章末卷3 运动和力的关系-【高考领航】2025年高考物理总复习四测通关卷

章末卷3　运动和力的关系 (满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求) 1.如图所示，老师平伸手掌托起粉笔，由静止开始竖直向上运动，直至将粉笔抛出。则(　　) A.整个过程中，粉笔始终处于超重状态 B.整个过程中，粉笔始终处于失重状态 C.手对粉笔向上的力大于粉笔对手向下的力 D.在粉笔离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 2.逢年过节，采购一盆绿植放在客厅增添节日氛围已经成为一种越来越普遍的习俗。如图为某次采购的一盆绿植，部分花枝上通过轻质短绳挂有各式各样的小饰品。若所有饰品质量相同，则以下说法正确的是(　　) A.不同饰品，由于悬挂花枝弯曲程度不同，所受花枝作用力不同 B.花枝给饰品的作用力大于饰品对花枝的作用力 C.经过一段时间，花枝被饰品压到相对较低的位置，但饰品所受花枝的作用力不变 D.花枝对饰品的作用力方向必垂直于花枝 3.如图，圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上，容器中有a、b、c三个不同材质的物块，物块a、c均对容器壁有压力，物块b悬浮于容器内的液体中，忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一个水平向右的恒力，使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是(　　) A.三个物块将保持图中位置不变，与容器一起向右加速运动 B.物块a将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 C.物块b将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 D.物块c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压 4.某同学利用如图所示装置测量滑块与桌面间的动摩擦因数。滑块上装有宽度为d的遮光条，位置O处安装光电门，实验时给滑块向左的初速度，记录遮光条通过光电门的时间t、通过光电门后滑块继续滑行的距离为L，已知当地重力加速度大小为g，则滑块与桌面间的动摩擦因数为(　　) A.　　　　　　 B. C. D. 5.在地面上把一物体以初速度竖直向上抛出。假设物体在运动过程中受到的空气阻力恒定，到地面的高度用h表示，在空中运动的时间用t表示，取竖直向上为正方向，则物体从上抛开始到再次落回地面的过程中，以下关系图像可能正确的是(　　) 6.如图所示，竖直平面内半径R1＝10 m的圆弧AO与半径R2＝2.5 m的圆弧BO在最低点O相切。两段光滑的直轨道的一端在O点平滑连接，另一端分别在两圆弧上且等高。一个小球从左侧直轨道的最高点A由静止开始沿直轨道下滑，经过O点后沿右侧直轨道上滑至最高点B，不考虑小球在O点的机械能损失，重力加速度g取10 m/s2。则在此过程中小球运动的时间为(　　) A.1.5 s B.2.0 s C.3.0 s D.3.5 s 7.图甲中的辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成，图乙为提水设施工作原理简化图，辘轳绕绳轮轴半径r＝0.1 m，水桶的质量M＝0.5 kg，井足够深，忽略井绳质量和因绳子缠绕导致轮轴的半径变化。某次从井中汲取m＝2 kg的水，轮轴由静止开始绕中心轴转动从而竖直向上提水桶，其角速度随时间变化规律如图丙所示，取重力加速度g＝10 m/s2，则(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 丙 A.10 s末水桶的速度大小为4 m/s B.水桶的速度大小随时间变化规律为v＝4t C.0～10 s内水桶上升的高度为20 m D.0～10 s内井绳拉力所做的功为255 J 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.如图所示，固定光滑斜面的倾角为θ，A、B两球用轻质弹簧相连，两球质量mA＝3mB，系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧中轴线与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间(　　) A.A球的加速度为gsin θ B.A球的加速度为0 C.B球的加速度为4gsin θ D.A球和B球的加速度相同 9.传送带有着广泛的应用，一长L＝10 m的水平传送带顺时针匀速运行，如图1所示。现将一大小可忽略的物块自传送带的左端由静止释放，经t＝5.2 s物块被送达传送带的右端，其速度—时间图像如图2所示，重力加速度g取10 m/s2。则下列判断正确的是(　　) 图1　　　　　　　　　图2 A.传送带的运行速度大小为2 m/s B.物块与传送带间的动摩擦因数为0.6 C.物块相对传送带滑动而留下痕迹的长度为0.4 m D.若增大传送带的运行速度，物块的传送时间最短可达1.5 s 10.如图所示，长为L、质量为2m的平板车放在光滑水平面上，质量为m的物块放在平板车上表面的左端，给物块和平板车向右相同的初速度，同时给物块施加一个水平向右的恒力，经过t时间，平板车运动的距离为L，此时物块刚好滑离平板车，不计物块的大小，物块与平板车间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则(　　) A.此时小车的动能为 B.此过程小车的动能增加了 C.此过程产生的热量为 D.水平拉力的大小为＋mg 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11. (7分)图(a)是某班同学探究质量一定时物体的加速度与合力的关系的实验装置。他们的设计思路是：①利用拉力传感器测细线的拉力F并将其作为小车受到的合力；②利用穿过打点计时器且连在小车后端的纸带测小车的加速度a；③利用测得的数据作a­F图像并得出结论。 图(a) 图(b) (1)图(b)是实验中挑选出的一条点迹清晰的纸带，图中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点周期为0.02 s，由该纸带可求得小车的加速度a＝　　　　m/s2。(结果保留两位有效数字) (2)如图是三个小组分别做出的a­F图像，其中平衡摩擦力时木板垫得过高得到的是图像　　　　；图像　　　　对应的小车质量最小。(均填序号字母) 12.(9分)某同学利用图1所示的装置测量滑块与水平桌面间的动摩擦因数及弹簧被压缩到A点时的弹性势能。水平桌面上一轻质弹簧左端固定在墙面上，右端与滑块接触但不粘连，滑块上面安装有遮光条，在桌面上适当位置固定好光电门，将光电门与计时器连接。已知重力加速度为g，滑块的质量为m，则 图1 图2　　　　　　　　　　　　　图3 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图2所示，则d＝　　　　　 mm； (2)先用外力将滑块缓慢推到A位置，然后撤去外力，滑块经过光电门正下方的B点时已与弹簧分离。测得A、B间的距离为x，遮光条通过光电门的时间为t。则滑块通过光电门的速度v＝　　　　　；(用测得量的符号表示) (3)保持滑块释放的位置A不变，将光电门的位置B向右移，重复(2)的操作，记录每次对应的x与t，作出v2­x图像如图3所示，则滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ＝　　　　　 ；滑块释放时弹簧的弹性势能Ep＝　　　　。(用测得量和已知量的符号表示) 13. (10分)物流公司通过滑轨把货物(视为质点)直接装运到卡车中。如图所示，长度l1＝4 m的倾斜滑轨与水平面成37°角，滑轨与车厢平滑连接。货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，货物在倾斜滑轨上滑行时的加速度大小a1＝2 m/s2，取重力加速度大小g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)求货物与滑轨间的动摩擦因数μ1； (2)求货物在倾斜滑轨末端时速度的大小v； (3)若货物与车厢底板间的动摩擦因数μ2＝0.1，不考虑货物从滑轨滑上车厢底板过程中的机械能损失，不计车厢的高度，货物不能与车厢右侧厢壁相撞，求车厢的最短长度l2。 14.(13分)滑草场中某条滑道由如图所示的两段倾斜滑道和一段水平滑道组成，AB段倾角为60°，BC段倾角为30°，对应的高度均为h＝7.5 m。载人滑草车从坡顶A点由静止开始滑下，最终停在水平滑道上。已知滑草车与三段滑道间的动摩擦因数均相同，滑草车经过B、C两点时速度大小不变且相等，取重力加速度大小g＝10 m/s2，求： (1)滑草车与滑道间的动摩擦因数μ； (2)滑草车在水平滑道上滑行的距离x； (3)滑草车运动的总时间t。 15.(15分)如图所示是在竖直平面内，由倾角为30°的斜面和圆形轨道分别与水平面相切连接而成的轨道，其中斜面与水平部分光滑，圆形轨道粗糙，半径为R。质量为m的小物块从斜面上距水平面高为h＝3R的A点由静止开始下滑，物块通过轨道连接处的B、C点时，无机械能损失。求： (1)小物块通过B点时速度vB的大小； (2)小物块通过圆形轨道最低点C时对轨道的压力； (3)若小物块恰能通过圆形轨道的最高点D，离开D后又刚好落在B点，求水平面BC的长度和落至B点时速度？ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 章末卷3　运动和力的关系 1.D　手托粉笔向上运动的过程中，粉笔必有加速的过程，此时加速度向上，粉笔抛出的瞬间，加速度等于重力加速度，方向向下，故粉笔先超重后失重，选项AB错误；手对粉笔向上的力和粉笔对手向下的力是一对相互作用力，等大反向，选项C错误；手和粉笔有相同的速度和加速度时二者不会分离，在粉笔离开手的瞬间，粉笔的加速度等于重力加速度，方向向下，所以此时手的加速度大于重力加速度，方向向下，这样手的速度小于粉笔的速度才会分离，D正确。 2.C　不论花枝弯曲程度如何，饰品都是处于平衡状态，花枝对饰品的作用力大小等于饰品重力大小，是相同的，A错误；花枝给饰品的作用力与饰品对花枝的作用力是相互作用力，大小相等，B错误；不论处于什么位置，饰品所受花枝的作用力都等于饰品的重力大小，不会变化，C正确；花枝对饰品的作用力方向与重力方向相反，为竖直向上，不必垂直于花枝，D错误。 3.D　由题意可知，物块c浮在上面对上壁有压力，可知物块c排开水的质量大于物块c本身的质量，同理物块b排开水的质量等于物块b本身的质量，物块a排开水的质量小于物块a本身的质量；则当容器向右做匀加速运动时，由牛顿第一定律可知，物块a将相对于容器向左运动，最终与容器左侧壁相互挤压；物块b将相对于容器保持静止，与容器一起做匀加速运动；物块c因相等体积的水将向左运动，则导致物块c将相对于容器向右运动，最终与容器右侧壁相互挤压(可将物块c想象为一个小气泡)。选项ABC错误，D正确。 4.A　滑块通过光电门时的速度v＝，通过光电门后滑块做匀减速运动，有v2＝2aL，由牛顿第二定律得μmg＝ma，联立解得μ＝，故选A。 5.A　上升阶段，由牛顿第二定律得mg＋f＝ma1，解得a1＝g＋，物体做匀减速直线运动；下降阶段，由牛顿第二定律得mg－f＝ma2，解得a2＝g－，物体做匀加速直线运动，由匀变速直线运动位移速度公式2ah＝v2－v02，可得v2＝2ah＋v02，可知v2­h斜率为k＝2a，可知A正确，B错误；根据速度时间关系v＝v0＋at，可知v­t图像斜率为k＝a，上升阶段，由牛顿第二定律得mg＋f＝ma1，解得k1＝a1＝g＋，物体做匀减速直线运动；下降阶段，由牛顿第二定律得mg－f＝ma2，解得k2＝a2＝g－，物体做负向的匀加速直线运动，可知CD错误。 6.C　设左侧轨道倾角为θ1，小球在左侧斜面上下滑的加速度大小为a1＝gsin θ1，左侧轨道长x1＝2R1sin θ1，小球在左侧轨道上运动时间为t1＝ ＝2 ，同理，小球在右侧斜面上上滑的时间为t2＝2 ，故小球在此过程中运动的时间为t＝t1＋t2＝2( ＋ )＝3.0 s，故选C。 7.D　由图丙可知ω＝2t，所以水桶速度随时间变化规律为v＝ωr＝0.2t，则10 s末水桶的速度大小为2 m/s，故AB错误；水桶匀加速上升，加速度a＝0.2 m/s2，由牛顿第二定律F－(m＋M)g＝(m＋M)a，所以井绳拉力大小为F＝25.5 N，水桶匀加速上升，0～10 s内它上升的高度为h＝at2＝10 m，则0～10 s内井绳拉力所做的功为W＝Fh＝255 J，故C错误，D正确。 8.BC　撤去挡板前后瞬间，弹簧弹力不会发生瞬变，A依旧保持平衡状态，故A的加速度为0，A错误，B正确；撤去挡板前，A、B两球均静止不动，对A受力分析，可知弹簧弹力F＝mAgsin θ，撤去挡板的瞬间对B受力分析，有F＋mBgsin θ＝mBaB，解得aB＝4gsin θ，C正确，D错误。 9.AC　根据图像可知，物块先加速达到传送带速度与其一起匀速，所以传送带的运行速度大小为2 m/s，故A正确；根据题意，设加速时间为t，则L＝×t×2＋2×(5.2－t)，解得t＝0.4 s，所以加速阶段加速度a1＝＝5 m/s2，根据μmg＝ma1，解得物块与传送带间的动摩擦因数为0.5，故B错误；物块相对传送带滑动而留下痕迹的长度为Δx＝2×t－×t×2＝0.4 m，故C正确；物块一直加速，时间最短L＝a1tm2，解得tm＝2 s，故D错误。 10.BD　设物块与平板车间的动摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma1 ，μmg＝2ma2 ，根据位移－时间关系2L＝v0t＋a1t2，L＝v0t＋a2t2，联立解得F＝＋mg，故D正确；根据功能关系可知产生的热量为Q＝FfL相对＝μmgL＝mgL，故C错误；根据动能定理可得此过程小车的动能增加了ΔEk＝FfL＝μmgL＝mgL，因为平板车具有初速度，所以物块刚好滑离平板车时，平板车的动能大于mgL，故B正确，A错误。 11.解析：(1)相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，舍去第一段，根据逐差法，小车的加速度为a＝ m/s2＝1.5 m/s2。 (2)若平衡摩擦力时木板垫得过高，则在没有拉力作用时，小车已经开始运动，即有一定加速度，即a­F图像中，平衡摩擦力时木板垫得过高得到的是图像B；根据F＝Ma，解得a＝ F，可知图像的斜率为，根据图像可知，A图像的斜率大，则A图像对应的小车质量最小。 答案：(1)1.5　(2)B　A 12.解析：(1)遮光条的宽度d＝0.5 cm＋0.1×3 mm＝5.3 mm。 (2)滑块通过光电门的速度v＝。 (3)根据能量守恒Ep＝μmgx＋mv2，得v2＝－2μgx＋，可知2μg＝，得μ＝，由＝b得Ep＝。 答案：(1)5.3　(2)　(3)　 13.解析：(1)设货物的质量为m，根据牛顿第二定律有 mgsin 37°－μ1mgcos 37°＝ma1 解得μ1＝0.5。 (2)根据运动学公式v2＝2a1l1 解得v＝4 m/s。 (3)根据牛顿第二定律有μ2mg＝ma2 根据运动学公式－2a2l2＝0－v2 解得l2＝8 m。 答案：(1)0.5　(2)4 m/s　(3)8 m 14.解析：(1)由已知条件可知，滑草车在BC段做匀速直线运动，有 mgsin 30°＝μmgcos 30° 解得μ＝。 (2)设滑草车在AB段运动时的加速度大小为a1，在CD段运动时的加速度大小为a2，在BC段运动时的速度大小为v，则有 mgsin 60°－μmgcos 60°＝ma1 μmg＝ma2 根据动力学公式可得 v2＝2a1 v2＝2a2x 解得x＝5 m。 (3)设滑草车在三段滑道上运动的时间分别为t1、t2、t3，则有 a1t1＝v a2t3＝v vt2＝ 滑草车运动的总时间为t＝t1＋t2＋t3＝ s。 答案：(1)　(2)5 m　(3) s 15.解析：(1)根据动能定理可得mvB2＝mgh 解得vB＝。 (2)小物块从B至C做匀速直线运动则vC＝vB 小物块通过圆形轨道最低点C时，由重力和支持力的合力提供向心力，则有 m＝FN－mg 解得FN＝7mg 由牛顿第三定律，可得压力为FN′＝FN＝7mg 方向竖直向下。 (3)设小物块恰好通过圆形轨道的最高点D的速度为vD1，此时向心力仅有重力提供，由牛顿第二定律得 mg＝m 解得vD1＝ 设小物块离开D点后做平抛运动，则有 2R＝gt2 xBC＝vD1t 解得t＝ ，xBC＝2R 在B点竖直速度为vBy＝gt＝ 水平速度为vBx＝vD1＝ 则B点速度为vB＝ ＝ B点速度方向与水平的角度满足tan α＝＝2。 答案：(1) 　(2)7mg，方向竖直向下 (3)2R　，与水平方向夹角正切值为2 学科网（北京）股份有限公司 $$