[优化指导]2016-2017学年高中物理 第5章 力与运动测评A 鲁科版必修1

第5章测评A

(基础过关)

一、选择题(本题共8小题, 每小题6分, 共48分。在每小题给出的四个选项中,1~5题只有一个符合题目要求,6~8题有多个选项符合题目要求) 1. 下列说法中正确的是( )

A . 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B . 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于完全失重状态 C . 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D . 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

解析:蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度都为g , 运动员处于完全失重状态。 答案:B

2. 如图所示, 当车厢向右加速行驶时, 一质量为m 的物块紧贴在车壁上, 相对于车壁静止, 随车一起运动, 则下列说法正确的是(

)

A. 在竖直方向上, 车壁对物块的摩擦力与物块的重力平衡

B. 在水平方向上, 车壁对物块的弹力与物块对车壁的压力是一对平衡力 C. 若车厢的加速度变小, 车壁对物块的弹力不变 D. 若车厢的加速度变大, 车壁对物块的摩擦力也变大

解析:物块与车厢在竖直方向上加速度始终为零, 物块受重力和摩擦力作用平衡, 水平方向物块随车厢一起做水平向右的加速运动, 根据牛顿第二定律得车壁对物块向右的弹力为N=ma, 选项A 正确。 答案:A 3.

一木箱放在水平地面上, 木箱质量为m , 用水平推力F 即可使物体做匀速直线运动, 现保持F 大小不变, 方向改为与水平方向成60°角斜向上拉物体, 也能使它做匀速直线运动, 如图所示。则木箱与水平地面间的动摩擦因数为( )

A. 答案:

C

B.

C.

D.

解析:水平拉时:F=μmg , 斜向上拉时:F cos 60°=μ(mg-F sin 60°),解得μ=, 故选C 。

4. 不可伸长的轻绳跨过质量不计的滑轮, 绳的一端系一质量M=15 kg的重物, 重物静止于地面上。有一质量m=10 kg的猴子从绳的另一端沿绳上爬, 如图所示, 不计滑轮摩擦, 在重物不离开地面的条件下, 猴子向上爬的最大加速度为(g 取10 N/kg)( ) A.25 m/s C.10 m/s

22

B.5 m/s D.15 m/s

2

2

2

解析:本题的临界条件为F=Mg, 以猴子为研究对象, 其受向上的拉力F' 和重力mg , 由牛顿第二定律可知F'-mg=ma, 而F'=F, 故有F-mg=ma, 所以最大加速度为a=5 m/s。 答案:B 5.

如图所示, 质量为m 的小球用水平轻弹簧系住, 并用倾角为30°的光滑木板AB 托住, 小球恰好处于静止状态。当木板AB 突然向下撤离的瞬间, 小球的加速度大小为( ) A.0

B. g

C. g

D. g

解析:撤离木板瞬时, 小球所受重力和弹簧弹力没变, 二者合力大小等于撤离前木板对球的支持力N , 由于N=mg, 所以撤离木板瞬间小球加速度大小为a=g。 答案:B 6.

如图所示, 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, 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, 试讨论分析在此段时间内小车的运动情况可能是( ) A. 向右做加速运动 C. 向左做加速运动

B. 向右做减速运动 D. 向左做减速运动

解析:小球在水平方向上受到向右的弹簧弹力F , 由牛顿第二定律可知, 小球必定具有向右的加速度, 小球与小车相对静止, 故小车可能向右加速运动或向左减速运动。 答案:AD

7. 受水平外力F 作用的物体, 在粗糙水平面上做直线运动, 其v -t 图线如图所示, 则(

)

A. 在0~t1时间内, 外力F 大小不断增大 B. 在t 1时刻, 外力F 为零

C. 在t 1~t2时间内, 外力F 大小可能不断减小 D. 在t 1~t2时间内, 外力F 大小可能先减小后增大

解析:v -t 图象的斜率表示加速度, 在0~t1时间内, 物体做加速度减小的加速运动, 由牛顿第二定律得

F-f=ma, 所以外力F 大小不断减小, 选项A 错误; 在t 1时刻, 加速度为零, 外力F 大小等于摩擦力f 的

大小, 选项B 错误; 在t 1~t2时间内, 物体做加速度增大的减速运动, 由牛顿第二定律得f-F=ma', 所以外力F 可能不断减小, 选项C 正确; 若物体静止前, 外力F 已减至零, 则此后, 外力F 必再反向增大, 选项D 正确。 答案:CD

8

M 和m 的物块形状、大小均相同, 将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接, 如图甲所示, 绳子平行于倾角为α的斜面

, M 恰好能静止在斜面上, 不考虑M 、m 与斜面之间的摩擦。若互换两物块位置, 按图乙放置, 然后释放M , 斜面仍保持静止。则下列说法正确的是( )

A. 轻绳的拉力等于Mg B. 轻绳的拉力等于mg

C. M 运动的加速度大小为(1-sin α) g D. M 运动的加速度大小为g

解析:互换位置前, M 静止在斜面上, 则有Mg sin α=mg, 互换位置后, 对M 有Mg-T=Ma, 对m 有T'-

mg sin α=ma, 又T=T', 解得a=(1-sin α) g , T=mg, 故A 、D 错,B 、C 对。

答案:BC

二、实验题(本题共2小题, 共18分。把答案填在题中的横线上) 9. (9分) 在“探究加速度与力的关系”实验中,

(1)打出的一条纸带如图甲所示, 相邻计数点间的距离s 1=1. 17 cm、s 2=1. 87 cm、s 3=2. 48 cm、

s 4=3. 14 cm、s 5=3. 80 cm、s

6=4. 44 cm。则可计算出小车的加速度a= m/s2(结果保留两位

有效数字) 。

甲

(2)某同学在保持小车质量不变的前提下, 根据测量的数据得出小车的a -F 关系图象如图乙所示, 造成这一结果的原因可能是 。

乙

解析:(1)a=

= m/s2 =0. 65 m/s2。

(2)由题图可知图线与F 轴有交点, 说明拉力增大到一定值时, 小车才能做加速运动。实验前没平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 答案:(1)0. 65

(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

10. (9分) 某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置, 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。实验时, 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) 。

(1)该实验中小车所受的合力 (选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数, 该实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)实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x 。某次实验过程: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t 1、

t 2(小车通过光电门2后, 砝码盘才落地), 已知重力加速度为g , 则该实验要验证的关系式是 。

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v 1=, 在光电门2处的速度为v 2=, 由

=2ax , 得a=。故验证的关系式为F=Ma=。

答案:(1)等于 不需要 (2)F=

三、计算题(本题共3小题, 共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 有数值计算的题, 答案中必须明确写出数值和单位)

11. (10分) 如图所示, 质量为40 kg的雪橇(包括人) 在与水平方向成37°角、大小为200 N的拉力

F 作用下, 沿水平面由静止开始运动, 经过2 s撤去拉力F , 雪橇与地面间动摩擦因数为0. 20。g 取

10 N/kg,cos 37°=0.8,sin 37°=0. 6。求

:

(1)刚撤去拉力时雪橇的速度v 的大小。 (2)撤去拉力后雪橇能继续滑行的距离s 。 解析:(1)由题意可得

F cos 37°-f 1=ma1 N 1+Fsin 37°=mg f 1=μN 1 v=a1t

解得v=5. 2 m/s。 (2)N 2=mg, f 2=μN 2

a 2==μg -v 2=-2a 2s

解得s=6. 76 m。 答案:(1)5. 2 m/s (2)6. 76 m 12.

(12分) 如图所示, 一辆卡车后面用轻绳拖着质量为m 的物体A , A 与地面的摩擦不计。 (1)当卡车以a 1=g的加速度运动时, 绳的拉力为 mg , 则A 对地面的压力为多大? (2)当卡车的加速度a 2=g时, 绳的拉力为多大?

解析:(1)卡车和A 的加速度一致。由题图知绳的拉力的分力使A 产生了加速度, 故有

mg cos α=m·g

解得cos α= sin α= 设地面对A 的支持力为N , 则有

N=mg-mg·sin α=mg

由牛顿第三定律得

A 对地面的压力为mg 。

(2)设地面对A 的弹力为零时, 物体的临界加速度为a 0, 则a 0=g·cot α=g

故当a 2=g>a0时, 物体已飘起, 此时物体所受的合力为mg , 则由三角形知识可知, 拉力

F 2=mg。

答案:(1)mg (2)mg

13

分) 如图甲所示, 斜面体固定在粗糙的水平地面上, 底端与水平面平滑连接

, 一个可视为质点的物块从斜面体的顶端自由释放, 其速率随时间变化的图象如图乙所示,(已知斜面与物块、地面与物块间的动摩擦因数相同, g 取10 m/s) 求:

2

(1)斜面的长度s ;

(2)物块与水平面间的动摩擦因数μ; (3)斜面的倾角θ的正弦值。

解析:(1)在v -t 图象中图线与时间轴所围的面积表示物体的位移, 由题图乙可知, 物块在0~5 s时间内在斜面上运动,5~7 s时间内在水平面上运动, 因此斜面长度为s=×5×10 m=25 m。

(2)在v -t 图象中图线的斜率表示物体运动的加速度, 因此由题图乙可知, 在5~7 s时间内, 该物块运动的加速度为a 2=-5 m/s

物块在水平面上运动时, 根据牛顿第二定律有

2

-μmg=ma2

解得μ=0. 5。

(3)在0~5 s时间内物块运动的加速度为a 1=2 m/s 根据牛顿第二定律有

2

mg sin θ-μmg cos θ=ma1

又因为sin θ+cos θ=1 联立解得sin θ=0. 6。 答案:(1)25 m (2)0. 5 (3)0. 6

2

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