人教版高中物理必修第一册第四章牛顿运动定律单元测试卷

（满分：100分 考试时间：90分钟）

姓名：__________ 学号：__________ 班级：__________

完成时间：______ 分钟 得分：______

注意事项：

1. 答题前，考生务必先填写姓名、学号和班级。

2. 请使用黑色签字笔在答题区域内作答。

3. 所有答案必须写在试卷的指定位置，在草稿纸或试卷其他位置作答无效。

4. 保持卷面清洁，不要折叠、弄破试卷。

一、单项选择题（共8小题，每小题4分，共32分）

1. 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（______）

A. 牛顿第一定律是实验定律，可以通过实验直接验证

B. 牛顿第一定律说明力是维持物体运动的原因

C. 惯性定律与惯性的实质是相同的

D. 物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因

2. 一个物体在多个力的作用下处于静止状态，如果仅使其中一个力的大小逐渐减小到零，然后又从零逐渐恢复到原来的大小（此力的方向始终未变），那么在此过程中，物体的（______）

A. 加速度逐渐增大，速度逐渐增大

B. 加速度逐渐减小，速度逐渐增大

C. 加速度先增大后减小，速度一直增大

D. 加速度和速度都是先增大后减小

3. 根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是（______）

A. 物体加速度的方向与所受合外力的方向可以不同

B. 物体所受合外力发生变化的瞬间，其加速度也立即发生变化

C. 物体加速度的大小与物体所受合外力的大小成正比，与物体的质量成反比

D. 一旦物体所受合外力为零，物体的加速度立即为零，其运动状态也将立即停止

4. 如图所示（描述性文字），在光滑水平面上，一物体在水平恒力 $F$ 作用下由静止开始运动，经过时间 $t$，速度达到 $v$。若保持物体的质量不变，将水平恒力增大为 $2F$，则物体从静止开始运动，速度达到 $v$ 所需的时间为（______）

A. $4t$ B. $2t$ C. $t$ D. $\frac{t}{2}$

5. 关于作用力和反作用力，下列说法正确的是（______）

A. 作用力是弹力，反作用力可能是摩擦力

B. 作用力和反作用力的大小不一定相等

C. 作用力先产生，反作用力后产生

D. 作用力和反作用力总是作用在两个相互作用的物体上

6. 质量为 $m$ 的物体放在倾角为 $\theta$ 的固定光滑斜面上，它沿斜面下滑的加速度大小为（______）

A. $0$ B. $g$ C. $g \sin \theta$ D. $g \cos \theta$

7. 一质量为 $1kg$ 的物体，在水平面上受到一个与水平方向成 $37^\circ$ 角斜向上的拉力 $F=10N$ 的作用（已知 $\sin 37^\circ = 0.6, \cos 37^\circ = 0.8$），物体与水平面间的动摩擦因数为 $0.2$，取重力加速度 $g=10 m/s^2$。则物体的加速度大小约为（______）

A. $7.2 m/s^2$ B. $8.4 m/s^2$ C. $6.8 m/s^2$ D. $4.4 m/s^2$

8. 在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为 $50kg$。电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数如图所示（描述：示数为 $40kg$），则在这段时间内（______）

A. 该同学所受的重力变小了

B. 电梯一定在竖直向下运动

C. 电梯的加速度大小为 $g/5$，方向竖直向下

D. 该同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力

二、实验题（共2小题，第9题6分，第10题8分，共14分）

9. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学采用如图（描述：常规实验装置图）所示的装置。

（1）为了消除小车与木板之间摩擦力的影响，做法是______。

（2）在探究加速度与力的关系时，应保持______不变，测量小车在不同力作用下的加速度。

（3）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要进行的操作是______。

10. 某实验小组利用如图（描述：带有打点计时器、小车、砝码、定滑轮的装置）所示的装置进行实验。打点计时器的工作频率为 $50Hz$。

（1）实验中，为了使细线对小车的拉力约等于小盘和砝码的总重力，小车的质量 $M$ 与小盘和砝码的总质量 $m$ 应满足的条件是______。

（2）下图是实验中获得的一条纸带，$A$、$B$、$C$、$D$、$E$ 为相邻的计数点，相邻计数点间有四个点未画出。测得 $AB=1.20cm$，$BC=1.60cm$，$CD=2.00cm$，$DE=2.40cm$。则打 $C$ 点时小车的瞬时速度大小为______ $m/s$，小车运动的加速度大小为______ $m/s^2$。（结果均保留两位有效数字）

（3）改变小盘内砝码的数量，重复实验，得到多组加速度 $a$ 与拉力 $F$（$F=mg$）的数据，画出 $a-F$ 图像。若图像是一条过原点的倾斜直线，说明______。

三、填空题（共6空，每空3分，共18分）

四、计算题（共2小题，第16题10分，第17题12分，共22分）

16. （10分）一个静止在水平地面上的物体，质量是 $2kg$，在 $6.4N$ 的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的动摩擦因数是 $0.2$，取 $g=10 m/s^2$。求：

（1）物体在 $4s$ 末的速度大小；

（2）物体在 $4s$ 内发生的位移大小。

（要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤）

17. （12分）如图所示（描述：倾角为 $30^\circ$ 的光滑斜面，底端固定一轻弹簧，一质量为 $2kg$ 的物体从斜面上距离弹簧上端 $0.8m$ 处由静止滑下），斜面倾角 $\theta = 30^\circ$，物体与弹簧接触后继续向下运动。不计空气阻力，取 $g=10 m/s^2$。

（1）求物体刚接触弹簧时的速度大小；

（2）若弹簧被压缩至最短时，物体加速度大小为 $5 m/s^2$，方向沿斜面向上，求此时弹簧对物体的弹力大小。

（要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤）

五、综合应用题（共1小题，14分）

18. （14分）在水平路面上，一辆质量为 $1.0 \times 10^3 kg$ 的汽车以 $20 m/s$ 的速度匀速行驶。现突然发现前方有紧急情况，驾驶员立即刹车。假设刹车后汽车做匀减速直线运动，其阻力大小为车重的 $0.6$ 倍，取 $g=10 m/s^2$。

（1）求刹车后汽车滑行的加速度大小和方向；

（2）求从开始刹车到汽车停止，汽车滑行的距离；

（3）若驾驶员的质量为 $60kg$，求刹车过程中，安全带对驾驶员水平方向的作用力大小。

（要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤）

参考答案及评分标准

一、单项选择题（每小题4分，共32分）

评分标准：每题选对得4分，选错或不选得0分。

二、实验题（第9题6分，第10题8分，共14分）

9. （每空2分）

（1）将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在不挂小盘（及砝码）的情况下能拖着纸带匀速下滑。

（2）小车的质量 $M$

（3）调节木板的倾斜度，使小车在不挂小盘（及砝码）的情况下能拖着纸带匀速下滑，以平衡摩擦力。

10. （第1空2分，第2、3空各2分，第4空2分）

（1）$M \gg m$ （或小车的质量远大于小盘和砝码的总质量）

（2）$0.18$ （2分） $0.40$ （2分）

（3）在质量一定时，物体的加速度与所受合外力成正比（2分）

三、填空题（每空3分，共18分）

11. 力；运动状态（或惯性；力）

12. 惯性

13. $1 m/s^2$

14. 力的作用是相互的（或人给船一个向后的力，船给人一个向前的力）

15. 大于；超重

评分标准：每空答对得3分。

四、计算题（第16题10分，第17题12分，共22分）

16. （10分）

解：（1）物体受力分析：重力 $mg$、支持力 $F_N$、拉力 $F$、摩擦力 $f$。………（1分）

竖直方向：$F_N = mg = 2 \times 10 = 20 N$ ………（1分）

摩擦力：$f = \mu F_N = 0.2 \times 20 = 4 N$ ………（1分）

水平方向合外力：$F_{合} = F - f = 6.4 - 4 = 2.4 N$ ………（1分）

由牛顿第二定律：$a = \frac{F_{合}}{m} = \frac{2.4}{2} = 1.2 m/s^2$ ………（1分）

$4s$ 末速度：$v = at = 1.2 \times 4 = 4.8 m/s$ ………（2分）

（2）$4s$ 内位移：$x = \frac{1}{2} a t^2 = \frac{1}{2} \times 1.2 \times 4^2 = 9.6 m$ ………（3分）

答：（1）物体在 $4s$ 末的速度大小为 $4.8 m/s$；（2）位移大小为 $9.6 m$。

17. （12分）

解：（1）物体沿光滑斜面下滑过程，由牛顿第二定律：$mg \sin 30^\circ = ma_1$ ………（1分）

解得：$a_1 = g \sin 30^\circ = 10 \times 0.5 = 5 m/s^2$ ………（1分）

由运动学公式：$v^2 = 2 a_1 x$ ………（1分）

代入 $x=0.8m$，得：$v = \sqrt{2 \times 5 \times 0.8} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} m/s \approx 2.83 m/s$ ………（2分）

（2）设弹簧弹力大小为 $F_{弹}$，方向沿斜面向上。………（1分）

物体在弹簧被压缩至最短时，加速度 $a_2 = 5 m/s^2$，方向沿斜面向上。………（1分）

由牛顿第二定律（沿斜面方向）：$F_{弹} - mg \sin 30^\circ = m a_2$ ………（3分）

代入数据：$F_{弹} - 2 \times 10 \times 0.5 = 2 \times 5$ ………（1分）

解得：$F_{弹} = 10 + 10 = 20 N$ ………（1分）

答：（1）物体刚接触弹簧时的速度大小约为 $2.83 m/s$；（2）弹簧弹力大小为 $20 N$。

五、综合应用题（14分）

18. （14分）

解：（1）刹车后，汽车水平方向受阻力 $f$。………（1分）

$f = 0.6mg = 0.6 \times 1.0 \times 10^3 \times 10 = 6.0 \times 10^3 N$ ………（1分）

由牛顿第二定律：$a = \frac{f}{m} = \frac{6.0 \times 10^3}{1.0 \times 10^3} = 6.0 m/s^2$ ………（2分）

方向与运动方向相反（或水平向后）。………（1分）

（2）汽车做匀减速直线运动，初速度 $v_0 = 20 m/s$，末速度 $v_t = 0$，加速度 $a = -6.0 m/s^2$。

由运动学公式：$v_t^2 - v_0^2 = 2ax$ ………（2分）

代入数据：$0 - 20^2 = 2 \times (-6.0) \times x$ ………（1分）

解得：$x = \frac{400}{12} \approx 33.3 m$ ………（1分）

（3）对驾驶员分析，刹车时与汽车具有相同的加速度 $a = 6.0 m/s^2$（水平向后）。………（1分）

水平方向仅受安全带的作用力 $F$（方向水平向后）。………（1分）

由牛顿第二定律：$F = m_{人} a = 60 \times 6.0 = 360 N$ ………（2分）

答：（1）加速度大小为 $6.0 m/s^2$，方向水平向后；（2）滑行距离约为 $33.3 m$；（3）安全带作用力大小为 $360 N$。