1、第四章 牛顿运动定律 (时间90分钟，满分100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分) 1如图1所示，物块m与车厢后壁间的动摩擦因数为，当该车水平向 右加速运动时，m恰好沿车厢后壁匀速下滑，则车的加速度为()AgBg C. D.g 2如图2所示，一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为 ()A2(M) BM C2M D0 3建筑工人用图3所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0
2、.500 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2) ()A510 N B490 N C890 N D910 N4在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢 通过一根轻质弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为，在这段时间内木块与车厢保持相对静止，如图4所示不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变为 ()图4A伸长量为tan B压缩量为tanC伸长量为 D压缩量为 5如图5所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F
3、的作用已知物块P沿斜面加速下滑现保持F的方向不变，使其减小，则加速度 ()A一定变小 B一定变大C一定不变 D可能变小，可能变大，也可能不变 6如图6所示，质量为m的球置于斜面上，被一个固定在斜面上的竖直挡板挡住现用一 个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是 ()A若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分每小题有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答
4、的得0分) 7直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图7所示设投放初速度为零， 箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态在箱子下落过程中，下列说法正确的是 ()A箱内物体对箱子底部始终没有压力B箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大C箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大D若下落距离足够长，箱内物体受到的支持力等于物体的重力 8如图8所示，A、B球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是 ()A两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为gsinBB球的
5、受力情况未变，瞬时加速度为零CA球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2gsinD弹簧有收缩的趋势，B球的瞬时加速度向上，A球的瞬时加速度向下，瞬时加速度 都不为零9一个静止的质点，在04 s时间内受到力F的作用，力的方向始终在同一直线上，力F 随时间t的变化如图9所示，则质点在 ()图9A第2 s末速度改变方向B第2 s末位移改变方向C第4 s末质点位移最大D第4 s末运动速度为零10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，t0至t3时间段内，弹簧测力计的示数如图10所示，电梯运行的vt图可能是图11中的(取电梯向上运动的方向为正) ()图10图11三、简答
6、题(本题共2小题，共18分请将解答填写在相应的位置) 11(5分)如图12所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中用打点计 时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点， 相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，距离如图，单位是cm，小车的加速度是_m/s2.图1212(13分) “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图13 所示图13(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图14所示计时器打点的时间间隔为0.02 s从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离该小车的加速度a_m/s2.(结果保留
7、两位有效数字)图14(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据在图15中作出aF的关系图象图15(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点请说明主要原因四、计算题(本题共4小题，共48分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的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(1
8、0分)如图16所示，斜面体质量为M，倾角为，与水平面间的动 摩擦因数为，用细绳竖直悬挂一质量为m的小球静止在光滑斜面 上，当烧断绳的瞬间，至少以多大的水平向右的力由静止拉动斜面 体，小球才能做自由落体运动到地面？14(12分)为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况，甲、乙两位同学在 一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验质量为m50 kg的甲同学站在体重 计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中，体重计示数随时间变化的情况， 并作出了如图17所示的图象，已知t0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知 该大楼共19层g取10 m/s2，求：图17(1)电梯启动和制动的加
9、速度大小(2)电梯上升的总高度及该大楼的层高15(14分)如图18(a)所示，质量m1 kg的物体沿倾角37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示，求：(sin370.6，cos370.8，g10 m/s2)图18(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)比例系数k.16(12分)质量为m1.0 kg的小滑块(可视为质点)放在质量为M3.0 kg的长木板的右端，木板上表面光滑，木板与地面之间的动摩擦因数为0.2，木板长L1.0 m开始时两者都处于静止状态，现对木板施加水平向右的恒力F12 N
10、，如图19所示，经一段时间后撤去F.为使小滑块不掉下木板，试求：用水平恒力F作用的最长时间(g取10 m/s2)图19第四章 牛顿运动定律 章末质量检测【参考答案与详细解析】(时间90分钟，满分100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分) 1解析：设物块m与车厢后壁间的弹力大小为FN，物块的加速度大小为a，对物块由牛顿第二定律得FNma，竖直方向mgFN0，两式联立解得a，选项C对答案：C 2解析：设减少的质量为m，匀速下降时：MgFkv，匀速上升时：MgmgkvF，解得m2(M)，A正确答案：A 3解析：对建筑材料进行受力分析根据牛顿第二定律有Fmgma，得绳子的拉力大小等
11、于F210 N，然后再对人受力分析由平衡的知识得MgFFN，得FN490 N，根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为490 N，B对答案：B 4解析：分析m2的受力情况可得：m2gtanm2a，得出：agtan，再对m1应用牛顿第二定律，得：kxm1a，xtan，因a的方向向左，故弹簧处于伸长状态，故A正确答案：A 5解析：受力分析如图所示：沿斜面方向由牛顿第二定律得：mgsinFcosma.若F减小，则a增大，所以选B.答案：B 6解析：球受力如图，则FN2FN1sinmaFN1cosmg由此判断A、B错误根据牛顿第二定律，FN1、FN2和mg三力的合力等于ma，C错误根据FN1，D正确答案
12、：D二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分每小题有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分) 7解析：因为受到阻力，不是完全失重状态，所以物体对支持面有压力，A错由于箱子 阻力与下落的速度成二次方关系，箱子最终将匀速运动，受到的压力等于重力，B错，C、D对答案：CD 8解析：线烧断瞬间，弹簧弹力与原来相等，B球受力平衡，aB0，A球所受合力为mgsin kx2mgsin，故aA2gsin.答案：BC9解析：这是一个质点的受力和时间关系的图象，从图象可以看出，在前两秒力的方向和运动的方向相同，质点经历了一个加速度逐渐增大的加速运动和加速度逐渐减小的加
13、速运动过程，2秒末速度达到最大，从2秒末开始到4秒末，运动的方向没有发生改变而力的方向与运动的方向相反，质点又经历了一个加速度逐渐增大的减速运动和加速度逐渐减小的减速运动过程，和前2秒的运动情况相反，4秒末速度为零，质点的位移达到最大，所以C、D正确答案：CD 10解析：由Gt图象知：t0t1时间内该人具有向下的加速度，t1t2时间内该人 匀速或静止，t2t3时间内，该人具有向上的加速度，因此其运动情况可能是：t0t3时间内 故A、D正确答案：AD三、简答题(本题共2小题，共18分请将解答填写在相应的位置) 11解析：a的计算利用逐差法a102m/s21.60 m/s2答案：1.6012解析：
14、(1)a m/s20.16 m/s2或a m/s20.15 m/s2.(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合力F的测量值小于真实值，aF的图线不过原点答案：(1)0.16(0.15也算对)(2)如下图所示(3)未计入砝码盘的重力四、计算题(本题共4小题，共48分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的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解析：设小球自由落体运动到地面上，下落高度为h，则斜面体至少水平向右运动的位移为：xhcot对小球：hgt2对斜面体：xat2由以上三式解得：ag
15、cot以斜面体为研究对象有：FMgMa所以FMgMgcot(cot)Mg.答案：(cot)Mg 14解析：(1)由图可知，第3 s内电梯加速度由FN1mgma1，可得：a12 m/s2第30 s内电梯加速度由mgFN2ma2，可得a22 m/s2.(2)电梯上升的总高度Ha1t12a2t22a1t1t匀212 m212 m2126 m54 m故平均层高为h m3 m.答案：(1)2 m/s22 m/s2(2)54 m3 m 15解析：(1)由图象知v0，a04 m/s2，得mgsinmgcosma00.25.(2)由图象知v5 m/s，a0，得mgsinFNkvcos0FNmgcoskvsin联立两式得mg(sincos)kv(sincos)0k kg/s0.84 kg/s.答案：(1)0.25(2)k0.84 kg/s16解析：撤力前后木板先加速后减速，设加速过程的位移为x1，加速度为a1，加速运动的时间为t1；减速过程的位移为x2，加速度为a2，减速运动的时间为t2.由牛顿第二定律得撤力前：F(mM)gMa1解得a1 m/s2撤力后：(mM)gMa2解得a2 m/s2x1a1t12，x2a2t22为使小滑块不从木板上掉下，应满足x1x2L又a1t1a2t2由以上各式可解得t11 s即作用的最长时间为1 s.答案：1 s