第四章 运动和力的关系单元测试-2024-2025学年高一物理同步课堂（人教版2019必修第一册）解析版

第第页第四章运动和力的关系单元测试卷班级姓名学号分数（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．下列关于惯性的说法中正确的是（）A．静止的汽车没有惯性B．货车满载时比空车时惯性大C．乘客系安全带是为了消除惯性D．动车减速进站过程中惯性越来越小【答案】B【详解】AD．物体的惯性只与物体的质量有关系，与物体的运动状态无关，AD错误；B．货车满载时比空车的质量大，故满载时比空车惯性大，B正确；C．乘客系安全带是为了防止紧急刹车时会向前冲，即为了防止惯性带来的危害，不是为了消除惯性，C错误；故选B。2．下列关于力和运动关系的说法正确的是（）A．没有外力作用时，物体不会运动，这是牛顿第一定律的体现B．物体受合外力越大，运动得越快，这符合牛顿第二定律C．物体所受合外力为零，则速度一定为零；物体所受合外力不为零，则其速度也一定不为零D．物体所受的合外力最大时，其速度可以为零；物体所受的合外力最小时，其速度可以最大【答案】D【详解】A．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，即力是物体产生加速度的原因，故A错误；BCD．物体所受合外力为零时，加速度一定为零，但速度不一定为零，可以最大，物体所受合外力最大时，加速度一定最大，但速度不一定最大，可以为零，故BC错误，D正确。故选D。3．两个质量均为m的小球，用轻质弹簧连接，放置在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，如图所示，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，则下列说法正确的是（）A．aA＝0；aB＝g B．aA＝g；aB＝0C．aA＝g；aB＝g D．aA＝0；aB＝g【答案】B【详解】细线被烧断的瞬间，小球B的受力情况不变，加速度为零。烧断前，分析整体受力可知线的拉力为T＝2mgsinθ烧断瞬间，A受的合力沿斜面向下，大小为2mgsinθ，所以A球的瞬时加速度为aA＝2gsin30°＝gACD错误，B正确。故选B。4．如图所示是用倾斜的索道运输货物的情境，当载重车厢沿索道向上匀加速运动时，货物与车厢始终保持相对静止状态，货物与车厢底板的接触面保持水平。下列对车厢内货物受力分析的示意图中，可能正确的是（）A． B． C． D．【答案】D【详解】将加速度分解到竖直方向和水平方向，可知有竖直向上的分加速度和水平向右的分加速度，则车厢内货物竖直方向受到重力和支持力作用，水平方向受到水平向右的摩擦力作用。故选D。5．如图所示，升降机内的水平桌面上，用轻弹簧连接一个质量为m的物体，当升降机以速度v向下做匀速运动，把弹簧拉长x时，物体恰好能在桌面上静止，若突然发现物体向右运动，则升降机的运动可能是（）A．保持原来匀速运动 B．向下做加速运动C．向上做加速运动 D．已停止不动【答案】B【详解】当升降机以速度v向下做匀速运动时，物体在水平方向受弹簧的拉力及摩擦力而处于静止状态，弹簧伸长，故拉力向右，摩擦力向左；因物体处于平衡状态，故拉力等于摩擦力；物体向右运动，而在动的瞬间弹力不变，故最大静摩擦力应减小，物体对接触面的压力应减小，即物体应处于失重状态，故升降机加速度应向下，即物体应向下做加速运动或向上做减速运动。故选B。6．如图所示，一轻弹簧竖直固定在水平地面上，弹簧正上方有一个小球自由下落。从小球接触弹簧上端到将弹簧压缩到最短的过程中，下列图线中关于小球的速度大小v、加速度大小a、时间t、弹簧形变量x关系正确的是（）A． B．C． D．【答案】D【详解】小球刚接触弹簧的一段时间内，重力大于弹力，则加速度向下，即小球加速向下运动，随向下位移的增加，弹力变大，当弹力等于重力时，加速度为零，此时速度最大；以后弹力大于重力，加速度向上，则即小球向下做减速运动，随弹力的增加，加速度逐渐变大，到达最低点时加速度向上最大，则小球的速度先增加后减小，加速度先减小后增加，且加速度a随位移x呈线性关系，但是随时间t不是线性关系。故选D。7．如图所示，在粗糙水平面上依次并排紧靠着三个木块1、2、3，已知木块1、2、3的质量分别为m、2m、3m，每个木块与水平面间的动摩擦因数均相同。现用一水平向右的恒力F推木块，使三个木块一起向右做匀加速直线运动，则木块1对木块2的作用力与木块2对木块3的作用力的大小之比为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】将三个木块1、2、3看作整体，由牛顿第二定律得解得将木块2、3看作整体，由牛顿第二定律得解得对木块3，由牛顿第二定律得解得则有故选B。8．如图所示，AQ为圆的竖直直径，沿AQ、BQ、CQ固定三个光滑杆，现让三个小环（可以看作质点）套在杆上，并分别沿着AQ、BQ、CQ杆自顶端由静止开始下滑到Q点，下滑所用时间分别为t1、t2和t3，运动的平均速度分别为v1、v2和v3。则有（）

A． B． C． D．【答案】D【详解】设斜面的倾角为，圆的直径为，根据牛顿第二定律可得小环下滑的加速度为斜面的长度为根据动力学公式小环下滑所用时间为则由于根据平均速度公式可得故选D。9．如图甲所示，用水平压力F将物块按压在竖直墙壁上，F随时间t的变化如图乙所示。物块的速度v随时间t的变化如图丙所示。取重力加速度，下列说法正确的是（

）A．能求出物块的质量B．不能求出物块与墙面间的动摩擦因数C．内，物块所受摩擦力等于重力D．若后压力F变为，则末物块恰好静止【答案】BCD【详解】C．内，物块处于静止状态，物块所受摩擦力等于重力，故C正确；AB．内，物块做匀加速运动，加速度为根据牛顿第二定律有内，物块做匀速直线运动，则可知不能求出物块的质量，不能求出物块与墙面间的动摩擦因数，故A错误，B正确；D．若后压力F变为，根据牛顿第二定律有解得物块恰好静止的时刻为故D正确。故选BCD。10．如图所示，斜面A放在粗糙水平地面上，将表面粗糙的长方体B放在斜面A上，系统保持静止。下列说法正确的是（）A．斜面A对B的作用力竖直向上B．地面对斜面的摩擦力水平向右C．再将另一物体C轻放在B上方后，地面对斜面的摩擦力可能水平向右D．再将另一物体C轻放在B上方后，B可能相对于斜面下滑【答案】AC【详解】A．将表面粗糙的长方体B放在斜面A上，系统保持静止。对B分析可知，B受重力和斜面对B的作用力而平衡，故斜面A对B的作用力竖直向上，故A正确；B．整体分析可知，水平方向上地面对斜面没有摩擦力，有的话就不平衡了，故B错误；C．再将另一物体C轻放在B上方后，C可能沿B向下加速运动，整体有水平向右的加速度，地面对整体的摩擦力提供了这个加速度，根据牛顿第二定律可知，地面对斜面的摩擦力可能水平向右，故C正确；D．再将另一物体C轻放在B上方后，对B分析，初态静止放上C后，C沿B下滑时，对B的摩擦力小于C静止在B上时的静摩擦力，故当C与B均静止时故B仍静止，故D错误。故选AC。11．质量为的物块水平向右滑上逆时针转动的传送带如图甲所示，物块的图象如图乙所示，，在整个运动过程中，以下说法正确的是（

）A．物块与传送带间的动摩擦因数为B．整个过程中物块在传送带上留下的划痕长度为C．整个过程中物块在传送带上留下的划痕长度为D．时，物块离传送带A端最远【答案】ACD【详解】A．内，根据牛顿第二定律有，内物块的加速度为可得物块与传送带间的动摩擦因数为故A正确；BC．内物块在传送带上留下的划痕长度为，内物块在传送带上留下的划痕长度为整个过程中物块在传送带上留下的划痕长度为故B错误，C正确；D．内物块向物块离传送带B端运动，内物块向物块离传送带A端运动，可知时，物块离传送带A端最远，故D正确。故选ACD。12．如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为M的物体A、B（B物体与弹簧连接），弹簧的劲度系数为k，初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体A上，使物体A向上做加速度为a的匀加速运动，测得两个物体的图像如图乙所示（重力加速度为g），则（）

A．时，拉力B．施加拉力的瞬间，A、B间的弹力大小为C．A、B在时刻分离，此时弹簧弹力为D．若时刻B的速度达到最大值，此时弹簧弹力恰好为零【答案】BC【详解】A．初始时物体处于静止状态，根据平衡条件有，时，对A、B整体，根据牛顿第二定律有解得故A错误；B．施加拉力的瞬间，对B进行分析有结合上述解得故B正确；C．根据图像可知，A、B在时刻开始分离，此时A、B之间的弹力为0，B的加速度仍然为a，对B进行分析，根据牛顿第二定律有解得故C正确；D．对B进行分析，在A、B刚刚分离时，弹簧仍然处于压缩状态，弹簧弹力大于B的重力，B先向上做加速运动，弹簧压缩量减小，B做加速度减小得变加速直线运动，当弹簧弹力与重力平衡，即合力为0时，B的速度达到最大值，根据图像可知，时刻B的速度达到最大值，此时弹簧弹力大小等于重力，方向竖直向上，故D错误。故选BC。第II卷（非选择题共52分）二、实验题（满分14分）13．如图所示是“探究加速度a与力F、质量m关系”的实验装置。该实验这样进行：两个相同的小车1、2并排放在木板上，前端各系一条轻绳，轻绳的另一端跨过光滑定滑轮各挂一个相同的小盘。在木板左端下面垫一小木块来平衡摩擦力，两个小车后面各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按在木板上，使两小车静止。抬起黑板擦，两个小车同时开始运动，按下黑板擦，两个小车同时停下来，用刻度尺测量两个小车的位移大小。下列是关于该实验中有关问题的分析。（1）用小盘和盘中重物的总重力大小代替拉小车的轻绳拉力大小，其条件是小盘和盘中重物的总质量小车和车中重物的总质量；（2）在两个相同小车中放入相同质量的重物、且一直保持不变。分别在其小盘中放入不同的重物，多次进行实验，测得多组数据。把两小车拉力大小之比作为横轴，对应的两小车位移大小之比作为纵轴，实验过程中得到的图像如图甲所示，根据甲图得到的结论为；（3）在两个相同小盘中放入相同质量的重物、且一直保持不变。分别在其小车中放入不同的重物，多次进行实验，测得多组数据。把两小车质量（包括车上重物质量）之比作为横轴，对应的两小车位移大小之比作为纵轴，实验过程中得到的图像如图乙所示，根据乙图得到的结论为。【答案】远小于（或）斜率为1（或质量一定时，加速度与拉力成正比）斜率为1（或拉力一定时，加速度与质量成反比）【详解】(1)[1]根据牛顿第二定律可得轻绳拉力为所以用小盘和盘中重物的总重力大小代替拉小车的轻绳拉力大小，其条件是小盘和盘中重物的总质量远小于（或）小车和车中重物的总质量。(2)[2]根据运动学公式牛顿第二定律可得整理可得所以两车质量相同，运动时间相同时，x与F成正比，则实验过程中得到的图像如图甲所示，根据甲图得到的结论为斜率为1（或质量一定时，加速度与拉力成正比）。(3)[3]据运动学公式牛顿第二定律可得整理可得所以两车合外力相同，运动时间相同时，x与m成反比，即x与成正比，实验过程中得到的图像如图乙所示，根据乙图得到的结论为斜率为1（或拉力一定时，加速度与质量成反比）。14．为探究质量一定时物体的加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置。(1)关于实验的操作，下列说法正确的是（填标号）。A．应将长木板右端垫高，以平衡摩擦阻力B．打点计时器应连接直流电源C．使小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数D．实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带，相邻两个计数点间还有4个点没有画出，已知打点计时器的打点频率为50Hz，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s²（保留2位有效数字）。(3)该同学以力传感器的示数F为横坐标、小车的加速度大小a为纵坐标作出a-F图像如图丙所示，已知固定在小车上的滑轮的质量为，测得图线的斜率为k，则小车的质量M为（用题中已知物理量的字母表示）；图像未过坐标原点的原因是。【答案】(1)AC(2)0.80(3)没有平衡摩擦或平衡摩擦不够【详解】（1）A．为使两倍绳子的拉力等于小车的合外力，应将长木板右端垫高，以平衡摩擦阻力，故A正确；B．打点计时器应连接交流电源，故B错误；C．为打点稳定，充分利用纸带，使小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，故C正确；D．绳子拉力可以由力传感器测得，实验中不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，故D错误。故选AC。（2）相邻两计数点的时间间隔为根据逐差法求出小车的加速度大小为（3）[1]由牛顿第二定律，对小车分析有整理得由图像得解得[2]如图丙，当拉力达到一定数值时才产生了加速度，说明没有平衡摩擦或平衡摩擦不够。三、计算题（满分38分）15．如图所示，小球质量为m，斜劈质量为M、斜面倾角为θ，用水平向右的推力作用在斜劈上时，小球位于斜劈的斜面上和斜劈恰好相对静止。已知重力加速度为g，不计一切摩擦，求：（1）斜劈对小球的支持力大小N；（2）水平推力的大小F。【答案】（1）；（2）【详解】（1）对小球进行受力分析，如图所示则有解得（2）结合上述，对小球进行分析，牛顿第二定律有对斜劈与小球构成的整体进行分析，根据牛顿第二定律有解得16．无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞机，目前正得到越来越广泛的应用。某无人机的质量为15kg，从地面由静止开始匀加速向上起飞，经过4s离地高度h=40m，g取10m/s2。（1）求无人机匀加速上升时加速度的大小。（2）上升过程中无人机是超重还是失重？若无人机恒受到15N的空气阻力，则无人机提供的升力是多少？（3）若无人机离地40m时开始悬停，此时发动机突然停止提供升力，忽略空气阻力，2s后无人机离地面多高？【答案】（1）5m/s2；（2）超重，240N；（3）【详解】（1）根据运动学公式可得解得无人机匀加速上升时加速度的大小为（2）上升过程中，无人机的加速度向上，处于超重状态；根据牛顿第二定律可得解得无人机提供的升力为（3）无人机离地40m时开始悬停，发动机突然停止提供升力，则无人机做自由落体运动，则有可知2s后无人机离地面高为17．如图甲所示，倾角为的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量为1kg的煤块轻轻放在传送带的A端，2s末煤块恰好到达B端，煤块的速度随时间变化的关系如图乙所示，g取，则（1）求煤块在第一秒和第二秒内的加速度大小分别是多少？（2）求煤块与传送带间的动摩擦因数？（3）2s内传送带