第四章 运动和力的关系 单元测试 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

第四章 运动和力的关系 单元测试 2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册 学校： 班级： 姓名： 学号： 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求） 1.在高速入口处两人发现提醒驾驶员系好安全带的标语。关于安全带的作用，两人有不同的意见，以下说法正确的是（ 　） A.系好安全带后，驾驶员的惯性减小 B.若汽车由行驶速度v紧急刹车减速为零，系好安全带时驾驶员的平均加速度小于不系安全带时驾驶员的平均加速度 C.系好安全带后，当紧急刹车时安全带对驾驶员的力大于驾驶员对安全带的力 D.系好安全带后，驾驶员对座椅压力变大，处于超重状态 2.泰山客运索道，包括泰山中天门索道、后石坞索道、桃花源索道。三条索道以岱顶为中心，构成了连接中天门景区、后石坞景区和桃花峪景区的泰山空中交通网。如图所示，当索道向右上方匀加速提升缆车车厢时，若忽略空气阻力，下列有关缆车车厢的受力图正确的是（ 　） 3.在某次“蹦床”活动中，某小朋友从高处下落至蹦床并反弹至最高点。不计空气阻力和一切摩擦，则该小朋友（ 　） A.下落过程中，脚刚接触蹦床时速度最大 B.下落过程中，一直处于失重状态 C.从蹦床最低点弹起至刚好离开蹦床过程中，一直处于超重状态 D.从蹦床最低点弹起至刚好离开蹦床过程中，其加速度先减小再增大 4.中国某企业生产的一台62 m长的泵车，参与了某次消防救火冷却作业。对泵车在水平路面上以加速度a做匀加速直线运动的过程，下列分析正确的是（ 　） A.泵车受到的重力和地面对泵车的支持力是一对平衡力 B.轮胎上凹凸不平的花纹是为了增加车对地面的压力 C.开车时要求系安全带是为了减小司机的惯性 D.若泵车发动机的牵引力增大为原来的2倍时，泵车的加速度将等于2a 5.一列复兴号动车在平直的铁轨上由静止开始加速运动。已知动车受到的牵引力恒定，受到的阻力与其速率成正比，动车能达到的最大速度为vm。下列图像能大致描述动车加速阶段的速度变化规律的是（ 　） 6.如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻质弹簧上端固定在框架上，下端挂一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有跳起，当框架对地面的压力为零的瞬间，小球所受合力为（ 　） A.mg B.（M－m）g C.0 D.（M＋m）g 7.某滑雪游乐场，质量均为m的6个小朋友一个紧挨着一个排坐在雪橇上，管理员阻挡使他们一起静止在倾角为α的斜坡滑雪道上。去掉阻挡他们一起出发，从倾角为α的斜坡滑雪道经水平滑道，再到倾角为β的上坡滑道，不同滑道间过渡时速率不变。各段直线滑道长度远大于6个雪橇的总长度，雪橇和滑雪道之间的动摩擦因数都等于0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，按出发队列从前到后编号为赵、周、冯、蒋、朱、何。下列说法正确的是（ 　） A.出发前赵对周的作用力为5mgsin α B.出发前赵对周的作用力为5mgsin α－0.5mgcos α C.出发后都在下坡时赵对周的作用力为5mgsin α－0.5mgcos α D.出发后都在上坡时赵对周的作用力为5mgsin α－0.5mgcos α 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8.牛顿第一定律指出，一切物体都具有惯性。从惯性角度，对以下现象的解释正确的是（ 　） A.2022年10月12日“天宫课堂”第三课的毛细效应实验中，细管中的液面不断上升，速度比地面上同样的演示快得多，这是因为空间站处于失重状态，液体的惯性很小 B.“强弩之末，势不能穿鲁缟”，弩箭的速度减小后惯性减小了，所以“不能穿鲁缟” C.货车超载后惯性增大，不容易刹停，很危险 D.羽毛球和网球相比，羽毛球惯性小，更容易改变运动状态 9.一次演习中，一空降特战兵实施空降，飞机悬停在高空某处后，空降特战兵从机舱中跳下。设空降特战兵沿直线运动，其速度－时间图像如图所示，当速度减为零时特战兵恰好落到地面。已知空降特战兵的质量为60 kg。设降落伞用8根对称的绳悬挂空降特战兵，每根绳与中轴线的夹角均为37°，不计空降特战兵所受的阻力，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。则空降特战兵（ 　） A.前2 s处于超重状态 B.从200 m高处开始跳下 C.落地前瞬间降落伞的每根绳对特战兵的拉力大小为125 N D.整个运动过程中的平均速度大于10 m/s 10.某同学课下做实验：右手手掌保持竖直，用左手将一书本贴着右手放置，然后撤去左手的同时，右手猛地水平向前推出，如图所示，可以使书本与右手最初一段时间保持相对静止。已知手掌和书本之间的动摩擦因数为μ，不考虑空气阻力，最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，则在推动过程中，为保证书本和手相对静止，手向前推动的加速度大小可能为（ 　） A. B. C. D. 三、非选择题（共5小题，共54分） 11.（4分）图甲为测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下： ①用天平测量滑块和遮光条的总质量M、重物的质量m，用游标卡尺测量遮光条的宽度d； ②安装器材，并调整轻滑轮，使细线水平； ③用米尺测量遮光条与光电门间距x； ④由静止释放滑块，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门的时间t； ⑤改变滑块与光电门间距，重复步骤③④。 回答下列问题： 根据实验得到的数据，以　（选填“”或“”）为横坐标，以x为纵坐标，可作出如图乙所示的图像，该图像的斜率为k，若实验测得m＝2M，重力加速度大小为g，则滑块和桌面间的动摩擦因数为μ＝ （用k、g、d表示）。 12.（8分）甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置探究“加速度与力、质量的关系”。 （1）下列说法正确的是 。 A.三个实验中，甲必须平衡小车所受的摩擦力，乙和丙不需要 B.三个实验中，甲必须使重物的质量远小于小车的质量，乙和丙不需要 C.三个实验中，都必须用天平测量重物的质量 （2）某次实验中记录的纸带如图丁所示，从A点起每5个点取一个计数点，即两相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，则打C点时小车的瞬时速度大小为 m/s，小车运动的加速度为 m/s2（结果保留3位有效数字）。 （3）乙小组采用图乙实验装置按正确的步骤操作，多次改变重物的质量，通过弹簧测力计读出拉力F，并求出小车的加速度a，然后以拉力F为横轴，加速度a为纵轴，画出的a －F图像是一条倾斜直线，图线的斜率为k，则小车的质量M为　。 13.（10分）无人机目前正得到越来越广泛的应用。如图所示为一种四旋翼无人机，它能够竖直起降，质量m＝2 kg，运动过程中所受空气阻力f，大小恒为4 N。一次性能检测时，在离地面高度H＝40 m处，关闭动力后无人机由静止下落，2 s后启动动力设备提供恒定升力，无人机恰好在接近地面时回升。无人机可看作质点，g取10 m/s2。求： （1）无人机下落过程中最大速度的大小； （2）从启动动力设备到回升，经过的时间。 14.（14分）某市启动“机动车文明礼让斑马线”活动，交警部门为样板斑马线配上了新型电子警察。一辆质量为2.0×103 kg的汽车，以54 km/h的速度沿平直道路匀速行驶，距斑马线还有30 m的距离时，驾驶员发现有行人通过斑马线，经过0.5 s的反应时间，汽车制动，开始做匀减速运动，恰好在斑马线前停住.重力加速度g取10 m/s2。 （1）求汽车制动过程中所受的合力大小； （2）驾驶员从发现行人到汽车停止运动所经过的时间； （3）若汽车正常行驶时所受阻力为车重的，要使汽车从静止开始匀加速经10 s使速度重新达到54 km/h，求牵引力的大小. 15.（18分）如图所示，光滑斜面AB与水平方向成θ＝30°的传送带BC平滑连接，传送带以速率v＝顺时针转动，AB与BC的长度均为L，质量为m的小物块在水平推力作用下静止在A点，小物块与传送带间的动摩擦因数μ＝，重力加速度大小为g。 （1）求水平推力的大小F； （2）求物块经过B点时的速度大小； （3）若撤去推力，求： ①物块到达传送带B点时的加速度大小a； ②物块从A运动C的时间t。 参考答案 1.B　解析：驾驶员的惯性只与质量有关，系好安全带后，驾驶员的惯性不变，故A错误；若汽车由行驶速度v紧急刹车减速为0，系好安全带时安全带在刹车时会给驾驶员缓冲力，所以系安全带时的平均加速度小于不系安全带时驾驶员的平均加速度，故B正确；当紧急刹车时安全带对驾驶员的力与驾驶员对安全带的力为作用力与反作用力，始终等大反向，故C错误；竖直方向上所受合力为零，所以驾驶员对座椅压力不变，既不失重也不超重，故D错误。 2.A　解析：当索道向右上方匀加速提升缆车车厢时，车厢所受的合力方向斜向右上方，则车厢受向下的重力以及斜向上的索道的拉力作用，故选A。 3.D　解析：刚接触蹦床时，弹力为零，小朋友只受重力，还会向下加速，所以速度并不是最大，故A错误；下落过程中，当小朋友受到的弹力大于受到的重力时，所受合力方向向上，加速度向上，不是失重状态，故B错误；从蹦床最低点向上弹起的过程中，当小朋友受到的弹力小于受到的重力时，所受合力方向向下，处于失重状态，故C错误；从蹦床最低点弹起至刚好离开蹦床的过程中，刚开始受到的弹力大于受到的重力，加速度向上，随着弹力的减小，加速度不断减小，当受到的弹力小于受到的重力时，随着弹力的减小，加速度反向增大，故D正确。 4.A　解析：以泵车为研究对象，竖直方向受重力和地面对泵车的支持力，竖直方向受力平衡，则泵车受到的重力和地面对泵车的支持力是一对平衡力，故A正确；轮胎上凹凸不平的花纹是为了增加地面对车的摩擦力，故B错误；惯性仅与质量有关，与运动状态无关，开车时要求系安全带是为了减小惯性带来的危害，故C错误；当牵引力为F时，有F－f＝ma，当牵引力为2F时，有2F－f＝ma'，所以加速度大于2a，故D错误。 5.C　解析：根据牛顿第二定律可得a＝，动车受到的牵引力F恒定，受到的阻力f随着速度的增大而增大，则动车做加速度减小的加速运动；当阻力增大到等于牵引力时，动车开始做匀速直线运动。由v -t图线斜率大小表示加速度的大小可知v -t图线斜率逐渐减小为0，故C正确。 6.D　解析：由题意得，当框架对地面的压力为零的瞬间，对框架受力分析知，框架所受重力等于弹簧对框架的弹力，且弹簧弹力竖直向上，即F＝Mg，则小球受弹簧向下的弹力和自身重力，大小为F＝（M＋m）g， 故选D。 7.B　解析：出发前6个小朋友均处于静止状态，对周、冯、蒋、朱、何5位小朋友进行分析有F1＋μ×5mgcos α＝5mgsin α，解得F1＝5mgsin α－0.5mgcos α，A错误，B正确；出发后都在下坡时，对6位小朋友整体分析有6mgsin α－μ×6mgcos α＝6ma1，对周、冯、蒋、朱、何5位小朋友进行分析有5mgsin α－F2－μ×5mgcos α＝5ma1，解得F2＝0，C错误；出发后都在上坡时，对6位小朋友整体分析有6mgsin β＋μ×6mgcos β＝6ma2，对周、冯、蒋、朱、何5位小朋友进行分析有5mgsin β＋F3＋μ×5mgcos β＝5ma2，解得F3＝0，D错误。 8.CD　解析：惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，细管中的液面不断上升，速度比地面上同样的演示快得多，这是因为空间站处于失重状态，但液体的惯性不变，A错误；弩箭的速度减小后惯性不变，B错误；货车超载后，总质量变大，惯性增大，不容易刹停，很危险，C正确；羽毛球和网球相比，羽毛球质量较小，惯性小，更容易改变运动状态，D正确。 9.CD　解析：由题中v -t图像可知，降落伞在前2 s内加速下降，中间5 s匀速下降，最后6 s减速下降，故前2 s失重，A错误；由v -t图像与横轴面积的物理意义知s＝×（5＋13）×20 m＝180 m，B错误；落地前瞬间的加速度a＝＝ m/s2＝－ m/s2，对特战兵，由牛顿第二定律有mg－8FTcos 37°＝ma，解得FT＝125 N，C正确；全程平均速度v＝＝ m/s＞10 m/s，D正确。 10.BCD　解析：水平方向对书本，由牛顿第二定律有FN＝ma，竖直方向有μFN≥mg，解得a≥。故选BCD。 11.解析：滑块经过光电门时速度为v＝， 由v2＝2ax，可得x＝·，即根据实验得到的数据，以为横坐标，以x为纵坐标，可作出如题图乙所示的图像，该图像的斜率为k，则k＝， 对滑块和物块的系统由牛顿第二定律有mg－μMg＝（m＋M）a，因为m＝2M，解得滑块和桌面间的动摩擦因数为μ＝2－。 答案：　2－ 12.解析：（1）由于存在摩擦力，对小车受到的合外力有影响，所以三个实验前都要先平衡摩擦力，故A错误；乙和丙实验中分别用弹簧测力计和力传感器测拉力，所以没必要满足重物的质量远小于小车的质量，也不需要测量重物质量，故B正确，C错误。 （2）打C点时小车的瞬时速度大小v＝＝＝1.24 m/s， 根据逐差法得小车的加速度a＝≈6.22 m/s2。 （3）由于动滑轮与小车相连，由牛顿第二定律有a＝， 则图像斜率k＝，小车质量M＝。 答案：（1）B　（2）1.24　6.22　（3） 13.解析：（1）关闭动力后无人机由静止下落过程，由牛顿第二定律得mg－Ff＝ma，代入数据解得a＝8 m/s2，由运动学公式vm＝at1，解得vm＝16 m/s。 （2）关闭动力后无人机由静止下落过程，下落高度h＝a，得h＝16 m，启动动力设备后，有t2＝H－h，解得t2＝3 s。 答案：（1）16 m/s　（3）3 s 14.解析：（1）设汽车在反应时间内行驶的距离为x1，制动过程中行驶的距离为x2，加速度大小为a1，所受的合力大小为Ff1。初速度v0＝54 km/h＝15 m/s，反应时间t0＝0.5 s，由牛顿第二定律有Ff1＝ma1，由匀速和匀变速直线运动规律有x1＝v0t0，x2＝x－x1，＝2a1x2，联立解得a1＝5 m/s2，x2＝22.5 m，Ff1＝1.0×104 N，故汽车制动过程所受合力大小为1.0×104 N。 （2）汽车制动时间为t1，逆向匀加速运动，由x2＝a1，解得t1＝3 s，故驾驶员从发现行人到汽车停止运动所经过的时间为t＝t0＋t1＝3.5 s。 （3）设汽车从静止开始经10 s使速度重新达到54 km/h的过程中，加速度大小为a2，牵引力大小为F，由牛顿第二定律有F－Ff2＝ma2，Ff2＝0.05mg，由匀变速直线运动规律有v0＝a2t加，联立解得F＝4.0×103 N。 答案：（1）1.0×104 N　（2）3.5 s　（3）4.0×103 N 15.解析：（1）根据共点力平衡条件可知tan 30°＝，解得F＝。 （2）物块从A到B匀加速下滑，由牛顿第二定律得：mgsin 30°＝ma，解得a＝g，又由运动学公式＝2aL，解得vB＝。 （3）①撤去推力，物块到达传送带B点时，速度vB＝＞v＝，滑上传送带后受沿斜面向上的摩擦力，则根据牛顿第二定律有mgsin 30°－μmgcos 30°＝ma，解得a＝0； ②在光滑斜面运动的时间为L＝vBt1， 在传送带上匀速运动，时间为t2＝， 物块从A运动C的时间t＝t1＋t2， 解得t＝3。 答案：（1）　（2）　（3）①0　②3 学科网（北京）股份有限公司 $$