新教材2023_2024学年高中物理第5章牛顿运动定律测评鲁科版必修第一册

第5章测评

(时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.如图所示,一蹦极爱好者正进行蹦极。从爱好者跳出高台直至最后在空中静止下来的整个运动过程中,下列说法正确的是(　　)

A.爱好者在加速下落过程中,其惯性增大

B.爱好者离开高台瞬间,其速度和加速度都为零

C.爱好者第一次下落到最低点时,其处于超重状态

D.爱好者第一次从最低点向上运动的过程中,绳对爱好者的拉力大于爱好者对绳的拉力

2.下列说法正确的是(　　)

A.当火车加速离开车站时,它的惯性越来越大

B.物体若不受任何力的作用,则一定处于静止状态

C.物体的运动状态发生了改变,则它的速度一定发生了变化

D.国际单位制规定,在力学中力、质量、时间为三个基本物理量

3.(2023江苏南通高一期末)如图所示,完全相同的木块A、B用轻质弹簧连接,在恒力F作用下向右做匀加速直线运动,已知加速度大小为a,木块与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,在撤去恒力F的瞬间,木块B的加速度大小为(　　)

A.a B.a-μg C.a+μg D.a+2μg

4. 如图所示,ad、bd、cd是竖直面内的三根同种材料制成的固定粗糙细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,a点为圆周上最高点,d点为圆周上最低点。每根杆上都套有一个小圆环,三个同样的圆环分别从a、b、c处由静止释放均沿杆下滑,用t1、t2、t3依次表示各环到达d点所用的时间,则(　　)

A.t1<t2<t3 B.t1>t2>t3

C.t3>t1>t2 D.t1=t2=t3

二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。

5. 如图所示,质量m1=2 kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量M=5 kg的箱子B相连,箱子底板上放一质量m2=1 kg的物体C,不计定滑轮的质量和一切阻力,在箱子加速下落的过程中,g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　)

A.物体A处于失重状态,加速度大小为10 m/s2

B.物体A处于超重状态,加速度大小为5 m/s2

C.物体C处于失重状态,对箱子的压力大小为5 N

D.轻绳对定滑轮的作用力大小为60 N

6.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—时间图像如图所示,则(　　)

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

7.一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,如图所示。设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在这段时间内小车可能是(　　)

A.向右做加速运动 B.向右做减速运动

C.向左做加速运动 D.向左做减速运动

8.如图甲所示,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图像如图乙所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出(　　)

A.斜面的倾角

B.物块的质量

C.物块与斜面间的动摩擦因数

D.物块沿斜面向上滑行的最大高度

三、非选择题:共60分。考生根据要求作答。

9. (4分)如图所示,A、B两物体之间用轻质弹簧连接,用水平恒力F拉A,使A、B一起沿光滑水平面做匀加速直线运动,这时弹簧长度为L1;若将A、B置于粗糙水平面上,用相同的水平恒力F拉A,使A、B一起做匀加速直线运动,此时弹簧长度为L2;若A、B与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同,则L1　　　　(选填“<”“>”或“=”)L2。 

10. (4分)如图所示,质量为m的物块甲置于竖直放置在水平面上的轻弹簧上处于静止状态。若突然将质量为2m的物块乙无初速地放在物块甲上,则在物块乙放在物块甲上瞬间,物块甲、乙的加速度分别为a甲、a乙,当地重力加速度为g,则a甲=　　　　,a乙=　　　　。 

11.(6分)为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录。滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为m0,挡光片宽度为D,光电门间距离为s,牵引砝码的质量为m。回答下列问题:

 (1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?　。 

(2)若取m0=0.4 kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是　　　　。 

A.m1=5 g B.m2=15 g

C.m3=40 g D.m4=400 g

(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为　　　　　　　。(用Δt1、Δt2、D、s表示) 

12.(6分)如图甲所示,某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题:

甲

乙

(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=　　　　　。(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示) 

(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图乙所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度取9.80 m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为　　　　　。(结果保留两位小数) 

13.(10分)(2023上海黄浦高一期末改编)2022年11月29日,搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功。若运载火箭和飞船起飞时的总质量为2.5×105 kg,运载火箭起飞时推动力为6.0×106 N,运载火箭发射塔高180 m,g取10 m/s2。

(1)假如运载火箭起飞阶段推动力不变,忽略空气阻力和运载火箭质量的变化,运载火箭经多长时间飞离发射塔?(保留一位有效数字)

(2)这段时间内飞船中质量为70 kg的航天员对座椅的压力多大?

14.(12分)如图所示,水平传送带以大小为2 m/s的速度运动,传送带长AB=20 m,若在其左端将一工件轻轻放在上面,工件被带动传送到右端,已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,g取10 m/s2,求:

 (1)工件开始时的加速度a;

(2)工件加速到2 m/s时,运动的位移大小;

(3)工件由传送带左端运动到右端的时间。

15.(18分)一质量m=0.4 kg的电动遥控玩具车在水平地面上做直线运动,其运动的v-t图像的一部分如图所示,已知0.4 s以前玩具车做匀变速运动,之后做变加速运动直到速度最大,2 s时刻关闭发动机,

玩具车开始做匀减速运动直至最终停止,玩具车全过程中所受阻力恒定不变。

(1)求关闭发动机后玩具车运动的时间。

(2)求匀加速阶段玩具车的驱动力大小。

(3)估算全过程玩具车行驶的位移大小。

第5章测评

1.C　2.C

3.D　设A、B的质量均为m,对A、B整体由牛顿第二定律可得F-2μmg=2ma,设弹簧弹力为F',对A由牛顿第二定律可得F'-μmg=ma,解得F'=F=m(a+μg),突然将恒力F撤去,撤去恒力的瞬间,弹簧弹力不变,对B由牛顿第二定律可得F'+μmg=ma',解得木块B的加速度大小为a'=a+2μg,故选D。

4.A　设细杆与竖直方向的夹角为θ,根据牛顿第二定律可知加速度a=gcosθ-μgsinθ,而位移s=2Rcosθ,根据s=at2得t=,即有t1<t2<t3,所以A项正确。

5.BCD　6.AD　7.AD

8.ACD　由题图乙可以求出物块上升过程中的加速度大小a1=,下降过程中的加速度大小a2=,物块在上升和下降过程中,由牛顿第二定律得mgsinθ+f=ma1,mgsinθ-f=ma2,由以上各式可求得sinθ=,滑动摩擦力f=,而f=μN=μmgcosθ,由以上分析可知,选项A、C正确。由v-t图像中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离,可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度,选项D正确。

9.解析A、B在粗糙水平面上运动时,利用整体法和隔离法进行研究,对A、B整体,根据牛顿第二定律得a=-μg;对物体B,根据牛顿第二定律得kx-μmBg=mBa,解得x=,即弹簧的伸长量与动摩擦因数无关,所以L2=L1。

答案=

10.解析只有物块甲时,由平衡条件得kx-mg=0,放上乙的瞬间,甲、乙具有相同的加速度,对甲、乙整体由牛顿第二定律得3mg-kx=3ma,联立解得a甲=a乙=a=g。

答案g　g

11.解析(1)取下牵引砝码,滑行器放在任意位置都不动,或取下牵引砝码,轻推滑行器,数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt都相等。

(2)本实验只有在满足m≪m0的条件下,才可以用牵引砝码的重力近似等于对滑行器的拉力,所以D是不合适的。

(3)由于挡光片通过光电门的时间很短,所以可以认为挡光片通过光电门这段时间内的平均速度等于瞬时速度,即有v1=,v2=,再根据运动学方程=2as得a=。

答案(1)见解析　(2)D　(3)a=

12.解析(1)对铁块受力分析得

mgsinθ-μmgcosθ=ma

所以μ=。

(2)根据逐差法求加速度

a=m/s2=m/s2=1.97m/s2

μ==0.35。

答案(1)　(2)0.35

13.解析(1)以运载火箭和飞船整体为研究对象进行受力分析,由牛顿第二定律得F-Mg=Ma

解得a=m/s2=14m/s2

根据匀变速直线运动位移公式有h=at2

解得t=s=5s。

(2)以航天员为研究对象,根据牛顿第二定律得N-mg=ma

解得N=m(g+a)=70×(10+14)N=1680N

由牛顿第三定律可知航天员对座椅的压力为N'=N=1680N。

答案(1)5 s　(2)1 680 N

14.解析(1)工件被放在传送带上时初速度为零,相对于传送带向左运动,受滑动摩擦力向右,大小为f=μmg,工件加速度a=μg=0.1×10m/s2=1m/s2,方向水平向右。

(2)工件加速到2m/s所需时间t0=s=2s

在t0时间内运动的位移

s0=×1×22m=2m。

(3)由于s0<20m,故工件达到与传送带同样的速度后与传送带相对静止,一起运动至B端。

工件做匀速运动的时间t1=s=9s

所以工件由传送带左端运动到右端的时间

t=t0+t1=11s。

答案(1)1 m/s2,方向水平向右

(2)2 m

(3)11 s

15.解析(1)设2s后玩具车加速度大小为a2,据图像得a2=m/s2=2m/s2

设减速阶段时间为t,由0=v0-a2t,解得t=4s。

(2)设0~0.4s内,玩具车加速度大小为a1

a1=m/s2=10m/s2

据牛顿第二定律得F-f=ma1

关闭发动机后f=ma2

解得F=4.8N。

(3)0~0.4s内的位移

s1=a1×10×0.42m=0.8m

根据图像可得0.4~2s内的位移s2约为58×0.2×1m=11.6m

2s以后的位移s3=a2t2=×2×42m=16m

玩具车的总位移s=s1+s2+s3=28.4m。

答案(1)4 s　(2)4.8 N　(3)28.4 m