高一物理必修一第四章习题及答案.pdf

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1、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

2、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 2 1 C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10 m/s 2 的加速度，若推动力增大到 2F，则火箭的

3、加速度将达到( g 取 10 m/s 2，不计空气阻力 )() A20 m/s 2 B25 m/s 2 C30 m/s 2 D40 m/s 2 6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 a1a2B大小为 2 2 2 1a a C方向为东偏北arctan 1 2 a a D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

4、 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

5、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 2 g sin Bg sin C 2 3 g sin D2g sin 二、填空题 11质量为2 kg 的物体受到40 N、 30 N 和 50 N 三个恒力的作用，刚好

6、处于静止状态，现突然将其中30 N 的 外力撤去，其余两力不变，物体将获得m/s 2 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5 m/s 的初速度冲上斜面， 它上滑的最大距离是_m。( sin 53 = 0.8，cos 53 = 0.6) 131966 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895 N，测出飞船和火箭组的加速度为0.13 m/s2。双子星号宇宙飞

7、船的质量为3 400 kg， 则火箭的质量为。 A B 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2 m 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

8、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60 kg 的物体，在以 5 m/s 2 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40 kg 的物体，则加速度大小为_ m/s 2。电梯的运行方式 为( 指明加速或减速以及运动方向)。( g 取 10 m/s 2) 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0.1 s，图中长度单位是cm

9、，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60 kg。在 0.25 s时 刻，该同学的胳膊给身体的力量是多大?( g 取 9.8 m/s2) 20如图所示， 质量 M =1 kg 的小球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成= 30角， 球与杆间的动摩擦因数为 32 1 ， 小球受到竖直向上的拉力F = 20 N ， 则小球沿杆上滑的加速度大小为多少？ ( g 取 10 m/s 2) a m A B F 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

10、 沿竖直轨道运动，金属块始终没有离开上顶板。当箱以 a = 2.0 m/s 2 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6.0 N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N。( g = 10 m/s 2) ( 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 = 2 m/s 匀速运行，把一工件从A处运送到B 处， A、B 相距 d = 10 m， 工件与传送带间的动摩擦因数 = 0.1。若从 A 处把工件轻轻放到传送带上，那么

11、经过多长时间能被传送到B 处? m 参考答案 一、选择题 1D 2C 3CD 4D 解析： a m FF f ，2a m FF f 22 5C 解析：Fmgma1 Fmgma1 当推动力增大到2F，则： 2Fmgma2 2( mgma1) mgm( 2a1g) ma2 a2 2a1g30 m/s2 6BC 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。 7C 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 = m FG ， 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 = m

12、 GF ， 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。 8C 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

13、一直做加速运动。 9CD 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 = 9.8 m/s2)，没有使水与水之 v O t A D B 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。 10C 解析：猫保持平衡，对板的摩擦力为Ff= mg sin 板在平行于斜面方向受到的力为2mg sin mg sin 板的加速度为a = m mg 2 sin 3 = 2 sin 3g 二、填空题 1115 解析：从平衡可知，40 N

14、和 50 N 两个力的合力与30 N 平衡，当把30 N 的外力撤去时，物体所受的合力大小 为 30 N，方向与原30 N 的力相反，根据牛顿第二定律得a = m F =15 m/s 2。 121.09 解析：物体在匀速运动时有关系mg sin 30o = mg cos 30o = tan 30o = 3 3 当斜面倾角变为53时，并向上运动时，加速度为a = g sin 53 g cos 53 = 823 上升的最大距离为x = a2 2 v 1.09 m 133 485 kg 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

15、受力及加速度方向如图所示。 根据牛顿第二定律 F = ma =(m1m2) a 得： m2 = a F m1 = 13. 0 895 kg 3 400 kg = 3 485 kg 142 g，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 = 2 mg，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 2 mg，加速度大小为 2 g，方向向下。B 受力不变，所

16、以加速度为0。 15m 22 ga，方向与竖直方向成角斜向右上方， = arctan g a 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 = m 22g a，方向与竖直方向成角斜向右上方，且= mg ma F arctan g a 。 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 3 F ； 3 F 解析：水平面光滑时，以AB 整体为研究

17、对象，合外力为F，加速度为a = m F 3 。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 = m a = 3 F 。 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3 mg 的合力，加速度为a = m mgF 3 3 。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 mg， 根据牛顿第二定律， ma =FAB mg， 得 FAB = 3 F 。 17120；5 m/s 2；向上加速或向下减速 解析：弹簧弹力最大为F = 600 N。 当电梯向下加速时，物体受向下重力和向上的弹力

18、，合力向下。 根据牛顿第二定律，有 mgF = ma 得 m =120 kg 当弹簧最多只能挂40 kg 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 = 5 m/s2 三、实验题 18刻度尺； 1；打点计时器；天平；mM； 0.69 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 x = aT 2 来算。 如图两段位移中隔了一 段，即相差2 x。 2.62 cm 1.24 cm = 2 aT 2， T = 0.1 s 得 a = 0.69 m/s2 AB 整体 F FABB 3 mg AB 整体 B F FAB mg F G a 四、计算题 1

19、9612 N 解析：从速度时间图象可看出，在前0.5 s 内，身体近似向上做匀加速直线运动。 a = t v = s25.0 m/s1.0 = 0.4 m/s 2 Fmg = m a F = 612 N 202.5 m/s 2 解析：以小球为研究对象，如图受重力、拉力、杆支持力、摩擦力四个力作用。因小球沿杆加速上滑，所以合 力方向沿杆。以沿杆和垂直于杆建立直角坐标系。 垂直于杆方向： F cos 30 = FN + Mg cos 30，得 FN = 53N 沿杆方向： F sin 30Mg sin 30 FN = m a，得 a = 2.5 m/s 2 21( 1) 匀速运动； ( 2) 加速

20、度为10 m/s 2 的向下的匀减速运动 解析：箱子做向上的匀减速运动时，受力如图，加速度方向向下： mg6 N10 N = ma m = 0.5 kg ( 1) 由于金属块与上顶板没有离开，下传感器的示数不变： mg5 N10 N = ma1 a1 = 0，物体做匀速运动。 ( 2) 当上顶板的传感器示数为零时，ma2 = mg10 N a2 = 10 m/s 2，方向向上，物体做向下的匀减速运动或向上的匀加速运动。 226 s 解析：工件在传送带上先做初速为零的匀加速直线运动，再做匀速运动。 匀加速运动阶段：工件受重力、支持力、滑动摩擦力。 根据牛顿第二定律有： mg = m a，得 a = 1 m/s 2 FN Ff FN F 下 mg F 上 根据运动学公式：v = a t1，v2 = 2ax1 得加速时间t1 = 2s，加速阶段位移 x1 = 2 m 匀速运动阶段：运动位移x2 = dx1 = 8 m，t2 = v 2 x = 4 s 从 A 到 B 总时间 t = t1+ t2 = 6 s G a