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第四章检测(A)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,16题只有一个选项符合题目要求,710题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)1在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体,当它所受的合力逐渐减小而方向不变时,则物体的()A.加速度越来越大,速度越来越大B.加速度越来越小,速度越来越小C.加速度越来越大,速度越来越小D.加速度越来越小,速度越来越大解析:由牛顿第二定律可知,当物体所受合外力减小时,加速度会越来越小;由于合外力方向保持不变,加速度方向与速度方向始终相同,故速度越来越大,所以,正确选项为D。答案:D2一个球挂在三角形木块的左侧面,如图所示,球与木块均能保持静止,则()A.地面对木块的摩擦力向左B.地面对木块的摩擦力向右C.地面对木块无摩擦D.若地面光滑,木块一定滑动答案:C3如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力),下列说法正确的是()A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D.在上升和下降过程中A对B的压力都等于A物体受到的重力答案:A4应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是()A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度解析:物体在手掌的推力作用下,由静止竖直向上加速时,物体处于超重状态。当物体离开手的瞬间,只受重力作用,物体的加速度等于重力加速度,处于完全失重状态,故选项A、B、C错误;物体离开手的前一时刻,手与物体具有相同的速度,物体离开手的下一时刻,手的速度小于物体的速度,即在物体离开手的瞬间这段相同的时间内,手的速度变化量大于物体的速度变化量,故手的加速度大于物体的加速度,也就是手的加速度大于重力加速度,故选项D正确。答案:D5如图所示,吊篮P悬挂在天花板上,与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的轻弹簧托起,当悬挂吊篮的细绳被剪断的瞬间,吊篮P和物体Q的加速度为()A.ggB.2ggC.g2gD.2g0解析:静止状态下物体Q受到自身重力mg和弹簧的竖直向上的支持力作用,且二力平衡;静止状态下吊篮P受到自身重力mg、弹簧向下的压力mg及吊绳竖直向上的拉力F作用,且F=2mg;悬挂吊篮的细绳被剪断的瞬间,弹簧的弹力保持不变,细绳上拉力消失,因此对于吊篮P 有2mg=maP,aP=2g;物体Q仍旧平衡,加速度为零。故选项D正确,其他选项均错。答案:D6如图所示,把一个光滑圆球放在两块挡板AC和AB之间,AC与AB之间夹角为30,现将AC板固定而使AB板顺时针缓慢转动90,则()A.球对AB板的压力先减小后增大B.球对AB板的压力逐渐减小C.球对AC板的压力逐渐增大D.球对AC板的压力先减小后增大解析:以小球为研究对象,分析受力情况,作出小球三个不同位置的受力图如图,可见,使AB板顺时针缓慢转动90的过程中,AB板对球的支持力FN1先减小后增大,AC板对球的支持力FN2一直减小,由牛顿第三定律得知,球对AB板的压力先减小后增大,球对AC板的压力一直减小,故选项A正确,B、C、D均错误。答案:A7一质点在外力作用下做直线运动,其速度v随时间t变化的图象如图。在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()A.t1B.t2C.t3D.t4解析:因物体做直线运动,速率增大的阶段质点所受合外力方向与其速度方向一定相同。由此判断选项A、C正确。答案:AC8如图为节日里悬挂灯笼的一种方式,A、B点等高,O为结点,轻绳AO、BO长度相等,拉力分别为FA、FB,灯笼受到的重力为G。下列表述正确的是()A.FA大小可能等于GB.FA与FB大小相等C.FA与FB是一对平衡力D.FA与FB大小之和等于G解析:由题意知,AO、BO与水平方向的夹角相等,设为,根据平衡条件,FAcos =FBcos ,所以FA=FB,选项B正确;又FAsin +FBsin =G,则FA=FB=G2sin,选项A正确,选项D错误;FA与FB不在一条直线上,不是一对平衡力,选项C错误。答案:AB9电梯的顶部挂一个弹簧测力计,测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物,电梯在匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N。关于电梯的运动,以下说法中正确的是(g取10 m/s2)()A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2 m/s2B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为4 m/s2C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为4 m/s2D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2 m/s2解析:弹簧测力计的示数变为12 N,也就是物体对弹簧测力计的拉力为12 N,根据牛顿第三定律可知弹簧测力计对物体的拉力为12 N,对物体,根据牛顿第二定律得F-mg=ma,解得a=2 m/s2,电梯可能向上加速运动或向下减速运动。答案:AD10一物体质量为m,该物体所受合外力的大小为F,获得的加速度为a,那么正确表示了它们之间的函数关系的图象是()解析:由牛顿第二定律可知,加速度a与合外力F成正比,与质量m成反比,所以a-F图象为过原点的直线,A选项正确。牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量,作用在物体上的合外力,可由物体的质量和加速度计算得出,但不由它们决定,选项B错误;质量是物体本身的属性,由物体本身决定,与物体是否受力及加速度大小无关,选项C错误,选项D正确。答案:AD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案直接填在横线上)11(8分)为了探究力、质量与加速度三个物理量之间的定量关系,可以在质量一定的情况下,探究物体的加速度与的关系;再在物体受力一定的情况下,探究物体的加速度与的关系。最后归纳出加速度与力、质量之间的关系。这是物理学中常用的的科学方法。某同学用DIS实验系统探究物体的加速度与力和质量的关系的实验装置如图所示。从所提供的装置图可知,这位同学在实验测量前,还需要对实验装置作一些必要的调整,请你写出一处需要进行调整的地方:。如果悬挂物F的重力越来越大时,小车的加速度会无限制地增加吗?简要回答:。解析:本实验采用的是控制变量法。当质量一定时,探究加速度与力的关系,当力一定时,探究加速度与质量的关系。实验中,细线应与轨道平行。小车运动的加速度 a=mgm0+m,可见当m越来越大时,加速度a越接近g。答案:力质量控制变量调整滑轮使ED间的细线与轨道平行不会,只能越来越接近g12(8分)在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用m0表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。(1)当m0与m的大小关系满足时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力。(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图象法处理数据。为了比较容易地分析出加速度a与质量m0的关系,应该作a与的图象。(3)如图(a),甲同学根据测量数据作出的a-F图线,说明实验存在的问题是。(4)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线如图(b)所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?解析:(1)设绳上的拉力为F,由牛顿第二定律得对小车及车中砝码F=m0a对盘及盘中砝码mg-F=ma所以F=m0mgm0+m=mg1+mm0,可见当m0m时,F 接近于mg。(2)因为a=Fm0,可见a与m0成反比,如果作a-m0图象,图线是曲线。若作a-1m0图象,则图线是一条直线,便于分析,故应作a与1m0的图象。(3)题图(a)中是因为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。(4)在a-F图象中,图线的斜率表示质量的倒数,所以两个同学做实验时,小车及车中砝码的总质量不同。答案:(1)m0m(2)1m0(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(4)小车及车上的砝码的总质量不同三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式或演算步骤,有数值计算的要注明单位)13(10分)如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体,A、B间的最大静摩擦力为mg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,求拉力F的最大值。解析:当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大,此时,对于A物体所受的合外力为mg。由牛顿第二定律得mg=maA解得aA=mgm=g。对于A、B整体,加速度a=aA=g由牛顿第二定律得F=3ma=3mg答案:3mg14(10分)在地面上固定一块竖直的挡板A,另一块挡板B与水平面成角,如图所示。在两块挡板之间放一个质量为m的光滑球体,g取10 m/s2。(1)求挡板A对球体的弹力大小,并说明当增大时,挡板A对球体的弹力如何变化。(2)当m=10 kg、=37时,球对挡板B的弹力多大?(sin 37=0.6,cos 37=0.8)解析:(1)对球体受力分析,如图所示根据力的平衡条件,得:FA=mgtan 由上式可得:挡板A对球体的弹力随角的增大而增大。(2)根据平衡条件,得挡板B对球体的弹力为FB=mgcos代入数值得:FB=125 N根据牛顿第三定律,球体对挡板B的弹力大小FB=125 N。答案:(1)mgtan 挡板A对球体的弹力随角的增大而增大(2)125 N15(12分)在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与压力传感器相连,电梯由静止开始竖直上升过程中,传感器所受的压力与时间的关系(FN-t)图象如图所示,g取10 m/s2,由图象求出:(1)电梯减速上升过程经历的时间;(2)重物的质量;(3)电梯的最大加速度。解析:由FN-t图象可知,电梯先加速再匀速后减速,减速上升段FN小于重力,因此1014 s为减速过程,减速时间为4 s。电梯匀速过程中FN=mg=30 N,所以m=3 kg。电梯加速过程中,当FN最大时,加速度最大,其最大值为a1=FN-mgm=40-303 m/s2=103 m/s2;电梯减速过程中FN最小时,加速度最大,其最大值a2=mg-FNm=30-153 m/s2=5 m/s2。故电梯运动过程中的最大加速度为5 m/s2。答案:(1)4 s(2)3 kg(3)5 m/s216(12分)下暴雨时,有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为=37(取sin 37=35)的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均处于静止状态,如图所示。假设某次暴雨中,A浸透雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间内,A、B间的动摩擦因数1减小为38,B、C间的动摩擦因数2减小为0.5,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第2 s末,B的上表面突然变为光滑,2保持不变。已知A开始运动时,A离B下边缘的距离l=27 m,C足够长。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度g大小取10 m/s2。求:(1)在02 s时间内A和B加速度的大小;(2)A在B上总的运动时间。解析:(1)在02 s时间内,A和B的受力如图所示,其中Ff1、FN1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小,Ff2、FN2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小,方向如图所示。由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得Ff1=1FN1FN1=mgcos Ff2=2FN2FN2=FN1+mgcos 规定沿斜面向下为正。设A和B的加速度分别为a1和a2,由牛顿第二定律得mgsin -Ff1=ma1mgsin -Ff2+Ff1=ma2联立式,并代入题给条件得a1=3 m/s2a2=1 m/s2。(2)当t1=2 s时,设A和B的速度分别为v1和v2,则v1=a1t1=6 m/sv2=a2t1=2 m/s当tt1时,设A和B的加速度分别为a1和a2。此时A与B之间摩擦力为零,可得a1=6 m/s2a2=-2 m/s2即B做减速运动。设经过时间t2,B的速度减为零,则有v2+a2t2=0联立式得t2=1 s在t1+t2时间内,A相对于B运动的距离为s=12a1t12+v1t2+12a1t22-12a2t12+v2t2+12a2t22=12 m27 m此后B静止不动,A继续在B上滑动。设再经过时间t3后A离开B,则有l-s=(v1+a1t2)t3+12a1t32可得t3=1 s(另一解不合题意,舍去)设A在B上总的运动时间为t总,有t总=t1+t2+t3=4 s。答案:(1)3 m/s21 m/s2(2)4 s
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