高一物理培優(yōu)人教版必修1 第4章《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》章末綜合檢測(cè)
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高一物理培優(yōu)人教版必修1 第4章《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》章末綜合檢測(cè)
111
(時(shí)間:90分鐘,滿分:100分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.(2011年冀州高一檢測(cè))在近代社會(huì),各國之間的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、政治往來以及科學(xué)文化的溝通非常頻繁,對(duì)度量衡單位統(tǒng)一的呼聲越來越高,于是出現(xiàn)了國際單位制.在下列所給單位中,用國際單位制中基本單位表示加速度的單位的是( )
A.cm/s2 B.m/s2
C.N/kg D.N/m
答案:B
2.(2011年運(yùn)城高一檢測(cè))下列有關(guān)慣性大小的敘述中,正確的是( )
A.物體跟接觸面間的摩擦力越大,其慣性就越大
B.物體所受的合力越大,其慣性就越大
C.物體的質(zhì)量越大,其慣性就越大
D.物體的速度越大,其慣性就越大
解析:選C.慣性大小只與質(zhì)量有關(guān),與物體的受力情況、速度大小無關(guān),故C正確.
3.(2011年石家莊高一檢測(cè))下列說法中正確的是( )
A.放在水平桌面上靜止的物體,其重力與對(duì)桌面的壓力大小相等,是一對(duì)平衡力
B.人向前走,是因?yàn)榈孛鎸?duì)人腳的作用力大于腳對(duì)地面的作用力
C.雞蛋掉在地上破了,而地面未損壞,說明地面對(duì)雞蛋的作用力大于雞蛋對(duì)地面的作用力
D.跳高運(yùn)動(dòng)員能從地面上跳起,是由于起跳過程中地面給運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員所受的重力
答案:D
4.如圖4-7所示,吊籃P懸掛在天花板上,與吊籃質(zhì)量相等的物體Q被固定在籃中的輕彈簧托住,當(dāng)懸掛的細(xì)繩燒斷的瞬間,吊籃P與Q的加速度大小是( )
圖4-7
A.a(chǎn)P=aQ=g B.a(chǎn)P=2g aQ=g
C.a(chǎn)P=2g aQ=0 D.a(chǎn)P=g aQ=2g
解析:選C.繩斷瞬間,彈簧彈力未變,Q受力未變,故a=0,故只有C對(duì).
5.如圖4-8所示,質(zhì)量為M的楔形物塊靜置在水平地面上,其斜面的傾角為θ.斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊,小物塊與斜面之間存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉小物塊,使之勻速上滑.在小物塊運(yùn)動(dòng)的過程中,楔形物塊始終保持靜止.地面對(duì)楔形物塊的支持力為( )
圖4-8
A.(M+m)g
B.(M+m)g-F
C.(M+m)g+Fsinθ
D.(M+m)g-Fsinθ
解析:選D.勻速上滑的小物塊和靜止的楔形物塊都處于平衡狀態(tài),可將二者看作一個(gè)處于平衡狀態(tài)的整體.由豎直方向上受力平衡可得(M+m)g=FN+Fsinθ,因此,地面對(duì)楔形物塊的支持力FN=(M+m)g-Fsinθ,D選項(xiàng)正確.
6.(2011年哈爾濱質(zhì)檢)如圖4-9所示,質(zhì)量為M的框架放在水平地面上,一輕彈簧上端固定在框架上,下端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球上下振動(dòng)時(shí),框架始終沒有跳起,當(dāng)框架對(duì)地面壓力為零的瞬間,小球的加速度大小為( )
圖4-9
A.g B.g
C.0 D.g
解析:選D.以整體為研究對(duì)象,所受合外力為(M+m)g,根據(jù)牛頓第二定律:(M+m)g=Ma′+ma
因M始終沒有運(yùn)動(dòng),所以a′=0,故a=g,所以D對(duì).
7. 如圖4-10所示,A為電磁鐵,C為膠木托盤,C上放一質(zhì)量為M的鐵片B,A和C(包括支架)的總質(zhì)量為m,整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn).當(dāng)電磁鐵通電,鐵片被吸引上升的過程中,輕繩上拉力F的大小( )
圖4-10
A.F=mg
B.mg<F<(M+m)g
C.F=(M+m)g
D.F>(M+m)g
解析:選D.當(dāng)電磁鐵A沒有通電時(shí),整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),輕繩對(duì)裝置向上的拉力等于(M+m)g.當(dāng)電磁鐵A通電后,由于磁鐵的吸引作用,使鐵片B加速上升.
對(duì)B而言,設(shè)A對(duì)B的引力為FT,由牛頓第二定律可知FT>Mg.由牛頓第三定律可知B對(duì)A向下的引力FT′=FT>Mg.取A和C的整體為研究對(duì)象,由平衡條件可得F=mg+FT′,故F>(M+m)g.正確選項(xiàng)為D.
8.(2011年東北師大附中高一檢測(cè))如圖4-11所示,細(xì)線的一端固定于傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處,細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球.當(dāng)細(xì)線對(duì)小球的拉力剛好等于零時(shí),水平向右的加速度a的大小為(g為重力加速度)( )
圖4-11
A.g B.2g
C.g D.g
解析:選A.細(xì)線對(duì)小球的拉力剛好等于零,說明小球只受重力和斜面的支持力兩個(gè)力,且隨A一起向右以a做加速運(yùn)動(dòng),小球受力如圖所示,故小球的合力F=mg.
加速度a==g,A對(duì).
9.如圖4-12所示,兩個(gè)質(zhì)量相同的物體A、B緊靠在光滑的水平面上,它們分別受到F1和F2兩力的作用.已知F1>F2,則A、B之間的相互作用力的大小為( )
圖4-12
A.F1 B.F2
C.(F1+F2)/2 D.(F1-F2)/2
解析:選C.本題中對(duì)整體而言,有a=,隔離A物體分析可得a=,F(xiàn)即A、B兩物體間作用力的大?。梢陨蟽墒娇傻肍=,即C正確.
10.(2011年廣州高一檢測(cè))將物體豎直上拋,假設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力不變,其速度—時(shí)間圖象如圖4-13所示,則物體所受的重力和空氣阻力之比為( )
圖4-13
A.1∶10 B.10∶1
C.9∶1 D.8∶1
解析:選B.上升、下降過程中加速度大小分別為:
a上=11 m/s2,a下=9 m/s2,
由牛頓第二定律得:代入數(shù)據(jù)解得:
mg/Ff=10∶1,B正確.
二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,每小題8分,共16分.按題目要求作答)
11.在“研究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)選用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-14所示:
圖4-14
(1)在水平實(shí)驗(yàn)桌上放置一端有定滑輪的長木板,將不帶定滑輪的一端適當(dāng)墊起的目的是____________________________________.
(2)請(qǐng)指出這個(gè)同學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置中的三處錯(cuò)誤:
A.________________________________________________________________________.
B.________________________________________________________________________.
C.________________________________________________________________________.
答案:(1)平衡摩擦力或重力沿木板向下的分力與摩擦力平衡
(2)A.小車沒有緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,拉小車的細(xì)線與木板不平行
B.滑輪沒有伸出桌邊沿,致使懸線碰桌邊沿
C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電源錯(cuò)接為直流電源
12.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,采用如圖4-15所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出.
圖4-15
(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí),才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.
(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地觀測(cè)加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該做a與________的圖象.
圖4-16
(3)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫出了各自得到的a-圖線如圖4-16所示,兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同?________________________________________________________________________
解析:(1)只有M與m滿足M?m才能使繩對(duì)小車的拉力近似等于盤及盤中砝碼的重力.
(2)由于a∝,所以a-圖象應(yīng)是一條過原點(diǎn)的直線,所以數(shù)據(jù)處理時(shí),常作出a與的圖象.
(3)兩小車及車上的砝碼的總質(zhì)量相等時(shí),由圖象知乙的加速度大,故乙的拉力F大(或乙中盤及盤中砝碼的質(zhì)量大).
答案:見解析
三、計(jì)算題(本題共4小題,共44分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
13.(8分)一個(gè)氫氣球,質(zhì)量為200 kg,系一根繩子使它靜止不動(dòng),且繩子豎直,如圖4-17所示.當(dāng)割斷繩子后,氣球以2 m/s2的加速度勻加速上升,求割斷繩子前繩子的拉力為多大?
圖4-17
解析:以氣球?yàn)檠芯繉?duì)象,繩斷前,氣球靜止,故所受重力G、空氣浮力F1、繩的拉力F2三力平衡:
即G+F2=F1①
繩斷后,氣球在空氣浮力F1和重力G的作用下勻加速上升,由牛頓第二定律得:
F1-G=ma②
已知a=2 m/s2
所以F1=G+ma=2400 N,
F2=F1-G=400 N.
答案:400 N
14.(10分)用力F提拉用細(xì)繩連在一起的A、B兩物體,以5 m/s2的加速度勻加速豎直上升如圖4-18所示,已知A、B的質(zhì)量分別為1 kg和2 kg,繩子所能承受的最大拉力是35 N,(g=10 m/s2)求:
圖4-18
(1)力F的大小是多少?
(2)為使繩不被拉斷,加速上升的最大加速度為多少?
解析:(1)整體法求F
由牛頓第二定律得:
F-(mA+mB)g =(mA+mB)a
∴F=(mA+mB)(g+a)=(1+2)(10+5) N=45 N.
(2)繩恰好不被拉斷時(shí),繩對(duì)B的拉力為F′=35 N,此時(shí)加速度最大
對(duì)B由牛頓第二定律得:
F′-mBg=mam
∴am== m/s2=7.5 m/s2.
答案:(1)45 N (2)7.5 m/s2
15.(12分)如圖4-19所示,一質(zhì)量為5 kg的滑塊在F=15 N的水平拉力作用下,由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).若滑塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2,g取10 m/s2,問:
圖4-19
(1)滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大??;
(2)如果力F作用8 s后撤去,則撤去F后滑塊還能滑行的距離.
解析:(1)根據(jù)牛頓第二定律,F(xiàn)-Ff=ma1
得a1==
= m/s2=1 m/s2.
(2)撤去F后,滑塊在摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng).
撤去F后,a2===μg=0.210 m/s2=2 m/s2
撤去F時(shí)刻,v=a1t=18 m/s=8 m/s
由v2-v=2ax,可得
x2== m=16 m.
答案:(1)1 m/s2 (2)16 m
16.(14分)如圖4-20所示,質(zhì)量為m的物體放在水平地面上,物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,對(duì)物體施加一個(gè)與水平方向成θ角的力F,試求:
圖4-20
(1)物體在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)力F的值的范圍.
(2)力F取什么值,物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的加速度最大?
(3)物體在水平面上運(yùn)動(dòng)所獲得的最大加速度的數(shù)值.
解析:物體在水平面上運(yùn)動(dòng),F(xiàn)的值中隱蔽著臨界問題,用極限法將物理現(xiàn)象推向極端,當(dāng)F有最小值時(shí),物體恰在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)物體的受力如圖甲所示,由圖得:F1cosθ=μFN,F(xiàn)1sinθ+FN=mg.
解得:F1=
甲 乙
當(dāng)F有最大值時(shí)物體即將離開地面,此時(shí)地面對(duì)物體的支持力為零,物體的受力如圖乙所示,由圖得:
F2cosθ=mamax,F(xiàn)2sinθ=mg
解得:F2=,amax=gcotθ
則物體在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)F的值應(yīng)滿足
≤F≤.
答案:(1)≤F≤ (2) (3)gcotθ
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