第四章 运动和力的关系（举一反三单元测试·基础卷）物理人教版2019必修第一册

第四章 运动和力的关系 单元测试卷（基础卷） 物 理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷 选择题 （共46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题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。） 1．通过学习牛顿运动定律、惯性等知识，我们可以知道（　　） A．加速度不为零的物体，其所受的力可能为零 B．后人为了纪念牛顿，将“牛顿”作为力学单位制中的基本单位 C．物体之间的作用力与反作用力总是同时产生同时消失的 D．惯性的大小由速度的大小决定，速度大的物体惯性大 【答案】C 【解析】A．根据牛顿第二定律可知，加速度不为零的物体，其所受的力不可能为零，故A错误； B．“牛顿”不是力学单位制中的基本单位，故B错误； C．物体之间的作用力与反作用力总是同时产生同时消失的，故C正确； D．惯性的大小由物体的质量决定，质量大的物体惯性大，故D错误。 故选C。 2．野外高空作业时，使用无人机给工人运送零件。如图，某次运送过程中的一段时间内，无人机向左水平飞行，零件用轻绳悬挂于无人机下方，并相对于无人机静止，轻绳与竖直方向成一定角度。忽略零件所受空气阻力，则在该段时间内（　　） A．无人机做加速运动 B．零件所受合外力为零 C．零件做匀速运动 D．零件的惯性逐渐变大 【答案】A 【解析】ABC．对零件受力分析，受重力和绳子的拉力，由于零件沿水平方向做直线运动，可知合外力沿水平方向，提供水平方向的加速度，零件水平向左做匀加速直线运动；无人机沿水平方向飞行，零件相对于无人机静止，即无人机也沿水平方向飞行做加速运动，故A正确，BC错误； D．惯性的大小只与质量有关，零件的质量不变，故零件的惯性不变，故D错误。 故选A。 3．当汽车高速行驶时，空气阻力大小与车速的平方成正比。比例系数k的单位是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】已知公式为，其中的单位是牛顿，即，的单位是。将公式变形得，代入 故选C。 4．如图所示，质量为2kg的物体A静止在竖直轻弹簧上端，质量也为2kg的物体B用不可伸长的细线悬挂起来处于静止状态，A、B挨在一起且A、B之间恰好无压力。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，重力加速度，下列说法中正确的是（　　） A．轻弹簧弹力大小为40N B．物体B的加速度大小为10m/s2 C．物体A的加速度大小为0 D．物体B对物体A的压力大小为10N 【答案】D 【解析】A．由于弹簧弹力不会突变，在细线被剪断的瞬间，轻弹簧弹力大小为20N，与剪断前相同，故A错误； BCD．物体A、B的瞬时加速度大小 对物体B，有 解得 根据牛顿第三定律可知，物体B对物体A的压力大小为10N，故BC错误，D正确。 故选D。 5．如图所示，物块A和木板B的质量均为m，A、B叠放在水平桌面上，跨过定滑轮的轻绳一端连接A，一端连接物块C，轻绳的左端与桌面平行，A、B间的动摩擦因数为，B与桌面间的动摩擦因数为。重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．要使A、B间发生相对滑动，物块C的质量M满足的条件是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】设物块A和木板B的加速度大小分别为和，要使A、B间发生相对滑动，则 对A、C组成的整体根据牛顿第二定律有 对木板B根据牛顿第二定律有 联立解得 故选A。 6．在第五届中国国际消费品博览会上，全球首款即将量产的分体式飞行汽车成为观众驻足观看的焦点之一，该飞行汽车由陆行体（增程式汽车）和飞行体（纯电动垂直起降飞行器）组成。假设某次飞行体起飞测试时，质量为的飞行体沿竖直方向做直线运动，一段时间内的图像如图所示，取竖直向上为正方向，下列说法正确的是（　　） A．内飞行体处于失重状态 B．第末飞行体上升到最高点 C．内飞行体的加速度大小为 D．飞行体在第末受到的合力大小为 【答案】D 【解析】A．由图像可知，内飞行体具有向上的加速度，处于超重状态，故A错误； B．由图可知，第10s末飞行体开始向上做减速运动，没有上升到最大高度，故B错误； CD．由于图线的斜率为加速度，则内飞行体的加速度大小为 内飞行体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得，飞行体在第末受到的合力大小为，故C错误，D正确。 故选D。 7．phyphox软件可以利用智能手机内的多种传感器，帮助我们完成各种各样的物理实验。某同学打开软件中的加速度传感器，把手机水平托在手上并使屏幕朝上，从静止站立状态开始做蹲起动作，传感器记录了该过程中竖直方向（z轴）的运动数据，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．0-2s内，速度方向发生了变化 B．0-4s内，该同学完成了两次完整的蹲起动作 C．下蹲过程处于失重，起立过程处于超重 D．若该同学的手机重约200g，在蹲起过程中手机受到的弹力最大值约为3.3N 【答案】D 【解析】A．由题意可知，该同学在0~2s内下蹲，处于先失重后超重，所以加速度先负后正，先是向下加速然后向下减速，速度方向始终向下，故A错误。 B．一次完整的蹲起动作，应该是从站立到蹲下再到站立，从站立到蹲下，加速度先负后正，从蹲着到站立，加速度先正后负。从图像看，0-4s内，有4次明显的加速度变化过程，可认为完成了一次完整的蹲起动作，故B错误。 C．从静止站立状态开始做下蹲，初始时加速度向下，之后加速度向上到完成下蹲，加速度向下，物体处于失重状态，之后加速度向上，速度减小直至为0，物体处于超重状态，完成下蹲，故C错误。 D．手机质量，重力为 当加速度向上且最大时，弹力最大，由图像知最大向上加速度约为，根据牛顿第二定律有，可得，故D正确。 故选D。 8．如图所示，甲、乙二人想让水平地面上静止放置的A、B两小车向右运动，两小车相互接触但并不连接，质量分别为mA＝20kg、mB＝30kg。从t＝0时刻开始，甲给A水平向右的推力为FA，乙给B水平向右的拉力为FB，FA、FB随时间的变化规律分别为FA＝（10－2t）N，FB＝（2＋2t）N。（车轮与地面间的摩擦忽略不计）（　　） A．A、B两车在2.6s时分离 B．2s内B车的位移是1.08m C．4s时A车的加速度大小为0.24m/s2 D．4s时B车的加速度大小为m/s2 【答案】AD 【解析】A．A、B两小车分开之前，对整体分析，由牛顿第二定律可得 当两个小车刚要分开时，此时A、B间的作用力为0，对小车B受力分析，由牛顿第二定律 联立可得两小车分开的时间。故A正确； B．2s内A、B两车没有分开，B车的加速度和整体的加速度相等。由牛顿第二定律可得 解得 由于与时间无关，因此2s内B车的位移是。故B错误； C．在4s时小车A、B已经分开，对小车A进行分析，此时小车A的加速度。故C错误； D．在4s时小车A、B已经分开，对小车B进行分析，此时小车B的加速度。故D正确。 故选AD。 9．如图，质量为5kg的物体置于倾角为37°的固定斜面上，对物体施加一个平行于斜面的拉力F，物体恰能匀速运动。已知物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8。重力加速度取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．不施加F时，物体能在斜面上保持静止 B．不施加F时，物体下滑的加速度大小为2m/s2 C．若物体匀速下滑，则F沿斜面向下，大小为10N D．若物体匀速上滑，则F沿斜面向上，大小为50N 【答案】BD 【解析】AB．不施加F时，重力沿斜面向下的分力为30N，而最大静摩擦力为20N，则物体具有沿斜面向下的加速度，即 解得 故A错误，B正确； C．若物体沿斜面向下匀速，力F应沿斜面向上，则有 解得 故C错误； D．若物体沿斜面向上匀速，则有 解得 故D正确。 故选BD。 10．如图，木板B静止在水平地面上，物块A从木板B的左端以6m/s的初速度水平滑上木板B，A、B的质量均为1kg，木板B与物块A、水平地面间的动摩擦因数分别是0.4、0.1，物块A始终未滑离木板B，取重力加速度g=10m/s2，物块A可看作质点，下列说法正确的是（　　） A．物块A滑上木板B的瞬间，物块A的加速度大小为2m/s2 B．物块A与木板B刚达到共速时的速度为2m/s C．木板B沿地面滑行的最大距离为1m D．木板B的长度至少为3m 【答案】BD 【解析】A．物块A滑上木板B的瞬间，根据牛顿第二定律有 代入数据解得，故A错误； B．对B，根据牛顿第二定律有 代入数据解得 设经过时间，AB共速，则有 解得，，故B正确； D．经时间，A的位移为 B的位移为 因物块A始终未滑离木板B，故木板B的长度至少为，故D正确； C．A和B共速后，一起做匀减速直线运动，对整体，根据牛顿第二定律有 解得 整体减速到零的位移为 故木板B沿地面滑行的最大距离为，故C错误。 故选BD。 第Ⅱ卷 非选择题（共54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11．（6分）伽利略设计了如图所示的理想斜面实验。让小球沿光滑斜面从左侧高h处由静止滚下，小球将到达右侧斜面 （选填“相同”或“不同”）高度的地方；减小右侧斜面的倾角，直到使它成为水平面，小球要到达原有高度就要沿着水平面以 （选填“恒定”或“变化”）的速度持续运动下去。这说明，力 （选填“是”或“不是”）维持物体运动状态的原因。 【答案】相同 恒定 不是 【解析】[1]因为斜面光滑，根据能量守恒，小球将到达右侧斜面相同高度的地方； [2]减小右侧斜面的倾角，直到使它成为水平面，小球要到达原有高度就要沿着水平面以恒定的速度持续运动下去； [3] 球所受合外力为0，可以做匀速直线运动，这说明，力不是维持物体运动状态的原因。 12．（10分）某实验小组利用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，单个钩码的质量为m，打点计时器所接的交流电源的频率为，动滑轮质量不计，实验步骤如下： ①按图甲所示安装好实验装置（未挂钩码），其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直 ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动 ③挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度，读出弹簧测力计的示数 ④改变钩码的数量，重复步骤③，求得小车在不同拉力作用下的加速度 根据上述实验过程，回答以下问题： （1）对于上述实验，下列说法正确的是________ A．钩码的质量应远大于小车的质量 B．实验过程中钩码处于超重状态 C．与小车相连的细线与长木板一定要平行 D．小车所受的拉力应为钩码重力的一半 （2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度 。（结果保留两位小数） （3）若交流电的实际频率小于，则（2）中a的计算结果与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验符合的是________ A． B． C． D． （5）若实验步骤②中，让长木板水平放置，没有补偿阻力，其余实验步骤不变且操作正确，以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到如图丁所示的纵轴截距为b、斜率为k的一条倾斜直线，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦以及纸带与限位孔之间的摩擦，则小车和长木板之间的动摩擦因数： 。 【答案】（1）C （2）6.03 （3）偏大 （4）A （5） 【解析】（1）A．因有弹簧测力计测量小车受的拉力，可知没必要让钩码的质量远大于小车的质量，A错误；     B．实验过程中钩码加速度向下，处于失重状态，B错误； C．与小车相连的细线与长木板一定要平行，这样才能使的细线的拉力等于小车受的合力，C正确； D．由于钩码失重，则小车所受的拉力小于钩码重力的一半，D错误。 故选C。 （2）相邻两计数点间还有4个点未画出，可得T=0.1s，可求得小车的加速度 （3）若交流电的实际频率小于，打点周期偏大，而计算时仍用原来的周期计算，则（2）中a的计算结果与实际值相比偏大。 （4）由图示装置可知，实验前已经平衡好摩擦力，小车受到的拉力F可以由弹簧测力计测出，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比，即其关系图线为过原点的一条倾斜直线，由图示可知，A符合实际，故A正确，BCD错误。 故选A。 （5）小车受到的拉力T为弹簧秤示数，即T=F，滑块受到的摩擦力为f=μMg 由牛顿第二定律可得T-f=Ma 解得力F与加速度a的函数关系式为：F=Ma+μMg 由图象所给信息可得图象截距为b=μMg，斜率k=M 解得 三、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13．（10分）某滑雪爱好者在练习滑雪。钢架雪车所经过的一段赛道如图所示，长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为30°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为6m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图2所示），到C点共用时6.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，重力加速度g取，求雪车（包括运动员） （1）在直道AB上的加速度大小； （2）过C点的速度大小； （3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）设雪车在直道AB段加速度大小为，根据位移速度公式可得 解得 （2）在AB上运动时间为 从B点到C点，根据匀变速直线运动位移时间公式可得 其中 联立解得 过C点的速度大小为 （3）设斜道BC上运动时受到的阻力大小为，根据牛顿第二定律可得 解得 14．（12分）如图所示，两个质量均为的物块A、B用长的细绳相连，放置于倾角足够长的斜面上并锁定（细绳恰好伸直），A底面光滑，B与斜面动摩擦因数。当锁定解除后，A、B一起下滑后绳子突然断开，，，，求： （1）A、B一起下滑时（绳子断开前）细绳的张力大小； （2）绳子断开后再经过时，两物块之间的距离。 【答案】（1） （2）10m 【解析】（1）断开前，对整体由牛顿第二定律可得      对则有                                        联立解得， （2）断开时                                       断开后，对由牛顿第二定律可得 解得                                 根据匀变速直线运动规律可得                                            同理对则有，                                            所以，断开后再经过相距 15．（16分）如图所示，有一个可视为质点、质量m=1.0kg的小物块，初速度为零，经由水平顺时针转动的传送带从最左端A送到最右端B，滑过光滑水平面BC后，滑上紧靠BC面末端的质量M=1.0kg的静止长木板。已知传送带速度恒为v0=4.0m/s，传送带AB间长度L=3.0m，木板上表面与BC面相平，木板下表面与地面之间动摩擦因数为0.10，小物块与传送带、长木板上表面间的动摩擦因数均为0.40。长木板足够长，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求： （1）物块在传送带上运动的时间以及在传送带上留下的痕迹长度； （2）物块滑上木板瞬间物块和木板的加速度分别为多少？ （3）木板最终停止时，其左端距离水平面上C点的距离？ 【答案】（1）1.25s，2m （2）4m/s2，2m/s2 （3） 【解析】（1）物块在传送带上先做匀加速直线运动，有 可得加速的加速度为 物块加速到和皮带共速的位移为 说明物块先加速到，再匀速运动，加速时间为 匀速的位移为 则匀速的时间为 故运动的总时间为 物块在加速阶段与皮带有相对运动，则划痕为 （2）物块冲上木板的瞬间，由牛顿第二定律有 解得物块减速的加速度大小为（方向水平向左） 对木板有 解得木板加速的加速度为（方向水平向右） （3）设经过时间物块与木板达到共同速度，有， 解得， 木板发生的位移为 物块与木板共速后因，则两者一起减速，减速的加速度为 木板停止时发生的位移为 故木板最终停止时其左端距离水平面上C点的距离为 / 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6．在第五届中国国际消费品博览会上，全球首款即将量产的分体式飞行汽车成为观众驻足观看的焦点之一，该飞行汽车由陆行体（增程式汽车）和飞行体（纯电动垂直起降飞行器）组成。假设某次飞行体起飞测试时，质量为的飞行体沿竖直方向做直线运动，一段时间内的图像如图所示，取竖直向上为正方向，下列说法正确的是（　　） A．内飞行体处于失重状态 B．第末飞行体上升到最高点 C．内飞行体的加速度大小为 D．飞行体在第末受到的合力大小为 7．phyphox软件可以利用智能手机内的多种传感器，帮助我们完成各种各样的物理实验。某同学打开软件中的加速度传感器，把手机水平托在手上并使屏幕朝上，从静止站立状态开始做蹲起动作，传感器记录了该过程中竖直方向（z轴）的运动数据，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．0-2s内，速度方向发生了变化 B．0-4s内，该同学完成了两次完整的蹲起动作 C．下蹲过程处于失重，起立过程处于超重 D．若该同学的手机重约200g，在蹲起过程中手机受到的弹力最大值约为3.3N 8．如图所示，甲、乙二人想让水平地面上静止放置的A、B两小车向右运动，两小车相互接触但并不连接，质量分别为mA＝20kg、mB＝30kg。从t＝0时刻开始，甲给A水平向右的推力为FA，乙给B水平向右的拉力为FB，FA、FB随时间的变化规律分别为FA＝（10－2t）N，FB＝（2＋2t）N。（车轮与地面间的摩擦忽略不计）（　　） A．A、B两车在2.6s时分离 B．2s内B车的位移是1.08m C．4s时A车的加速度大小为0.24m/s2 D．4s时B车的加速度大小为m/s2 9．如图，质量为5kg的物体置于倾角为37°的固定斜面上，对物体施加一个平行于斜面的拉力F，物体恰能匀速运动。已知物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8。重力加速度取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．不施加F时，物体能在斜面上保持静止 B．不施加F时，物体下滑的加速度大小为2m/s2 C．若物体匀速下滑，则F沿斜面向下，大小为10N D．若物体匀速上滑，则F沿斜面向上，大小为50N 10．如图，木板B静止在水平地面上，物块A从木板B的左端以6m/s的初速度水平滑上木板B，A、B的质量均为1kg，木板B与物块A、水平地面间的动摩擦因数分别是0.4、0.1，物块A始终未滑离木板B，取重力加速度g=10m/s2，物块A可看作质点，下列说法正确的是（　　） A．物块A滑上木板B的瞬间，物块A的加速度大小为2m/s2 B．物块A与木板B刚达到共速时的速度为2m/s C．木板B沿地面滑行的最大距离为1m D．木板B的长度至少为3m 第Ⅱ卷 非选择题（共54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11．（6分）伽利略设计了如图所示的理想斜面实验。让小球沿光滑斜面从左侧高h处由静止滚下，小球将到达右侧斜面 （选填“相同”或“不同”）高度的地方；减小右侧斜面的倾角，直到使它成为水平面，小球要到达原有高度就要沿着水平面以 （选填“恒定”或“变化”）的速度持续运动下去。这说明，力 （选填“是”或“不是”）维持物体运动状态的原因。 12．（10分）某实验小组利用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，单个钩码的质量为m，打点计时器所接的交流电源的频率为，动滑轮质量不计，实验步骤如下： ①按图甲所示安装好实验装置（未挂钩码），其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直 ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动 ③挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度，读出弹簧测力计的示数 ④改变钩码的数量，重复步骤③，求得小车在不同拉力作用下的加速度 根据上述实验过程，回答以下问题： （1）对于上述实验，下列说法正确的是________ A．钩码的质量应远大于小车的质量 B．实验过程中钩码处于超重状态 C．与小车相连的细线与长木板一定要平行 D．小车所受的拉力应为钩码重力的一半 （2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度 。（结果保留两位小数） （3）若交流电的实际频率小于，则（2）中a的计算结果与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验符合的是________ A． B． C． D． （5）若实验步骤②中，让长木板水平放置，没有补偿阻力，其余实验步骤不变且操作正确，以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到如图丁所示的纵轴截距为b、斜率为k的一条倾斜直线，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦以及纸带与限位孔之间的摩擦，则小车和长木板之间的动摩擦因数： 。 三、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13．（10分）某滑雪爱好者在练习滑雪。钢架雪车所经过的一段赛道如图所示，长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为30°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为6m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑（图2所示），到C点共用时6.0s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，重力加速度g取，求雪车（包括运动员） （1）在直道AB上的加速度大小； （2）过C点的速度大小； （3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 14．（12分）如图所示，两个质量均为的物块A、B用长的细绳相连，放置于倾角足够长的斜面上并锁定（细绳恰好伸直），A底面光滑，B与斜面动摩擦因数。当锁定解除后，A、B一起下滑后绳子突然断开，，，，求： （1）A、B一起下滑时（绳子断开前）细绳的张力大小； （2）绳子断开后再经过时，两物块之间的距离。 15．（16分）如图所示，有一个可视为质点、质量m=1.0kg的小物块，初速度为零，经由水平顺时针转动的传送带从最左端A送到最右端B，滑过光滑水平面BC后，滑上紧靠BC面末端的质量M=1.0kg的静止长木板。已知传送带速度恒为v0=4.0m/s，传送带AB间长度L=3.0m，木板上表面与BC面相平，木板下表面与地面之间动摩擦因数为0.10，小物块与传送带、长木板上表面间的动摩擦因数均为0.40。长木板足够长，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求： （1）物块在传送带上运动的时间以及在传送带上留下的痕迹长度； （2）物块滑上木板瞬间物块和木板的加速度分别为多少？ （3）木板最终停止时，其左端距离水平面上C点的距离？ / 学科网（北京）股份有限公司 $