高一物理人教版必修一第四章《牛顿运动定律》单元测试卷
一、单选题
1.下列关于物体运动状态与所受外力的关系，正确的是（ ）
A. 物体只要受到力的作用，运动状态就一定发生改变
B. 物体所受合力为零时，一定处于静止状态
C. 物体速度为零时，所受合力一定为零
D. 物体做匀速直线运动时，所受合力一定为零
2.在国际单位制中，下列物理量属于基本物理量的是
A. 质量 B. 速度 C. 力 D. 加速度
3.如图，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中相对电梯静止不动的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，以下说法正确的是
A. 电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2
B. 电梯可能向下减速运动，加速度大小为12m/s2
C. 此时电梯对人的支持力大小等于人的重力大小
D. 此时电梯对人的支持力大小小于人对电梯的压力
4.用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力，同时弹簧发生形变，手也就受到弹簧的拉力，关于这一现象下列结论准确的是（ ）
A. 手拉弹簧的力和弹簧拉手的力是一对平衡力
B. 手拉弹簧的力先于弹簧拉手的力产生
C. 手拉弹簧的力大于弹簧拉手的力才把弹簧拉开
D. 手拉弹簧的力和弹簧拉手的力是同种性质的力
5.如图在光滑水平地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M，木块质量是m，力大小为F，加速度大小为a，木块和小车之间的动摩擦因数是μ．则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是（ ）
A. μmg B. μ（M+m）g C. D. Ma
6.如图，用细绳连接A、B两小球，将A球用轻弹簧悬挂于天花板，两小球均保持静止，小球A质量为m，小球B质量为2m，重力加速度大小为g．当突然剪断细绳时，两小球的加速度大小分别为（ ）
A. aA=2g，aB=g B. aA=g，aB=g C. aA=2g，aB=2g D. aA=g，aB=2g
7.一个恒力单独作用在质量为m1的物体上产生的加速度为a1，单独作用在质量为m2的物体上，产生的加速度为a2，若这个力单独作用在质量为（m1+m2）的物体上，则产生的加速度等于（ ）
A. a1+a2 B. a1•a2 C. D.
8.一质量为m的人站在电梯中，电梯减速下降，若加速度大小为g（g为重力加速度），则人对电梯底部的压力大小为（ ）
A. mg B. mg C. mg D. mg
9.放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示.取重力加速度g＝10m/s2.由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为()
A. m＝0.5kg,μ＝0.4 B. m＝1kg,μ＝0.4
C. m＝0.5kg,μ＝0.2 D. m＝1kg，μ＝0.2
二、多选题
10.一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论正确的是（）
A. 质量越大，它的惯性越大
B. 车速越大，它的惯性越大
C. 车速越大，刹车后滑行的路程越长
D. 车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大
11.如图所示，悬挂在小车顶棚上的小球偏离竖直方向θ角，则小车的运动情况可能是（ ）
A. 向右加速运动 B. 向右减速运动 C. 向左加速运动 D. 向左减速运动
12.某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490 N．他将弹簧测力计移至电梯内称其体重，t至t3时间段内，弹簧测力计的示数如图所示，电梯运行的v－t图可能是下图中的(取电梯向上运动的方向为正)
A. B.
C. D.
13.如图所示，一小球从空中自由落下，在与正下方的直立轻质弹簧接触直至速度为零的过程中，关于小球的运动状态，下列说法中正确的是
A. 接触后，小球做减速运动，加速度的绝对值越来越大，速度越来越小，最后等于零
B. 接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其速度先增大后减小直到为零
C. 接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处
D. 接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方
三、实验题探究题
14.在探究物体的加速度与合外力的关系实验中：
某同学用下图1装置：保持小车（含车中重物）的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力mg作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a。
（1）关于实验操作，下列说法正确的是______
A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行
B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑
C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力
D．实验时应先释放小车，后接通打点计时器电源
（2）图2是实验中获取的一条纸带的一部分，相邻两计数点间还有4个打点未标出，相邻计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a=______m/s2（保留两位有效数字）。
（3）图3中，出现甲的原因______图3中，出现丙图的原因______
四、计算题
15.一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上．他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg．弹簧测力计的质量忽略不计．（g取10m/s2）
（1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态，再求出重物的加速度的大小．
（2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？
（3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？
16.如图，质量为2kg的物体，受到20N的方向与水平方向成角的拉力F的作用，由静止开始沿水平面做直线运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5。（已知,g取10m/s2）。求：3s末物体的速度大小？
17.如图甲所示，质量为m=1kg的物体置于倾角为37°的固定斜面上（斜面足够长），对物体施加平行于斜面向上的恒力F，在t1=1s时撤去拉力，物体运动的部分vt图象如图乙所示，设物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，（g取10m/s2，sin 37°=0.6，cos37°=0.8）试求：
（1）物体运动0～1s和1s～2s内的加速度大小；
（2）物体与斜面间的动摩擦因数μ和拉力F的大小；
（3）t=4s时物体的速度大小．
答案和解析
1.【答案】D
【解析】
【分析】
力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．物体受到的合力为零时，它不一定处于静止状态；物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态一定发生变化。
本题是关于力和运动关系的基本知识，根据牛顿第一定律和平衡条件就能正确分析。
【解答】
A.物体受到力的作用，如果合力为零，运动状态不发生改变，故A错误；
B.物体所受合力为零时，可能处于静止状态，也可能做匀速直线运动，故B错误；
C.物体速度为零时，所受合力不一定为零，故C错误；
D.物体做匀速直线运动时，所受合力一定为零，故D正确。
故选D。
2.【答案】A
【解析】
略
3.【答案】A
【解析】
【分析】
对重物受力分析，根据牛顿第二定律得出重物的加速度大小和方向，从而得出电梯的加速度大小和方向，从而判断出电梯的运动规律。
解决本题的关键知道重物和电梯具有相同的加速度，根据牛顿第二定律进行分析，通过加速度判断电梯的运动情况。
【解答】
C.电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，知重物的重力等于10N； 在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为8N，对重物有：mg-F=ma，解得：a=2m/s2，方向竖直向下； 则电梯的加速度大小为2m/s2，方向竖直向下，则对人m人g-F=m人a，此时电梯对人的支持力大小小于人的重力大小，故C错误；
AB..电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，故A正确，B错误；
D.电梯对人的支持力大小等于人对电梯的压力，故D错误。
故选A。
4.【答案】D
【解析】
解：用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力，同时弹簧发生形变，手也就受到弹簧的拉力，手对弹簧的力和弹簧拉手的力是同种性质的力是一对作用力和反作用力，所以大小相等，方向相反，同时产生，同时消失，属于相同性质的力。故D正确；
故选：D。
作用力和反作用力大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上，同时产生且同时消失，属于同性质的力。
本题考查作用力和反作用力的关系，能区别平衡力和作用力和反作用力的关系，二者的不同之处是作用在不同物体上。
5.【答案】C
【解析】
解：先对整体受力分析，受重力、支持力和拉力，根据牛顿第二定律，有：
F=（M+m）a ①
再对物体m受力分析，受重力、支持力和向前的静摩擦力，根据牛顿第二定律，有：
f=ma ②
由①②联立解得：f=ma=，故ABD错误，C正确；
故选：C。
由于小车和木块一起作无相对滑动的加速运动，所以小车和木块的加速度大小相同，对小车和木块受力分析，根据牛顿第二定律可以求得摩擦力的大小。
当分析多个物体的受力、运动情况时，通常可以采用整体法和隔离法，用整体法可以求得系统的加速度的大小，再用隔离法可以求物体之间的作用的大小。
6.【答案】A
【解析】
解：剪断细绳之前，AB整体受到重力和弹簧的弹力F而静止，此时弹簧的弹力大小：F=3mg，
剪断细绳时，绳的拉力消失，而弹簧的弹力不变，根据牛顿第二定律得：
对A有：F-mg=maA，
解得：aA=2g，
B只受重力，故B的加速度为aB=g．
故选：A
剪断细绳时，B球自由下落，弹簧的弹力不变，根据牛顿第二定律求出A球和B球的瞬时加速度大小和方向．
本题是瞬时问题，关键掌握弹簧的弹力不会突变，而绳的弹力会突变；剪断细绳时绳的拉力立刻变为零，而弹簧的弹力不变．
7.【答案】D
【解析】
解：恒力单独作用于两个物体上时，根据牛顿第二定律得：
F=m1a1
F=m2a2
解得：
当F作用在质量为（m1+m2）的物体上时，根据牛顿第二定律得：
a====
故选：D。
恒力单独作用于两个物体上时，根据牛顿第二定律列出两个方程，当F作用在质量为（m1+m2）的物体上时再根据牛顿第二定律列式，联立方程即可解题．
本题主要考查了牛顿第二定律的直接应用，难度不大，属于基础题．
8.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查超重和失重的性质；重点是对超重和失重的判定，其依据是研究对象所受加速度的方向，研究对象受加速度向下为失重，研究对象受加速度向上为超重。
由于电梯减速下降，故加速度向上，可知人处于超重状态，由此对人受力分析，列牛顿第二定律解得电梯对人的支持力，进而得人对电梯的压力。
【解答】
由于电梯减速下降，故加速度向上，对人受力分析，受到重力mg，地面支持力N；
由牛顿第二定律：mg-N=ma；
即：；
解得：；
故ABC错误，D正确。
故选D。
9.【答案】A
【解析】
【分析】
根据v-t图和F-t图象可知，在4-6s，物块匀速运动，处于受力平衡状态，所以拉力和摩擦力相等，由此可以求得物体受到的摩擦力的大小，再根据在2-4s内物块做匀加速运动，由牛顿第二定律可以求得物体的质量的大小。
本题考查学生对于图象的解读能力，根据两个图象对比可以确定物体的运动的状态，再由牛顿第二定律来求解。
【解答】
由v-t图可知4-6s，物块做匀速运动，则有：Ff=F=2N
在2-4s内物块做匀加速运动，由题图可知加速度a=2m/s2，由牛顿第二定律得
将F=3N、Ff=2N及a代入解得m=0.5kg
由动摩擦定律得 ，所以A正确，BCD错误。
故选A。
10.【答案】AC
【解析】
由牛顿第一定律知道，质量是物体惯性的惟一量度，BD错误，A正确。根据运动学公式v2－＝2ax，可得C是正确的。
11.【答案】AD
【解析】
解：小球受力如图所示，由牛顿第二定律得：
mAgtanθ=mAa，
解得球的加速度为：a=gtanθ，方向水平向右，
小球与车的运动状态相同，车的加速度向右，
因此车可能向右做加速运动，或向左做减速运动，
故AD正确，BC错误．
故选：AD．
车和球一起运动，它们由共同的加速度，对小球受力分析，可以求得小球的加速度的大小，即为小车的加速度的大小，从而可以判断小车可能的运动情况．
对于多个物体的受力分析通常采用的方法就是整体法和隔离法，通过整体法求得加速度，再利用隔离法求物体之间的力的大小．
12.【答案】AD
【解析】
【分析】
升降机内的弹簧秤的读数是人对弹簧秤的拉力的大小，也就是人受到的拉力的大小，通过图像的读数，和人的真实的重力相对比，可以判断人处于超重还是失重状态，从而可以判断升降机的运动状态。
本题考查了牛顿第二定律；匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的图像。本题是判断物体的运动的状态，通过牛顿第二定律求得物体的加速度的大小，根据加速度就可以判断物体做的是什么运动。
【解答】
人的体重为490N，在第一段时间内读数是440N，小于人的真实的体重，此时人处于失重状态，应该有向下的加速度，即加速度应该是负的，所以第一段时间的图像应该是向下倾斜的，所以BC错误；
之后的第二段时间内弹簧秤的示数和人的真实的体重相等，说明此时应该处于平衡状态，所以电梯是匀速运动，在速度-时间图像中应该是水平的直线，在第三段时间内弹簧秤的示数大于人的真实的体重，此时人处于超重状态，应该有向上的加速度，即加速度应该是正的，所以第三段时间的图像应该是向上倾斜的，故AD正确。
故选AD。
13.【答案】BD
【解析】
【分析】
小球自由落下，接触弹簧时有竖直向下的速度，接触弹簧后，弹簧被压缩，弹簧的弹力随着压缩的长度的增大而增大。以小球为研究对象，开始阶段，弹力小于重力，合力竖直向下，与速度方向相同，小球做加速运动，合力减小；当弹力大于重力后，合力竖直向上，小球做减速运动，合力增大。
本题考查含有弹簧的问题的牛顿第二定律的应用，是高考的热点。关键在于分析小球的受力情况，来确定小球的运动情况，抓住弹力是变化的这一特点，正确分析瞬间加速度是解题的关键；不能简单认为小球一接触弹簧就做减速运动。
【解答】
AB.小球与弹簧接触后，开始重力大于弹力，加速度向下，做加速运动，加速度减小。当加速度减小到零以后，弹力大于重力，加速度向上，做减速运动到零。故A错误，B正确。
C.当速度为零，弹簧压缩到最低点，此时合力不为零，加速度不为零，当重力和弹力相等时，加速度为零，故C错误；
D.小球先做加速运动再做减速运动，当加速度为零，即重力与弹簧弹力相等时，速度最大，故D正确。
故选BD。
14.【答案】A 0.50 平衡摩擦力过度 平衡摩擦力不足或未平衡摩擦
【解析】
解：（1）A、实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，故A正确；
B、平衡摩擦力时，应不挂钩码，使小车拖着纸带能在木板上匀速下滑，故B错误；
C、每次改变小车所受的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C错误；
D、实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故D错误；
故选A。
（2）由匀变速运动的推论△x=aT2可知：
加速度a===0.50m/s2；
（3）图3甲中，当F=0时，加速度不为零，可知出现甲的原因是平衡摩擦力过度；图3乙中，当拉力等于一定值时小车才有加速度，则出现丙图的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦；
故答案为：（1）A （2）0.50（0.48～0.50均可） （3）平衡摩擦力过度 （4）平衡摩擦力不足或未平衡摩擦。
（1）根据探究牛顿第二定律的原理和实验装置即可分析判断，要注意实验中的注意事项是解题的关键；
（2）利用逐差法△x=aT2可以求出物体的加速度大小，
（3）明确实验中误差情况，根据图象分析可能的误差原因。
本题考查探究物体的加速度与合外力的关系实验；解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题。
15.【答案】解：（1）以重物为研究对象，重物受向下的重力mg，向上的弹簧拉力F，由于重物的重力mg大于弹簧的拉力F，因此重物所受合力方向向下，即重物的加速度方向应向下，重物处于失重状态．
由牛顿第二定律有：mg-F=ma
所以a==m/s2=2 m/s2
（2）以人为研究对象，人受到重力Mg，底板的支持力FN，
由牛顿第二定律有 Mg-FN=Ma，
得FN=Mg-Ma=60×（10-2）N=480N，
由牛顿第三定律知，人对升降机底板的压力大小为480N．
（3）悬线突然断开，则此时重物的加速度立即变为重力加速度，即大小是10 m/s2，方向竖直向下．
答：（1）重物的加速度的方向向下，重物是处于失重状态，重物的加速度的大小为2m/s2．
（2）这时该工人对升降机底板的压力是480N．
（3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度立即变为重力加速度．
【解析】
（1）超重：具有向上的加速度，失重：具有向下的加速度；然后根据牛顿第二定律列方程求重物的加速度；
（2）根据牛顿第二定律列方程求地板对人的支持力，进而由牛顿第三定律得出人对底板的压力；
（3）悬挂测力计的悬线突然从A点断开，悬线的拉力瞬间消失，重新对物体受力分析求加速度即可．
本题考查牛顿第二定律的应用：超重和失重问题，注意判断超重还是失重时根据加速度的方向而不是根据速度的方向．
16.【答案】解：对物体，水平方向有：，
竖直方向有：，
又，
由以上各式解得：，
由运动学公式得，3s末物体的速度大小：。
【解析】
本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁。
根据牛顿第二定律求出物体的加速度，结合速度时间公式求出物体3s末的速度。
17.【答案】解：（1）根据速度-时间图线中的斜率表示加速度可知，匀加速直线运动的加速度大小为：
a1==20 m/s2
匀减速直线运动的加速度大小为：
a2==10 m/s2
（2）根据牛顿第二定律得：
施加拉力时：
F-μmgcosθ-mgsinθ=ma1
撤去拉力后mgsinθ+μmgcosθ=ma2
联立解得：F=30 N μ=0.5
（3）在物体沿斜面向上运动的过程中，设撤去力F后物体运动到最高点的时间为t2
v1=a2t2
解得t2==2 s
则物体沿斜面下滑的时间为t3=t-t1-t2=4-2-1=1 s
设下滑加速度大小为a3，由牛顿第二定律得：
mgsinθ-μmgcosθ=ma3
解得a3=2 m/s2
所以t=4 s时物体的速度：
v=a3t3=2×1 m/s=2 m/s
答：（1）物体运动0～1s和1s～2s内的加速度大小分别为20 m/s2和10 m/s2；
（2）物体与斜面间的动摩擦因数μ和拉力F的大小分别为0.5和30N；
（3）t=4s时物体的速度大小为2m/s．
【解析】
（1）由图象得出加速上升过程和减速上升过程的加速度；
（2）根据牛顿第二定律求出物体与斜面间的动摩擦因数和拉力F的大小；
（3）先通过图象得到3s末速度为零，然后求出3s到4s物体的加速度，再根据速度时间关系公式求解4s末速度．
本题关键受力分析后，根据牛顿第二定律，运用正交分解法求解出各个运动过程的加速度，然后结合运动学公式列式求解即可，注意正确分析物理过程是解题的关键．下载本文
