第四章 运动和力的关系 单元测试-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) ( 姓名 班级 考号 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 第四章　运动和力的关系 全卷满分100分　考试用时90分钟 一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24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.下列关于运动和力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.物体所受合外力越大,运动得越快,这符合牛顿第二定律 C.物体所受合外力为零,则其速度一定为零;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,速度却可以为零;物体所受的合外力最小时,速度却可以最大 2.在放射医学和人体辐射防护中,辐射剂量的单位有多种衡量模式。“当量剂量”是反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的辐射量,其国际单位是希沃特,记作Sv。每千克人体组织吸收1焦耳的辐射能量为1希沃特。用国际单位制中的基本单位表示希沃特,下列正确的是 (　　) A.m2/s2　　　　B.W/kg　　　　C.J/kg　　　　D.Am/s 3.如图所示,一顾客乘扶梯上楼,相对扶梯静止,随扶梯一起减速运动时,关于顾客的受力分析正确的是 (　　) 　　　 4.无人机因具有机动性能好、生存能力强、使用方便快捷等优点而在生产生活中得到了广泛应用。某次在空旷区域测试时,质量为2 kg、可垂直起降的无人机从地面由静止开始竖直向上做加速度大小为2 m/s2的匀加速直线运动,上升5 s时无人机突然失去动力,直至落回地面。重力加速度g=10 m/s2,不计无人机受到的空气阻力,以竖直向上为正方向,则下列说法正确的是 (　　) A.无人机加速上升时的动力大小为24 N B.无人机失去动力后立即开始做自由落体运动 C.无人机失去动力后的加速度为10 m/s2 D.无人机下落过程的加速度大小会随速度的增大而增大 5.如图所示,体重为50 kg的小明在乘坐电梯时,手里拿着一个由轻质弹性细绳和质量为0.1 kg的小球组成的玩具,此时他发现轻质弹性细绳的伸长量为电梯静止时的,重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.小明处于超重状态 B.小明对电梯地板的压力大小为501 N C.电梯可能加速下降,加速度大小为8 m/s2 D.电梯可能减速上升,加速度大小为2 m/s2 6.如图所示,取两根粗细、长度均不同的橡皮绳甲、乙拴接在天花板上,然后在下端悬吊一物体,系统平衡时,两橡皮绳的伸长量相同,且橡皮绳甲、乙与天花板的夹角分别为30°、60°,重力加速度为g。则下列说法正确的是 (　　) A.平衡时,甲、乙的拉力之比为∶1 B.橡皮绳甲、乙的劲度系数之比为1∶ C.剪断橡皮绳甲的瞬间,物体的加速度大小为 D.剪断橡皮绳乙的瞬间,物体的加速度大小为 7.如图甲所示,粗糙斜面与水平面的夹角为30°,质量为0.3 kg的小物块静止在A点。现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上,作用一段时间后撤去推力F,小物块能到达的最高位置为C点,小物块从A到C的v-t图像如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2,则下列说法中正确的是 (　　) 　　 A.小物块到C点后将沿斜面下滑 B.小物块加速时的加速度大小是减速时加速度大小的 C.小物块与斜面间的动摩擦因数为 D.推力F的大小为6 N 8.如图甲所示,A、B两个物体靠在一起,静止在光滑的水平面上,它们的质量分别为mA=1 kg、mB=3 kg,现分别用水平向右的力FA推A、FB拉B,FA和FB随时间t变化的关系如图乙所示,则下列说法错误的是 (　　) 乙 A.t=1 s时,A、B之间的弹力为3 N B.t=2 s时,A、B脱离 C.A、B脱离前,它们一起运动的位移为6 m D.A、B脱离后,A做减速运动,B做加速运动 二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分) 9.2023年10月31日,神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,是我国航空航天史上一个重要的里程碑。航天员在返回舱回收的过程中要经受超重与失重的考验,已知返回舱返回过程中,大体经历了自由下落、加速下落、匀速下落和减速下落四个过程,假设航天员一直头朝上坐在座椅上,下列说法正确的是 (　　) A.返回舱在自由下落阶段,航天员处于平衡状态 B.返回舱在加速下落阶段,航天员对座椅的压力小于其重力 C.返回舱在减速下落阶段,航天员对座椅的压力大于其重力 D.返回舱在加速下落阶段,如果加速度逐渐减小,航天员对座椅的压力会越来越小 10.质量为0.3 kg的物体在水平面上做直线运动,其在只受摩擦力作用时和受到摩擦力、水平力F两个力共同作用时的v-t图像如图所示,则下列说法正确的是(重力加速度g=10 m/s2) (　　) A.水平力F可能等于0.3 N B.摩擦力可能等于0.1 N C.水平力F一定等于0.1 N D.摩擦力可能等于0.3 N 11.如图甲所示,质量分别为m、M的物体A、B静止在劲度系数为k的弹簧上,A与B不粘连,现对物体A施加竖直向上的力F,使A、B一起上升,若以两物体静止时的位置为坐标原点,两物体的加速度随位移的变化关系如图乙所示,重力加速度大小为g,则 (　　) 　　 A.在图乙中PQ段表示拉力F逐渐增大 B.在图乙中QS段表示B物体减速上升 C.位移为x1时,A、B之间的弹力为mg-kx1-Ma0 D.位移为x3时,A、B一起运动的速度大小为 12.如图甲所示,光滑水平地面上有一长木板B,木块A(视为质点)叠放在木板B右端。有一水平力作用在长木板B上,使木板由静止开始运动,t=6 s时撤去外力。已知木块A的质量mA=1 kg,木板B的质量mB=2 kg,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2,A始终未滑落,A、B前6 s内加速度随时间变化的图像分别如图乙、丙所示。下列说法正确的是 (　　) A.A的最大速度为18 m/s B.t=6 s时,木块B的速度为18 m/s C.3~6 s内拉力大小为12 N D.木板B的长度至少为9 m 三、非选择题(本大题共6小题,共60分) 13.(6分)为了测量木块与木板间的动摩擦因数,某小组使用DIS位移传感器设计了如图甲所示的实验装置,让木块从倾斜木板上一点A由静止释放,位移传感器可以测出木块到传感器的距离。位移传感器连接计算机,描绘出木块相对传感器的距离x随时间t的变化规律如图乙所示。 (1)根据图乙,计算t=0.4 s时木块的速度v=　　　　m/s,木块的加速度a=　　　　m/s2(结果均保留2位有效数字);  (2)为了测定木块与木板间的动摩擦因数μ,测出了木板与水平面的夹角θ,则μ=　　　　　　　(已知当地的重力加速度为g,用题中给出的字母表示)。  14.(8分)如图甲所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。小车质量为M,砂桶和砂的总质量为m,通过改变m来改变小车所受的合力大小,小车的加速度a可由打点计时器打出的纸带计算得到,小车受到的拉力由弹簧测力计读出。实验过程中保持小车质量M不变,逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验,得到多组a与F的数据。 (1)本实验主要采用的实验方法是　　　　;  A.假设法　　　　B.理想模型法　　　　C.控制变量法 (2)为了减小实验误差,下列说法正确的是　　;  A.实验前应先补偿阻力 B.实验不必使牵引小车的细线与木板平行 C.实验过程中需要使得砂桶和砂的总质量远小于小车的质量 (3)图乙为上述实验中打下的一条纸带,图中O、A、B、C、D为相邻的计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出,打点计时器的频率为50 Hz,则小车的加速度大小为　　　　 m/s2;(保留3位有效数字)  (4)如果实验不满足M≫m,则得到的a-F图像可能正确的是　　　　。  15.(6分)如图所示,水平面上有一质量为5 kg的木箱,同时受到F1=20 N和F2=12 N的水平力的作用而保持静止。已知木箱与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)木箱所受摩擦力的大小和方向; (2)若只将F1撤去,木箱的加速度大小和方向。 16.(8分)风洞实验室中可产生水平方向、大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径,如图所示。 (1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上做匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的,求小球与杆间的动摩擦因数。 (2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向夹角为37°并固定,则小球由静止出发在细杆上滑下距离15 m 所需时间为多少?(重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6, cos 37°=0.8) 17.(14分)如图所示,在光滑的水平面上,一辆质量M=5 kg的玩具卡车装载着规格相同、质量均为m=0.2 kg 的5个光滑圆柱形空桶,车厢底层的一排桶固定,在桶A、B上方自由地摆放桶C,没有用绳索固定,车和桶均处于静止状态,现对车施加一水平向左的拉力F。重力加速度g=10 m/s2。 (1)若桶C恰好与桶A接触但不挤压,求车的加速度大小a; (2)若拉力F=4 N,求桶A对桶C的支持力大小FA。 18.(18分)如图所示,足够长的传送带以速度v0=8 m/s 顺时针匀速转动,表面粗糙,传送带的右端有一固定的斜面,斜面底端B与传送带平滑连接。现将一质量m=1 kg的小滑块从距离B点s0=10 m的A处无初速度放上传送带,已知小滑块与传送带间的动摩擦因数为μ1=0.4,斜面倾角θ=37°,斜面足够长,滑块与斜面间的动摩擦因数μ2=0.45,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)小滑块刚放到传送带上时的加速度大小; (2)小滑块第一次从A端到B端所用的时间; (3)小滑块第二次冲上斜面后能够到达的最高点P到B点的距离L。(结果保留2位有效数字) 答案 1.D　2.A　3.D　4.A　5.D　6.B　7.B　8.D　9.BC　10.BC　11.ACD　12.ACD　 13.答案　(1)0.40(2分)　1.0(2分)　(2)(2分) 14.答案　(1)C(2分)　(2)A(2分)　(3)2.00(2分)　(4)C(2分) 15.答案　(1)8 N,方向水平向右　(2)0.4 m/s2,方向水平向右 解析　(1)对木箱受力分析,木箱所受的最大静摩擦力为fm=μmg=10 N(1分) 木箱所受水平力F1与F2的合力F合=F1-F2=8 N<fm,所以木箱静止不动。 (1分) 木箱受静摩擦力,大小为f=F合=8 N,方向水平向右。(1分) (2)若只将F1撤去,由于F2=12 N>fm,故木箱加速向右滑行。 (1分) 由牛顿第二定律得F2-μmg=ma (1分) 可得木箱的加速度大小为a=0.4 m/s2,方向水平向右。 (1分) 16.答案　(1)0.5　(2)2 s 解析　(1)设小球所受的风力为F,小球质量为m,则F=μmg (1分) 故有μ==0.5 (1分) 即小球与杆之间的动摩擦因数为0.5。 (2)对小球受力分析,设杆对小球的支持力为N,摩擦力为f,沿杆方向有F cos 37°+mg sin 37°-f=ma (1分) 垂直于杆方向有N+F sin 37°-mg cos 37°=0 (1分) 其中f=μN (1分) 代入数据解得a=7.5 m/s2 (1分) 根据x=at2 (1分) 得t== s=2 s(1分) 17.答案　(1) m/s2　(2) N 解析　(1)若桶C恰好与桶A接触但不挤压,以桶C为研究对象,受力分析如图 竖直方向,由平衡条件有FB cos 30°=mg (2分) 水平方向,由牛顿第二定律有FB sin 30°=ma (2分) 联立解得a=g tan 30°= m/s2 (1分) (2)若拉力F=4 N,对卡车和5个空桶整体分析,根据牛顿第二定律可得 F=(M+5m)a' (2分) 解得a'= m/s2 (1分) 对桶C受力分析,如图所示 竖直方向有FA cos 30°+F'B cos 30°=mg (2分) 水平方向有F'B sin 30°-FA sin 30°=ma' (2分) 联立解得FA= N(2分) 18.答案　(1)4 m/s2　(2)2.25 s　(3)0.83 m 解析　(1)小滑块刚放到传送带上时,由牛顿第二定律得μ1mg=ma1 (1分) 解得a1=4 m/s2 (1分) (2)小滑块刚放到传送带上,从开始到与传送带速度相同的时间内做匀加速运动,根据v0=a1t1 得加速时间t1==2 s(1分) 根据-0=2a1x1可得匀加速运动的位移为x1==8 m(1分) 这时小滑块到B点的距离x2=s0-x1=2 m(1分) 然后小滑块随传送带一起匀速运动到B点,匀速运动的时间t2==0.25 s(1分) 则小滑块第一次从A端到B端所用的总时间为t=t1+t2=2.25 s(1分) (3)小滑块滑上斜面后做匀减速运动一直到最高点,有0-=-2a2L1 (1分) 由牛顿第二定律得mg sin θ+μ2mg cos θ=ma2 (1分) 联立解得L1= m(1分) 由于tan θ=0.75>μ2=0.45 所以滑块到达最高点后会向下加速运动返回斜面底端B点,到达B点时速度大小为vB,则有 =2a3L1 (1分) 由牛顿第二定律得 mg sin θ-μ2mg cos θ=ma3 (1分) 联立解得vB=4 m/s,a3=2.4 m/s2 (1分) 设滑块从B点继续向左减速到零运动的位移大小为x3,则有 0-=-2a1x3 (1分) 再向右加速到B点时速度大小为v'B,则有 v'2B=2a1x3 (1分) 联立解得v'B=vB=4 m/s(1分) 小滑块第二次冲上斜面到达最高点P的过程,有0-v'2B=-2a2L (1分) 解得L≈0.83 m(1分) 学科网（北京）股份有限公司 $$