1、第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律 (时间：45 分钟 满分：100 分) 一、 选择题(本题 8 小题， 15 题为单项选择题， 每题 6 分， 68 题为多项选择题， 每题 8 分， 共 54 分) 1.(2020 山东新高考质量测评联盟 12 月联考)关于牛顿运动定律，下列说法正确的是( ) A.没有力的作用，物体一定处于静止状态 B.三级跳远中的助跑可增大运动员的惯性，使其跳得更远 C.只有当物体有加速度时，物体才受到外力的作用 D.车轮受到地面的支持力大小始终等于地面受到车轮的压力大小，与汽车的运动状态无关 答案 D 解析 没有力的作用，物体保持平衡状态，可能静止，也可能做匀速直
2、线运动，A 错误；惯性 的唯一量度是质量，不可能通过助跑来改变，B 错误；受外力与合外力不为零是两个不同的概 念，有加速度时，合外力不为零，但无加速度时，物体也完全可受外力作用，C 错误；根据牛 顿第三定律知 D 正确。 2.(2021 天津经济技术开发区第一中学高一月考)如图是伽利略著名的斜 面实验示意图。让一个小球沿斜面从静止状态开始运动，小球将到达原 来的高度。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到达原来的高度，但是运动的距离更长。当斜 面变为水平，小球要达到原来高度将永远运动下去。下列说法正确的是( ) A.伽利略在光滑斜面上成功地完成了这个实验 B.伽利略据这个实验推断出重力是维持物体运
3、动的原因 C.伽利略据这个实验推断出力是维持物体运动状态不变的原因 D.伽利略据这个实验推断出物体的运动不需要力来维持 答案 D 解析 伽利略斜面实验是一个理想化实验，在现实生活中并不存在，不可能真正的完成，但此 实验是伽利略通过对现实生活中物体受力与运动规律的分析设想出来的，具有现实意义， 该实 验说明了物体的运动不需要力来维持， 为牛顿第一定律的建立奠定了基础。 故 D 正确， A、 B、 C 错误。 3.(2021 江苏震泽中学高一期末)下列说法中正确的有( ) A.g、m、s 都是国际单位制中的基本单位 B.伽利略通过理想斜面实验说明力是维持物体运动的原因 C.物理模型在物理学研究中起
4、到了重要作用，其中“质点”就是理想化模型 D.笛卡尔最终回答了力与运动的关系 答案 C 解析 s 与 m 属于国际单位中的基本单位，g 是基本物理量的常用单位，A 错误；伽利略通过 理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因，B 错误；“质点”是只有质量而没有形状和大 小的点，质点是理想化模型，C 正确；牛顿最终回答了力与运动的关系，D 错误。 4.(2021 河北保定易县中学高一月考)一个质量为 50 kg 的人，站在竖直向上运动的升降机地板 上，升降机加速度大小为 2 m/s2，若 g 取 10 m/s2，这时人对升降机地板的压力可能等于( ) A.400 N B.500 N C.700 N
5、 D.0 答案 A 解析 升降机如果是加速上升，对人由牛顿第二定律可得 Nmgma，解得 N600 N，根据 牛顿第三定律，可知人对升降机地板的压力大小为 600 N，方向竖直向下；升降机如果是减速 上升，对人由牛顿第二定律可得 mgNma，解得 N400 N，根据牛顿第三定律，可知人对 升降机地板的压力大小为 400 N，方向竖直向下，选项 A 正确。 5.如图所示，质量为 m1的足够长的木板静止在水平地面上，其上放一质量 为 m2的物块。物块与木板的接触面是光滑的。从 t0 时刻起，给物块施加 一水平恒力 F。分别用 a1、a2和 v1、v2表示木板、物块的加速度和速度大小，下列图像符合运
6、 动情况的是( ) 答案 D 解析 木板一直保持静止状态，加速度为 0，选项 A、B 错误；物块的加速度 a F m2，即物块 做匀加速直线运动，物块运动的 vt 图像为倾斜的直线，而木板保持静止，速度一直为 0，选 项 C 错误，D 正确。 6.(2021 天津南开中学高一期中)如图所示，我国有一种传统的民族体育项目 叫“押加”，实际上相当于两个人拔河，忽略绳子质量，如果甲、乙两人在 “押加”比赛中，甲获胜，则下列说法中正确的是( ) A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力，所以甲获胜 B.当甲把乙匀速拉过去时，甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小 C.当甲把乙加速拉过去时，甲对乙的拉力大于乙对甲
7、的拉力 D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小， 只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦 力，所以甲获胜 答案 BD 解析 对甲、乙两人及绳子组成的整体进行研究，水平方向的外力就是地面分别对甲、乙两人 的摩擦力；整体从静止到运动起来产生了加速度，故受外力不平衡，由此可判断甲所受摩擦力 大于乙所受摩擦力；甲拉乙的力与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力，大小相等；即不管哪 个获胜， 甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小，只是当地面对甲的摩擦力大于地面对 乙的摩擦力时，甲才能获胜；A、C 错误，B、D 正确。 7.(2021 广西百色高一期末)如图所示，小明在做双脚跳台阶的健身运动，若 忽略
8、空气阻力，则下列说法正确的是( ) A.小明在空中上升过程处于超重状态 B.小明在空中下降过程中处于失重状态 C.小明向上起跳脱离地面前处于超重状态 D.小明落地后下降过程处于失重状态 答案 BC 解析 小明在空中上升过程中只受重力作用，加速度为 g，处于失重状态，A 错误；小明在空 中下降过程中只受重力作用，加速度为 g，处于失重状态，B 正确；小明向上起跳脱离地面前 有向上的加速度，则处于超重状态，C 正确；小明落地后下降过程做减速运动，加速度方向向 上，则处于超重状态，D 错误。 8.(2021 黑龙江双鸭山市一中高一月考)质量为 2 kg 的物体受到两个大小分别为 6 N 和 8 N
9、的共点力作用，则物体的加速度大小可能是( ) A.4 m/s2 B.7 m/s2 C.11 m/s2 D.14 m/s2 答案 AB 解析 物体受到两个大小分别为 6 N 和 8 N 的共点力作用， 其合力的取值范围为大于或等于二 力大小之差，小于或等于二力大小之和，即 2 NF14 N，由 aF m可知，物体的加速度大小取值范围为 1 m/s 2a7 m/s2，选项 A、B 正确。 二、实验题(本题 1 小题，共 14 分) 9.(2021 辽宁实验中学东戴河分校高一月考)如图甲所示为探究物体运动加速度与物体质量、 物 体受力关系的实验装置， 钩码质量用 m 表示， 小车质量用 M 表示，
10、小车运动加速度用 a 表示。 甲 (1)实验步骤： 平衡小车所受的阻力：先不挂钩码，调整木板右端的高度，用手沿斜面向下轻推小车，直到 打点计时器打出一系列均匀的点； 按住小车，挂上一个钩码； 接通打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标钩码质量 m； 按住小车，增加钩码的个数，重复步骤； 在每条纸带上清晰的部分，每 5 个间隔标注一个计数点，测量相邻计数点的间距 s1，s2 求出与不同 m 相对应的加速度 a。 (2)实验过程中打出的一条理想纸带如图乙所示，图中 O、A、B、C、D、E、F 为相邻的计数 点，相邻两计数点间还有 4 个点未画出，则小车运动的加速度 a_m/s2；
11、(结果保留 3 位有效数字) 乙 (3)实验过程中需要适当抬起长木板的一端以平衡摩擦力，该步骤中_(选填“要”或 “不要”)将纸带和小车连接好并穿过打点计时器的限位孔。 (4)有一小组同学未完全平衡摩擦力，他们用钩码重力(图像中的 F)为横坐标，小车的加速度作 为纵坐标，画出的以下图像合理的是_。 (5)充分平衡摩擦力后，如果用钩码的重力近似认为是小车所受的合力，是否需要钩码质量 m 远小于小车质量 M_(选填“需要”还是“不需要”)。 答案 (2)2.00 (3)要 (4)C (5)需要 解析 (2)相邻两个计数点的时间间隔 T50.02 s0.1 s 小车运动的加速度 ax CFxOC （
12、3T）2 2.00 m/s2。 (3)平衡摩擦力时，不悬挂钩码，但要将纸带和小车连接并穿过打点计时器的限位孔。 (4)小车质量不变时，加速度与拉力成正比，所以图像是一条倾斜的直线，实验前没有平衡摩 擦力，则画出的图像在 F 轴上有截距，C 正确。 (5)充分平衡摩擦力后，如果用钩码的重力近似认为是小车所受的合力，需要小车的质量远大 于钩码的质量。 三、计算题(本题 3 小题，第 10、11 题各 10 分，第 12 题 12 分，共 32 分) 10.(2021 辽宁朝阳市第二高级中学高一月考)如图所示，一小车水平向右运动，车厢内有一轻 绳的上端固定在车厢的顶部，下端拴一小球，当小球相对车厢静
13、止时，悬线与竖直方向夹角为 ，车厢底部放有一质量为 m 的木箱，与车厢相对静止，已知重力加速度为 g，求： (1)小车运动时的加速度大小； (2)木箱受到的车厢底部的摩擦力的大小和方向。 答案 (1)gtan (2)mgtan ，方向水平向左。 解析 (1)车厢与小球具有相同的加速度，对小球受力分析，由牛顿第二定律得 m球gtan m球a 加速度 am 球gtan m球 gtan 。 (2)对木箱分析，根据牛顿第二定律得 fmamgtan ，方向水平向左。 11.(2021 浙江新东方高一月考)如图为羽毛球筒， 内有一羽毛球，球托底部 离球筒口 15 cm。球与球筒内壁紧密接触。现小明同学将球
14、筒竖直静置于 地面上方 20 cm 高度， 然后将球筒由静止释放。 若球筒与地面相碰后速度 瞬间减为 0， 且不会倾倒， 待羽毛球稳定后， 小明又重新将球筒拿起竖直静置于地面上方 20 cm 高度，再次由静止释放，重复以上操作，使球筒从空中由静止释放一共 3 次，球托底部刚好达 到筒口。已知羽毛球轴向高 8 cm，质量为 5 g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，羽毛球在球 筒中滑动时受到的摩擦力为恒力， 不计空气阻力， 不考虑每次将球筒拿起过程中羽毛球的滑动， 取 g10 m/s2。求： (1)每次球筒下落的时间； (2)每次球筒由静止释放前羽毛球受到的摩擦力大小以及球筒下落过程中羽毛球受到的摩
15、擦力 大小； (3)球筒每次落地后，羽毛球在球筒中滑动时受到摩擦力的大小。 答案 (1)0.2 s (2)0.05 N 0 (3)0.25 N 解析 (1)每次球筒下落都有 h1 2gt 2 解得 t0.2 s。 (2)每次球筒由静止释放前羽毛球受到的摩擦力大小 f1mg0.05 N 球筒下落过程中羽毛球做自由落体运动， 摩擦力为 f20。 (3)球筒落地时羽毛球的速度为 vgt2 m/s 羽毛球在球筒内做匀减速直线运动 v22a x 3，f3mgma 解得 a40 m/s2，f30.25 N 12.(2020 海原县一中月考)如图 1 所示，一质量为 m2 kg 的物体置于水平面上，在水平外
16、力 的作用下由静止开始运动，水平外力随时间的变化情况如图 2 所示，物体运动的速度随时间变 化的情况如图 3 所示，4 s 后图线没有画出。g 取 10 m/s2。求： (1)物体与水平面间的动摩擦因数； (2)物体在前 6 s 内的位移。 答案 (1)0.15 (2)15 m 解析 (1)由 vt 图像可知，物体在前 4 s 做匀变速直线运动，根据 vt 图像和加速度定义式 av t 得 a14 4 m/s 21 m/s2 在 04 s 内，在水平方向 F1mgma1 解得 0.15。 (2)设前 4 s 的位移为 x1，由位移公式得 x11 2a1t 2 11 2116 m8 m 设 4 s 后物体运动时的加速度为 a2，根据牛顿第二定律有 F2mgma2 解得 a20.5 m/s2 物体在 4 s 末的速度为 v4 m/s，设物体从 4 s 末后运动时间 t2速度减为 0， 则 0va2t2 解得 t28 s 所以物体减速运动 2 s 内的位移 x2vt1 2a2t 242 m1 20.52 2 m7 m 所以物体在前 6 s 内的位移 xx1x215 m。