2020-2021学年高中物理(沪科版)必修一章末检测卷-第5章--研究力和运动的关系.docx

章末检测卷(五)
(时间：90分钟　满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分．每小题给出的选项中只有一项符合题目要求．)
1．在物理学史上，正确生疏运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的缘由”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是(　　)
A．亚里士多德、伽利略 B．伽利略、牛顿
C．伽利略、爱因斯坦 D．亚里士多德、牛顿
答案　B
2．关于惯性，下列说法正确的是(　　)
A．在宇宙飞船内，由于物体完全失重，所以物体的惯性消逝
B．跳远运动员助跑是为了增大速度从而增大惯性
C．物体在月球上的惯性只是它在地球上的
D．质量是物体惯性的量度，惯性与速度及物体的受力状况无关
答案　D
解析　物体的惯性只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处的位置无关，选项A、B、C错误，选项D正确．
3．下列关于力和运动关系的说法中，正确的是(　　)
A．没有外力作用时，物体不会运动，这是牛顿第确定律的体现
B．物体受力越大，运动越快，这是符合牛顿其次定律的
C．物体所受合力为零，则其速度确定为零；物体所受合力不为零，则其速度也确定不为零
D．物体所受的合力最大时，其速度却可以为零；物体所受的合力最小时，其速度却可以最大
答案　D
4．2021年6月11日，“神舟十号”载人飞船成功放射，设近地加速时，飞船以5g的加速度匀加速上升，g为重力加速度．则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为(　　)
A．6mg B．5mg C．4mg D．mg
答案　A
解析　对宇航员由牛顿运动定律得：N－mg＝ma，得N＝6mg，再由牛顿第三定律可判定A项正确．
5．如图1所示，静止的粗糙传送带上有一木块M正以速度v匀速下滑，滑到传送带正中心时，传送带开头以速度v匀速斜向上运动，则木块从A滑到B所用的时间与传送带始终静止不动时木块从A滑到B所用的时间比较(　　)

图1
A．两种状况相同 B．前者慢
C．前者快 D．不能确定
答案　A
6．轻弹簧上端固定，下端挂一重物，平衡时弹簧伸长了4 cm.若将重物向下拉1 cm后放手，则重物在刚释放的瞬间的加速度是(　　)
A．2.5 m/s2 B．7.5 m/s2
C．10 m/s2 D．12.5 m/s2
答案　A
解析　设重物的质量为m，弹簧的劲度系数为k.平衡时：mg＝kx1，将重物向下拉1 cm，由牛顿其次定律得：k(x1＋x2)－mg＝ma，联立解得：a＝2.5 m/s2，选项A正确．
7．如图2所示，小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一重球，另一端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上．开头时小车处于静止状态．当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳定在图中虚线位置，下列说法中正确的是(　　)

图2
A．小球处于超重状态，小车对地面压力大于系统总重力
B．小球处于失重状态，小车对地面压力小于系统总重力
C．弹簧测力计读数大于小球重力，但小球既不超重也不失重
D．弹簧测力计读数大于小球重力，小车确定向右匀加速运动
答案　C
解析　小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右匀加速运动，也可以向左匀减速运动，故C项正确．
8．如图3所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽视不计，绳子不行伸长．假如mB＝3mA，则绳子对物体A的拉力大小为(　　)

图3
A．mBg B.mAg
C．3mAg D.mBg
答案　B
解析　对A、B整体进行受力分析，依据牛顿其次定律可得mBg＝(mA＋mB)a，对物体A，设绳的拉力为F，由牛顿其次定律得，F＝mAa，解得F＝mAg，故B正确．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分．每小题给出的选项中有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
9．如图4所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观看到弹簧测力计的示数变为8 N，关于电梯的运动，以下说法中正确的是(g取10 m/s2)(　　)

图4
A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2
B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2
C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2 m/s2
D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2
答案　BC
解析　由电梯做匀速直线运动时弹簧测力计的示数为10 N，可知重物的重力为10 N，质量为1 kg；当弹簧测力计的示数变为8 N时，则重物受到的合力为2 N，方向竖直向下，由牛顿其次定律得物体产生向下的加速度，大小为2 m/s2，因没有明确电梯的运动方向，故电梯可能向下加速，也可能向上减速，故选B、C.
10．将物体竖直向上抛出，假设运动过程中空气阻力不变，其速度—时间图像如图5所示，则(　　)

图5
A．上升、下降过程中加速度大小之比为11∶9
B．上升、下降过程中加速度大小之比为10∶1
C．物体所受的重力和空气阻力之比为9∶1
D．物体所受的重力和空气阻力之比为10∶1
答案　AD
解析　上升、下降过程中加速度大小分别为：a上＝11 m/s2，a下＝9 m/s2，由牛顿其次定律得：mg＋F阻＝ma上，mg－F阻＝ma下，联立解得：mg∶F阻＝10∶1，A、D正确．
11．如图6所示，质量为M、中间为半球型的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑槽内有一质量为m的小铁球，现用一水平向右的推力F推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成α角．则下列说法正确的是(　　)

图6
A．小铁球受到的合力方向水平向左
B．F＝(M＋m)gtan α
C．系统的加速度为a＝gtan α
D．F＝Mgtan α
答案　BC
解析　隔离小铁球分析受力得F合＝mgtan α＝ma且合力水平向右，故小铁球加速度为gtan α，由于小铁球与凹槽相对静止，故系统的加速度也为gtan α，A错误，C正确．整体分析得F＝(M＋m)a＝(M＋m)gtan α，故选项B正确，D错误．
12．如图7所示，一小球自空中自由落下，在与正下方的直立轻质弹簧接触直至速度为零的过程中，关于小球的运动状态，下列几种描述中正确的是(　　)

图7
A．接触后，小球做减速运动，加速度的确定值越来越大，速度越来越小，最终等于零
B．接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其速度先增加后减小直到为零
C．接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处
D．接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方
答案　BD
解析　从小球下落到与弹簧接触开头，始终到把弹簧压缩到最短的过程中，弹簧弹力与小球重力相等的位置是转折点，之前重力大于弹力，之后重力小于弹力，而随着小球向下运动，弹力越来越大，重力恒定，所以之前重力与弹力的合力越来越小，之后重力与弹力的合力越来越大，且反向(竖直向上)．由牛顿其次定律知，加速度的变化趋势和合力的变化趋势一样，而在此过程中速度方向始终向下．
三、试验题(本题共2小题，共10分)
13．(4分)如图8甲为某次试验中用打点计时器打出的一条较抱负的纸带，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，A与各点之间的距离如图所示，单位是cm，纸带的加速度是________ m/s2(结果保留3位有效数字)，在验证质量确定时加速度a和合力F的关系时，某同学依据试验数据作出了如图乙所示的a—F图像，其缘由是____________________________．

图8
答案　1.60　平衡摩擦力过度
解析　a的计算利用逐差法．
a＝
＝
＝
＝×10－2 m/s2
＝1.60 m/s2
14．(6分)某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在试验室组装了一套如图9所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．试验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)．

图9
(1)该试验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该试验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)
(2)试验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1和2的中心距离为s.某次试验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该试验要验证的关系式是________________．
答案　(1)等于　不需要　(2)F＝(－)
解析　(1)由于力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
(2)由于挡光板的宽度l很小，故小车在光电门1处的速度v1＝，在光电门2处的速度为v2＝，由v－v＝2as，得a＝＝(－)．故验证的关系式为F＝Ma＝(－)＝(－)．
四、计算题(本大题共4小题，共38分．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)
15．(8分)如图10所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值．

图10
答案　3μmg
解析　当A、B之间恰好发生相对滑动时力F最大，此时，对于A物体，所受的合力为μmg.
由牛顿其次定律得：μmg＝maA
解得：aA＝＝μg
对于A、B组成的整体，加速度a＝aA＝μg
由牛顿其次定律得：F＝3ma＝3μmg.
16．(8分)太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的自然 试验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝．假如将来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6 000 m的高空静止下落，可以获得持续25 s之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的试验．已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g取10 m/s2，试求：
(1)飞船在失重状态下的加速度大小；
(2)飞船在微重力状态中下落的距离．
答案　(1)9.6 m/s2　(2)3 000 m
解析　(1)设飞船在失重状态下的加速度为a，由牛顿其次定律得mg－f＝ma
又f＝0.04mg
即mg－0.04mg＝ma
解得a＝9.6 m/s2
(2)由s＝at2得
s＝×9.6×252 m＝3 000 m.
17．(10分)在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开头运动.10 s后拉力大小减小为F/3，并保持恒定．该物体的速度图像如图11所示(取g＝10 m/s2)．求：

图11
(1)物体所受到的水平拉力F的大小；
(2)该物体与地面间的动摩擦因数．
答案　(1)9 N　(2)0.125
解析　(1)物体的运动分为两个过程，由图可知两个过程加速度分别为：
a1＝1 m/s2，a2＝－0.5 m/s2
物体受力如图甲、乙所示：

甲　　　　　　　　乙
对于两个过程，由牛顿其次定律得：
F－f＝ma1
－f＝ma2
联立以上二式解得：
F＝9 N，f＝5 N
(2)由滑动摩擦力公式得：f＝μN＝μmg
解得μ＝0.125
18．(12分)如图12所示，光滑水平面上放置一质量M＝2 kg，由两种不同材料连接成一体的薄板A，总长度l＝1 m，其右段表面光滑且长度l1＝0.5 m，左段表面粗糙．
在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m＝1 kg，B与A左段间动摩擦因数μ＝0.2.开头时二者均静止，从某时刻开头对A施加F＝2 N的水平向右的恒力．重力加速度g取10 m/s2.求：

图12
(1)A刚开头运动时B的加速度；
(2)A开头运动后多长时间B开头运动；
(3)从计时开头经过4.5 s薄板A运动的位移．
答案　(1)0　(2)1 s　(3)7 m
解析　(1)由于A的右段表面光滑，所以B不受摩擦力，FB＝ma＝0，所以a＝0
(2)对A进行受力分析，F＝Ma1
所以a1＝＝ m/s2＝1 m/s2
由匀变速直线运动的位移公式：l1＝a1t
所以t1＝ ＝ s＝1 s
所以A开头运动1 s后B开头运动．
(3)当B开头运动时，对B进行受力分析：
FB′＝μN＝μmg＝maB
所以aB＝＝μg＝0.2×10 m/s2＝2 m/s2
依据此时A的受力分析，
F－μmg＝Ma2
所以a2＝＝＝0
所以此过程A匀速运动，其速度为：v1＝a1t1＝1×1 m/s＝1 m/s
假设薄板足够长，当B加速到与A速度相等时，由
v1＝aBt2⇒t2＝＝ s＝0.5 s
A相对B的位移为：Δs＝v1t2－t2＝t2＝×0.5 m＝0.25 m
由于Δs<l－l1＝0.5 m
所以最终A与B相对静止．
对AB整体受力分析，
F＝(M＋m)a3⇒a3＝＝ m/s2＝ m/s2
第一阶段：s1＝l1＝0.5 m
其次阶段：s2＝v1t2＝1×0.5 m＝0.5 m
第三阶段：t3＝t－t1－t2＝4.5 s－1 s－0.5 s＝3 s
s3＝v1t3＋a3t＝1×3 m＋××32 m＝6 m
所以A在4.5 s内的位移为：s＝s1＋s2＋s3＝0.5 m＋0.5 m＋6 m＝7 m