第四章 運動和力的關(guān)系 測評（B）課后練習(xí)【含答案】

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1、第四章測評(B) (時間:60分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。第1~5小題只有一個選項正確,第6~8小題有多個選項正確) 1.下列說法正確的是(　　) A.運動越快的汽車越不容易停下來,是因為汽車運動得越快,慣性越大 B.作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力 C.伽利略的理想實驗是憑空想象出來的,是脫離實際的理論假設(shè) D.馬拉著車向前加速時,馬對車的拉力大于車對馬的拉力 答案:B 解析:慣性的唯一量度是質(zhì)量,質(zhì)量大則慣性大,慣性與速度無關(guān),所以A項錯誤;作用力與反作用力一定是同性質(zhì)的力,所以B項正確;伽利略的理想斜面實驗在實驗的基礎(chǔ)上,經(jīng)

2、過了合理的推理,所以C項錯誤;馬對車的拉力與車對馬的拉力是相互作用力,大小一定相等,所以D項錯誤。 2.初始時靜止在光滑水平面上的物體,受到一個逐漸減小的水平力的作用,則這個物體的運動情況為(　　) A.加速度不變,速度先增大后減小 B.加速度不斷增大,速度不斷減小 C.加速度不斷減小,速度不斷增大 D.加速度不變,速度先減小后增大 答案:C 解析:水平面光滑,說明物體不受摩擦力作用,物體所受到的水平力即為其合外力。水平力逐漸減小,合外力也逐漸減小,由公式F=ma可知,當(dāng)F逐漸減小時,a也逐漸減小,但速度逐漸增大。 3.如圖所示,在光滑水平面上有一段質(zhì)量分布均勻的粗麻繩,繩子在

3、水平向右的恒力F作用下做勻加速直線運動。繩子上某一點到繩子左端的距離為x,設(shè)該點處的拉力為FT,則最能正確反映FT與x之間的關(guān)系的圖像是(　　) 答案:A 解析:設(shè)繩子總長為l,單位長度質(zhì)量為m,對整體分析,根據(jù)牛頓第二定律有F=lma;則對x分析可知FT=xma,聯(lián)立解得FT=Flx,故可知FT與x成正比;且x=0時,FT=0,故A正確,B、C、D錯誤。 4.(2019湖北沙市期末)蹦極是一項非常刺激的體育運動。某人身系彈性繩自高空p點自由下落,圖中a點是彈性繩的原長位置,c是人所到達的最低點,b是人靜止懸吊時的位置,人在從p點下落到最低點c點的過程中,下列說法錯誤的是(　

4、　) A.在pa段做自由落體運動,處于完全失重狀態(tài) B.在ab段繩的拉力小于人的重力,處于失重狀態(tài) C.在bc段繩的拉力大于人的重力,處于超重狀態(tài) D.在c點,速度為零,處于平衡狀態(tài) 答案:D 解析:a點是彈性繩的原長位置,故在a點之前人只受重力,做自由落體運動,處于完全失重狀態(tài),故A正確。b是人靜止懸吊時的平衡位置,在ab段人向下做加速度減小的加速運動,則繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài),故B正確。在bc段繩的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的減速運動,加速度向上,則人處于超重狀態(tài),故C正確。c是人所到達的最低點,故c點速度為零,但受向上的合力不為零,有向上的加速度,

5、不是平衡狀態(tài),故D不正確。 5.(2019湖北武漢期末)如圖所示,在水平面上運動的小車內(nèi),用輕繩AB、BC拴住一個重力為G的小球,輕繩AB、BC與水平方向夾角分別為30°和45°,繩AB的拉力為FT1,繩BC的拉力為FT2,下列敘述不正確的是(　　) A.小車向右以加速度g勻加速運動時FT1=0 B.小車向右以加速度g勻加速運動時FT2=2G C.小車向右以加速度3g勻減速運動時FT2=0 D.小車向右以加速度3g勻減速運動時FT1=2G 答案:D 解析:若小車向右加速運動,當(dāng)繩AB的拉力恰為零時,根據(jù)牛頓第二定律,mgtan45°=ma1,解得a1=g,則小車向右以加速度g

6、勻加速運動時,FT1=0,FT2=2G,選項A、B正確;若小車向右做減速運動,當(dāng)繩BC的拉力恰為零時,根據(jù)牛頓第二定律,mgtan60°=ma2,解得a2=3g,則小車向右以加速度3g勻減速運動時,FT2=0,FT1=2G,故選項C正確,選項D錯誤。此題需要分別找出當(dāng)繩AB和繩BC的拉力為零時的臨界加速度值,意在考查學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律分析臨界問題的能力,形成科學(xué)思維。 6.如圖所示,質(zhì)量分別為m1、m2的A、B兩個物體放在斜面上,中間用一個輕桿相連,A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2,它們在斜面上加速下滑,關(guān)于桿的受力情況,下列分析正確的是(　　) A.若μ1>μ2,m1=m

7、2,則桿受到壓力 B.若μ1=μ2,m1>m2,則桿受到拉力 C.若μ1<μ2,m1≠m2,則桿受到拉力 D.若μ1=μ2,m1≠m2,則桿無作用力 答案:ACD 解析:假設(shè)桿無彈力,滑塊受重力、支持力和滑動摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律,有m1gsinθ-μ1m1gcosθ=m1a1,解得a1=g(sinθ-μ1cosθ);同理a2=gsinθ-μ2gcosθ;若μ1>μ2,則a1a2,A加速度較大,桿受到拉力,故C正確。 7

8、.(2019陜西榆林期末)如圖所示,圓柱形的倉庫內(nèi)有三塊長度不同的光滑滑板aO、bO、cO,其下端都固定于底部圓心O,而上端則擱在倉庫側(cè)壁上,三塊滑板與水平面的夾角依次是30°、45°、60°。若有三個物體同時從a、b、c處開始下滑(忽略阻力),則(　　) A.a處物體最后到O點 B.b處物體最先到O點 C.c處物體最先到O點 D.a、c處物體同時到O點 答案:BD 解析:斜面上的加速度a=mgsinθm=gsinθ,斜面的長度l=Rcosθ,根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律l=12at2,得t2=2Rgsinθcosθ。所以ta2=2R12×32×g=83R3g,tb2=2R22×22

9、×g=4Rg,tc2=2R12×32×g=83R3g,則tb

10、度為a1=1m/s2;當(dāng)F2等于5N時,A的加速度為a2=2m/s2。聯(lián)立可得小滑塊A的質(zhì)量mA=2kg,A與B之間的摩擦力Ff=1N,故A錯誤。把A、B看成一個整體,則有F1=(mA+mB)a1,代入數(shù)據(jù)得木板B的質(zhì)量mB=1kg,故B正確。由圖可知,當(dāng)拉力F大于3N后二者即發(fā)生相對運動,所以F=6N時木板B加速度仍然為1m/s2,故C正確。A與B之間的摩擦力Ff=μmAg,所以μ=FfmAg=120=0.05,故D錯誤。 二、實驗題(本題共2小題,共18分) 9.(9分)(2019廣東中山月考)某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律,其中打點計時器的打點周期為0.02 s。

11、 甲 (1)本實驗應(yīng)用的實驗方法是　　　　。? A.控制變量法 B.假設(shè)法 C.理想實驗法 D.等效替代法 (2)(多選題)為了驗證加速度與合外力成正比,必須做到　　　　。? A.實驗前要平衡摩擦力 B.每次實驗都必須從相同位置釋放小車 C.實驗時拉小車的細繩必須保持與小車運動軌道平行 D.實驗過程中,如拉力改變,則必須重新平衡摩擦力 (3)圖乙為某次實驗得到的紙帶,紙帶上相鄰的兩計數(shù)點間有四個點未畫出,則小車的加速度大小為a=　　　　 m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。? 乙 (4)在驗證“質(zhì)量一定,加速度a與合外力F的關(guān)系”時,某學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖丙所

12、示的a-F圖像,其中圖線不過原點并在末端發(fā)生了彎曲,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有　　　　。? A.木板右端墊起的高度過小(即平衡摩擦力不足) B.木板右端墊起的高度過大(即平衡摩擦力過度) C.盤和重物的總質(zhì)量m遠小于車和砝碼的總質(zhì)量m'(即m?m') D.盤和重物的總質(zhì)量m沒有遠小于車和砝碼的總質(zhì)量m' 丙 答案:(1)A　(2)AC　(3)0.64　(4) BD 解析:(1)本實驗應(yīng)用的實驗方法是控制變量法,故A選項正確。(2)為了驗證加速度與合外力成正比,實驗中必須做到實驗前平衡摩擦力和拉小車的細繩保持與軌道平行,選項A、C正確。(3)根據(jù)Δx=aT2,T=0.1s,運用逐

13、差法得,a=0.64m/s2。(4)圖線不過原點的原因是平衡摩擦力過度,故A選項錯誤,B選項正確;圖線在末端發(fā)生彎曲,是因為盤和重物的總質(zhì)量m沒有遠小于車和砝碼的總質(zhì)量m',故C選項錯誤,D選項正確。 10.(9分)某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的裝置進行探究加速度與合外力的關(guān)系的實驗。裝置中,小車質(zhì)量為m車,沙桶和沙子的總質(zhì)量為m,通過改變m來改變小車所受的合外力大小,小車的加速度a可由打點計時器和紙帶測出?，F(xiàn)保持小車質(zhì)量m車不變,逐漸增大沙桶和沙的總質(zhì)量m進行多次實驗,得到多組a、F值(F為彈簧測力計的示數(shù))。 甲 (1)為了減小實驗誤差,下列做法正確的是　　　　。? A.先釋放

14、小車,后接通打點計時器的電源 B.平衡摩擦力時紙帶應(yīng)穿過打點計時器 C.應(yīng)選用質(zhì)量足夠小的輕繩并減小滑輪的摩擦 D.沙桶和沙的總質(zhì)量要遠小于小車的質(zhì)量 (2)圖乙為實驗中打下的一條紙帶,紙帶中每兩個計數(shù)點間還有四個計時點未畫出,打點計時器的頻率為50 Hz,測量得到AC=2.30 cm,AE=7.20 cm,則小車的加速度a=　　　　 m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。? 乙 (3)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)以a為縱軸,F為橫軸,建立坐標系,畫出了如圖丙所示的一條傾斜直線,圖線未過原點的原因可能是??　。? 丙 答案:(1)BC (2)0.65 (3)平衡摩擦力過度 解析:(

15、1)本實驗中彈簧測力計的示數(shù)為繩子的拉力,所以不需要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量;滑輪摩擦要足夠小,繩的質(zhì)量要足夠小,實驗前要對裝置進行平衡摩擦力的操作,以保證小車所受合外力等于繩子的拉力;實驗時,若先放開小車,再接通打點計時器電源,可能會使打出來的點很少,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,誤差較大;平衡摩擦力時紙帶應(yīng)穿過打點計時器,故B、C正確,A、D錯誤。 (2)根據(jù)勻加速直線運動的推論公式Δx=aT2,可得a=xCE-xAC4T2=7.20-2.30-2.304×0.12×10-2m/s2=0.65m/s2。 (3)由題圖丙可知F=0時,a>0,則圖線未過原點的原因可能是平衡摩擦力過度

16、。 三、計算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 11.(13分)(2019福建泉州教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測)如圖甲所示,質(zhì)量m=1 kg的物體靜止在水平地面上,t=0時刻開始,有F1=9 N的水平拉力作用于物體上,t1時刻水平拉力大小變?yōu)镕2、方向不變。物體的運動速度v隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,其中t1~3 s 時間內(nèi)圖線與橫軸圍成的面積(圖乙中陰影部分)是 0~t1時間內(nèi)的6倍。已知物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)力F1的作用時間t1; (2)力F2的大小。 答案:(1)1 s (2)

17、7 N 解析:(1)假設(shè)物體的加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律得 F1-Ff=ma1 FN=mg 又Ff=μFN 解得a1=4m/s2 由題圖乙可知,t1時刻物體的速度大小為v1=4m/s,根據(jù)勻加速直線運動的速度公式可得 t1=v1a1=1s。 (2)設(shè)t2=3s時物體速度大小為v2,則t1到t2時間內(nèi)位移為 s2=12(v1+v2)(t2-t1) 在0到t1時間內(nèi)位移為 s1=12v1t1 又s2=6s1 設(shè)物體的加速度為a2,則 a2=v2-v1t2-t1 根據(jù)牛頓第二定律得 F2-μmg=ma2 解得F2=7N。 12.(14分)(2019山東濟南期末

18、)一架質(zhì)量m=2 kg的無人機,其動力系統(tǒng)所能提供的最大升力F=36 N,運動過程中所受空氣阻力大小恒為Ff=4 N。(g取10 m/s2) (1)無人機在地面上從靜止開始,以最大升力豎直向上起飛。求在t=5 s時無人機離地面的高度h。 (2)當(dāng)無人機懸停在距離地面高度h'=100 m處時,由于動力設(shè)備故障,無人機突然失去升力而墜落。求無人機墜落到地面時的速度v。 (3)第(2)問無人機墜落過程中,在遙控設(shè)備的干預(yù)下,動力設(shè)備重新啟動提供向上最大升力。為保證安全著地(到達地面時速度為零),求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t1。 答案:(1)75 m (2)40 m/s (3)

19、553 s 解析:(1)由牛頓第二定律得F-mg-Ff=ma 代入數(shù)據(jù)解得a=6m/s2, 則上升高度h=12at2=75m。 (2)下落過程中mg-Ff=ma1 代入數(shù)據(jù)解得a1=8m/s2, 落地時速度v2=2a1h' 代入數(shù)據(jù)解得v=40m/s。 (3)恢復(fù)升力后向下減速運動過程中F-mg+Ff=ma2 代入數(shù)據(jù)解得a2=10m/s2, 設(shè)恢復(fù)升力時的速度為v',則有v'22a1+v'22a2=h' 解得v'=4053m/s, 由v'=a1t1 代入數(shù)據(jù)解得t1=553s。 13.(15分)(2019江蘇揚州期末)某智能分揀裝置如圖所示,A為包裹箱,BC為傳送

20、帶。傳送帶保持靜止,包裹P 以初速度v0滑上傳送帶,當(dāng)P滑至傳送帶底端時,該包裹經(jīng)系統(tǒng)掃描檢測,發(fā)現(xiàn)不應(yīng)由A收納,被攔停在B處,且系統(tǒng)啟動傳送帶轉(zhuǎn)動,將包裹送回C處。已知v0=3 m/s,包裹P與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.8,傳送帶與水平方向夾角θ=37°,傳送帶BC長度l=10 m,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。 (1)求包裹P沿傳送帶下滑過程中的加速度大小和方向。 (2)求包裹P到達B時的速度大小。 (3)若傳送帶勻速轉(zhuǎn)動速度v=2 m/s,則包裹P從B處由靜止被送回到C處需經(jīng)多長時間。 (4)若傳送帶從靜止開始以加速度a加速轉(zhuǎn)

21、動,請寫出包裹P被送回到C處時的速度vC與a的關(guān)系式,并畫出vC2-a圖像。 答案:(1)0.4 m/s2　方向沿傳送帶向上 (2)1 m/s (3)7.5 s (4)vC=25m·am/s(a<0.4m/s2)22m/s(a≥0.4m/s2) 圖像如圖所示。 解析:(1)包裹下滑時,根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma1 代入數(shù)據(jù)解得a1=-0.4m/s2,方向沿傳送帶向上。 (2)包裹P沿傳送帶由B到C過程中,根據(jù)速度與位移關(guān)系可知v2-v02=2a1l 代入數(shù)據(jù)解得v=1m/s。 (3)包裹P向上勻加速運動,根據(jù)牛頓第二定律有μmgcosθ-mgs

22、inθ=ma2 解得a2=0.4m/s2 包裹P的速度達到傳送帶的速度所用時間為t1=va2=20.4s=5s 速度從零增加到等于傳送帶速度時通過的位移x=v22a2=42×0.4m=5m 因為x