2018年人教版高一物理必修一第4章牛顿运动定律3试题含解析

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2018年人教版高一物理必修一第4章牛顿运动定律3试题含解析

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K J.CO
M 第四章 3
 
  基础夯实  
一、选择题(1~4题为单选题,5、6题为多选题)
1.关于力的单位“牛”,下列说法不正确的是导学号 1321411( A )
A.“牛”这个单位是由质量为1kg的物体所受的重力为9.8N这个规定确定的
B.“牛”这个力的单位是根据在牛顿第二定律F=kma中取k=1时确定的
C.1N就是使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力
D.地面附近质量是1kg的物体所受的重力是9.8N,并不是规定的,而是根据牛顿第二定律F=ma得到的结果
解析:根据牛顿第二定律F=kma中k=1、m=1kg,a=1m/s2时的力叫作“一个单位的力”,即1kg·m/s2的力叫作1牛顿,用符号“1N”表示,故选项B、C正确,选项A错误。地面附近的重力加速度g约为9.8m/s2,因此根据牛顿第二定律F=ma可知,地面附近1kg的物体重力约为9.8N,并不是规定的,故选项D正确。
2.(山东济南一中2015~2016学年高一上学期期中)关于运动和力的关系,下列说法中正确的是导学号 1321411( C )
A.物体的速度为零时,它受到的合外力一定为零
B.物体运动的速度越大,它受到的合外力一定越大
C.物体受到的合外力越大,其速度变化一定越快
D.物体所受的合外力不为零时,其速度一定增大
解析:物体的速度为零与合外力并没有直接的关系,速度为零时,合外力也可以很大,故A错误;物体运动的速度大,可以是匀速直线运动,此时的合力是0,故B错误;根据牛顿第二定律,一个物体受到的合外力越大,说明他的加速度大,根据加速度的定义,也就是它的速度变化一定越快,故C正确;物体所受的合外力不为零时,物体也可以做减速运动,速度不一定增大。故D错误。
3.(江苏省启东中学2016~2017学年高一上学期月考)如图,鸟沿虚线斜向上加速飞行,空气对其作用力可能是导学号 1321411( B )
 
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
解析:鸟沿虚线斜向上加速飞行,加速度沿着虚线向上,故合力F沿着虚线向上;鸟受重力和空气对其作用力,根据力的合成法则,可知空气对其作用力可能为F2,故选B。
4.(北京市东城区2016~2017学年高一上学期期中)如图所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进。司机突然发现意外情况,紧急刹车做匀减速运动,加速度大小为a,则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是导学号 1321411( C )
 
A.m g2-a2  B.ma
C.m g2+a2 D.m(g+a)
解析:对西瓜A受力分析如图所示,F表示周围西瓜对A的作用力,则由牛顿第二定律得:F2-m2g2=ma,解得:F=mg2+a2,故C对,A、B、D错。
 
5.在光滑的水平面上有一个物体同时受到两个水平力F1和F2的作用,在第1s内该物体保持静止状态。若两个力随时间变化情况如图所示,则下列说法中正确的是导学号 1321411( AB )
 
A.在第5s内物体做变加速直线运动
B.在第3s内物体做变加速直线运动
C.在第4s末物体的加速度方向改变
D.在第6s末物体的速度为零
解析:物体在0~1s受等大反向共点力作用处于静止状态,1~4s,F2减小,F1不变,则物体向F1方向做加速度增大的加速运动,4~5s,F2增大到原值,则物体向F1方向做加速度减小的加速运动,5~6s向F1方向做匀速运动,则B正确。
6.(黑龙江省大庆实验中学2016~2017学年高一上学期检测)如图所示为“儿童蹦极”游戏,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳。质量为m的小明静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg,若小明左侧橡皮绳突然断裂,则橡皮绳断裂瞬间小明的导学号 1321411( AB )
 
A.速度为零
B.加速度a=g,沿原断裂绳的方向斜向下
C.加速度a=g,沿未断裂绳的方向斜向上
D.加速度a=g,方向竖直向下
解析:绳断的瞬间右侧橡皮绳的弹力来不及变化,小明所受的合力沿断绳的方向斜向下,F合=mg,a=F合m=g,所以B正确。绳断瞬间加速度不为零,速度为零,A正确。
二、非选择题
7.跳伞运动员在下落过程中(如图所示),假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比,即F=kv2,比例系数k=20N·s2/m2,跳伞运动员与伞的总质量为72kg,跳下高度足够高,(g取10m/s2)则:导学号 1321411
 
(1)跳伞运动员在空中做什么运动?收尾速度是多大?
(2)当速度达到4m/s时,下落加速度是多大?
答案:(1)做加速度越来越小的加速运动;vm=6m/s
(2)a=5.6m/s2
解析:(1)以伞和运动员作为研究对象,开始时速度较小,空气阻力F小于重力G,v增大,F随之增大,合力F合减小,做加速度a逐渐减小的加速运动;当v足够大,使F=G时,F合=0,a=0,开始做匀速运动,此时的速度为收尾速度,设为vm。
由F=kv2m=G,得vm=Gk=mgk=6m/s。
(2)当v=4m/s<vm时,合力F合=mg-F,F=kv2,由牛顿第二定律F合=ma得a=g-Fm=10m/s2-20×4272m/s2≈5.6m/s2。
  能力提升  
一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题)
1.(江苏省扬州市2016~2017学年高一上学期期末)如图所示,两车厢的质量相同,且到P点距离相等,其中某一个车厢内有一人拉动绳子使车厢相互靠近。若不计绳子质量及车与轨道间的摩擦,下列对于哪个车厢有人的判断中,正确的是导学号 1321411( C )
 
A.先开始运动的车厢内有人
B.后开始运动的车厢内有人
C.先到达P点的车厢内没人
D.不去称质量,无法确定哪个车厢内有人
解析:有拉力后,两车同时受到拉力,同时开始运动,故A、B错误;两车之间的拉力大小相等,根据牛顿第二定律a=Fm,有人的车厢总质量大,加速度小,由x=12at2可得,相同时间内位移小,后到达中点,即后到达两车中点的车厢里有人,先到达两车中点P的车厢里没有人,故C正确,故选C。
2.(四川省雅安市2016~2017学年高一上学期期中)质量为0.8kg的物体在一水平面上运动,如图a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v-t图象,则拉力与摩擦力大小之比为导学号 1321411( B )
 
A.9︰8 B.3︰2
C.2︰1 D.4︰3
解析:物体不受水平拉力时,加速度大小为:a1=ΔvΔt=64=1.5m/s2;物体受到水平拉力作用时加速度大小为:a2=ΔvΔt=12-68=0.75m/s2;根据牛顿第二定律得:f=ma1;F-f=ma2,可得:F︰f=3︰2,故A、C、D错误,B正确,故选B。
3.一个小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动。第一次小孩单独从滑梯上滑下,加速度为a1。第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触),加速度为a2。则导学号 1321411( A )
A.a1=a2 B.a1<a2
C.a1>a2 D.无法判断
解析:以滑梯上的孩子为研究对象,受力分析并正交分解如图所示。
 
x方向:mgsinα-Ff=ma
y方向:FN-mgcosα=0
x、y方向联系:Ff=μFN
由上列各式解得
a=g(sinα-μcosα)
与质量无关,A正确。
4.(江西省南昌八一中学、洪都中学、麻丘中学等六校2016~2017学年高一上学期期末)如图甲,某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处,滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示,由图可以判断正确的是导学号 1321411( ABD )
 
A.图线与纵轴的交点M的值aM=-g
B.图线与横轴的交点N的值TN=mg
C.图线的斜率等于物体的质量m
D.图线的斜率等于物体质量的倒数1m
解析:对货物受力分析,受重力mg和拉力T,根据牛顿第二定律,有
T-mg=ma,得a=Tm-g
当T=0时,a=-g,即图线与纵轴的交点M的值aM=-g,故A正确;
当a=0时,T=mg,故图线与横轴的交点N的值TN=mg,故B正确;
图线的斜率表示物体质量的倒数1m,故C错误,D正确。
5.(辽宁省抚顺市六校联合体2016~2017学年高一上学期期末)如图所示,轻弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住质量为m=1kg的小球,现在将小球与不可伸长的轻绳一端相连,弹簧被拉长到B处(在弹性限度内),轻绳与竖直方向成θ=45°角,此时小球处于静止状态,且刚好与水平面接触但没有压力,剪断轻绳后,小球向左最远可以运动到A处,已知小球与水平面间的动摩擦因数为μ=0.4,g=10m/s2,以下说法中正确的是导学号 1321411( AD )
 
A.当剪断轻绳的瞬间,小球的加速度大小为6m/s2
B.当剪断轻绳的瞬间,小球的加速度大小为10m/s2
C.小球从B运动到O的过程,加速度逐渐减小,速度逐渐增大
D.小球从B运动到O的过程,速度先增大后减小
解析:剪断轻绳前小球受力情况,如图所示,根据平衡条件得:轻弹簧的弹力大小F=mg=10N;剪断轻绳后,水平面对小球的支持力大小N=mg=10N,摩擦力大小为f=μmg=4N,根据牛顿第二定律得:加速度a=F-fm=10-41m/s2=6m/s2,方向向左,故A正确,B错误;从B到O运动过程中,当弹簧的弹力等于摩擦力时,此时的加速度为零,在此位置右侧,加速度减小,做加速运动,在此位置左侧,加速度增大,做减速运动,故速度先增大后减小,故C错误,D正确;故选A、D。
 
二、非选择题
6.水平地面上的木箱质量为20kg,用大小为100N的水平力推木箱,恰好能使木箱匀速前进;若用同样大小的力与水平方向成37°角斜向上拉木箱,如图所示,木箱的加速度多大?(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)导学号 1321411
 
答案:0.5m/s2
解析:如图甲所示,木箱匀速运动时滑动摩擦力Ff=μmg=F,所以μ=Ffmg=Fmg=10020×10=0.5
木箱加速运动时,如图乙所示
  
甲            乙
水平方向由牛顿第二定律知,
Fcos37°-μF′N=ma
竖直方向Fsin37°+F′N=mg
代入数据联立解得a=0.5m/s2
7.直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火,悬挂着m=500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1=45°,直升机取水后飞往火场,加速度沿水平方向,大小稳定在a=1.5m/s2时,悬索与竖直方向的夹角θ2=14°(如图所示),如果空气阻力大小不变,且忽略悬索的质量,试求水箱中水的质量M。(取重力加速度g=10m/s2,sin14°≈0.242,cos14°≈0.970)
导学号 1321411
 
答案:4.5×103kg
解析:直升机取水前,水箱受力平衡T1sinθ1-f=0 ①
T1cosθ1-mg=0  ②
由①②得f=mgtanθ1  ③
直升机返回,由牛顿第二定律
T2sinθ2-f=(m+M)a  ④
T2cosθ2-(m+M)g=0  ⑤
由④⑤得,水箱中水的质量M=4.5×103kg 文章来源
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