人教版高中物理必修一第4章綜合測試（解析版） 同步練習

第4章綜合測試1．（2020·北京高三三模）如圖，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，現用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運動，以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復原長前，下列表示F和x之間關系的圖像可能正確的是A．B．C．D．【答案】A【解析】設物塊P的質量為m，加速度為a，靜止時彈簧的壓縮量為x0，彈簧的勁度系數為k，由力的平衡條件得，mg=kx0，以向上為正方向，木塊的位移為x時彈簧對P的彈力：F1=k（x0-x），對物塊P，由牛頓第二定律得，F+F1-mg=ma，由以上式子聯(lián)立可得，F=kx+ma．可見F與x是線性關系，且F隨著x的增大而增大，當x=0時，kx+ma＞0，故A正確，B、C、D錯誤．故選A．【點睛】解答本題的關鍵是要根據牛頓第二定律和胡克定律得到F與x的解析式，再選擇圖象，這是常用的思路，要注意物塊P的位移與彈簧形變量并不相等．2．（2020·江蘇省揚州中學高三月考）如圖所示，傾角為的光滑斜面體始終靜止在水平地面上,其上有一斜劈A,A的上表面水平且放有一斜劈B，B的上表面上有一物塊C，A、B、C一起沿斜面勻加速下滑。已知A、B、C的質量均為m，重力加速度為g，下列說法正確的是A．A、B間摩擦力為零B．A加速度大小為C．C可能只受兩個力作用D．斜面體受到地面的摩擦力為零【答案】C【解析】整體一起勻加速下滑，具有相同的加速度；先用整體法結合牛頓第二定律求出整體的加速度，再用隔離法分析個體的受力情況?！驹斀狻繉、C整體受力分析，受重力、支持力，B、C沿斜面勻加速下滑，則A、B間摩擦力不為零，BC在水平方向有向左的加速度，則B受A對它的向左的摩擦力，故A錯誤；選A、B、C整體為研究對象，根據牛頓第二定律可知A加速度大小為gsinθ，故B錯誤；取C為研究對象，當斜劈B的傾角也為θ時，C只受重力和斜面的支持力，加速度才為ac=gsinθ，故C正確；斜面對A的作用力垂直斜面向上，則A對斜面的作用力垂直斜面向下，這個力可分解為水平和豎直的兩個分力，故斜面具有向右相對運動的趨勢，斜面受到地面的摩擦力水面向左，故D錯誤。故選C。【點睛】若一個系統(tǒng)中涉及兩個或者兩個以上物體的問題，在選取研究對象時，要靈活運用整體法和隔離法。對于多物體問題，如果不求物體間的相互作用力，我們優(yōu)先采用整體法，這樣涉及的研究對象少，未知量少，方程少，求解簡便；很多情況下，通常采用整體法和隔離法相結合的方法。3．（2020·長春市第二十九中學高一期末）如圖所示，在豎直平面內建立直角坐標系xOy，該平面內有AM、BM、CM三條光滑固定軌道，其中A、C兩點處于同一個圓上，C是圓上任意一點，A、M分別為此圓與y、x軸的切點。B點在y軸上且∠BMO＝60°，O′為圓心。現將a、b、c三個小球分別從A、B、C點同時由靜止釋放，它們將沿軌道運動到M點，如所用時間分別為tA、tB、tC，則tA、tB、tC大小關系是()A．tA＜tC＜tBB．tA＝tC＜tBC．tA＝tC＝tBD．由于C點的位置不確定，無法比較時間大小關系【答案】B【解析】對于AM段，位移x1＝R，加速度，根據x＝at2得，．對于BM段，位移x2=2R，加速度a2＝gsin60°＝g，由x2＝at2得，．對于CM段，設CM與豎直方向夾角為θ，同理可解得．故選B．4．（2020·上海上外浦東附中高三月考）如圖所示，甲、已兩人在冰面上“拔河”．兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線者為贏．若繩子質量不計，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是A．甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力B．甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力C．若甲的質量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利D．若乙對繩的速度比甲快，則已能贏得“拔河”比賽的勝利【答案】C【解析】A．甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是作用力與反作用力，故選項A錯誤．B．甲對繩的拉力與乙對繩的拉力作用在同一物體上，不是作用力與反作用力，故選項B錯誤．C．設繩子的張力為F，則甲、乙兩人受到繩子的拉力大小相等，均為F，若m甲>m乙，則由得，a甲<a乙，由得在相等時間內甲的位移小，因開始時甲、乙距分界線的距離相等，則乙會過分界線，所以甲能贏得“拔河”比賽的勝利，故選項C正確．D．收繩速度與“拔河”比賽勝負無關，故選項D錯誤．5．（2020·全國高一課時練習）如圖所示，平臺質量為，人的質量為m，滑輪及細繩質量不計，站在平臺上的人豎直向下拉繩子使人和平臺一起以的加速度向上做勻加速運動，不計滑輪與軸之間的摩擦，重力加速度，則下列說法正確的是（）A．人對平臺的壓力小于自身重力，故人處于失重狀態(tài)B．OA段繩中的拉力等于平臺與人的總重力C．若人的質量，則人對平臺的壓力大小為300ND．為實現題中所述運動，人的質量一定不小于【答案】D【解析】A.人有豎直向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故A錯誤；B.系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，OA繩中拉力大于平臺與人的總重力，故B錯誤；C.若人的質量，設人受到的拉力為T，則對整體由牛頓第二定律得解得對人由牛頓第二定律得解得故C錯誤；D.人的質量最小時，人對平臺沒有壓力，對人由牛頓第二定律得對整體由牛頓第二定律得解得故D正確。故選D。6．（2020·全國高一課時練習）如圖甲所示，用大型貨車運輸規(guī)格相同的圓柱形水泥管道，貨車可以裝載兩層管道，底層管道固定在車廂里，上層管道堆放在底層管道上，如圖乙所示。已知水泥管道間的動摩擦因數為，假設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，貨車緊急剎車時的加速度大小為。每根管道的質量為m，重力加速度為g，最初堆放時上層管道最前端離駕駛室為d，則下列分析判斷正確的是（）A．貨車沿平直路面勻速行駛時，圖乙中管道A、B之間的彈力大小為mgB．若，則上層管道一定會相對下層管道發(fā)生滑動C．若則上層管道一定會相對下層管道發(fā)生滑動D．若要使貨車在緊急剎車時上管道不撞上駕駛室，貨車在水平路面上勻速行駛的最大速度為【答案】C【解析】A.貨車勻速行駛時上層管道A受力平衡，在其橫截面內的受力分析如圖所示其所受B的支持力大小為N，根據平衡條件可得解得故A錯誤；BC.當緊急剎車過程中上層管道相對下層管道靜止時，上層管道A所受到的靜摩擦力為最大靜摩擦力為隨著加速度的增大，當時，即時，上層管道一定會相對下層管道發(fā)生滑動，故C正確B錯誤；D.若，緊急剎車時上層管道受到兩個滑動摩擦力減速，其加速度大小為，要使貨車在緊急剎車時上管道不撞上駕駛室，貨車在水平路面上勻速行駛的速度，必須滿足解得故D錯誤。故選C。7．（2020·全國高一課時練習）某物體質量為1kg，在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直線運動，其速度—時間圖象如圖所示，根據圖象可知（）A．物體所受的拉力總是大于它所受的摩擦力B．物體在第3s內所受的拉力大于1NC．在內，物體所受的拉力方向可能與摩擦力方向相同D．物體在第2s內所受的拉力為零【答案】B【解析】AD.由題圖可知，第2s內物體做勻速直線運動，即拉力與摩擦力平衡，故AD錯誤；B.第3s內物體的加速度大小為，根據牛頓第二定律可知物體所受合力為1N，故其所受拉力大于1N，故B正確；C.物體運動過程中，拉力方向始終和速度方向相同，摩擦力方向始終和運動方向相反，故C錯誤。故選B。8．（2020·全國高一課時練習）如圖（甲）所示，A、B兩物體疊放在一起，放在光滑的水平地面上，從靜止開始受到一變力的作用，該力與時間的關系如圖（乙）所示，運動過程中兩物體始終保持相對靜止，則下列說法正確的是（）A．t=0時刻和t=2t0時刻，A受到的靜摩擦力相同B．在t0時刻，A、B間的靜摩擦力最大C．在t0時刻，A、B的速度最大D．在2t0時刻，A、B的速度最大【答案】C【解析】CD.以整體為研究對象根據，可知系統(tǒng)先做加速度逐漸減小的加速運動，在t0時刻加速度為零，速度最大，然后做加速度逐漸增大的減速運動，在2t0時刻，速度變?yōu)榱?，系統(tǒng)停止，故選項C正確，D錯誤；AB.隔離A可知A、B之間的摩擦力提供A的加速度，系統(tǒng)開始加速度最大，因此由可知開始時刻A、B之間的摩擦力最大，且沿正方向，t0時刻為零，2t0時刻摩擦力與0時刻大小相等，方向相反，故選項A、B錯誤；故選C9．（2020·全國高一課時練習）如圖所示，M為定滑輪，一根細繩跨過M，一端系著物體C，另一端系著一動滑輪N，動滑輪N兩側分別懸掛著A、B兩物體，已知B物體的質量為3kg，不計滑輪和繩的質量以及一切摩擦，若C物體的質量為9kg，則關于C物體的狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．當A的質量取值合適，C物體有可能處于平衡狀態(tài)B．無論A物體的質量是多大，C物體不可能平衡C．無論A物體的質量是多大，C物體不可能向上加速運動D．當A的質量取值合適，B物體可能處于平衡狀態(tài)【答案】A【解析】ABC.首先取A、B整體為研究對象，當A的質量遠遠小于B的質量，則B以接近g的加速度做向下的加速運動，B處于失重狀態(tài)，細繩拉C的力接近于零；當A的質量遠遠大于B的質量時，則B以接近g的加速度向上做加速運動，B處于超重狀態(tài)，故此時細繩拉C的力接近B的重力的4倍，故當A的質量取值合適時，C的質量在大于零小于12kg之間都有可能處于平衡狀態(tài)，結合以上的分析，當細繩對C的拉力大于C的重力時C有向上的加速度，故A正確BC錯誤；D.當A的質量恰好等于3kg時，B恰好能處于平衡狀態(tài)，但是C不能平衡，所以整體有加速度，故D錯誤。故選A。10．（2020·雞東縣第二中學高一月考）如圖,水平地面上有三個靠在一起的物塊P、Q和R,質量分別為m、2m和3m,物塊與地面間的動摩擦因數都為．用大小為F的水平外力推動物塊P,記R和Q之間相互作用力與Q與P之間相互作用力大小之比為k．下列判斷正確的是()A．若,則 B．若,則C．若,則 D．若,則【答案】BD【解析】先用整體法求出物體的合外力，進而求得加速度；然后再用隔離法對P、R兩物體進行受力分析，利用牛頓第二定律即可求得k；【詳解】三物塊靠在一起，將以相同加速度向右運動，則加速度：，所以，R和Q之間相互作用力：，Q與P之間相互作用力：，所以R和Q之間相互作用力與Q與P之間相互作用力大小之比，由于不管是否為零，恒成立，故B、D正確，A、C錯誤；故選BD．【點睛】關鍵是要抓住三個物體的加速度相同，先對整體研究，得到加速度，然后應用隔離法研究內力．11．（2020·寧波市北侖中學高二期中）如圖所示，A、B、C三個物體靜止疊放在水平桌面上，物體A的質量為2m，B和C的質量都是m，A、B間的動摩擦因數為μ，B、C間的動摩擦因數為μ4，B和地面間的動摩擦因數為μ8.設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.現對A施加一水平向右的拉力A．若A、B、C三個物體始終相對靜止，則力F不能超過32B．當力F＝μmg時，A、B間的摩擦力為3C．無論力F為何值，B的加速度不會超過34D．當力F>72μmg時，B相對A【答案】AB【解析】A.A與B間的最大靜摩擦力大小為：2μmg,C與B間的最大靜摩擦力大小為：μmg4，B與地面間的最大靜摩擦力大小為：μ8（2m+m+m）=μmg2；要使A，B，C都始終相對靜止，三者一起向右加速，對整體有：F-μmg2=4ma，假設C恰好與B相對不滑動，對C有：μmg4=ma，聯(lián)立解得：a=μg4，F=32μmg；設此時A與B間的摩擦力為f，對A有：F-f=2ma，解得f=μmg<2μB.當力F＝μmg時，由整體表達式F-μmg2=4ma可得：a=18μg，代入A的表達式可得：f=C.當F較大時，A,C都會相對B滑動，B的加速度就得到最大，對B有：2μmg-μmg4-μmg2=maB，解得aB=D.當A恰好相對B滑動時，C早已相對B滑動，對A、B整體分析有:F-μmg2-μmg4=3ma1，對A有：F-2μmg=2ma1，解得F=92μmg，故當拉力F>92μmg時，12．（2020·遼寧省高二開學考試）如圖甲所示，足夠長的木板B靜置于光滑水平面上，其上放置小滑塊A．木板B受到隨時間t變化的水平拉力F作用時，用傳感器測出木板B的加速度a，得到如圖乙所示的a-F圖象，已知g取10m/s2，則（）A．滑塊A與木板B間動摩擦因數為0.1B．當F=10N時木板B加速度為4m/s2C．木板B的質量為1kgD．滑塊A的質量為4kg【答案】BC【解析】ACD．由圖知，當F=8N時，加速度為：a=2m/s2．對A、B整體，由牛頓第二定律有：F=（mA+mB）a，代入數據解得：mA+mB=4kg當F大于8N時，A、B發(fā)生相對滑動，對B，根據牛頓第二定律得：由圖示圖象可知，圖線的斜率：，解得：mB=1kg滑塊A的質量為：mA=3kg對于方程，知當a=0時，F=6N，代入數據解得：μ=0.2故AD錯誤，C正確。B．根據F=10N＞8N時，滑塊與木板相對滑動，B的加速度為：故B正確。故選BC。13．（2020·全國高三課時練習）如圖所示，小車在水平面上做勻加速直線運動，車廂內兩質量相同的小球通過輕繩系于車廂頂部，輕繩OA、OB與豎直方向夾角均為45°，其中一球用水平輕繩AC系于車廂側壁，下列說法正確的是A．小車運動方向向右B．小車的加速度大小為gC．輕繩OA、OB拉力大小相等D．輕繩CA拉力大小是輕繩OA拉力的倍【答案】CD【解析】對小球B受力分析可求解小車運動的加速度和加速度的方向；OA和OB細繩拉力的豎直分量均等于mg，由此判斷輕繩OA、OB拉力大小關系；對小球A受力分析，根據正交分解法以及牛頓第二定律求解兩邊繩子的拉力關系?！驹斀狻繉π∏駼受力分析可知，B所受的合外力向左，且mgtan450=ma，解得a=g，且加速度向左，即小車的加速度向左，小車向左加速或者向右減速運動，選項AB錯誤；分別對AB受力分析，OA和OB細繩拉力的豎直分量均等于mg，即TOBcos450=TOAcos450=mg，可知輕繩OA、OB拉力大小相等，選項C正確；對A受力分析可知，TCA-TOAsin450=ma=mg，解得TCA=2mg即TCA=TOA，選項D正確；故選CD.14．（2020·全國高一課時練習）一輛小車靜止在水平地面上，bc是固定在車上的一根水平桿，物塊M穿在桿上，M通過細線懸吊著小物體m，m在小車的水平底板上，小車未動時細線恰好在豎直方向上，現使小車如下圖分四次分別以a1、a2、a3、a4向右勻加速運動，四種情況下M、m均與車保持相對靜止，且圖(1)和圖(2)中細線仍處于豎直方向，已知a1∶a2∶a3∶a4＝1∶2∶4∶8，M受到的摩擦力大小依次為Ff1、Ff2、Ff3、Ff4，則下列說法正確的是()A．Ff1∶Ff2＝1∶2B．Ff1∶Ff2＝2∶3C．Ff3∶Ff4＝1∶2D．tanα＝2tanθ【答案】ACD【解析】AB、甲乙兩圖中，M水平方向只受靜摩擦力作用，根據牛頓第二定律得：，，而，則，故A正確，B錯誤；C、丙丁兩圖中，對m和M整體受力分析，受總重力(M+m)g、支持力N、摩擦力f，如圖根據牛頓第二定律，有，所以，故C正確，D、對物體m隔離受力分析，可得，而，所以，故D正確；故選ACD．【點睛】前兩圖中，M是由靜摩擦力提供加速度的，根據牛頓第二定律直接求解f1和f2的關系；后兩圖中對小球和滑塊整體受力分析，根據牛頓第二定律列式求解，通過對m隔離分析可判斷圖中角的關系．15．（2020·全國高一課時練習）某緩沖裝置的理想模型如圖所示，勁度系數足夠大的輕質彈簧與輕桿相連，輕桿可在固定的槽內移動，與槽間的滑動摩擦力不變．輕桿向右移動不超過l時，裝置可安全工作．一小車若以速度v0撞擊彈簧，已知裝置可安全工作，輕桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力Ff0，且不計小車與地面的摩擦，彈簧始終處于彈性限度內．從小車與彈簧剛接觸時開始計時到小車離開彈簧這段時間內，輕桿所受的摩擦力Ff隨時間t變化的Ff－t圖象可能是()A． B． C． D．【答案】AC【解析】AB．如果小車撞擊彈簧的速度較小，彈簧在壓縮過程中輕桿一直保持靜止，隨著壓縮量的增大，彈力增大，彈力和靜摩擦力平衡，靜摩擦力增大；之后彈簧將小車彈開，壓縮量減小，彈力減小，輕桿所受的靜摩擦力減小，故A正確，B錯誤；CD．當小車的撞擊速度較大時，輕桿會與槽發(fā)生相對滑動．小車與彈簧剛接觸時開始計時，根據胡克定律F=kx彈簧的彈力隨壓縮量的增大而增大，剛開始彈力小于最大靜摩擦力，輕桿不動，處于平衡狀態(tài)，根據受力平衡f=F=kx，靜摩擦力隨推力的增大而增大，當推力等于最大靜摩擦力時，輕桿開始移動；輕桿移動過程中，摩擦力等于滑動摩擦力f0，大小不變；小車和輕桿做減速運動，最終速度減為0，輕桿最終處于平衡，彈簧逐漸恢復原長，最后小車離開彈簧，此過程中摩擦力等于彈力，逐漸減小，故C正確，D錯誤；故選AC．16．（2020·全國高三課時練習）在探究物體質量一定時加速度與力的關系實驗中，小明同學做了如圖甲所示的實驗改進，在調節(jié)桌面水平后，添加了用力傳感器來測細線中的拉力．（1）關于該實驗的操作，下列說法正確的是________．A．必須用天平測出砂和砂桶的質量B．一定要保證砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量C．應當先釋放小車，再接通電源D．需要改變砂和砂桶的總質量，打出多條紙帶（2）實驗得到如圖乙所示的紙帶，已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，相鄰兩計數點之間還有四個點未畫出，由圖中的數據可知，小車運動的加速度大小是________m/s2.(計算結果保留三位有效數字)（3）由實驗得到小車的加速度a與力傳感器示數F的關系如圖丙所示．則小車與軌道的滑動摩擦力Ff=________N.（4）小明同學不斷增加砂子質量重復實驗，發(fā)現小車的加速度最后會趨近于某一數值，從理論上分析可知，該數值應為________m/s2.【答案】D2.401.05m/s2或4.9m/s2【解析】(1)AB.本題拉力可以由力傳感器來測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質量，也就不需要使小桶(包括砂)的質量遠小于車的總質量，故A錯誤，B錯誤；C.打點計時器運用時，都是先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶，故C錯誤；D．該實驗探究加速度與力和質量的關系，需要改變沙和沙桶的總質量，打出多條紙帶，故D正確故選D(2)相鄰兩計數點之間還有四個點未畫出，T=0.1s，根據，；（3）根據牛頓第二定律：2F-Ff=ma，a=0時，Ff=2F=1.0N；（4）設繩子拉力為T，根據牛頓第二定律：mg-T=2ma2T=Ma聯(lián)立解得：，當m無窮大時，a=5m/s2．17．（2020·全國高一課時練習）用圖甲所示裝置“探究小車加速度與力、質量的關系”．請思考并完成相關內容：（1）實驗時，為平衡摩擦力，以下操作正確的是（_____）A．平衡摩擦力時，應將空沙桶用細線跨過定滑輪系在小車上，讓細線與長木板平行B．平衡摩擦力時，應將紙帶連接在小車上并穿過打點計時器C．每次改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力D．實驗時，應先釋放小車，再接通電源（2）圖乙是實驗得到的一條紙帶，已知相鄰兩計數點間還有四個計時點未畫出，打點計時器所用電源頻率為50HZ，由此求出小車的加速度a=____m/s2（計算結果保留三位有效數字）（3）一組同學在保持木板水平時，研究小車質量一定的情況下加速度a與合外力F的關系，得到如圖丙中①所示的圖線，則小車運動時受到的摩擦力f=_______N；小車的質量M=_______kg．若該組同學正確完成了（1）問中的步驟，得到的a－F圖線應該是圖丙中的________（填“②”“③”或“④”）【答案】BC0.9060.080.16③【解析】（1）平衡摩擦力時，取下砂桶，將紙帶連接在小車上并穿過打點計時器，適當當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動，故B正確，A錯誤．每次改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力，選項C正確；實驗時，應先接通電源，再釋放小車，選項D錯誤；故選BC；（2）根據△x=aT2，運用逐差法得，（3）根據圖①知，當F=0．08N時，小車才開始運動，可知小車運動時受到的摩擦力f=0．08N，圖線的斜率表示質量的倒數，則．平衡摩擦力后，a與F成正比，圖線的斜率不變，故正確圖線為③．18．（2020·寧波市北侖中學高二月考）可愛的企鵝喜歡在冰面上玩游戲，如圖所示，有一企鵝在傾角為37°的傾斜冰面上，先以加速度a=0.5m/s2從冰面底部由靜止開始沿直線向上“奔跑”，t=8s時，突然臥倒以肚皮貼著冰面向前滑行，最后退滑到出發(fā)點，完成一次游戲（企鵝在滑動過程中姿勢保持不變）．已知企鵝肚皮與冰面間的動摩擦因數μ=0.25，sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g取10m/s2．求：（1）企鵝向上“奔跑”的位移大?。唬?）企鵝在冰面向前滑動的加速度大??；（3）企鵝退滑到出發(fā)點時的速度大?。ńY果可用根式表示）【答案】(1)(2)(3)【解析】【分析】企鵝向上“奔跑”做勻加速運動，由運動學公式求出企鵝向上“奔跑”的位移大??；根據牛頓第二定律求出企鵝在冰面滑動的加速度大小，結合運動學公式求出企鵝退滑到出發(fā)點時的速度大??；解：（1）“奔跑”過程（2）上滑過程：下滑過程（3）上滑位移，退滑到出發(fā)點的速度，解得19．（2020·贛榆智賢中學高三模擬）如圖所示，質量相等的物塊A和B疊放在水平地面上，左邊緣對齊．A與B、B與地面間的動摩擦因數均為μ。先敲擊A，A立即獲得水平向右的初速度，在B上滑動距離L后停下。接著敲擊B，