第四章 运动和力的关系 单元模拟测试卷——2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 聚焦“运动和力的关系”单元，通过12道单选（48分）和4道非选择（52分），融合物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择题|12/48|伽利略与牛顿运动观点（1题）、力矩单位推导（2题）、受力分析与运动判断（3-12题）|高空滑索（3题）、传送带工件（12题）等真实情境，梯度设计从基础判断到复杂过程分析| |非选择题|4/52|牛顿第二定律实验探究（13题）、斜面系统受力与加速度（14题）、滑沙多过程运动（15题）、传送带与木板综合（16题）|实验题注重科学探究（13题步骤与误差分析），计算题融合模型建构与科学推理（16题多对象多过程分析）|

第四章 运动和力的关系 单元模拟测试卷 （全卷满分100分 考试用时75分钟） 一、单项选择题 (本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1. 伽利略和牛顿都是物理学发展史上伟大的科学家，巧合的是，牛顿就出生在伽利略去世后第二年。下列关于力和运动关系的说法中，不属于他们观点的是（ ） A. 自由落体运动是一种匀变速直线运动 B. 力是使物体产生加速度的原因 C. 物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性 D. 用力推车，车才运动，所以力是维持物体运动的原因 2.力矩表示力对物体作用时所产生的转动效应的物理量。如图所示，秤杆水平时秤砣的重力与OA距离的乘积即为重力的力矩。力矩的单位用国际单位制中的基本单位可以表示为（ ） A. B. C. D. 3. 高空滑索是一种勇敢者的运动项目，人用轻绳通过轻质滑环悬吊在足够长的倾斜钢索上运动。在下滑过程中运动模型可简化为如图甲、乙所示的两种情形。甲图中轻绳垂直于钢索，乙图中轻绳沿竖直方向。若人的质量为m，钢索与地面成角，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ） A. 图甲的情形中，人匀速下滑 B. 图乙的情形中，人匀加速下滑 C. 图甲的情形中，钢索对滑环的作用力大小为 D. 图乙的情形中，钢索对滑环无摩擦力 4.以下关于各物体的运动判断错误的是 (不考虑空气阻力)（ ） A. 图甲，物体P从接触弹簧开始到运动至最右端的过程中，一直做减速运动 B. 图乙，物体Q在恒力F的作用下，从接触弹簧开始到运动至最右端的过程中，先做加速运动，后做减速运动 C. 图丙，小球从接触弹簧开始到运动至最低点的过程中，先做加速运动，后做减速运动 D. 图丁，蹦极的人先做自由落体运动，从橡皮条绷紧开始到运动至最低点的过程中，先做加速运动，后做减速运动 5.如图所示，物体A置于水平地面上，物体B、C叠放，A、B间连有轻质弹簧，弹簧被压缩后用细线把A、B固定住，细线的拉力大小为F，A、B的质量均为2m，C的质量为m，重力加速度为g，整个装置处于静止状态。现将细线剪断，则在剪断细线的瞬间，下列说法正确的是（ ） A.C的瞬时加速度为零 B.B的瞬时加速度大小为 C.A对地面的压力大小为5mg D.C对B的压力大小为 6. 杂技表演的安全网示意图如图甲所示，网绳的结构为正方形格子，O、a、b、c、d为网绳的结点，安全网水平张紧。若质量为m的表演者从高处落下，并恰好落在O点上，该处下凹至最低点时，网绳dOe、bOg均为张角，如图乙所示，重力加速度为g，则从表演者接触安全网到运动至最低点的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 速度逐渐减小 B. 加速度逐渐增大 C. 先处于失重状态，后处于超重状态 D. 在最低点每根网绳的张力为 7.倾角为的长斜坡上有C、O、B三点，，在O点竖直地固定一长的直杆AO。A点与C点间和坡底B点间各连有一光滑的钢绳，且各穿有一小球（可视为质点），两球从A点由静止开始，同时分别沿两钢绳滑到钢绳末端，如图所示，g取，小球在钢绳上滑行的时间和分别为（ ） A.和 B.和 C.和 D. 以上答案均不正确 8.一质量为的球固定在AB杆的上端，AB杆的下端固定在升降机机上，现用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，如图所示。已知绳的拉力大小为，g取，则以下说法正确的是（ ） A. 若升降机处于静止状态，则AB杆对球的作用力大小为 B. 若升降机处于静止状态，则AB杆对球的作用力大小为 C. 若升降机处于加速上升状态，加速度大小为，则AB杆对球的作用力大小为 D. 若升降机处于减速上升状态，加速度大小为，则AB杆对球的作用力大小为 9. 如图所示，光滑水平面上放置M、N、P、Q四个木块，其中M、P的质量均为m，N、Q的质量均为2m，M、P之间用一轻质弹簧相连。现用水平拉力F拉N，使四个木块以同一加速度a向右运动，则在突然撤去F的瞬间，下列说法正确的是（ ） A.P、Q间的摩擦力变化 B.M、N间的摩擦力不变 C.M、N的加速度大小仍为a D.P、Q的加速度大小变为 10.如图所示，一辆小车静止在水平地面上，bc是固定在小车上的水平横杆，质量为M的物块A穿在杆上，A通过细线悬吊着质量为m的小物体B，B在小车的水平底板上，小车未动时，细线恰好在竖直方向上，现使小车向右运动，全过程中A始终未相对杆bc移动，A、B与小车保持相对静止，已知，A受到的摩擦力大小依次为，以下结论不正确的是（ ） A. B. C. D. 11.如图所示，质量分别为mA、mB的物体A、B用细绳连接后跨过定滑轮，物体A放在倾角为的光滑斜面上，物体B悬挂着，已知，不计滑轮摩擦，重力加速度为g。则下列说法中正确的是（ ） A. 细绳对物体B的拉力大小为 B. 物体A的加速度大小为 C. 物体A和物体B互换位置前后，滑轮受到细绳的作用力大小不相等 D. 现将斜面倾角由增大到，细绳的拉力增大 12.如图所示，工厂用水平传送带传送工件，传送带两端点A、B之间的距离为，始终以的速度顺时针运行，传送带上原来没有任何工件。在时刻，将底部涂有黑色染料的一号工件轻放于传送带的左端；时，再将另一完全相同的二号工件轻放于传送带的左端。已知传送带与工件之间的动摩擦因数为，，不计传送带和工件的大小。下列说法正确的是（ ） A. 第末，传送带上黑色痕迹的长度为 B. 第末，传送带上有两段不连续的黑色痕迹 C. 第末，传送带上有长度未被留下黑色痕迹 D. 第末，两工件在传送带上相距 二、非选择题 (本题共 4 小题，共 52 分) 13.(9 分)某同学利用如图所示的装置探究小车加速度与其所受合外力之间的关系。 (1) 请补充完整下列实验步骤的相关内容： ①用天平测量砝码盘的质量、小车 (含遮光片) 的质量M并记录，用游标卡尺测量遮光片的宽度d并记录；按图示安装好实验装置，用刻度尺测量两光电门之间的距离s； ②在砝码盘中放入适量的砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车后遮光片先后经过光电门A和光电门B的遮光时间相等； ③取下细线和砝码盘，记下________(填写相应物理量及其符号)； ④使小车从靠近滑轮处由静止释放，分别记录遮光片遮挡光电门A和B的时间和； ⑤重新挂上细线和砝码盘，改变长木板的倾角和砝码盘中砝码的质量，重复②~④步骤。 (2) 若每次实验记录的数据在误差范围内都满足________［用 (1) 问中记录的物理量符号表示，已知重力加速度为g］，则牛顿第二定律得到验证。 (3) 本实验的误差可能来源于下列哪些情况________。 A. 与小车端相连的细线和长木板不平行 B. 长木板不光滑 C. 两光电门间的距离过近 D. 砝码盘的质量未能远大于小车的质量 14.(12 分)水平地面上，固定一个倾角为的斜面。斜面上有一个质量为的箱子，一细绳上端固定在箱子的上顶面O点，另一端连接一个质量为的小球。某时刻起，箱子在沿斜面向下的力F作用下，沿斜面向下运动，稳定后，小球相对箱子静止且细绳与竖直方向成角，已知箱子与斜面间的动摩擦因数，重力加速度。求： （1）稳定时，细绳上的拉力大小和小球的加速度大小a； （2）作用在箱子上的力F的大小。 15.（14 分）滑沙运动时，沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数。假设滑沙者的速度超过时，沙板与沙地面间的动摩擦因数就会由变为。一滑沙者从倾角的坡顶A处由静止开始下滑，滑至坡底B（B处为一平滑小圆弧）后又滑上一段水平地面，最后停在C处。已知滑板与水平地面间的动摩擦因数恒为，AB坡长，，，不计空气阻力，，求滑沙者：(1) 到B处时的速度大小； (2) 从开始运动到停止过程中运动的总时间。 16.（17 分）水平传送带A、B两端点相距，以的速度（始终保持不变）顺时针转动。现将一质量的小物块（可视为质点，且可在传送带上留下划痕）无初速度地轻放至A点处，小物块与传送带间的动摩擦因数为。小物块离开传送带后，无速度损失地滑上质量的木板。木板与传送带等高，小物块与木板间的动摩擦因数也为，木板与地面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 （1）求小物块从A点运动到B点的时间及在传送带上留下划痕的长度； （2）若，小物块滑上木板时，对小物块施加一个大小为的水平向右的恒力，要使小物块不从木板上滑落，木板至少多长？ （3）若，小物块滑上木板时，改为对木板施加一个大小为的水平向右的恒力，则要使小物块不从木板上滑落，木板至少多长？全过程木板的位移是多少？ 答案解析 1.D【解析】伽利略通过理想斜面实验得出自由落体运动是一种匀变速直线运动，故 A 属于；伽利略、牛顿都认为力是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因，故 B 属于；牛顿第一定律认为物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性，故 C 属于；亚里士多德认为用力推车，车才运动，力是维持物体运动的原因，不属于伽利略、牛顿的观点，D 正确。 2.C【解析】由题意可知重力的力矩为mgL，所以力矩的单位为；，故力矩单位国际基本单位表示：，故 C 正确。 3.C【解析】题图甲中人受力如图 1 所示，人所受的重力和拉力大小不为零，合力不在竖直方向上，而人沿钢索斜向下运动，合力方向与速度方向不在同一直线上，人不可能做直线运动，因此人所受的合力为零，人做匀速直线运动，故 B 错误；题图乙中，滑环与人一起做匀速直线运动，所受合力为零，则滑环受轻绳的拉力、支持力和摩擦力，如图 3 所示，故 D 错误。人所受的拉力，则钢索对滑环的作用力大小为，故 A 错误，C 正确。 4. B【解析】题图甲，若水平面粗糙，物体P受到向左的滑动摩擦力和逐渐增大的弹力，由牛顿第二定律可知，物体P向右做加速度逐渐增大的减速运动；若水平面光滑，同样可以得出物体P向右做加速度增大的减速运动，故 A 正确。题图乙，物体Q受恒力F，若水平面粗糙，其大小与摩擦力的关系未知，若，则有，物体Q向右做加速度增大的减速运动；若，刚接触时有，当后有，故物体Q先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，故 B 错误。题图丙，从小球接触弹簧开始，重力先大于弹力，小球做加速度减小的变加速运动，之后重力等于弹力，出现最大速度，接着重力小于弹力，小球做加速度增大的变减速运动，故 C 正确。题图丁，蹦极的人在橡皮条绷紧前只受重力，做自由落体运动，此后重力先大于弹力，人做加速度减小的变加速运动，之后重力等于弹力，出现最大速度，最终重力小于弹力，人做加速度增大的变减速运动，故 D 正确。本题选错误的，故选 B。 5.D【解析】剪断细线前，设弹簧的弹力大小为(F')，对(B、C)整体有，剪断细线的瞬间，细线的拉力消失，弹簧的弹力不变，(B、C)加速度相同，则有，联立可得，A、B 错误；对A有，由牛顿第三定律可得，A对地面的压力大小为(5mg+F)，C 错误；对C有，解得，由牛顿第三定律可得，C对B的压力大小为，D 正确。 6.C【解析】表演者由空中自由下落后，速度越来越大，接触安全网后，表演者的重力大于网绳的弹力，合力向下，加速度向下，表演者处于失重状态，由于网绳对表演者的弹力慢慢增大，则合力减小，但速度继续增大；当弹力等于重力时，加速度为零，速度达到最大，之后弹力大于重力，加速度向上并开始增大，表演者处于超重状态，且表演者开始做减速运动，直至速度减为零运动至最低点，故速度先增大后减小，加速度先减小后反向增大，故 C 正确，A、B 错误。在最低点，根据牛顿第二定律有，由于(a>0)， 则T>1/ 2mg，故 D 错误。 7.A【解析】根据几何知识，直角三角形斜边的中线等于斜边的一半，可知三角形ABC是直角三角形，且AO竖直，则AB与水平面的夹角为，AC与水平面的夹角为，AB的长度为，AC的长度，根据牛顿第二定律得小球在AB钢绳上下滑的加速度大小，小球在AC钢绳上下滑的加速度大小，由得，由得，故 A 正确，B、C、D 错误。 8. C 【解析】若升降机处于静止状态，则球也处于静止状态，由平衡条件可知，AB杆对球的作用力大小为，故 A、B 错误；若升降机处于加速上升状态，对球，在竖直方向，由牛顿第二定律得，解得，在水平方向，由平衡条件得，则AB杆对球的作用力大小为，故 C 正确；若升降机处于减速上升状态，对球，在竖直方向，由牛顿第二定律得，解得，在水平方向，由平衡条件得，则AB杆对球的作用力大小为，故 D 错误。 9.C 【解析】四个木块一起做匀加速运动，以四个木块整体为研究对象，根据牛顿第二定律有，对N，根据牛顿第二定律有，则(M、N)间的摩擦力，对M，根据牛顿第二定律有，又，则弹簧的弹力，突然撤去外力F，弹簧弹力不发生突变，(P、Q)的加速度不变，(P、Q)间的摩擦力不变，故 A、D 错误；弹簧的弹力使(M、N)整体有向左的加速度，有，得，即(M、N)的加速度大小不变，仍为a，此时(M、N)间的摩擦力大小设为，对N，根据牛顿第二定律有，故 B 错误，C 正确。 10.B【解析】题图 1 中，A受到的摩擦力大小为；题图 2 中，A受到的摩擦力大小为；题图 3 中，对A和B整体分析可知，A受到的摩擦力大小为；题图 4 中，对A和B整体分析可知，A受到的摩擦力大小为，则，，选项 A、C 正确，B 错误。题图 3 中，对B分析可知；题图 4 中，对B分析可知，则，选项 D 正确。本题选不正确的，故选 B。 11.D 【解析】设细绳的拉力大小为T，则有，，联立解得，，A、B 错误；物体A和物体B互换位置后，设细绳的拉力大小为F，有，，解得，所以滑轮受到细绳的作用力大小相等，C 错误；对整体有，现将斜面倾角由增大到，加速度将增大，对B有，知细绳的拉力增大，D 正确。 12.C【解析】工件在传送带上运动的加速度，则第末，一号工件的位移，传送带的位移，则传送带上黑色痕迹的长度，A 错误；第末，一号工件与传送带刚好共速，传送带运动了，一号工件运动了，此时一号工件在传送带上留下的黑色痕迹为，二号工件运动了，同样运动了，留下的黑色痕迹长度为，两段黑色痕迹正好相接，则整个传送带上应该有的黑色痕迹，因传送带总长度为，则传送带上有长度未被留下黑色痕迹，B 错误，C 正确；第末，一号工件已经运动了且与传送带共速，则还需就要滑离传送带，即在时刻一号工件滑离传送带，而在第末二号工件刚好与传送带共速，在传送带上滑行了，D 错误。 13.【解析】(1) ③砝码的质量 【解析】(1) 在步骤②中，小车先后经过光电门A和光电门B的时间相等，此时小车受力平衡，砝码和砝码盘总重力等于小车所受拉力，当取下砝码和砝码盘，小车所受合力为砝码和砝码盘的总重力，所以应该记下此时砝码的质量m。(2) 在遮光片随小车从A运动到B的过程中，由于遮光片宽度很小，所以可以用经过光电门的平均速度代替小车经过光电门(A、B)时的瞬时速度，即，，小车从A到B过程，根据运动学公式可得：加速度为，由牛顿第二定律得，可得，即满足上式，则牛顿第二定律得到验证。(3) 与小车端相连的细线和长木板不平行，使得小车系上细线和砝码盘时，小车受到的重力分力与摩擦力的合力大小不等于，使实验产生误差，A 正确；两光电门间的距离过近，会增大长度测量的相对误差，C 正确；当小车处于平衡状态，细线对小车的拉力大小为，撤去细线和砝码盘后，小车的重力沿长木板方向的分力与摩擦力的合力大小等于，没有误差，所以长木板是否光滑、砝码盘的质量与小车的质量关系对实验没有影响，B、D 错误。 14.（1）（2） 【解析】(1) 以小球为研究对象，受到重力和细绳拉力，如图所示。根据图中几何关系可得重力、细绳拉力与合力ma构成等边矢量三角形，所以细绳上的拉力大小，小球的加速度大小。(2) 以箱子和小球整体为研究对象，沿斜面方向，根据牛顿第二定律可得，解得。 15.(1) (2) 【解析】(1) 滑沙板的速度较小时，根据牛顿第二定律可得，代入数据可得，速度达到的过程，位移，滑沙板的速度超过后，根据牛顿第二定律可得，代入数据可得，设滑沙板到达B的速度大小为，则有，代入数据可得。 (2) 设滑沙板在水平地面上的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得，可得，滑沙板的速度达到的时间， 滑沙板从速度到滑到B点的时间， 滑沙板在水平地面上运动的时间， 所以从开始运动到停止过程中运动的总时间。 16.（1）；（2）（3）； 【解析】(1) 小物块在传送带上滑动时的加速度大小为，加速到与传送带速度相等所用的时间为，加速过程的位移为，匀速运动的时间为，小物块从A点运动到B点的时间为，传送带上留下划痕的长度。(2) 由于，则木板不动，小物块在木板上滑行的加速度大小，若小物块速度减为零时刚好到达木板最右端，此时木板长度最短，有，则。(3) 由于，则木板的加速度大小，小物块的加速度大小为，设小物块与木板运动到速度相等所用的时间为(t')，则有，解得。此过程小物块和木板的位移分别为 ，，此后小物块与木板共同做匀减速运动至速度为零，所以木板的长度至少为。两者共同做匀减速运动的加速度大小为，位移为，故木板的总位移为。 学科网（北京）股份有限公司 $