高一物理必修一第四章习题及答案

第四章牛顿运动定律一、选择题1．下列说法中，正确的是()A．某人推原来静止的小车没有推动是因为这辆车的惯性太大B．运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大C．竖直上抛的物体抛出后能继续上升，是因为物体受到一个向上的推力D．物体的惯性与物体的质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小2．关于牛顿第二定律，正确的说法是()A．合外力跟物体的质量成正比，跟加速度成正比B．加速度的方向不一定与合外力的方向一致C．加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体的质量成反比；加速度方向与合外力方向相同D．由于加速度跟合外力成正比，整块砖自由下落时加速度一定是半块砖自由下落时加速度的2倍3．关于力和物体运动的关系，下列说法正确的是()A．一个物体受到的合外力越大，它的速度就越大B．一个物体受到的合外力越大，它的速度的变化量就越大C．一个物体受到的合外力越大，它的速度的变化就越快D．一个物体受到的外力越大，它的加速度就越大4．在水平地面上做匀加速直线运动的物体，在水平方向上受到拉力和阻力的作用，如果要使物体的加速度变为原来的2倍，下列方法中可以实现的是()A．将拉力增大到原来的2倍B．阻力减小到原来的21C．将物体的质量增大到原来的2倍D．将物体的拉力和阻力都增大原来的2倍5．竖直起飞的火箭在推力F的作用下产生10m/s2的加速度，若推动力增大到2F，则火箭的加速度将达到(g取10m/s2，不计空气阻力)()A．20m/s2B．25m/s2C．30m/s2D．40m/s26．向东的力F1单独作用在物体上，产生的加速度为a1；向北的力F2单独作用在同一个物体上，产生的加速度为a2。则F1和F2同时作用在该物体上，产生的加速度()A．大小为a1－a2B．大小为2221＋aaC．方向为东偏北arctan12aaD．方向为与较大的力同向7．物体从某一高处自由落下，落到直立于地面的轻弹簧上，如图所示。在A点物体开始与弹簧接触，到B点物体的速度为0，然后被弹簧弹回。下列说法中正确的是()A．物体从A下落到B的过程中，加速度不断减小B．物体从B上升到A的过程中，加速度不断减小C．物体从A下落到B的过程中，加速度先减小后增大D．物体从B上升到A的过程中，加速度先增大后减小8．物体在几个力作用下保持静止，现只有一个力逐渐减小到零又逐渐增大到原值，则在力变化的整个过程中，物体速度大小变化的情况是()A．由零逐渐增大到某一数值后，又逐渐减小到零B．由零逐渐增大到某一数值后，又逐渐减小到某一数值C．由零逐渐增大到某一数值D．以上说法都不对9．如图所示，一个矿泉水瓶底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则()A．水瓶自由下落时，小孔向下漏水B．将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水C．将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水D．将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水10．如图所示，在倾角为的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫。已知木板的质量是猫质量的2倍。当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变。则此时木板沿斜面下滑的加速度为()A．2gsinB．gsinC．23gsinD．2gsin二、填空题11．质量为2kg的物体受到40N、30N和50N三个恒力的作用，刚好处于静止状态，现突然将其中30N的外力撤去，其余两力不变，物体将获得m/s2的加速度。12．某物体沿倾角为30°的斜面可以匀速下滑，将斜面倾角增大到53°，让该物体以5m/s的初速度冲上斜面，AB它上滑的最大距离是________m。(sin53°=0.8，cos53°=0.6)13．1966年曾在地球上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船m1，去接触正在轨道上运行的火箭组m2(发动机已熄灭)。接触以后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的推力等于895N，测出飞船和火箭组的加速度为0.13m/s2。双子星号宇宙飞船的质量为3400kg，则火箭的质量为。14．如图所示，天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。两小球均保持静止。当突然剪断细绳时，上面小球A的加速度是，下面小球B的加速度是。15．如图所示，小车沿水平面以加速度a向右做匀加速直线运动．车的右端固定一根铁杆，铁杆始终保持与水平面成角，杆的顶端固定着一只质量为m的小球．此时杆对小球的作用力为_____________________。16．如图所示，质量为2m的物块A与质量为m的物块B置于水平面上，在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动，若水平面光滑，则A对B的作用力的大小为。若水平面不光滑，且A、B与地面的动摩擦因数相等，则A对B的作用力的大小为。17．一个弹簧测力计最多只能挂上60kg的物体，在以5m/s2的加速度下降的电梯中，则它最多能挂上_____kg的物体。如果在电梯内，弹簧测力计最多只能挂上40kg的物体，则加速度大小为________m/s2。电梯的运行方式为(指明加速或减速以及运动方向)。(g取10m/s2)三、实验题18．在验证牛顿第二定律的实验中，测量长度的工具是，精度是mm；测量时间的工具是；测量质量的工具是。实验中砂和桶的总质量m和车与砝码的总质量M间必须满足的条件是。实验中打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是m/s2。四、计算题19．如图是某同学做引体向上时身体的速度－时间图象。此同学身体(除胳膊外)的质量为60kg。在0.25s时刻，该同学的胳膊给身体的力量是多大?(g取9.8m/s2)aθmABF20．如图所示，质量M=1kg的小球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成θ=30°角，球与杆间的动摩擦因数为321，小球受到竖直向上的拉力F=20N，则小球沿杆上滑的加速度大小为多少？(g取10m/s2)21．将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，金属块始终没有离开上顶板。当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力显示的压力为6.0N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0N。(g=10m/s2)(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况。(2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？22．如图所示，一平直的传送带以速率v=2m/s匀速运行，把一工件从A处运送到B处，A、B相距d=10m，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。若从A处把工件轻轻放到传送带上，那么经过多长时间能被传送到B处?m参考答案一、选择题1．D2．C3．CD4．D解析：a＝mFFf－，2a＝mFFf2－25．C解析：∵F－mg＝ma1∴F＝mg＋ma1当推动力增大到2F，则：2F－mg＝ma2∴2(mg＋ma1)－mg＝m(2a1＋g)＝ma2∴a2＝2a1＋g＝30m/s26．BC解析：加速度为矢量，两个互相垂直的矢量的合成可以用勾股定理计算。7．C解析：在A和B之间有一个重力等于弹力的平衡位置D，从A下落到平衡位置D的过程，加速度大小a=mFG－，随着弹力不断增大，加速度越来越小；从平衡位置D下落到B的过程，加速度大小a=mGF－，随着弹力不断增大，加速度越来越大。同理，物体从B上升到A的过程中，随着弹力不断减小，加速度先减小后增大。注意加速度要由合力决定，而不是与弹力直接挂钩。本题中有几个关键点：刚接触弹簧时A点，弹力为零，合力等于重力；小球受到的弹力与重力大小相等时D点，小球受合力为零，加速度为零，速度最大；最低点B，弹力最大，合力向上，也最大，加速度向上最大，速度为零。小球运动过程还可用速度图象表示，OA段对应自由下落阶段；AD段对应弹力逐渐增大到等于重力阶段；DB段对应减速下降阶段。8．C解析：物体的加速度先由零增大到某值，再由某值减小到零，但加速度的方向不变，所以物体一直做加速运动。9．CDvOtADB解析：无论水瓶是自由下落，还是向各个方向抛出，在运动过程中，小孔都不会有水漏出来。原因是在空中的水瓶和水瓶内的水，只受到重力的作用，重力的作用效果全部用来产生重力加速度(g=9.8m/s2)，没有使水与水之间，水与水瓶之间发生挤压(形变)的效果。换句话说，一点也没有了水压，处于完全失重状态。10．C解析：猫保持平衡，对板的摩擦力为Ff=mgsin板在平行于斜面方向受到的力为2mgsin＋mgsin板的加速度为a=mmg2sin3=2sin3g二、填空题11．15解析：从平衡可知，40N和50N两个力的合力与30N平衡，当把30N的外力撤去时，物体所受的合力大小为30N，方向与原30N的力相反，根据牛顿第二定律得a=mF=15m/s2。12．1.09解析：物体在匀速运动时有关系mgsin30º=mgcos30º=tan30º=33当斜面倾角变为53°时，并向上运动时，加速度为a=gsin53°＋gcos53°=8＋23上升的最大距离为x=a22v≈1.09m13．3485kg解析：飞船和火箭整体作为研究对象，飞船尾部向后喷气，使得整体受到向前的推力，此推力是系统沿运动方向的合外力。系统受力及加速度方向如图所示。根据牛顿第二定律F=ma=(m1＋m2)a得：m2=aF－m1=13.0895kg－3400kg=3485kg14．2g，方向向下；0解析：分别以A，B为研究对象，做剪断前和剪断时的受力分析。剪断前A，B静止。A球受三个力，拉力T、重力mg和弹力F。B球受二个力，重力mg和弹簧拉力F′。所以T=2mg，F=F′=mg。剪断时，A球受两个力，因为绳剪断瞬间拉力不存在，而弹簧有形变，瞬间形状不可改变，弹力还存在，所以A受合力2mg，加速度大小为2g，方向向下。B受力不变，所以加速度为0。15．m22ga，方向与竖直方向成角斜向右上方，=arctanga解析：由于球被固定在杆上，故与车具有相同的加速度a，以球为研究对象，根据其受力和运动情况可知小球的加速度a由小球重力mg和杆对小球的作用力F的合力提供，物体受力情况如图所示，由题意知合力方向水平向右。根据勾股定理可知F=m22＋ga，方向与竖直方向成角斜向右上方，且=arctanga。注意由于加速度方向与合外力方向一致，因此重力与弹力的合力方向就是加速度方向。而杆对球施力就不一定沿杆的方向了。16．3F；3F解析：水平面光滑时，以AB整体为研究对象，合外力为F，加速度为a=mF3。再以B为研究对象，B在水平方向上受到的外力只有A对B的作用力，根据牛顿第二定律，其大小等于FAB=ma=3F。水平面不光滑时，以AB整体为研究对象，合外力为F和摩擦力3μmg的合力，加速度为a=mmgF－33。再以B为研究对象，B在水平方向上受到的外力有A对B的作用力和摩擦力μmg，根据牛顿第二定律，ma=F'AB－μmg，得F'AB=3F。17．120；5m/s2；向上加速或向下减速解析：弹簧弹力最大为F=600N。当电梯向下加速时，物体受向下重力和向上的弹力，合力向下。根据牛顿第二定律，有mg－F=ma得m=120kg当弹簧最多只能挂40kg的物体时，加速度方向向上。根据牛顿第二定律，有F－mg=ma得a=5m/s2三、实验题18．刻度尺；1；打点计时器；天平；mM；0.69AB整体FFABB3μmgAB整体BFF'ABμmgFGa＜＜mgmaβF解析：通过纸带计算匀变速运动的加速度时，可用相邻的两段位移之差Δx=aT2来算。如图两段位移中隔了一段，即相差2Δx。2.62cm－1.24cm=2aT2，T=0.1s得a=0.69m/s2四、计算题19．612N解析：从速度－时间图象可看出，在前0.5s内，身体近似向上做匀加速直线运动。a=tv=s25.0m/s1.0=0.4m/s2F－mg=maF=6