第三单元 运动和力的关系 单元检测-2026届高考物理一轮复习

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 第三单元　运动和力的关系 单元检测 满分100分,限时75分钟 一、选择题(本题共10小题,共40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;第8—10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 1.在刚结束的巴黎奥运会上,中国选手获得女单网球冠军,创造历史性的一刻。如图所示,运动员把飞来的网球击打回去,网球落到了对方场内,则下列说法正确的是 (　　) A.飞来的网球速度越大,惯性越大 B.球被打飞回去,是因为力是维持物体运动状态的原因 C.若球拍没有击打球,则球会保持原来的运动状态不变 D.球拍对球的弹力,是因为球拍发生弹性形变而产生的 2.如图所示,竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧,它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点,另一端均连接在质量为m的小球上。开始时,在竖直向上的拉力作用下,小球静止于M、N连线的中点O,弹簧处于原长。后将小球竖直向上缓慢拉至P点,并保持静止,此时拉力F大小为2mg。已知重力加速度大小为g,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力。若撤去拉力,则小球从P点运动到O点的过程中 (　　) A.速度一直增大 B.速度先增大后减小 C.加速度的最大值为3g D.加速度先增大后减小 3.某人站在力的传感器(连着计算机)上完成下蹲、起立动作,计算机屏幕上显示出力的传感器示数F随时间t变化的情况如图所示,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.该人下蹲时间约为0.5 s B.下蹲过程该人一直处于失重状态 C.起立过程该人一直处于超重状态 D.该人下蹲过程的最大加速度约为6 m/s2 4.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 5.如图,质量均为m的两个相同小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳L1、L2固定,处于静止状态,L1水平,L2与竖直方向的夹角为60°,重力加速度大小为g。则 (　　) A.L1的拉力大小为mg B.L2的拉力大小为3mg C.若剪断L1,该瞬间小球甲的加速度大小为g D.若剪断L1,该瞬间小球乙的加速度大小为g 6.如图(a),足够高的水平长桌面上,P点左边光滑,右边粗糙,物块A在砝码B的拉动下从桌面左端开始运动,其v-t图像如图(b)所示。已知砝码B的质量为0.20 kg,重力加速度g取10 m/s2,用mA表示物块A的质量,μ表示物块A与P点右边桌面之间的动摩擦因数,则有 (　　) 　　 A.mA=1.0 kg,μ=0.2　　　　　　B.mA=0.4 kg,μ=0.125 C.mA=0.8 kg,μ=0.125　　　　　　D.mA=0.8 kg,μ=0.2 7.如图所示,足够长的轻质丝绸置于光滑水平面上,在丝绸上放有质量分别为m、2m的两物块P、Q,它们与丝绸间的动摩擦因数分别为μ、2μ。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,现用水平力F=4μmg向右拉丝绸,设P、Q的加速度分别为aP、aQ,则下列结论正确的是 (　　) A.aP=0　　　　　　B.aP=2μg C.aQ=μg　　　　　　D.aQ=μg 8.用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动,两物体与桌面之间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后,所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示,由图可知 (　　) A.m甲<m乙　　　　B.m甲>m乙　　　　C.μ甲<μ乙　　　　D.μ甲>μ乙 9.如图所示,质量为M的斜劈形物体B放在水平地面上,质量为m的粗糙物块A以某一初速度沿斜面向上滑,至速度为零后又加速返回,而物体B始终保持静止,重力加速度为g,则在物块A上、下滑动的整个过程中 (　　) A.地面对物体B的摩擦力方向先向左后向右 B.地面对物体B的摩擦力方向没有改变 C.地面对物体B的支持力总小于(M+m)g D.物块A上、下滑动时的加速度大小相等 10.如图(a),质量m1=0.2 kg的足够长平板小车静置在光滑水平地面上,质量m2=0.1 kg的小物块静止于小车上,t=0时刻小物块以速度v0=11 m/s向右滑动,同时对物块施加一水平向左、大小恒定的外力F,图(b)显示物块与小车第1秒内运动的v-t图像。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2。则下列说法正确的是 (　　) 　　　 A.物块与平板小车间的动摩擦因数μ=0.4 B.恒力F=0.5 N C.物块与小车间的相对位移x相对=6.5 m D.小物块向右滑动的最大位移是xmax=7.7 m 二、非选择题(本题共5小题,共60分) 11.(6分)某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”。他们在实验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验首先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量,使小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动,再进行后面的操作,并在实验中获得以下测量数据:小车、力传感器和挡光板的总质量M,小车匀速运动时砝码和砝码盘的总质量m0,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离s。 (1)该实验　　　　(选填“需要”或“不需要”)满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。  (2)本实验需要的实验器材有　　　　。  A.刻度尺　　B.秒表　　C.游标卡尺　　D.天平 (3)某次实验过程:改变砝码盘中砝码的质量,静止释放小车,小车做加速运动,此时力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘还未落地),已知重力加速度为g,以小车为研究对象,则该实验要验证的表达式是　　　　　　　　　　　(用题中所给的字母表示)。  12.(10分)某实验小组利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。 (1)图乙是实验得到纸带的一部分,每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出,打点计时器电源频率为50 Hz,则小车的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  (2)实验得到的理想a-F图像应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。下列说法正确的是　　　　。  丙 A.图线①的产生原因是摩擦力过大 B.图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大 C.图线③的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大 (3)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大,所以大胆创新,选用图丁所示器材进行实验,测量小车质量为M,所用交流电频率为50 Hz,共5个槽码,每个槽码的质量均为m=10 g。实验步骤如下: ⅰ.安装好实验器材,跨过定滑轮的细线一端连接在小车上,另一端悬挂着5个槽码。调整轨道的倾角,用手轻拨小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点,表明小车沿倾斜轨道匀速下滑; ⅱ.保持轨道倾角不变,取下1个槽码(即细线下端悬挂4个槽码),让小车拖着纸带沿轨道下滑,根据纸带上打的点迹测出加速度a; ⅲ.逐个减少细线下端悬挂的槽码数量,重复步骤ⅱ; ⅳ.以取下槽码的总个数n(1≤n≤5)的倒数为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出-关系图线。 已知重力加速度大小g=9.80 m/s2,计算结果均保留三位有效数字,请完成下列填空: ①写出随变化的关系式　　　　　　(用M,m,g,a,n表示);  ②测得-关系图线的斜率为2.5 s2/m,则小车质量M=　　　　kg。  13.(11分)如图所示,斜面ABC中AB段粗糙,BC段光滑。物块以10 m/s的初速度从A点沿斜面向上滑行,到达C点时速度恰好为零。已知BC段的长度为2 m,物块上滑过程中,在AB段的加速度是BC段加速度的1.5倍,且物块在AB段和BC段运动的时间相等,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)斜面AB段的长度; (2)物块与斜面AB段间的动摩擦因数。 14.(15分)如图所示水平导轨MN和PQ分别与水平传送带左侧和右侧理想连接,竖直圆形轨道与PQ相切于Q。已知传送带长L=4.0 m,且沿顺时针方向以恒定速率v=3.0 m/s匀速转动,滑块C以速度v0=2.0 m/s滑上传送带时,恰好停在Q点。滑块C与传送带及PQ之间的动摩擦因数均为μ=0.20,装置其余部分均可视为光滑,滑块大小不计,重力加速度g取10 m/s2。(结果可带根号) (1)求C以速度v0=2.0 m/s刚滑上传送带时的加速度大小; (2)求P、Q的距离; (3)圆轨道半径R=0.55 m,若要使C滑过Q点但不脱离圆轨道,求C滑上传送带时速度的范围。 15.(18分)某生产流水线利用如图所示装置将质量m=5 kg的工件从倾角θ=37°的梯形滑坡滑下通过平板车运送至固定水平平台上。滑坡固定在水平地面上,其斜边长度为x0=2 m,末端有一小段圆弧可使工件无机械能损失地沿水平方向滑出。与滑坡末端等高的平板车由长L=2 m的车身和伸出车尾的“伸缩臂”组成(臂长可调节,伸缩臂厚度不计、高度略高于水平平台)。质量M=15 kg的平板车紧挨滑坡静止放置,车尾与平台间的水平距离s=1 m。工件从滑坡顶端由静止滑下冲上平板车,车尾与平台右侧相碰时为弹性碰撞,忽略平板车与水平地面间的摩擦,工件与滑坡间的动摩擦因数μ1=0.25,工件与平板车(包括伸缩臂)间的动摩擦因数μ2=0.3,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2,工件可视为质点。求: (1)工件冲上平板车时的速度大小; (2)为使工件速度为0时刚好落在平台上,伸缩臂臂长的最小值。 答案 1.D　 2.A　 3.D　 4.C　 5.C　 6.C　 7.C　 8.BC　 9.BC　 10.ABD　 11.(1)不需要(2分)　(2)ACD(2分) (3)F-m0g=M(2分) 解析　(1)满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量,是为了让绳子对小车的拉力近似等于砝码和砝码盘的重力,这适用于绳子拉力不方便求解的情况;而在本题中,小车上固定有力传感器,可直接读取绳子拉力大小,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。 (2)刻度尺用于测量光电门1和2的中心距离s,游标卡尺用于测量挡光板的宽度d,天平用于测量小车、力传感器和挡光板的总质量M及小车匀速运动时砝码和砝码盘的总质量m0,故选A、C、D。 (3)小车匀速运动时,可得小车运动时受到的摩擦力f=m0g;小车加速运动时,通过光电门1的速度v1=,通过光电门2的速度v2=,可得小车的加速度a==,由牛顿第二定律得F-f=Ma,联立以上各式,可知需要验证的表达式为F-m0g=M。 12.(1)2.86(3分)　(2)B(2分)　(3)①=·-(3分)　②0.195(2分) 解析　(1)根据题意,相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,小车的加速度大小为a=×10-2 m/s2=2.86 m/s2。 (2)随着力F增大,砝码盘和砝码的总质量将不再远小于小车的质量,图线弯曲,故A错误;若平衡摩擦力时长木板的倾角过大,当F为零时,加速度不为零,即a-F图线与纵轴有交点,若平衡摩擦力不足或者没有平衡摩擦力,图线与横轴有交点,故B正确,C错误。 (3)①减少n个槽码,小车加速下滑,对小车和槽码整体有nmg=[M+(5-n)m]a (n=1、2、3、4、5),则a=,即=·-;②由以上分析可得k==2.5 s2/m,所以M=0.195 kg。 13.(1)7 m　(2) 解析　(1)设物块在AB段的加速度大小为a1,BC段加速度大小为a2,根据题意有a1=1.5a2 有= (1分) 在AB段上滑有-=2a1LAB (2分) 在BC段上滑有=2a2LBC (2分) 得LAB=7 m(1分) (2)对两段过程,分别由牛顿第二定律有 mg sin θ+μmg cos θ=ma1 (2分) mg sin θ=ma2 (2分) 其中a1=6 m/s2,a2=4 m/s2 得μ= (1分) 14.(1)2 m/s2　(2)2.25 m　(3)5 m/s<v0≤6 m/s 解析　(1)由牛顿第二定律可知μmg=ma (2分) 得a=2 m/s2 (1分) (2)假设C滑上传送带后一直匀加速,则根据运动学公式可知-=2aL (1分) 解得vt=2 m/s>v传 (1分) 所以C在传送带上先匀加速后匀速,滑上PQ的速度 v=3 m/s(1分) 又因为恰好停在Q点,则有0-v2=-2μgxPQ (1分) 解得xPQ=2.25 m(2分) (3)要使C不脱离圆轨道,最多恰能到达圆心等高处,则有 vQ1== m/s(1分) NQ段有-=-2μg(L+xPQ) (1分) 解得vC1=6 m/s(1分) 滑块C到P点速度超过3 m/s时最终可滑过Q,此时C在传送带上一直匀减速,有 -=-2μgL (1分) 解得vC2=5 m/s(1分) 故C的初速度范围是5 m/s<v0≤6 m/s(1分) 15.(1)4 m/s　(2) m 解析　(1)工件从滑坡上滑下,由动能定理有 mgx0 sin 37°-μ1mgx0 cos 37°=m (2分) 解得工件冲上平板车时的速度大小 v0=4 m/s(1分) (2)工件冲上平板车后,工件做匀减速运动,有 μ2mg=ma1 (1分) 解得a1=μ2g=3 m/s2 (1分) 平板车做匀加速运动,有μ2mg=Ma2 (1分) 解得a2=1 m/s2 (1分) 当平板车与工件共速时有v0-a1t1=a2t1 (2分) 解得t1=1 s(1分) 工件的位移x1=v0t1-a1=2.5 m(1分) 平板车的位移x2=a2=0.5 m(1分) 工件相对平板车的位移Δx=x1-x2=2 m=L (1分) 则工件与平板车有共同速度时,工件刚好到达平板车的车尾,之后一起匀速运动, 速度大小为v1=a2t1=1 m/s(1分) 平板车与平台发生弹性碰撞后,工件以v1=1 m/s的速度向左做匀减速运动,平板车以v2=1 m/s的速度向右做匀减速运动,工件速度减为零所用时间为 t2== s(1分) 工件的位移大小x3== m(1分) 平板车的位移大小x4=v2t2-a2= m(1分) 故伸缩臂臂长的最小值lmin=x3+x4= m(1分) $