1N＝1kg·m/s2，故D正确．4．如图所示，一车内用轻绳悬挂着A、B两球，车向右做匀加速直线运动时，两段轻绳与竖直方向的夹角分别为α、θ，且α＝θ，则()A．A球的质量一定等于B球的质量B．A球的质量一定大于B球的质量C．A球的质量一定小于B球的质量D．A球的质量可能大于、可能小于、也可能等于B球的质量【答案】D【解析】对A、B整体研究，根据牛顿第二定律得(mA＋mB)gtanα＝(mA＋mB)a，解得a＝gtanα；对B研究，根据牛顿第二定律得mBgtanθ＝mBa，解得a＝gtanθ；因此不论A的质量是大于、小于还是等于B球的质量，均有α＝θ，故D正确．5．如图，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，以下说法正确的是()A．从接触弹簧到速度最大的过程是失重过程B．从接触弹簧到加速度最大的过程是超重过程C．从接触弹簧到速度最大的过程加速度越来越大D．速度达到最大时加速度也达到最大【答案】A【解析】当弹簧的弹力等于小球的重力时，小球的加速度为零，此时速度最大；则从接触弹簧到速度最大的过程，小球的加速度向下，且加速度逐渐减小，是失重过程，故A正确，C、D错误；当小球到达最低点时小球的加速度最大，则从接触弹簧到加速度最大的过程中，加速度是先向下减小，失重，然后加速度是向上增加，超重，故B错误．6．在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的人，下列说法中正确的是()A．此人对地球的吸引力为m(g＋a) B．此人对电梯的压力为m(g－a)C．此人受到的重力为m(g＋a) D．此人的视重为m(g＋a)【答案】D【解析】人随电梯加速上升，故处于超重状态．根据超重定义可知，此人的视重(即人对电梯的压力大小)应为mg＋ma，D正确，B错误；人对地球的吸引力与人受到的重力是作用力和反作用力的关系，大小均为mg，运动状态的变化不影响人对地球的吸引力及人受到的重力，故A、C错误．7．如图所示，质量为m1＝2kg和m2＝3kg的两个物体放置于光滑水平面上，中间用轻质弹簧秤连接，两个大小分别为F1＝30N，F2＝20N的水平拉力分别作用于m1，m2上．则()A．弹簧秤示数是26NB．m1、m2共同运动加速度大小为a＝4m/s2C．突然撤去F2的瞬间，m1的加速度大小为a＝3m/s2D．突然撤去F1的瞬间，m2的加速度大小为a＝4m/s2【答案】A【解析】以整体为研究对象，由牛顿第二定律得F1－F2＝(m1＋m2)a，代入数据解得a＝2m/s2；对m2受力分析，向左的F2和向右的弹簧弹力F，由牛顿第二定律得F－F2＝m2a，解得F＝26N，故A正确，B错误；在突然撤去F2的瞬间，因为弹簧的弹力不能发生突变，所以m1的受力没有发生变化，故加速度大小仍为2m/s2，故C错误；突然撤去F1的瞬间，m2的受力没有来得及变化，所以m2的加速度大小仍为a＝2m/s2，故D错误．二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．8．如图所示，物体在一外力作用下沿光滑水平面向右运动，它的正前方有一根劲度系数足够大的弹簧，当物体接触弹簧后，下列说法中正确的是()A．物体立即做减速运动B．物体仍一直做加速运动C．在一段时间内继续做加速运动，速度继续增大D．当弹簧处于最大压缩量时，物体的加速度不为零【答案】CD【解析】当物体接触弹簧后，弹簧的弹力逐渐增大，开始阶段，弹力小于水平恒力F，合力方向向右，与速度方向相同，物体做加速运动，后来弹簧的弹力大于F，合力向左，与速度方向相反，物体开始做减速运动，所以物体接触弹簧后先加速后减速，A、B错误，C正确；当弹簧处于最大压缩量时，弹力大于F，物体的加速度向左，不为零，D正确．9．如图所示，在光滑水平面上有一个静止的小车，质量为M，小车上静止地放置着一个木块，质量为m，木块和小车间的动摩擦因数为μ＝0.3，用水平恒力F拉动小车，g取10m/s2.下列关于木块的加速度a1和小车的加速度a2，可能正确的有()A．a1＝2m/s2，a2＝2m/s2 B．a1＝2m/s2，a2＝3m/s2C．a1＝3m/s2，a2＝4m/s2 D．a1＝3m/s2，a2＝2m/s2【答案】AC【解析】对上面的木块受力分析，在水平方向只可能受摩擦力，且Ff≤μmg，因此木块的加速度最大为am＝eq\f(Ff,m)＝μg＝3m/s2.若小车与木块一起运动，相对静止，则二者加速度相等，且小于am，即a1＝a2＝2m/s2<am，所以是可能的，A正确；若木块与小车发生相对滑动，则木块的加速度一定是3m/s2，由于拉力作用在小车上，故小车的加速度要大于木块的加速度，所以C正确，B、D错误．10．如图所示，一个质量为50kg的沙发静止在水平地面上，甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1＝120N、F2＝160N的力推沙发，F1与F2相互垂直，且平行于地面．沙发与地面间的动摩擦因数μ＝0.3.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是()A．沙发会被推动B．沙发将沿着F1的方向移动，加速度为0.6m/s2C．由于F1小于滑动摩擦力，沙发将沿着F2的方向移动，加速度为0.2m/s2D．沙发的加速度大小为1m/s2【答案】AD【解析】由二力合成可知，两个力的合力大小为F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝200N，方向在水平面内，设F与F1的夹角为θ，则sinθ＝eq\f(F2,F)＝0.8，即θ＝53°；而fmax＝μFN＝μmg＝0.3×500N＝150N<F，则沙发要做匀加速直线运动，A正确；由牛顿第二定律有F－fmax＝ma，代入数据得a＝1m/s2，方向沿水平面介于F1、F2之间，且与F1夹角为53°，故B、C错误，D正确．三、非选择题：本题共4小题，共54分．11．(6分)如图所示为探究小车加速度与所受合力关系的实验示意图局部．该实验中，两小车各自受到向左的恒定拉力，通过控制铁夹子同时释放让两小车同时由静止开始运动，然后通过铁夹子同时夹住小车后面的细线使小车同时突然停止运动从而使小车近似做了一段匀加速直线运动，进而比较两小车的加速度．关于此实验中两小车加速度的判断，下列说法正确的是________.A．两小车的加速度之比等于位移之比B．两小车的加速度之比等于位移的反比C．两小车的加速度之比等于位移平方之比D．两小车的加速度之比等于位移平方的反比【答案】A【解析】两小车运动的时间相等，由位移公式知x＝eq\f(1,2)at2，所以位移和加速度应该成正比的关系，A正确．12．(12分)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．(1)下列说法正确的是________.A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验砝码及砝码盘B的总质量应远大于小车A的质量D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a－eq\f(1,mA)图像(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图乙所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个点没有标出，其中s1＝7.06cm、s2＝7.68cm、s3＝8.30cm、s4＝8.92cm，纸带加速度的大小是________m/s2.(保留两位有效数字)(3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是______________.但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大．用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力．他绘出的a－F图像是________.【答案】(1)D(2)0.62(3)平衡摩擦力C【解析】(1)实验前要平衡摩擦力，每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故A错误；实验时应先接通电源，然后再释放小车，故B错误；在砝码及砝码盘B的质量远小于小车A的质量时，小车受到的拉力近似等于砝码及砝码盘受到的重力，故C错误；应用图像法处理加速度与质量关系实验数据时，为了直观，应作a－eq\f(1,mA)图像，故D正确．(2)根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得纸带的加速度为a＝eq\f(0.083－0.0706＋0.0892－0.0768×10－2,4×0.12)m/s2＝0.62m/s2.(3)将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大，小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在小车不受力时，小车已经具有一定的加速度，a－F图像不过原点，在a轴上有截距，因此他绘出的a－F关系图像是C.13．(18分)水平传送带以v＝1.5m/s的速度匀速运动，传送带AB两端距离为6.75m，将一物体轻放在传送带的A端，它运动到传送带另一端B所需时间为6s．求：(1)物体和传送带间的动摩擦因数；(2)若要使物体以最短时间到达B端，则传送带的速度至少应调为多大？(g取10m/s2)【答案】(1)0.05(2)eq\f(3\r(3),2)m/s【解析】先判断物体在传送带上的运动情况．由题设可得：该物体在传送带上运动的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝1.125m/s.假设物体在传送带上一直做匀加速直线运动，则该过程中物体的平均速度eq\x\to(v)′＝eq\f(0＋v,2)＝0.75m/s<eq\x\to(v)，故物体在传送带上先做匀加速直线运动，与传送带速度相同后随传送带一起匀速运动至B端，故物体的最大速度vm＝v.(1)对物体，由牛顿第二定律μmg＝ma，则a＝μg，设经过t1时间后速度为v，则v＝at1，x＝eq\f(1,2)vt1＋v(