2023-2024学年高中物理必修一 第四章　运动和力的关系 章末检测试卷含解析

第第页2023-2024学年高中物理必修一第四章运动和力的关系章末检测试卷（含解析）第四章运动和力的关系章末检测试卷

(满分：100分)

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。

1．(2022·宿迁市高二学业考试)根据牛顿第一定律可知()

A．力停止作用后，运动的物体就会慢慢停下来

B．物体在做匀速直线运动时，它才显示出惯性

C．物体运动状态改变时必定受到外力的作用

D．速度大的物体不容易停下，所以惯性与物体的速度有关

2．(2023·肥城市模拟)2023年9月17日，神舟十二号返回舱成功着陆。返回舱返回时先脱离原有飞行轨道，仅在地球引力作用下做近心运动，之后进入地球大气层，当返回舱距离地面10km左右时，先后打开引导伞、减速伞和主伞，以此保证返回舱以较柔和的方式实现多次减速，防止航天员一次受到过大的冲击力。在返回舱即将着陆时，安装在返回舱底部的反推发动机点火工作，保证返回舱最后落地时速度小于2m/s。下列说法正确的是()

A．进入地球大气层前，返回舱处于超重状态

B．返回舱打开减速伞后处于失重状态

C．返回舱打开主伞时处于失重状态

D．反推发动机点火瞬间返回舱处于超重状态

3.(2022·镇江市高一校联考期中)如图所示，汽车里有一水平放置的硅胶魔力贴，魔力贴上放置一质量为m的小花瓶。若汽车在水平公路向前做匀加速直线运动，重力加速度为g，则以下说法正确的是()

A．小花瓶所受合力为零

B．若汽车突然刹车，小花瓶会受到水平向前的摩擦力

C．若汽车突然加速，小花瓶会受到水平向前的摩擦力

D．魔力贴对小花瓶的作用力为mg

4.(2022·镇江中学高一期末)如图所示，质量为m的小球用水平弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为(重力加速度为g)()

A．0

B．大小为g，方向竖直向下

C．大小为g，方向垂直木板向下

D．大小为g，方向水平向右

5．(2023·温州市瑞安中学高一开学考试)烟花爆竹从地面起飞后在竖直方向上做匀减速直线运动，2s后到达最高点并爆炸，已知爆炸点距地面的高度为30m，烟花爆炸前受到的空气阻力恒定，则烟花上升过程中阻力与重力大小之比为(取g＝10m/s2)()

A．1.25B．1C．0.5D．0.25

6.如图所示，一质量为m的物块与车厢的竖直后壁间的动摩擦因数为μ，当该车水平向右做匀加速运动时，物块恰好沿车厢后壁匀速下滑，重力加速度为g，则车的加速度大小为()

A．gB.C．μgD.μg

7.(2022·淮安市高一期末)质量为50kg的某同学乘坐电梯从1楼到5楼的v－t图像如图所示，若g取10m/s2。则下列说法中正确的是()

A．0～2s和4～6s该同学的加速度相同

B．0～6s内，该同学的位移为12m

C．0～2s内，该同学处于失重状态

D．4～6s内，该同学对电梯的压力为575N

8.(2022·南通市高一统考期末)如图所示，一轻质弹簧连接物体A、B，A、B在水平推力F1＝10N、F2＝40N作用下沿光滑水平地面运动。已知A、B的质量分别为1kg、2kg，两物体相对静止，则()

A．弹簧的弹力大小为30N

B．弹簧的弹力大小为10N

C．在突然撤去F1的瞬间，A的加速度大小为20m/s2

D．在突然撤去F1的瞬间，B的加速度大小为20m/s2

9.(2023·苏州市高一统考期末)如图所示，质量为M的滑块上表面有一对称光滑圆弧面，圆弧面的圆心角θ＝60°，质量为m的小球置于圆弧面内。若滑块与小球能一起沿水平方向做匀加速直线运动，重力加速度为g，则加速度最大为()

A.gB.gC.gD．g

10.(2022·扬州市江都区丁沟中学期末)如图所示，水平传送带A、B两端相距x＝4m，以v0＝4m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转，现将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放在A端，由于煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕。已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4，取重力加速度大小g＝10m/s2，则()

A．煤块从A运动到B的时间是2.25s

B．煤块从A运动到B的时间是2.5s

C．划痕长度是2m

D．划痕长度是2.4m

二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11．(15分)(2022·南通市高二期末)小华用如图甲所示的装置“探究加速度与力的关系”。

(1)用垫块将木板左端垫高，以补偿阻力。在不挂托盘的情况下打出如图乙所示的纸带(从左向右打点)，则应该将垫块向________(选填“左”或“右”)移动。

(2)调节好器材进行实验，保持小车质量不变，改变砝码的质量，打出的一条纸带如图丙所示，已知每两个计数点间还有4个点未画出，打点计时器的打点周期为0.02s，则小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)

(3)多次实验，记录的数据如表所示，表中的前6组数据已在方格纸上描点，请描出后2组数据的对应点，并作出a－F关系图像。

加速度a/(m·s－2)0.340.741.111.301.461.621.832.10

托盘及砝码总重力F/N0.1470.3430.5390.6370.7350.8331.0291.313

(4)由a－F图像可得出的结论是____________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

(5)小华还利用此装置测算小车与长木板之间的动摩擦因数μ。她让小车在细线的牵引下水平运动，并通过纸带计算出小车的加速度a，已知托盘及砝码的质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，小车与木板之间的摩擦力可认为是滑动摩擦力，则μ＝____________(用a、M、m、g表示)。

12．(8分)如图甲所示，质量m＝2kg的物体在水平面上向右做直线运动。过A点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v－t图像如图乙所示。重力加速度g取10m/s2。求：

(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ；

(2)10s末物体离A点的距离。

13.(8分)(2022·绍兴市高一期末)某“驴友”欲登上一“光头”山峰，若将山坡视作倾角为θ＝53°的斜面，坡长约为30m，该驴友的鞋底与山坡间的动摩擦因数为μ1＝0.5。因山坡较陡，已登顶的驴友放下一根长绳，如图所示。已知：正在登山的驴友质量为60kg，cos53°＝0.6，sin53°＝0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2。求：

(1)该驴友若手沿斜坡方向拉绳，脚爬坡，手脚并用，匀速上坡，他拉绳子的力至少多大；

(2)该驴友若手沿斜坡方向拉绳，脚爬坡，手脚并用登山，先匀加速上坡，当速度达到2m/s后保持匀速上坡，离坡顶0.5m时，放开绳子，只用脚爬坡，则他能否爬上坡顶？若能，求出上坡所用的总时间；若不能爬上坡顶，在速度减为零时，为避免滑倒他只能坐下，裤子与山坡之间的动摩擦因数为μ2＝0.4，然后沿山坡滑下，求他(可视作质点)从此刻开始下滑6.3m的时间。

14．(13分)(2022·历城第二中学高一学业考试)如图所示，物块A和B通过一根跨过光滑定滑轮的轻质细绳连接，质量m1＝2kg的物块A置于倾角θ＝24°的粗糙斜面上，细绳与斜面平行，物块B的质量m2＝3kg，用手按住物块A使两物块均静止，物块B距离地面高度h＝5m。现松手释放物块A，物块A恰好未与滑轮相碰，物块A与斜面间的动摩擦因数μ＝，物块B落地后不反弹，空气阻力、滑轮质量不计，取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，重力加速度g＝10m/s2，求：

(1)物块B落到地面前的加速度大小和细绳中拉力的大小；

(2)释放时物块A与定滑轮的距离。

15．(16分)(2022·苏州市高一期末)如图甲所示，质量m＝1kg、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端，铁块与木板间的动摩擦因数μ1＝0.4；质量M＝1kg、足够长的木板静止在水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。现给铁块施加一个水平向左的力F。

(1)若F1恒为1N，求木板与地面间的摩擦力大小；

(2)若F2恒为8N，求铁块在1s内在木板上滑过的距离L；

(3)若作用力F随时间t变化的关系如图乙所示，求在8s内铁块运动位移x的大小。

章末检测试卷(第四章)

(满分：100分)

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。

1．(2022·宿迁市高二学业考试)根据牛顿第一定律可知()

A．力停止作用后，运动的物体就会慢慢停下来

B．物体在做匀速直线运动时，它才显示出惯性

C．物体运动状态改变时必定受到外力的作用

D．速度大的物体不容易停下，所以惯性与物体的速度有关

答案C

解析力停止作用后，没有受到力的作用，由于惯性，本来运动的物体要保持力停止时刻的速度做匀速直线运动，选项A错误；惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都具有惯性，选项B错误；由于力是改变物体的运动状态的原因，物体运动状态发生改变时，必定受到外力的作用，选项C正确；惯性的大小仅与质量有关，与速度无关，选项D错误。

2．(2023·肥城市模拟)2023年9月17日，神舟十二号返回舱成功着陆。返回舱返回时先脱离原有飞行轨道，仅在地球引力作用下做近心运动，之后进入地球大气层，当返回舱距离地面10km左右时，先后打开引导伞、减速伞和主伞，以此保证返回舱以较柔和的方式实现多次减速，防止航天员一次受到过大的冲击力。在返回舱即将着陆时，安装在返回舱底部的反推发动机点火工作，保证返回舱最后落地时速度小于2m/s。下列说法正确的是()

A．进入地球大气层前，返回舱处于超重状态

B．返回舱打开减速伞后处于失重状态

C．返回舱打开主伞时处于失重状态

D．反推发动机点火瞬间返回舱处于超重状态

答案D

解析进入地球大气层前，返回舱加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；返回舱打开减速伞后，加速度方向向上，处于超重状态，故B错误；返回舱打开主伞时，加速度方向向上，处于超重状态，故C错误；反推发动机点火瞬间返回舱加速度方向向上，处于超重状态，故D正确。

3.(2022·镇江市高一校联考期中)如图所示，汽车里有一水平放置的硅胶魔力贴，魔力贴上放置一质量为m的小花瓶。若汽车在水平公路向前做匀加速直线运动，重力加速度为g，则以下说法正确的是()

A．小花瓶所受合力为零

B．若汽车突然刹车，小花瓶会受到水平向前的摩擦力

C．若汽车突然加速，小花瓶会受到水平向前的摩擦力

D．魔力贴对小花瓶的作用力为mg

答案C

解析小花瓶和汽车的加速度相同，所受合力不为零，合力的方向与运动方向相同，A错误；若汽车突然刹车，小花瓶和汽车一起做减速运动，加速度方向向后，会受到水平向后的摩擦力，B错误；若汽车突然加速，小花瓶和汽车一起加速，加速度方向向前，会受到水平向前的摩擦力，C正确；魔力贴对小花瓶的作用力为摩擦力和支持力的合力，支持力等于mg，则魔力贴对小花瓶的作用力大于mg，D错误。

4.(2022·镇江中学高一期末)如图所示，质量为m的小球用水平弹簧系住，并用倾角为30°的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为(重力加速度为g)()

A．0

B．大小为g，方向竖直向下

C．大小为g，方向垂直木板向下

D．大小为g，方向水平向右

答案C

解析木板撤去前，小球处于平衡状态，受重力、支持力和弹簧的拉力，如图

根据共点力平衡条件，有F－FNsin30°＝0，FNcos30°－mg＝0

解得FN＝mg，F＝mg

木板AB突然撤去后，木板对小球的支持力消失，重力和拉力不变，合力与支持力FN等大反向，故加速度为a＝＝g，方向垂直木板向下，故C正确，A、B、D错误。

5．(2023·温州市瑞安中学高一开学考试)烟花爆竹从地面起飞后在竖直方向上做匀减速直线运动，2s后到达最高点并爆炸，已知爆炸点距地面的高度为30m，烟花爆炸前受到的空气阻力恒定，则烟花上升过程中阻力与重力大小之比为(取g＝10m/s2)()

A．1.25B．1C．0.5D．0.25

答案C

解析逆向将烟花的运动看作初速度为零的匀加速直线运动，取向下为正方向，h＝at2，解得a＝1.5g，由牛顿第二定律得mg＋Ff＝ma，解得＝0.5，C正确。

6.如图所示，一质量为m的物块与车厢的竖直后壁间的动摩擦因数为μ，当该车水平向右做匀加速运动时，物块恰好沿车厢后壁匀速下滑，重力加速度为g，则车的加速度大小为()

A．gB.C．μgD.μg

答案B

解析由mg＝μFN及FN＝ma得：a＝，B正确。

7.(2022·淮安市高一期末)质量为50kg的某同学乘坐电梯从1楼到5楼的v-t图像如图所示，若g取10m/s2。则下列说法中正确的是()

A．0～2s和4～6s该同学的加速度相同

B．0～6s内，该同学的位移为12m

C．0～2s内，该同学处于失重状态

D．4～6s内，该同学对电梯的压力为575N

答案B

解析0～2s，v-t图线斜率为正，加速度方向向上，该同学处于超重状态，4～6s图线斜率为负，加速度方向向下，0～2s和4～6s该同学的加速度不同，故A、C错误；0～6s内，该同学的位移为

x＝×(2＋6)×3m＝12m，故B正确；

4～6s内，该同学的加速度大小为

a＝||＝1.5m/s2

由牛顿第二定律可得mg－FN＝ma

解得FN＝425N，由牛顿第三定律知4～6s内该同学对电梯的压力为425N，故D错误。

8.(2022·南通市高一统考期末)如图所示，一轻质弹簧连接物体A、B，A、B在水平推力F1＝10N、F2＝40N作用下沿光滑水平地面运动。已知A、B的质量分别为1kg、2kg，两物体相对静止，则()

A．弹簧的弹力大小为30N

B．弹簧的弹力大小为10N

C．在突然撤去F1的瞬间，A的加速度大小为20m/s2

D．在突然撤去F1的瞬间，B的加速度大小为20m/s2

答案C

解析整体由牛顿第二定律可得F2－F1＝(mA＋mB)a，解得a＝10m/s2，对B由牛顿第二定律可得F2－F＝mBa，解得弹簧的弹力大小为F＝20N，A、B错误；在突然撤去F1的瞬间，A受到弹簧的弹力不变，对A由牛顿第二定律可得F＝mAa1，解得A的加速度大小为a1＝20m/s2，C正确；在突然撤去F1的瞬间，B受到的外力F2及弹簧的弹力F均不变，故B的加速度不变，大小仍为10m/s2，D错误。

9.(2023·苏州市高一统考期末)如图所示，质量为M的滑块上表面有一对称光滑圆弧面，圆弧面的圆心角θ＝60°，质量为m的小球置于圆弧面内。若滑块与小球能一起沿水平方向做匀加速直线运动，重力加速度为g，则加速度最大为()

A.gB.gC.gD．g

答案B

解析以小球为研究对象，其受力分析如图，此时小球所受圆弧面对它的支持力FN与重力的合力F合沿水平方向，由平行四边形定则得F合＝mgtanα

又由牛顿第二定律F合＝ma，所以滑块与小球共同的加速度a＝gtanα，小球最远能到圆弧面最高点A点，此时αm＝＝30°，所以am＝gtanαm＝gtan30°＝g，B正确。

10.(2022·扬州市江都区丁沟中学期末)如图所示，水平传送带A、B两端相距x＝4m，以v0＝4m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转，现将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放在A端，由于煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕。已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4，取重力加速度大小g＝10m/s2，则()

A．煤块从A运动到B的时间是2.25s

B．煤块从A运动到B的时间是2.5s

C．划痕长度是2m

D．划痕长度是2.4m

答案C

解析煤块在传送带上匀加速运动时，根据牛顿第二定律有μmg＝ma，得a＝μg＝4m/s2，煤块做匀加速直线运动的位移x1＝＝2m<4m，因此煤块先做匀加速运动后做匀速运动，匀加速运动的时间t1＝＝1s，匀速直线运动的时间t2＝＝0.5s，所以煤块从A运动到B的总时间t＝t1＋t2＝1.5s，故A、B错误；煤块在加速阶段相对传送带滑动的位移大小即产生划痕的长度，则有Δx＝v0t1－x1＝(4×1－2)m＝2m，故C正确，D错误。

二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11．(15分)(2022·南通市高二期末)小华用如图甲所示的装置“探究加速度与力的关系”。

(1)用垫块将木板左端垫高，以补偿阻力。在不挂托盘的情况下打出如图乙所示的纸带(从左向右打点)，则应该将垫块向________(选填“左”或“右”)移动。

(2)调节好器材进行实验，保持小车质量不变，改变砝码的质量，打出的一条纸带如图丙所示，已知每两个计数点间还有4个点未画出，打点计时器的打点周期为0.02s，则小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)

(3)多次实验，记录的数据如表所示，表中的前6组数据已在方格纸上描点，请描出后2组数据的对应点，并作出a-F关系图像。

加速度a/(m·s－2)0.340.741.111.301.461.621.832.10

托盘及砝码总重力F/N0.1470.3430.5390.6370.7350.8331.0291.313

(4)由a-F图像可得出的结论是____________________________________________。

(5)小华还利用此装置测算小车与长木板之间的动摩擦因数μ。她让小车在细线的牵引下水平运动，并通过纸带计算出小车的加速度a，已知托盘及砝码的质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，小车与木板之间的摩擦力可认为是滑动摩擦力，则μ＝____________(用a、M、m、g表示)。

答案(1)左(2分)(2)0.34(4分)(3)见解析图(2分)(4)在托盘和砝码的总质量远小于小车质量时，加速度a与力F成正比(3分)(5)(4分)

解析(1)由题图乙可知，此时小车做加速运动，即重力沿木板向下的分力大于阻力，需减小木板的倾角，即垫块向左移动；

(2)题图丙中纸带上相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s

由逐差法可得a＝m/s2，解得a≈0.34m/s2；

(3)如图

(4)由a-F图像可得出的结论是在托盘和砝码的总质量远小于小车质量时，加速度a与力F成正比；

(5)对整体根据牛顿第二定律可得mg－μMg＝(M＋m)a，解得μ＝。

12．(8分)如图甲所示，质量m＝2kg的物体在水平面上向右做直线运动。过A点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v-t图像如图乙所示。重力加速度g取10m/s2。求：

(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ；

(2)10s末物体离A点的距离。

答案(1)3N0.05(2)2m

解析(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为a1，则由v-t图像得

a1＝m/s2＝2m/s2(1分)

根据牛顿第二定律，有F＋μmg＝ma1(1分)

设物体向左做匀加速直线运动的加速度大小为a2，则由v-t图像得a2＝m/s2＝1m/s2(1分)

根据牛顿第二定律，有F－μmg＝ma2(1分)

联立解得F＝3N，μ＝0.05(1分)

(2)设10s内物体的位移为x，则x为v-t图线与横轴所围的“面积”

则x＝×4×8m－×6×6m＝－2m，负号表示物体在A点左侧，即10s末物体离A点的距离为2m。(3分)

13.(8分)(2022·绍兴市高一期末)某“驴友”欲登上一“光头”山峰，若将山坡视作倾角为θ＝53°的斜面，坡长约为30m，该驴友的鞋底与山坡间的动摩擦因数为μ1＝0.5。因山坡较陡，已登顶的驴友放下一根长绳，如图所示。已知：正在登山的驴友质量为60kg，cos53°＝0.6，sin53°＝0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2。求：

(1)该驴友若手沿斜坡方向拉绳，脚爬坡，手脚并用，匀速上坡，他拉绳子的力至少多大；

(2)该驴友若手沿斜坡方向拉绳，脚爬坡，手脚并用登山，先匀加速上坡，当速度达到2m/s后保持匀速上坡，离坡顶0.5m时，放开绳子，只用脚爬坡，则他能否爬上坡顶？若能，求出上坡所用的总时间；若不能爬上坡顶，在速度减为零时，为避免滑倒他只能坐下，裤子与山坡之间的动摩擦因数为μ2＝0.4，然后沿山坡滑下，求他(可视作质点)从此刻开始下滑6.3m的时间。

答案(1)300N(2)不能1.5s

解析(1)该驴友手沿斜坡方向拉绳的同时，脚努力向上爬，若以最大静摩擦力向上爬，所需拉力最小。

垂直斜坡方向有FN＝mgcosθ

沿斜坡方向有FT＋Ffm＝mgsinθ

因为Ffm＝μ1FN

联立解得FT＝300N(2分)

由牛顿第三定律可知他拉绳的力至少300N。(1分)

(2)放开绳后，FN＝mgcosθ

μ1FN－mgsinθ＝ma1

可得a1＝－5m/s2

由0－v2＝2a1x

解得x＝0.4m(1分)

所以该驴友离到坡顶还有0.1m，不能到达坡顶；坐下后，设该驴友下滑的加速度大小为a2

FN＝mgcosθ

mgsinθ－μ2FN＝ma2

解得a2＝5.6m/s2(2分)

由x′＝a2t2

可得t＝

解得t＝1.5s。(2分)

14．(13分)(2022·历城第二中学高一学业考试)如图所示，物块A和B通过一根跨过光滑定滑轮的轻质细绳连接，质量m1＝2kg的物块A置于倾角θ＝24°的粗糙斜面上，细绳与斜面平行，物块B的质量m2＝3kg，用手按住物块A使两物块均静止，物块B距离地面高度h＝5m。现松手释放物块A，物块A恰好未与滑轮相碰，物块A与斜面间的动摩擦因数μ＝，物块B落地后不反弹，空气阻力、滑轮质量不计，取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，重力加速度g＝10m/s2，求：

(1)物块B落到地面前的加速度大小和细绳中拉力的大小；

(2)释放时物块A与定滑轮的距离。

答案(1)2m/s224N(2)6m

解析(1)对物块A，由牛顿第二定律得

FT－m1gsinθ－μm1gcosθ＝m1a1(2分)

对物块B，由牛顿第二定律得

m2g－FT＝m2a1(2分)

解得a1＝2m/s2，FT＝24N(2分)

(2)物块B落到地面前，由匀变速直线运动规律得v2＝2a1h(2分)

物块B落到地面后，对物块A，由牛顿第二定律得m1gsinθ＋μm1gco