2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)必修一第四章 運動和力的關(guān)系 單元測試卷（解析版）（人教版2019必修第一冊）

第四章運動和力的關(guān)系單元測試卷（總分100分時間75分鐘）第I卷（選擇題）單選題（本題共7小題，每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求，共28分）1．伽利略對“自由落體運動”和“運動和力的關(guān)系”的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實驗和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方法。圖甲、圖乙分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程，對這兩項研究，下列說法正確的是（）A．圖甲中先在傾角較小的斜面上進行實驗，可“沖淡”重力，使時間測量更容易B．圖甲通過對自由落體運動的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動C．圖乙中完全沒有摩擦阻力的斜面是實際存在的，實驗可實際完成D．圖乙的實驗為“理想實驗”，通過邏輯推理得出物體的運動需要力來維持【答案】A【解析】A．當時利用滴水法，無法記錄自由落體運動的較短時間，伽利略設(shè)計了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，來“沖淡”重力的作用效果，小球在斜面上運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，所用時間長的多，所以容易測量。A正確；B．伽利略做了上百次實驗，根據(jù)小球在斜面上做勻變速運動，并通過抽象思維在實驗結(jié)果上做了合理外推，得到自由落體運動為勻變速運動。B錯誤；C．完全沒有摩擦阻力的斜面實際是不存在的，實驗不可實際完成。C錯誤；D．圖乙的實驗為“理想實驗”，如果右側(cè)斜面放平，則小球永遠無法達到相同高度，小球?qū)⒂肋h運動下去，也就是說，物體的運動不需要力來維持。D錯誤。故選A。2．如圖是航天飛船返回艙返回地面的示意圖，其過程可簡化為：打開降落傘一段時間后，整個裝置勻速下降，距地面一定高度時，點燃返回艙的緩沖火箭，返回艙開始減速下降運動，落地速度恰好為零，返回艙安全著陸。則（）A．返回艙在噴氣過程中處于失重狀態(tài)B．返回艙勻速運動過程中處于超重狀態(tài)C．火箭點燃后傘繩對返回艙的拉力增大D．火箭開始噴氣瞬間返回艙獲得向上的加速度【答案】D【解析】AD．返回艙在噴氣過程中，減速下降，加速度豎直向上，則處于超重狀態(tài)，故A錯誤，D正確；B．返回艙勻速運動過程中無加速度，不處于超重狀態(tài)，故B錯誤；C．火箭點燃后，火箭對返回艙的力向上，則傘繩對返回艙的拉力減小，故C錯誤。故選D。3.（2023全國甲卷）一小車沿直線運動，從t=0開始由靜止勻加速至t=t1時刻，此后做勻減速運動，到t=t2時刻速度降為零在下列小車位移x與時間t的關(guān)系曲線中，可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】x—t圖像的斜率表示速度，小車先做勻加速運動，因此速度變大即0—t1圖像斜率變大，t1—t2做勻減速運動則圖像的斜率變小，在t2時刻停止圖像的斜率變?yōu)榱?。故選D。4．如圖所示，向前行駛的車廂內(nèi)有一面向行駛方向的乘客，乘客在自身重力G與車廂（含座椅）的作用力F的作用下與車廂保持相對靜止，座椅旁邊有一小球用細線懸掛在車廂的天花板上，懸線與豎直方向成角也與車廂相對靜止，下列說法中正確的是（）A．乘客受到的合力方向與運動方向相同B．車廂的速度越大，懸線與豎直方向的夾角越大C．車廂對乘客的作用力F一定大于乘客的重力GD．懸線與豎直方向夾角增大，車廂對乘客作用力F可能不變【答案】C【解析】A．由圖可知，小球受合外力方向與車廂運動方向相反，可知車廂做勻減速運動，乘客受到的合力方向與運動方向也相反，選項A錯誤；B．對小球，根據(jù)牛頓第二定律可知可得則車廂的加速度越大，懸線與豎直方向的夾角越大，但是速度大，θ不一定大，選項B錯誤；C．對乘客受力分析可知，車廂對乘客的作用力即F一定大于乘客的重力G，選項C正確；D．懸線與豎直方向夾角增大，則加速度a變大，車廂對乘客作用力F增大，選項D錯誤。故選C。5.（2023山東卷）質(zhì)量為M的玩具動力小車在水平面上運動時，牽引力F和受到的阻力f均為恒力，如圖所示，小車用一根不可伸長的輕繩拉著質(zhì)量為m的物體由靜止開始運動。當小車拖動物體行駛的位移為時，小車達到額定功率，輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時間后停下，其總位移為。物體與地面間的動摩擦因數(shù)不變，不計空氣阻力。小車的額定功率P0為（）A. B.C. D.【答案】A【解析】設(shè)物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，當小車拖動物體行駛的位移為S1的過程中有F－f－μmg=(m＋M)av2=2aS1P0=Fv輕繩從物體上脫落后a2=μgv2=2a2(S2－S1)聯(lián)立有故選A。6.如圖所示，MN和PQ為兩根固定平行直細桿，圓柱形物體沿細桿下滑，兩桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同，細桿與水平面的夾角為，圓柱形物體與細桿間的動摩擦因數(shù)為0.3，重力加速度為g，則圓柱形物體下滑的加速度大小為（

）A． B． C． D．【答案】A【解析】作出圓柱形物體垂直于桿的平面內(nèi)受力示意圖根據(jù)題意，兩直桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同，則α=60°在沿桿的方向有mgsinθ-2f=ma垂直于桿的方向有又有f=μN聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得故A正確，BCD錯誤。故選A。7.水平地面上有一質(zhì)量為的長木板，木板的左端上有一質(zhì)量為的物塊，如圖（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上，F(xiàn)隨時間t的變化關(guān)系如圖（b）所示，其中、分別為、時刻F的大小。木板的加速度隨時間t的變化關(guān)系如圖（c）所示。已知木板與地面間的動摩擦因數(shù)為，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為，假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動摩擦力相等，重力加速度大小為g。則下面選項不正確的是（）A．B．C．D．在時間段物塊與木板加速度相等【答案】A【解析】A．圖（c）可知，t1時滑塊木板一起剛在從水平滑動，此時滑塊與木板相對靜止，木板剛要滑動，此時以整體為對象有故A錯誤，符合題意；BC．圖（c）可知，t2滑塊與木板剛要發(fā)生相對滑動，以整體為對象，根據(jù)牛頓第二定律，有以木板為對象，根據(jù)牛頓第二定律，有解得，故BC正確，不符合題意；D．圖（c）可知，0~t2這段時間滑塊與木板相對靜止，所以有相同的加速度，故D正確，不符合題意。故選A.多選題（本題共3小題，每小題選全得6分，部分正確3分，有錯誤選項0分，共18分）8.（2023全國甲卷）用水平拉力使質(zhì)量分別為、的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運動，兩物體與桌面間的動摩擦因數(shù)分別為和。甲、乙兩物體運動后，所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知（）A. B. C. D.【答案】BC【解析】根據(jù)牛頓第二定律有F－μmg=ma整理后有F=ma＋μmg則可知F—a圖像的斜率為m，縱截距為μmg，則由題圖可看出m甲>m乙，μ甲m甲g=μ乙m乙g則μ甲<μ乙故選BC。9.（多選）如圖所示，A、B、C三個物體分別用輕繩和輕彈簧連接，放置在傾角為θ的光滑斜面上，當用沿斜面向上的恒力F作用在物體A上時，三者恰好保持靜止，已知A、B、C三者質(zhì)量相等，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．在輕繩被燒斷的瞬間，C的加速度大小為0B．在輕繩被燒斷的瞬間，B的加速度大小為C．剪斷彈簧的瞬間，C的加速度大小為D．突然撤去外力F的瞬間，A的加速度大小為0【答案】AC【解析】A．在輕繩被燒斷瞬間，C的受力保持不變，所以C的加速度為零，故A正確；B．對C，根據(jù)平衡條件可得對B，根據(jù)牛頓第二定律可得解得故B錯誤；C．剪斷彈簧的瞬間，對C，根據(jù)牛頓第二定律有解得故C正確；D．突然撤去外力F的瞬間，對整體AB，由牛頓第二定律可得解得故D錯誤。故選AC。10．推導(dǎo)勻變速直線運動位移公式時，勻變速直線運動在極短時間內(nèi)可以看成是勻速直線運動，這一方法也適用于求非勻變速直線運動的位移，如圖所示，光滑水平面上，物塊B以1.2m/s的速度去撞固定在物塊A上的輕彈簧，經(jīng)過1s二者第一次速度相等，此時物塊A運動的位移為0.36m，已知B的質(zhì)量是A的質(zhì)量的5倍，彈簧的勁度系數(shù)為100N/m，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則以下說法正確的是（）A．從開始運動到共速過程中，物塊A的加速度始終是物塊B的5倍B．從開始運動到共速過程中，物塊A的位移始終是物塊B的位移的5倍C．二者速度相等時，物塊B的位移為1.128mD．彈簧中的彈力最大為768N【答案】AC【解析】A．彈簧上的力的大小處處相等，故根據(jù)牛頓第二定律可知，故物塊A的加速度始終是物塊B的5倍。故A正確；B．從開始運動到二者共速過程中，B物塊的速度大于A物塊的速度，相同的運動時間，則B的位移也大于A的位移。故B錯誤；C．根據(jù)A選項中結(jié)論可知A物體位移為，聯(lián)立以上兩方程可知故C正確；D．當兩物體共速時，彈簧中的彈力最大為故D錯誤。故選AC。第II卷（非選擇題）實驗題（本題共2小題，11題6分，12題9分，共15分）11.某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究加速度與合外力關(guān)系實驗”，長木板放在水平桌面上。小車的質(zhì)量為M，重力加速度為g。（1）按圖示組裝好實驗儀器后，直接做實驗，某次實驗打出的一條紙帶如圖乙所示，打點計時器所接交流電的頻率為50Hz，可求得小車加速度的大小為___________m/s2（2）多次改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)實驗，測得多組力傳感器的示數(shù)F及對應(yīng)的小車加速度a，作出a-（3）為了使小車受到的合外力等于力傳感器的示數(shù)，需在長木板沒有定滑輪的一端用墊木適當墊高，使長木板與水平面的夾角θ滿足___________。A．sinθ=F0Mg

B．sinθ=Mg【答案】0.88F0【解析】（1）[1]小車加速度a（2）[2]由丙圖得到小車運動過程中受到的阻力為F0（3）[3]為了使小車受到的合外力等于力傳感器的示數(shù)，需在長木板沒有定滑輪的一端用墊木適當墊高，使小車重力沿斜面向下的分力等于阻力，即Mgsinθ12.一物理興趣小組用如圖所示的裝置，探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，通過改變放在小車上的砝碼質(zhì)量，改變小車（含遮光片）與砝碼的總質(zhì)量M。

（1）實驗要平衡摩擦力，具體操作為：不懸掛砂桶，將長木板沒有定滑輪的一端適當墊高，輕推小車，如果___________，則摩擦力得到平衡；（2）實驗還需要的部分操作有___________；A．懸掛砂桶后調(diào)節(jié)細線與木板平行

B．測量砂和砂桶質(zhì)量mC．調(diào)節(jié)砂和砂桶質(zhì)量m遠小于M

D．小車每次在同一位置釋放（3）調(diào)節(jié)好實驗器材后，第一次實驗：由靜止釋放小車，記錄小車經(jīng)過光電門1、2時遮光片擋光時間t1、t2，小車（含遮光片）及砝碼的總質(zhì)量M1，力傳感器的爾數(shù)F；第二次實驗：向小車中添加砝碼，小車（含遮光片）及砝碼的總質(zhì)量為M2，由靜止釋放小車，此時會發(fā)現(xiàn)力傳感器的示數(shù)___________（選填“大于”或“小于”）【答案】小車沿木板做勻速直線運動AD/DA小于增加M【解析】（1）[1]輕推小車，直到小車沿木板做勻速直線運動，摩擦力得到平衡。（2）[2]A．需要細線與木板平行，才能保證細線的拉力與小車的合外力方向相同，細線的拉力才等于小車的合外力，所以需要懸掛砂桶后調(diào)節(jié)細線與木板平行，故A正確；BC．由于不需要用沙桶的重力來表示合外力，合外力可以直接測量，所以不需要滿足m遠小于M，也不需要測量砂和砂桶質(zhì)量m，故BC錯誤；D．需要控制單一變量，木板每處光滑程度不同，所以需要從同一位置釋放，故D正確。故選AD。（3）[3][4]向小車中添加砝碼，小車所受阻力增大，F(xiàn)變小，通過適當增加砂桶中砂的質(zhì)量，使力傳感器的示數(shù)仍為F。[5]根據(jù)牛頓第二定律F其中a1=v12-整理解得M解答題（本題共3小題，共39分）13.（11分）水面救生無人船已經(jīng)成為水面救援的重要科技裝備。在某次測試中，一質(zhì)量為20kg的無人船在平靜水面上沿直線直奔目標地點。無人船先從靜止出發(fā)，做勻加速運動10s后達到最大速度4m/s，接著立即做勻減速運動，勻減速運動了16m的距離后速度變?yōu)榱?。已知無人船運行過程中受到水的阻力恒定且大小為4N，不計空氣阻力，g取10m/s2。求：（1）在勻加速過程中，無人船發(fā)動機提供的動力的大小F1；（2）在勻減速過程中，無人船發(fā)動機提供的阻力的大小F2；（3）無人船在上述測試中，運動的總時間t及總位移大小x?！敬鸢浮浚?）12N；（2）6N；（3）18s，36m【解析】（1）勻加速階段加速度為解得a1＝0.4m/s2由牛頓第二定律得F1－f＝ma1解得F1＝12N（2）勻減速階段有解得a2＝0.5m/s2由牛頓第二定律得F2＋f＝ma2解得F2＝6N（3）勻減速階段的時間為t2＝＝8s運動總時間為t＝t1＋t2＝18s勻加速階段的位移為x1＝t1＝20m運動總位移大小為x＝x1＋x2＝36m14．（13分）2022北京冬奧會成功舉辦，小華同學(xué)通過觀看比賽，將滑雪軌道理想化處理成如圖所示的軌道。滑雪軌道由傾斜直軌道AB和水平軌道BC組成，軌道AB與水平面的夾角，軌道AB與軌道BC的動摩擦因數(shù)均為，時運動員從A點由靜止開始勻加速下滑，，經(jīng)過B點前后速度大小不變，之后在BC上做勻減速直線運動，最后保持不動。通過觀測可得到某運動員的圖如圖所示，已知，。g取。求（1）運動員在傾斜直軌道所滑行的距離？（2）軌道的動摩擦因數(shù)為多少？（3）當時運動員距離B點的距離？【答案】（1）400m；（2）0.5；（3）160m【解析】（1）由圖可知，運動員在時速度達到最大值，即滑到B點，又因為圖中圖線與時間軸圍成的面積等于位移，所以運動員在傾斜直軌道所滑行的