2026届高考物理一轮复习单元过关卷(三) 运动和力的关系

运动和力的关系 选择题部分 一、选择题Ⅰ(本题共10小题,每小题3分,共30分.每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1.[2025·杭州模拟] 表面张力大小F=σL,其中L为长度,σ为表面张力系数,则物理量σ的单位用国际单位制中的基本单位表示为 (　　) A.N/m B.kg·m/s2 C.kg/s2 D.kg/m2 2.鞋子上粘上泥巴,在地面上脚跟朝下磕两下,泥巴就掉了,这是利用 (　　) A.鞋的惯性 B.泥巴的惯性 C.地面的惯性 D.脚的惯性 3.[2025·温州模拟] 如图所示,一质量为0.3 kg的白板擦静止在竖直磁性白板上,现给白板擦一个恒定的水平推力F=4.0 N,重力加速度g取10 m/s2,则推力作用后 (　　) A.白板擦可能沿水平方向做匀速直线运动 B.白板擦可能做匀加速直线运动 C.白板擦受到的摩擦力大小为5.0 N D.白板擦共受6个力作用 4.[2025·湖南卷] 如图所示,质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g.若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为 (　　) A.g,1.5g B.2g,1.5g C.2g,0.5g D.g,0.5g 5.[2025·效实中学模拟] 煤矿工地上用一节质量为2m的动力车头和一节质量为m的空车厢组成运煤车,运煤车在水平铁轨上运煤,车头与车厢之间安装有力传感器,车头提供的最大牵引力恒定,运煤车在最大牵引力下加速运行时,发现满载时传感器的示数是空载时的2倍,车厢与车头所受阻力与重力成正比.则满载时煤的质量为 (　　) A.m B.2m C.3m D.4m 6.[2025·河南郑州模拟] 2023年5月6日,某学校举行春季趣味运动会.趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时,考验班级的团队协作能力.某班级在比赛中四位同学齐心协力,默契配合,发令后瞬间加速度达到10 m/s2.已知“毛毛虫”道具重10 kg,重力加速度g取10 m/s2,不考虑同学与“毛毛虫”道具间的摩擦力.则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为 (　　) A.17 N B.20 N C.24 N D.35 N 7.[2025·汤溪中学模拟] 如图所示,质量为4 kg的薄木板静置于足够大的水平地面上,其左端有一质量为2 kg的物块,现对物块施加一大小为12 N、水平向右的恒定拉力F,只要拉力F作用的时间不超过1 s,物块就不能脱离木板.已知物块与木板间的动摩擦因数为0.4,木板与地面间的动摩擦因数为0.1,物块可视为质点,重力加速度g取10 m/s2.则木板的长度为 (　　) A.0.8 m B.1.0 m C.1.2 m D.1.5 m 8.[2025·湖南长沙模拟] “雪地魔毯”是滑雪场常见的一种设备,它类似于机场的传送带,主要用于将乘客从雪道底端运送到顶端.一名穿戴雪具的游客,从雪道底端静止站上“雪地魔毯”,“雪地魔毯”长L=150 m,倾角θ=11.6°(sin 11.6°=0.2,cos 11.6°=0.98),“雪地魔毯”以v=5 m/s的速度向上滑行,经过t=35 s游客滑到“雪地魔毯”的顶端.g取10 m/s2,人与“雪地魔毯”间的动摩擦因数为一定值,不计其他阻力,则 (　　) A.游客在“雪地魔毯”上一直做匀加速运动 B.游客在“雪地魔毯”上匀加速运动的时间为20 s C.滑行过程中游客在“雪地魔毯”上受到的摩擦力的方向可能改变 D.游客与“雪地魔毯”间的动摩擦因数约为0.26 9.如图所示,运动员先后将甲、乙两冰壶以相同的初速度从A点沿直线AO推离.若甲以加速度a1做匀减速运动后停在O点;乙先以加速度a2做匀减速运动,到达某位置,运动员开始刷冰面减小动摩擦因数,乙以加速度a3继续做匀减速运动并停在O点,则下列说法错误的是 (　　) A.a1<a2 B.a1<a3 C.a1>a3 D.a2>a3 10.[2025·绍兴模拟] 风洞实验可以模拟高空跳伞情况下人体所承受气流的状态.已知物体受到的空气阻力F与物体相对空气的速度v满足F=CρSv2(S为物体迎风面积,C为风阻系数,ρ为空气密度).图甲中风洞竖直向上匀速送风,一质量为m的物体从A处由静止下落,一段时间后在B处打开降落伞,相对速度的平方v2与加速度大小a的关系图像如图乙所示,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　) A.开伞前加速度向下,越来越大 B.开伞后加速度向上,越来越大 C.开伞前物体迎风面积为S1= D.开伞后物体迎风面积为S2= 二、选择题Ⅱ(本题共2小题,每小题3分,共6分.每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的.全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 11.将一杆倾斜地固定,如图甲所示,现在杆上套一光滑的小球,小球在一沿杆向上的拉力F的作用下沿杆向上运动.该过程中小球所受的拉力以及小球的速度随时间变化的规律如图乙、丙所示.g取10 m/s2.下列说法正确的是 (　　) A.在2~4 s时间内小球的加速度大小为0.5 m/s2 B.小球的质量为2 kg C.杆的倾角为30° D.在0~4 s时间内小球的位移为8 m 12.[2025·宁波模拟] 现利用手机加速度传感器测物体加速度,如图甲所示,将手机从某高度释放,掉落到书本上,得到图乙的加速度与时间图像,其中A、B间加速度几乎不变,B、D间加速度变化较快,加速度向上的最大值在D点,在E处有一小段时间内加速度几乎不变,各点坐标为A(3.07 s,-9.78 m/s2)、B(3.24 s,-9.75 m/s2)、C(3.25 s,0)、D(3.27 s,41.27 m/s2)、E(3.29 s,-9.76 m/s2),下列说法正确的是 (　　) A.3.24 s手机刚好掉落到书本上 B.3.25 s手机的速度达到最大 C.3.27 s手机的速度最大且书本的形变量最大 D.手机掉落到书本后会再次被弹起离开书本 非选择题部分 三、非选择题(本题共4小题,共64分) 13.Ⅰ.(7分)[2025·湖北武汉模拟] 为了探究加速度与物体受力、物体质量的关系,某同学用如图甲所示的实验装置进行实验. (1)以下说法正确的是　　　　(填选项前的字母).  A.验证F与a两者关系时,槽码质量不变,改变小车质量(含车内重物),不需要满足小车质量远大于槽码质量 B.木板右端垫高是为了平衡摩擦力 C.定滑轮和小车间的细绳要保持水平 D.测量相邻两点间的距离时,应该用毫米刻度尺零刻度对准起始计数点0,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得出相邻计数点间距离的数值 (2)图乙是实验中的一条纸带,已知交流电频率为50 Hz,两相邻计数点间均有四个计时点未画出,根据纸带可求出小车加速度为　　　　m/s2(结果保留三位有效数字).  (3)以槽码重力大小为横坐标F,小车加速度a为纵坐标,画出的a⁃F图像如图丙所示,图像未过坐标原点的原因是　　　　　　　　　,图像斜率为　　　　.[可能需要的物理量符号:悬挂槽码的质量m、小车(含车内重物)的质量M、重力加速度g]  Ⅱ.(7分)某学习小组用如图甲所示的实验装置测量木块与长木板之间的动摩擦因数,将左端带有滑轮的长木板放置在水平桌面上,轻绳跨过滑轮后左端与重物连接,右端与装有力传感器的木块连接,调节滑轮使得轻绳与长木板保持平行,力传感器可以直接测出轻绳的拉力大小F,木块右端连接穿过打点计时器的纸带,通过纸带可以计算木块的加速度大小a,改变重物的质量,进行多次实验. (1)本实验中　　　　(选填“需要”或“不需要”)满足木块(含力传感器)的质量远大于重物质量.  (2)实验打出的一段纸带如图乙所示,图中标出了各个计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,则木块的加速度a=　　　　(用x1、x2和T表示).  (3)根据实验中测得的数据在图丙的坐标纸上描出了相应的点,请作出a⁃F图像. (4)已知重力加速度g取9.8 m/s2,可求得该木块与木板间的动摩擦因数μ=　　　　(结果保留两位有效数字).  (5)此实验中μ的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　.  14.(13分)[2025·萧山中学模拟] 如图所示,甲同学需要用平板车搬运学习用品,经过一段校园道路.平板车和学习用品的总质量为30 kg,道路可以简化为由一段长为13.5 m的水平道路AB和一段倾角为37°的斜坡BC组成.甲同学拉动平板车由静止从A点出发,经9 s时间运动至B点,然后冲上斜坡.甲同学的拉力大小恒定,且拉力方向始终沿着小车的运动方向.当车刚滑上斜坡运动,乙同学在后面帮助推车,其推力大小为104 N,方向沿斜面向上.已知平板车所受摩擦阻力是其对接触面压力的,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求: (1)平板车到达B点时的速度大小; (2)甲同学的拉力大小; (3)平板车刚滑上斜面时的加速度大小和方向. 15.(17分)[2025·瑞安模拟] 图甲为某运动员蛙泳时某段蹬腿加速及惯性前进过程,将这两个过程简化为水平方向的匀变速运动,其v⁃t图像如图乙所示,设运动员质量为60 kg,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)蹬腿加速过程和惯性前进过程中加速度大小; (2)0~0.9 s内运动员平均速度的大小; (3)惯性前进过程中,水对运动员作用力的大小(答案保留根式). 16.(20分)[2025·江苏苏州模拟] 如图所示,在水平面上固定一长度为L0=4.5 m的木板,在木板右端有传送带,传送带长L1=1.5 m、与水平面的夹角θ=30°,传送带以v=1 m/s的速度顺时针运动.一质量m=1 kg的物块以v0的速度滑上木板左端,物块与木板之间的动摩擦因数为μ1=0.1,物块到达木板右端时的速度v1=4 m/s.随后物块滑上传送带(假设物块离开木板滑上传送带时速率不变),物块与传送带之间的动摩擦因数为μ2=,g取10 m/s2. (1)求物块的初速度v0的大小; (2)求物块从滑上传送带到运动至最高点所用的时间t; (3)若物块在传送带上相对滑动时会留下划痕,求物块从滑上传送带到运动至最高点过程中,传送带上因物块相对滑动而留下的划痕的长度. 答案解析 1.C　[解析] 根据题给表达式可知σ=,所以物理量σ的单位为N·m-1=(kg·m/s2) ·m-1=kg/s2,故C正确. 2.B　[解析] 当鞋遇地面停止运动后,泥巴由于惯性继续运动而脱离鞋子,这是利用了泥巴的惯性,故B正确. 3.B　[解析] 水平推力作用后,重力与推力的合力为5 N,白板擦不可能沿水平方向运动,若最大静摩擦力大于5 N,则白板擦静止,若最大静摩擦力小于5 N,则沿重力与推力的合力方向做匀加速直线运动,此时摩擦力大小与弹力成正比,具体大小未知,故A、C错误,B正确;推力作用后,白板擦受重力、弹力、摩擦力、推力、磁力5个力作用,故D错误. 4.A　[解析] 将B、C间的细线剪断前,A、B、C、D受力平衡,对B、C、D整体受力分析,如图甲所示,A、B间弹簧的弹力FAB=6mg,对D受力分析,如图乙所示,C、D间弹簧的弹力FCD=mg;剪断细线瞬间,细线无拉力,弹簧弹力不突变,对B受力分析,如图丙所示,则B所受的合力FB=FAB-3mg=3mg,B的加速度大小aB==g,对C受力分析,如图丁所示,则C所受的合力FC=FCD+2mg=3mg,C的加速度大小aC==1.5g,故A正确. 5.C　[解析] 空载时F牵-k(2m+m)g=(2m+m)a,设传感器示数为FT,则FT-kmg=ma,满载时F牵-k(2m+m+m煤)g=(2m+m+m煤)a1,由题意知,传感器示数为2FT,则2FT-k(m+m煤)g=(m+m煤)a1,联立得m煤=3m,故选C. 6.D　[解析] 对“毛毛虫”道具受力分析,受到向下的重力,斜向左上方的拉力,两个力的合力为水平向左,所以根据力的矢量叠加可得F=≈141 N,所以平均每位同学对道具的作用力约为=≈35 N,故选D. 7.B　[解析] 设在拉力F作用下物块在木板上滑动,物块的加速度大小为a1,撤去外力后物块的加速度大小为a2,木板的加速度为a3,根据牛顿第二定律有F-μ1mg=ma1,μ1mg=ma2,μ1mg-μ2(M+m)g=Ma3,解得a1=2 m/s2,a2=4 m/s2,a3=0.5 m/s2,拉力F作用的时间为1 s时,物块、木板的速度为v1=a1t1=2 m/s,v2=a3t1=0.5 m/s,设又经t2时间,物块、木板共速,则v共=v1-a2t2=v2+a3t2,解得t2= s,v共= m/s,木板的长度为L=v1t1-v2t1+t2-t2=1.0 m,故选B. 8.D　[解析] 若游客在“雪地魔毯”上一直做匀加速运动,则游客的位移x≤t=87.5 m,则游客在“雪地魔毯”上不是一直做匀加速运动,选项A错误;设游客匀加速的时间为t1,则L=t1+v(t-t1),解得t1=10 s,选项B错误;游客在“雪地魔毯”上滑行过程中先受到滑动摩擦力,摩擦力方向沿“雪地魔毯”向上,然后受静摩擦力,方向也沿“雪地魔毯”向上,选项C错误;游客加速阶段的加速度a==0.5 m/s2,根据μmgcos θ-mgsin θ=ma,解得μ≈0.26,选项D正确. 9.B　[解析] 设AO=x,甲、乙两冰壶的初速度为v0,乙先以加速度a2做匀减速运动的位移为x1,此时的速度是v,由匀变速直线运动的速度—位移关系公式,对甲冰壶可得=2a1x,对乙冰壶可得-v2=2a2x1,v2=2a3(x-x1),联立可得2a1x-2a3(x-x1)=2a2x1,整理可得(a1-a3)x=(a2-a3)x1,由题意可知,乙冰壶在位移x1的过程中所受摩擦力大于在位移x-x1的过程中所受摩擦力,由牛顿第二定律可知a2>a3,可得a1>a3,又x>x1,则a1-a3<a2-a3,可知a1<a2,故选项A、C、D正确,B错误. 10.C　[解析] 物体从A处由静止下落,开伞前加速度向下,物体所受合力为F合=mg-F,F=CρSv2,F不断增大,加速度减小,图乙中右侧图线与此过程相符合,有mg-F=ma1,解得S1=,故A错误,C正确;左侧图线为开伞后的图线,有F2=CρS2v2,当v=v1时,有mg=F2=CρS2,解得S2=,且当v减小时,a减小,故B、D错误. 11.AC　[解析] 由v⁃t图像可知,在2~4 s时间内小球的加速度大小为a== m/s2=0.5 m/s2,故A正确;设杆的倾角为α,由图丙可知,在0~2 s时间内小球做匀速直线运动,对应拉力为F1=5 N,由平衡条件有F1-mgsin α=0,在2~4 s时间内小球做匀加速直线运动,对应拉力为F2=5.5 N,由牛顿第二定律有F2-mgsin α=ma,联立解得m=1 kg,α=30°,故B错误,C正确;由v⁃t图像可知,在0~4 s时间内小球的位移为x=1×2 m+×2 m=5 m,故D错误. 12.ABD　[解析] 由图可知在B点手机加速度大小为9.75 m/s2,之后手机加速度减小,即mg-F弹=ma,则在B点刚好落到书本上,故A正确;手机向下做加速运动,当弹力大小等于重力时,加速度为0,速度最大,故在3.25 s手机的速度达到最大,故B正确;此后手机继续向下运动,根据牛顿第二定律有F弹-mg=ma,加速度达到最大,加速度大小为41.27 m/s2,手机速度为0,此时书本的形变量最大,故C错误;由图可知,DE阶段加速度减小,则弹力减小,手机开始反弹,当弹力大小等于重力时,加速度为0,此时速度向上,手机继续向上运动,在E处有一小段时间内加速度几乎不变,说明手机掉落到书本后会再次被弹起离开书本,故D正确. 13.Ⅰ.(1)BD　(2)2.00　(3)平衡摩擦力过度　 [解析] (1)验证F与a两者关系时,小车质量(含车内重物)不变,改变槽码质量,需要满足小车质量远大于槽码质量,这样才能认为槽码的重力大小近似等于小车所受的牵引力大小,A错误;木板右端垫高是为了平衡摩擦力,B正确;定滑轮和小车间的细绳要与木板面保持平行,C错误;测量相邻两点间的距离时,应该用毫米刻度尺零刻度对准起始计数点0,读出各计数点对应的刻度值,然后逐一相减,得出相邻计数点间距离的数值,这样可减小读数的误差,选项D正确. (2)由题意知纸带上相邻计数点的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s,根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2,可得a=,代入数据解得a=2.00 m/s2. (3)由图像可知,当F=0时小车就已经有了加速度,图像未过坐标原点的原因是木板倾角过大,平衡摩擦力过度;根据F+Mgsin θ-Ff=Ma,可得a=F+,所以图像斜率为. Ⅱ.(1)不需要　(2)　(3)如图所示　(4)0.31(0.28~0.34)　(5)大于　纸带与打点计时器间有摩擦力,木块受到空气阻力 [解析] (1)实验中利用力传感器直接测出了轻绳的拉力大小F,并没有用悬挂重物的重力来近似表示轻绳的拉力,可知本实验中不需要满足木块(含力传感器)的质量远大于重物质量. (2)由于相邻计数点间的时间间隔为T,则木块的加速度为a==. (3)将点迹用一条平滑的直线连接起来,尽量使点迹均匀分布在直线两侧,作出a⁃F图像如图所示. (4)对木块分析有F-μMg=Ma,解得a=F-μg,根据a⁃F图像可知-μg=-3.0 m/s2,解得μ=0.31. (5)由于实验过程中阻力包含木板对木块的摩擦力、纸带与打点计时器限位孔间的摩擦力、木块受到的空气阻力,实验中将这些阻力统一认为是木板对木块的摩擦力作用,因此实验中μ的测量值大于真实值. 14.(1)3 m/s　(2)100 N　(3)1.6 m/s2　方向沿斜面向下 [解析] (1)从A点到B点,由匀加速直线运动规律有x=·t 解得平板车到达B点时的速度大小vB=3 m/s (2)从A点到B点,由匀加速直线运动规律有a== m/s2 由牛顿第二定律有F-0.3mg=ma 解得甲同学的拉力大小为F=100 N (3)平板车刚滑上斜面时,由牛顿第二定律有 F+F'-mgsin 37°-0.3mgcos 37°=ma' 解得a'=-1.6 m/s2 所以平板车刚滑上斜面时的加速度大小为1.6 m/s2,方向沿斜面向下 15.(1)6 m/s2　1 m/s2　(2)1.90 m/s　(3)60 N [解析] (1)0~0.3 s内,加速过程的加速度大小为a1==6 m/s2 0.3~0.9 s内,惯性前进的加速度大小为a2==1 m/s2 (2)位移为x=Δt1+Δt2 由= 得=1.90 m/s (3)惯性前进时竖直方向上运动员处于平衡状态,浮力为F1=mg 水平方向上水对运动员的阻力使其减速,则F2=ma2 水对运动员的作用力大小F= 得F=60 N 16.(1)5 m/s　(2)0.8 s　(3)0.6 m [解析] (1)根据牛顿第二定律及运动学公式有μ1mg=ma1 -=2a1L0 解得a1=1 m/s2,v0=5 m/s (2)刚滑上传送带时,物块速度大于传送带的速度 有μ2mgcos θ+mgsin θ=ma2 解得a2=7.5 m/s2 减速到与传送带同速所用时间为t1==0.4 s 当传送带的速度大于物块速度时,有 mgsin θ-μ2mgcos θ=ma3 解得a3=2.5 m/s2 减速到零用时为t2==0.4 s 物块在传送带上滑行的距离x=t1+t2=1.2 m<L1 物块从滑上传送带到运动至最高点所用的时间t=t1+t2=0.8 s (3)当v物大于1 m/s时,物块相对传送带向前,有x物==1 m,x传=vt1=0.4 m 相对位移为Δx1=x物-x传=0.6 m 当v物小于1 m/s时,物块相对传送带向后,有x物'==0.2 m,x传'=vt2=0.4 m 相对位移为Δx2=x传'-x物'=0.2 m 综上所述划痕长为0.6 m. 学科网（北京）股份有限公司 $