人教版高中物理精讲精练-必修1第四章《运动和力的关系》基础卷解析版

第四章《运动和力的关系》单元基础与培优巩固达标检测卷(基础卷）一：单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．关于单位制及其应用，下列说法正确的是（）A．都是导出单位B．克、秒、牛顿均为国际単位制中的基本单位C．是使质量为的物体产生加速度的力的大小D．力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、质量和速度【答案】C【详解】A．为质量的基本单位，A错误；B．克不是国际单位制中的单位，牛顿为导出单位，B错误；C．根据是使质量为的物体产生加速度的力的大小，C错误；D．力学的三个基本物理量为长度、质量、时间，D错误。故选C。2．如图所示，小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。对三次实验结果进行对比，可以得到的最直接的结论是（）A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B．如果小球不受力，它将一直保持匀速直线运动状态或静止状态C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小【答案】A【详解】斜面的粗糙程度越低，小球上升的高度越接近原来的高度，可以得到的最直接的结论是：如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置。故选A。3．2023年农历新年，为增加节日的喜庆气氛，街道两旁挂上了大红灯笼。如图所示，结点O处于水平轻弹簧的右端，、为两段轻绳，与竖直墙壁成某一夹角，下列说法正确的是（）

A．弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于压缩状态B．、两段轻绳弹力大小一定相等C．若在水平风力作用下，系统重新平衡时，灯笼所受合外力仍为0D．若剪断轻弹簧，在剪断轻弹簧的瞬间，灯笼的加速度大于g【答案】C【详解】A．弹簧对O点有支持力，则一定处于压缩状态，选项A错误；B．对O点受力分析，则即段绳子的弹力大于段轻绳弹力，选项B错误；C．若在水平风力作用下，系统重新平衡时，灯笼所受合外力仍为0，选项C正确；D．剪断弹簧的瞬间，弹簧弹力瞬间消失。小球将开始做圆周运动，此时小球的速度为零，向心加速度为零，沿绳方向小球受力平衡。小球具有沿切向方向（垂直绳的方向）的加速度，重力沿垂直绳方向的分力等于合力，则有mgsinθ=ma解得a=gsinθ<g选项D错误。故选C。4．如图所示，足够长、上表面光滑的斜面体静止在水平面上，一薄木板和物块沿着斜面相对静止一起上滑，滑到最高点后一起沿着斜面下滑，薄木板和物块始终相对静止，斜面体始终静止在水平面上，在薄木板和物块向上滑动和向下滑动的过程中，下列说法正确的是（）A．向上滑动过程中，薄木板对物块的摩擦力沿斜面向上B．向下滑动过程中，薄木板对物块的摩擦力沿斜面向上C．薄木板与物块之间始终没有摩擦力D．斜面体与水平面之间没有摩擦力【答案】C【详解】ABC．在向上滑动过程中,整体根据牛顿第二定律可得，对物块受力分析可得可得,所以向上滑动过程中薄木板和物块之间没有摩擦力,同理下滑过程中也没有摩擦力，AB错误，C正确；D．斜面体与A的作用力只有弹力，方向垂直于接触面，具有水平分量，由平衡条件可知斜面体与水平面之间有摩擦力，D错误；故选C。5．游乐场中小孩在倾斜窄滑梯上匀速下滑，发现滑梯终点有其他小朋友，于是他利用双手接触滑梯减速，其图像如图所示。已知和时刻的瞬时速度分别为和，小孩在时间内（）A．受到的重力大于滑梯对小孩的作用力 B．处于超重状态C．加速度逐渐增大 D．位移等于【答案】B【详解】A．小孩在时间内，由图像可知，小孩向下做减速运动，加速度方向向上，由牛顿第二定律可知，受到的重力小于滑梯对小孩的作用力，A错误；B．小孩向下做减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，B正确；C．由图像的斜率表示加速度，可知图像的斜率逐渐减小，则有加速度逐渐减小，C错误；D．由图像与时间轴所围面积表示位移，在时间内，若是匀变速直线运动，则有位移等于梯形面积，即因为小孩的运动是加速度逐渐减小的变速运动，因此在时间内的位移小于匀变速直线运动的位移，D错误。故选B。6．我国高铁技术发展迅速，一列动车组有动车和拖车组成，动车提供动力，拖车无动力，假设一动车组有10节车厢，每节车厢质量均相等，且运动时每节受到的阻力与重力成正比。动车的功率都相等，其中第2节和第6节为动车，其余为拖车，下列说法中正确的是（）A．匀加速启动时第5、6节车厢之间无拉力B．匀速运动时各节车厢之间的作用力都相等C．匀速运行时第2、3节与第6、7节车厢间的作用力之比为2∶1D．减速进站时车厢给人的力与运动方向相反【答案】A【详解】A．设每节车厢质量为m，每节车厢所受阻力设动车组匀加速直线运动的加速度为a，每节动车的牵引力为F，对10节车厢组成的动车组整体，由牛顿第二定律后5节车厢看一个整体联立可得A正确；BC．匀速时且有可得BC错误；D．进站时，加速度方向向后，乘客受到竖直向下的重力和车厢对乘客的作用力，由牛顿第二定律可知，这两个力的合力方向向后，乘客受到车厢作用力的方向一定倾斜向后，D错误。故选A。7．如图甲所示，物块在t=0时刻滑上固定斜面，其运动的v-t图像如图乙所示，重力加速度取g=10m/s2，则（）A．斜面的长度L=4m B．斜面的倾角C．物块的质量m=1kg D．物块与斜面间的动摩擦因数【答案】B【详解】A．由图乙所示图像可知，物块先向上减速运动到达最高点再向下加速运动，图像与时间轴围成的面积为物块经过的位移，故可求出物块在斜面上的位移，但是不能求出斜面的长度，故A错误；BD．由图乙所示图像可知，加速度大小，由牛顿第二定律得，上升过程下降过程解得，故B正确，D错误；C．由上述分析可知，物块的质量会被约掉，无法求出物块的质量，故C错误。故选B。8．如图甲所示，质量分别为1kg、2kg、3kg的三个物块A、B、C叠放在水平面上，现对物块B施加一水平向右的拉力F，物块A、B、C的加速度与水平拉力的关系如图乙（以水平向右为正）。若物块足够长，物块A、B间的动摩擦因数为μ1，物块B、C间的动摩擦因数为μ2，物块C与地面间的动摩擦因数为μ3，重力加速度下列说法正确的是（）A．μ1=0.1 B．μ1=0.2 C． D．【答案】C【详解】由图可知，当时B开始有加速度，此时应该是ABC整体一起相对地面开始滑动，所以此时的F大小应等于整体与地面的最大静摩擦力，即有得当F2=12N，a2=1m/s2时，此时应该是AB一起与C发生相对的滑动，即有得当F3=21N，a3=4m/s2时，此时应该是B与A，B与C都发生相对的滑动，即有得故选C。二：多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．一质量为的物块在水平地面上向右运动，物块与地面间的动摩擦因素为。现对物块施加一个大小为的外力，在外力保持大小不变逆时针旋转一周的过程中物块一直向右运动。下列说法正确的是（）

A．当外力水平向右时物块向右加速运动B．当外力水平向左时物块具有向左的最大加速度C．物块具有向左的最大加速为D．当外力水平方向夹角斜向右上时，物块加速度为【答案】CD【详解】A．当外力水平向右时，物体受到的摩擦力为可知，物体的加速度方向向左，则物体向右减速运动，故A错误；BC．根据题意，设指向左上方，与水平方向成角时，具有向左最大的加速度，由平衡条件有解得水平方向上，由牛顿第二定律有解得由数学知识可得其中可知，当时，加速度有最大值，最大值为故B错误，C正确；D．当外力水平方向夹角斜向右上时，竖直方向上有解得则摩擦力为水平方向上，由牛顿第二定律有解得故D正确。故选CD。10．如图所示，a、b两物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连.当用恒力F竖直向上拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1，物体的加速度大小为a1；当用大小仍为F的恒力沿斜面向上拉着a，使a、b一起沿光滑斜面向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，物体的加速度大小为a2．已知斜面的倾角为θ，则有（

）A．x1=x2 B．x1>x2 C．a1=a2 D．a1<a2【答案】AD【分析】当用恒力F竖直向上或者沿斜面向上拉时，利用整体法求加速度a1和a2，利用隔离法可求出x1和x2，比较即可得解．【详解】设弹簧的劲度系数为k，当用恒力F竖直向上拉时，整体分析有：F-（m1+m2）g=（m1+m2）a1，分析b有:kx1-m2g=m2a1，解得x1=，加速度a1=-g；当用恒力F沿斜面向上拉时，整体分析有：F-（m1+m2）g=（m1+m2）a2，对b分析有：kx2-m2g=m2a2，解得x2=，加速度a2=-g，由上分析可知，x1=x2，a1a2，故A、D正确，B、C错误．故选AD11．2023年10月3日，在杭州第19届亚运会跳水项目女子跳台决赛中，中国选手全红婵以438.20的总得分夺冠。某参加该决赛的运动员身高，体重，设该运动员竖直向上跳离跳台时的速度约为，重力加速度大小为，则（）A．该运动员完成“下蹲起跳”的过程中，双脚对跳台的作用力始终等于B．该运动员完成“下蹲起跳”的过程中，双脚对跳台的作用力始终大于C．可以估算该运动员在空中完成系列动作的时间D．可以估算该运动员在空中完成系列动作的路程【答案】CD【详解】AB．该运动员完成“下蹲”的过程中，运动员先向下加速，后向下减速，加速度方向先向下，后向上，先失重，后超重，则双脚对跳台的作用力先小于，后大于，故AB错误；C．运动员从起跳到运动至最高点所需的时间运动员从起跳到运动至最高点的位移为假设重心位置为人身高的一半，即，根据动力学公式有该运动员在空中完成系列动作的时间为故可以估算该运动员在空中完成系列动作的时间，故C正确；D．该运动员在空中完成系列动作的路程故可以估算该运动员在空中完成系列动作的路程，故D正确。故选CD。12．如图甲所示，5颗完全相同质量为m的象棋棋子整齐叠放在水平面上，所有接触面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对第3颗棋子施加一水平变力F，F随t的变化关系如图乙所示，重力加速度为g，下列说法正确的是（

）A．时，第5颗棋子受到水平面的摩擦力向左，大小为B．时，第4、5颗棋子间没有摩擦力C．时，第3颗棋子的加速度大小为D．第6s以后，第1颗棋子受到的摩擦力大小为【答案】AD【详解】A．由于第4颗棋子对第3颗棋子的最大静摩擦力为所以当时，棋子3不会运动；由图乙可知时棋子都处于静止状态，把5个棋子整体分析，受平衡力作用，第5颗棋子受到水平面的摩擦力和水平力F是平衡力，所以第5颗棋子受到水平面的摩擦力向左，大小为，故A正确；B．由图乙可知时则棋子1、2、3静止，对1、2、3棋子整体分析，棋子4对棋子3的摩擦力与外力二力平衡，所以棋子4对3的摩擦力大小为，方向水平向左，由牛顿第三定律可知，棋子3对棋子4的摩擦力大小为，方向水平向右；对棋子4受力分析可知，棋子5对4的摩擦力大小为，方向水平向左，故B错误；C．最上面的两颗棋子向右运动的最大加速度为设最上面的三个棋子一起以最大加速度amax向右运动，且水平恒力为F0，则解得当水平向右的恒力F大于时，第三个棋子和上面的两个棋子发生了相对滑动；由图乙可知时所以最上面的三个棋子作为整体一起向右运动，由牛顿第二定律可得解得故C错误；D．第6s以后，水平外力大于，第三个棋子和上面的两个棋子发生了相对滑动，上面的两个棋子一起向右运动，第1颗棋子受到的摩擦力大小为故D正确。故选AD。三：实验题:本题共2小题，第一小题小题5分，第二小题7分，共12分。13．利用如图甲所示的实验装置探究加速度与合外力的关系，实验中认为细绳对木块的拉力等于砝码和砝码桶的总重力。请思考探究思路并回答下列问题。（1）下列做法正确的是（填字母代号）A．在找不到合适的学生电源的情况下，可以使用四节干电池串联作为打点计时器的电源B．平衡摩擦力的方法是悬挂砝码桶但不得在砝码桶中添加砝码，使木块能拖着纸带匀速滑动C．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行D．实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块（2）如图乙所示，是挂上砝码桶，装入适量砝码，按实验要求打出的一条纸带：A、B、C、D、E是纸带上选取的五个计数点，相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出。用刻度尺测出各计数点到A点之间的距离，已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端。其中打出计数点C时木块的速度vC=m/s，木块的加速度a=m/s2（结果均保留两位有效数字）。【答案】CD/DC0.541.0【详解】（1）[1]A．打点计时器需要接交流电源，所以在找不到合适的学生电源的情况下，不可以使用四节干电池串联作为打点计时器的电源。故A错误；B．平衡摩擦力的方法是不悬挂砝码桶和砝码，使木块能拖着纸带匀速滑动。故B错误；C．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，以保证细线拉力等于木块合力。故C正确；D．实验时，先接通打点计时器的电源等打点稳定后，再放开木块。故D正确。故选CD。（2）[2]依题意，纸带上相邻计数点间的时间间隔为纸带上从B到D的平均速度为打出计数点C时木块的速度，即[3]根据逐差法可知木块的加速度为14．“验证牛顿第二定律”的实验装置如图所示。按图设置好实验装置后，把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码。

（1）同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材：A．交流电源、导线

B．直流电源、导线C．天平（含配套砝码）

D．秒表E.刻度尺其中必要的器材是；图中木板右端被垫高，这样做的目的是。（2）某同学正确进行实验后，打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。则在打下点迹3时，小车运动的速度m/s（结果保留3位有效数字），该小车的加速度；（结果保留3位有效数字）

（3）根据测量的实验数据作出物体的加速度a和拉力F图线即：图线，发现其不通过原点，请分析其主要原因是；

（4）在对上一问中的装置进行了调整后，图线能够通过原点。为得到更多的数据点，该同学不断改变钩码质量，发现随着F增大，图象由直线逐渐变为一条弯曲的图线，如图所示。图线在末端弯曲的原因是。

【答案】ACE平衡摩擦力0.3760.160平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力/平衡摩擦力不足/没有平衡摩擦力所挂钩码的总质量太大【详解】（1）[1][2]打点计时器需要交流电源，即选A；验证牛顿第二定律需要用天平测量小车的质量，即选C；打点计时器本身就是计时工具，不需要秒表；需要使用刻度尺测量纸带打点之间的距离，即选E；所以必要的器材为ACE，图中木板右端被垫高，这样做的目的是为了消除摩擦力对小车的影响，即平衡摩擦力。（2）[3][4]匀变速直线运动中，某段时间内的中间时刻速度等于平均速度，所以根据逐差法求解加速度（3）[5]在开始阶段，拉力不为零时，加速度为0，说明合外力为0，即平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力。（4）[6]对钩码，根据牛顿第二定律得对小车由牛顿第二定律得解得开始时，砝码质量远小于小车质量，绳上拉力，a-F图像为直线；当砝码质量不再远小于小车质量时，所以图线在末端弯曲的原因是所挂钩码的总质量太大。四：解答题:本题共4小题,第一小题小题6分，第二小题8分，第三小题10分，第四小题12分，共36分。15．如图所示，一辆货车载着许多相同的圆柱形空油桶在高速公路上匀速行驶，已知每只空油桶质量为m，重力加速度为g，不计油桶之间的摩擦力。求：（1）货车匀速行驶时，桶A对桶C的支持力的大小；（2）货车以的加速度匀加速行驶时，桶A、桶B对桶C的支持力；（3）为防止紧急刹车时桶C脱离桶B砸向前方的驾驶室而发生危险，刹车时的加速度的大小范围。【答案】（1）；（2），方向斜向右上，与水平方向夹角60°；，方向斜向左上，与水平方向夹角60°；（3）【详解】（1）货车匀速行驶时，对桶C进行受力分析，并将桶A，B对桶C的支持力的大小、正交分解，由于桶C与货车一起匀速运动，处于受力平衡状态，所以解得（2）货车以的加速度匀加速行驶时，对桶C进行受力分析，并将桶A，B对桶C的支持力的大小、正交分解，由于桶C与货车一起匀加速运动，根据牛顿第二定律，有竖直方向仍受力平衡解得、因此这时桶A对桶C的支持力大小为，方向斜向右上，与水平方向夹角60°；桶B对桶C的支持力大小为，方向斜向左上，与水平方向夹角60°；（3）若刹车时加速度恰好达到不发生危险的最大值，此时C恰好脱离桶B（对桶B的压力刚好减为零），对桶C受力分析，并应用牛顿第二定律竖直方向受力平衡，有解得因此，为防止发生危险，刹车时的加速度大小范围是16．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为75m，当落到离地面30m的位置时开始制动，座舱匀减速下落。若座舱中某人用手托着重50N的铅球。忽略摩擦和空气阻力，g=10m/s2。求：（1）座舱下落的最大速度；（2）当座舱下落35m的位置时，手对铅球的托力多大；（3）当座舱落到离地面15m的位置时，手要用多大的力才能托住铅球。【答案】（1）m/s；（2）零；（3）125N【详解】(1)自由落体的终点时速度最大，下落的高度由自由落体速度位移关系可得下落的最大速度(2)离地面35m时，座舱还在自由下落，铅球处于完全失重状态，手对铅球的托力为零。(3)从开始自由落体直到下落高度m时速度为，则对匀减速运动程解得当座舱落到离地面15m的位置时解得17．如图所示，质量分别为m1＝3kg和m2＝1kg的A、B放在固定在地面上的光滑斜面上，斜面倾角为θ＝37°，A与B之间的动摩擦因数为μ＝0.2，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现对A施加一水平力F使A和B保持相对静止一起沿斜面运动，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求力F的大小范围。【答案】【详解】若沿斜面向下加速，对A和B组成的整体有对B水平方向有竖直方向有解得若物体沿斜面向上加速，对A和B组成的整体有对B水平方向有竖直方向有联立解得所以力F的大小范围为18．如图所示，质量为M=2kg、左端带有挡板的长木板放在水平面上，板上贴近挡板处放有一质量为m=1kg的物块，现用一水平向右大小为9N的拉力F拉长木板，使物块和长木板一起做匀加速运动，物块与长木板间的动摩擦因数为，长木板与水平面间的动摩擦因数为，运动一段时间后撤去F，最后物块恰好能运动到长木板的右端，木板长=4.8m，物块可看成质点，不计挡板的厚度，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，求：(1)撤去力F的瞬间，物块和板的加速度；(2)撤去力F的瞬间，物块和木板的速度大小；(3)拉力F作用的时间。【答案】(1)a1=－1m/s2，方向向左，a2=－2.5m/s2，方向向左；(2)v=4m/s；(3)4s【详解】(1)撤去拉力时，设物块和板的加速度大小为、，由牛顿第二定律得，对物块有对板解得方向向左方向向左(2)设撤去力F时二者的速度为v，由于μ1小于μ2，那么当撤去F后，板和物块各自匀减速到零，则滑块的位移木板的位移又解得(3)开始阶段，由于挡板的作用，物块与木板将一起做匀加速直线运动，则对整体解得设力F作用的时间为t，则解得19．如图所示，两块不同薄板静置在粗糙水平地面上，薄板的质量MA=1kg、MB=0.8kg，长度LA=5m，LB=10m，质量m=0.4kg的小物块（可看做质点），以初速度v0=11m/s水平向右滑上薄板A的左端。已知小物块与薄板间的动摩擦因数均为μ1=0.4，薄板与地面间的动摩擦因数均为μ2=0.1，重力加速度取g=10m/s2。求：（1）小物块在刚滑上薄板A时，地面对薄板A、B的总摩擦力Ff；（2）小物块刚滑上薄板B时，小物块的速度v1以及薄板B的加速度；（3）最终小物块与薄板B右端的间距d以及薄板B运动的距离x。【答案】（1）1.6N，方向水平向左；（2）9m/s，0.5m/s2，方向均水平