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《牛顿运动定律》章末测试
说明:本测试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,考试时间90分钟,满分100分.
第Ⅰ卷(选择题)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分.每小题至少有一个选项符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,错选或不答的得0分)
1.(多选题)伽利略在研究力与运动关系时成功地设计了理想斜面实验,关于理想实验说法中正确的是()
A.理想实验是建立在经验事实基础上的合乎逻辑的科学推理
B.理想实验完全是逻辑思维的结果,不需要经过客观事实的检验
C.理想实验抓住了客观事实的主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地揭示了自然规律
D.理想实验所提出的设想在现实生活中是不可能出现的,因此得出的结论是没有价值的
答案AC
2.如图,桌面上有一光滑的木块,木块上有一小球,推动木块,小球的位置可能落在桌面上的哪点()
A.A点 B.B点
C.O点 D.无法确定
解析小球具有惯性,要保持原来的状态,在水平方向上不受摩擦力的作用,在重力的作用下,落在O点,故选C.
答案C
3.
如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是()
A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
解析无论物体在上升过程中还是下降过程中,两物体组成的系统都只受重力作用,系统处于完全失重状态,所以在整个过程中,A对B的压力始终为零,故选项A正确.
答案A
4.在机场货物托运处,常用传送带运送行李和货物,如图所示,靠在一起的两个质地相同,质量和大小均不同的包装箱随传送带一起上行,下列说法正确的是()
A.匀速上行时b受3个力作用
B.匀加速上行时b受4个力作用
C.若上行过程传送带因故突然停止时,b受4个力作用
D.若上行过程传送带因故突然停止后,b受的摩擦力一定比原来大
解析由于两包装箱的质地相同,则动摩擦因数相同.无论两包装箱匀速、匀加速运动,ab之间均无相对运动趋势,故无相互作用力,包装箱b只受3个力的作用,A正确;当传送带因故突然停止时,两包装箱加速度仍然相同,故两者之间仍无相互作用力,C错误;传送带因故突然停止后,包装箱受到的摩擦力与停止前无法比较,所以D错误.
答案A
5.在一次消防演习中,质量为60kg的消防员欲到达距离楼顶l=40m处的房间.如图所示,他沿一条竖直悬垂的轻绳从静止开始匀加速下滑,已知消防员从开始下滑到A点共用了t=4s,试估算他沿绳子下滑时受到的摩擦力f大小最接近()
A.100N B.300N
C.600N D.900N
解析因为下滑时间t=4s,由l=at2知a=5m/s2,由牛顿第二定律:mg-f=ma,则f=m(g-a)=300N,故B正确.
答案B
6.(多选题)质量不等的两物块A和B,其质量分别为mA和mB,置于光滑水平面上,如图①所示,当水平恒力F作用于左端A上,两物块一起以a1匀加速运动时,A、B间的作用力大小为FN1,当水平恒力F作用于右端B上,如②图所示,两物块一起以加速度a2匀加速运动时,A、B间的作用力大小为FN2,则()
①②
A.a1=a2 B.FN1+FN2<F
C.FN1+FN2=F D.FN1:FN2=mB:mA
解析以整体为研究对象可知a1=a2,F作用在A时,有
=
F作用在B时有=
故FN1+FN2=F
FN1:FN2=mB:mA.
答案ACD
7.(多选题)如右图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向转动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速率v2沿直线向左滑上传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面,速率为v2′,则下列说法正确的是()
A.若v1<v2,则v2′=v1
B.若v1>v2,则v2′=v2
C.不管v2多大,总有v2′=v2
D.只有v1=v2时,才有v2′=v1
解析若v1v2,则向左减速到零再反向加速至v2,故A、B选项正确.
答案AB
8.(多选题)质量为m的物体放置在升降机内的台秤上,升降机以加速度a在竖直方向上做匀变速直线运动,若物体处于失重状态,则()
A.升降机加速度方向竖直向下
B.台秤示数减少ma
C.升降机一定向上运动
D.升降机一定做加速运动
解析失重状态下物体的加速度一定向下,由牛顿第二定律得mg-FN=ma
ma为台秤示数的减少量,故A、B选项正确.
答案AB
9.一个人站在吊台上,利用如右图所示的定滑轮装置拉绳,把吊台和自己提升起来,人的质量为55kg,吊台的质量为15kg,起动吊台向上的加速度是0.2m/s2,这时人对吊台的压力为(g取9.8m/s2)()
A.700N B.350N
C.200N D.275N
解析对整体由牛顿第二定律
2F-(Mg+mg)=(M+m)a①
以人为研究对象
F+FN-Mg=Ma②
联立①②解得FN=200N
由牛顿第三定律可知人对吊台的压力大小为200N.
答案C
10.
两物体甲和乙在同一直线上运动,它们在0~0.4s时间内的v-t图象如图所示.若仅在两物体之间存在相互作用,则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为()
A.和0.30s B.3和0.30s
C.和0.28s D.3和0.28s
解析由题意可知,甲物体的加速度大小a甲与乙物体加速度大小之比=,由于仅在两物体间存在相互作用,即甲、乙两物体所受合外力大小相等,故两物体的质量之比=.由题中v-t图象可得,a乙=m/s2=10m/s2,则a乙=,得t1=s=0.3s,故选项B正确.
答案B
第Ⅱ卷(非选择题)
二、实验题(本题包括2小题,共14分)
11.(8分)用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下:
A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量;
B.按图装好实验器材;平衡摩擦力
C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶;
D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量;6V以下交流电压的学生电源上
E.保持小桶及其中砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验;
F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值;
G.作a-M关系图象,并由图象确定a-M关系.
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________,该步骤应排在________步实验步骤之后.
(2)在上述步骤中,有错误的是________,应把_____________改为________________.
(3)在上述步骤中,处理不恰当的是________,应把________改为________.
解析本题主要考查对实验原理和实验步骤的理解和分析,实验中把小桶及桶中砂子的重力看做与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须平衡摩擦力.电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在6V以下交流电压的学生电源上.作a-M关系图象,得到的是双曲线,很难作出正确的判断,必须“化曲为直”,改为a-关系图象.
答案(1)平衡摩擦力B
(2)D6V电压的蓄电池6V以下交流电压的学生电源
(3)Ga-Ma-
12.(6分)在探究加速度与力、质量关系的实验中,某同学做出的a-的关系图象,如图所示,从图象中可以看出,作用在物体上的恒力F=________N.当物体的质量为2.5kg时,它的加速度为________m/s2.
解析F=Ma=×2N=5N.
当M=2.5kg时,a′==m/s2=2m/s2.
答案52
三、计算题(本题包括3小题,共36分,计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(10分)如图所示,A、B两物体用最大张力为100N的轻绳相连,mA=4kg,mB=8kg,在拉力F的作用下向上加速运动,为使轻绳不被拉断,F的最大值是多少?(g=10m/s2)
解析当轻绳的拉力FT=100N时,对应轻绳不被拉断的物体B的最大加速度,也对应F的最大值,先以B为研究对象,受力分析如图所示.
由牛顿第二定律得
FT-mBg=mBa.①
再以A、B整体为研究对象
由牛顿第二定律得
F-(mA+mB)g=(mA+mB)a②
联立①②解得F=150N.
答案150N
14.(13分)如图所示,在车厢中,一小球被a、b两根轻质细绳拴住,其中a绳与竖直方向成α角,绳b成水平状态,已知小球的质量为m,求:
(1)车厢静止时,细绳a和b所受到的拉力.
(2)当车厢以一定的加速度运动时,a绳与竖直方向的夹角不变,而b绳受到的拉力变为零,求此时车厢的加速度的大小和方向.
解析(1)由平衡条件得:
Fasinα-Fb=0
Facosα-mg=0,
解得:Fb=mgtanα
Fa=
(2)由小球受力分析知,小球所受合力为
F=mgtanα
由牛顿第二定律得:
a=F/m=gtanα,方向水平向右,
小车加速度与小球相同.
答案(1)mgtanα
(2)gtanα,方向水平向右
15.(13分)如图所示,光滑水平面上放一足够长的木板A,质量M=2kg,小铁块B质量为m=1kg,木板A和小铁块B之间的动摩擦因数μ=0.2,小铁块B以v0=6m/s的初速度滑上木板A.(g=10m/s2).
(1)用外力固定木板A,求小铁块在木板上滑行的距离;
(2)不固定木板A,小铁块B滑上木板之后要多长时间A、B相对静止?
解析(1)小铁块B在木版上滑行的加速度大小为a1,则
a1==μg=2m/s2
小铁块以v0为初速度做加速度大小为a2的匀减速直线运动,设在木板上滑行的距离为s,则s=v/2a1=9m.
(2)木板A的加速度大小为a2,则
a2==1m/s2
当A、B相对静止时,它们的速度相等,设经过的时间为t,则有
vA=a2t
vB=v0-a1t
vA=vB
解得:t==2s.
答案(1)9m(2)2s
理想实验是建立在经验事实上基础上合乎逻辑的科学推理
斜面实验:冲淡重力对实验的影响,使实验时间更容易记录
整体法和隔离法同时运用
整体分析:A/B相对静止,系统只收重力的作用
隔离法:若有压力,则两物体无法相对静止
整体法:ab之间无相对运动趋势,故无相互作用
最大静摩擦略大于滑动摩擦力,故摩擦力不一定变大
整体法和隔离法的运用
先整体后隔离
分情况讨论:注意v1/v2的大小关系
物体的运动情况不同
失重:加速度向下,向下做匀加速直线运动或者向上做匀减速直线运动
超重:加速度向上
Mg-F=ma
对人和吊篮整体分析,求的绳子上的拉力
隔离法对人分析求出压力大小
电磁打点计时器:4-6v的低压交流,振针打点
电火花打点计时器:220v交流,电火花打点
A/B相对静止,速度一样
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