第4章 运动和力的关系（单元测试卷）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 本单元卷聚焦“运动和力的关系”，通过11道单选（44分）和5道非选择（56分），融合文化情境与实验探究，适配单元复习，全面考查牛顿运动定律应用及科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|11/44|基本单位、惯性、超重失重、牛顿定律|第2题结合《论衡》体现文化传承，第7题翼装飞行情境考查受力分析| |非选择题|5/56|实验探究（加速度与力、质量关系）、传送带、板块模型|第12题实验题培养科学探究，第16题板块模型综合考查科学推理与模型建构|

第四章 运动和力的关系 班级_____ 姓名_____ 学号_____ 成绩_____ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 一、单选题 (共 11 题，每题 4 分，共 44 分) 1. 在力学中, 选定长度、质量和时间这三个物理量为基本物理量, 用相应的基本单位就可以导出其余力学量的单位. 下列物理量的单位可用上述基本单位中的两个导出的是 ( ) A. 位移 B. 加速度 C. 压强 D. 力 2.《论衡》是中国思想史上的一部重要著作，是东汉时期杰出的唯物主义思想家王充的智慧结晶. 在《论衡》的《状留篇》中有如下描述:“是故车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾”“任重，其取进疾速, 难矣”.结合以上叙述和所学物理知识, 下列说法正确的是 ( ) A. 力是维持物体运动的原因 B. 物体的质量越小, 它的运动速度越大 C. 物体的质量越小, 其惯性越大 D. 物体的质量越小, 其惯性越小 3. 如图所示，在雪碧瓶底部钻几个小孔，盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中应出现 ( ) A.B.C.D. 4. 质量为 的物体静止在水平地面上. 现用水平拉力 作用于物体上, 后撤去拉力, 物体运动的速度一时间图像如图所示. 下列说法正确的是 ( ) 第 4 题 A. 至 的加速度大小为 B. 至 的加速度大小为 C. 摩擦力的大小为 D. 的大小为 5. 水平面上一质量为 的物体在水平向右、大小为 的恒定拉力作用下向左运动.物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2 ，重力加速度 取 ，则该物体向左运动过程中的加速度为 ( ) 第 5 题 A. 水平向左， B. 水平向左， C. 水平向右， D. 水平向右，3m 6. 某药房门口有称量体重的台秤, 小峰在水平的台秤上完成下蹲动作时, 下列说法正确的是 ( ) A. 小峰下蹲过程中始终处于超重状态 B. 小峰下蹲过程中始终处于失重状态 C. 小峰下蹲过程中先处于失重状态后处于超重状态 D. 小峰下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态 7. 质量为 的翼装飞行者从高空跳下,通过调整身体实现飞行并控制方向,如图所示,当他斜向上以加速度 减速直线飞行时,所受空气作用力 ( ) 第 7 题 A. 大小等于 B. 大小等于 C. 方向竖直向上 D. 方向垂直于 向上 8. 如图甲所示，一算盘静置在水平桌面上，中间带孔的算珠可穿在固定的杆上滑动，使用时发现有一颗算珠位于杆的一端处于未归零状态,在 时刻对算珠施加沿杆方向的力 使其由静止开始运动,经 撤去 ,此后再经 恰好能到达另一端处于归零状态. 算珠在整个运动过程中的 图像如图乙所示,算珠可视为质点,与杆间的动摩擦因数恒定,重力加速度 取 . 下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. 算珠与杆间的动摩擦因数为 0.1 B. 算珠的质量为 C. 若不撤去 ,则算珠在 时已处于归零状态 D. 杆长 9. 如图所示, 足够长的倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动, 一滑块从斜面顶端由静止释放后一直做加速运动. 则 ( ) 第 9 题 A. 滑块受到的摩擦力方向保持不变 B. 滑块的加速度保持不变 C. 若减小传送带的倾角，滑块可能先做加速运动后做匀速运动 D. 若传送带改为顺时针转动, 滑块可能先做加速运动后做匀速运动 10. 如图所示，一劲度系数为 的轻弹簧上端固定，下端连着一质量为 的物块 放在质量为 的托盘 上. 初始时系统在竖直向上的力 作用下静止，此时弹簧被压缩了 . 现改变力 的大小，使托盘 以 的加速度匀加速下降. 重力加速度大小 取 ，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是 ( ) 第 10 题 A. 系统静止时力 的大小为 B. 系统刚向下运动的瞬间，A、B间的弹力大小为 C. 从物块 A 开始运动到与托盘 B 分离的时间为 D. 从物块 A 开始运动到与托盘 B 分离的时间为 11. 如图甲所示,一质量为 的长木板静置于光滑水平面上,其上放置一质量为 的小滑块. 木板受到水平拉力 作用时,用传感器测出长木板的加速度 与水平拉力 的关系如图乙所示,重力加速度 取 ,下列说法正确的是 ( ) 第 11 题 A. 小滑块的质量 B. 小滑块与长木板间的动摩擦因数为 0.2 C. 当水平拉力 时,长木板的加速度大小为 D. 当水平拉力 增大时,小滑块的加速度一定不变 二、非选择题(共 5 题，共 56 分. 其中第 13 题～第 16 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位) 12. (15 分) 某物理兴趣小组的同学用如图甲所示的装置完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验. 实验中，细绳通过拉力传感器与小车相连, 可以从传感器的电子显示屏上读出拉力的大小. 第 12 题 (1)实验室提供了电磁打点计时器和电火花计时器，从减小纸带所受阻力的角度思考，应选择_____(选填“电磁打点”或 “电火花”)计时器. (2)实验中_____(选填“需要”或“不需要”)满足沙桶连同沙粒的总质量远小于小车连同车内砝码的总质量. (3)实验中使用频率为 的交流电源,通过打点计时器打出的纸带测量小车的加速度大小，其中一条清晰的纸带如图乙所示， 在纸带上确定了五个计数点 、 、 、 、 ，相邻计数点间的距离已标在图上, 每两个相邻的计数点之间还有两个计时点未画出，则小车的加速度大小为_____ (结果保留 3 位有效数字). 乙 第 12 题 (4)实验中先保持小车的总质量不变，改变沙桶的质量，通过拉力传感器测出绳的拉力 的大小与对应加速度 的大小，作出 图像,发现 与 成正比. 再保持绳的拉力大小不变,改变小车内砝码的数量,从而改变小车的质量,测出小车的质量 与对应加速度 的大小，作出 图像如图丙所示，通过图线_____(选填“能”或“不能”)直接判断出 与 的关系，原因是_____. 丙 第 12 题 13.(6 分)水平路面上质量为 的手推车，在受到 的水平推力时做加速度为 的匀加速直线运动. 如果撤去推力，车的加速度大小是多少? 14.(8 分)如图所示，足够长的斜面倾角 ，一物体以 的初速度从斜面上的 点开始沿斜面向上运动,加速度大小 取 ,求: (1)物体沿斜面向上滑行的最大距离； (2)物体与斜面间的动摩擦因数； (3)物体沿斜面到达最高点后返回过程中的加速度大小. 第 14 题 15. (12 分)如图所示，传送带与水平面间的夹角 ，传送带的顶端 与底端 之间的距离 . 传送带静止时,将质量 的小包裹 (可视为质点) 从 端由静止释放,经时间 运动到 端. 重力加速度 取 , 不计空气阻力. (1)求传送带静止时包裹的加速度大小 . (2)求传送带与包裹间的动摩擦因数 . (3)当传送带匀速转动时，该包裹仍从 端静止释放. 为了使包裹在尽可能短的时间内滑到 端,传送带应该顺时针转动还是逆时针转动? 并求出传送带的最小速度 . 第 15 题 16. (15 分)如图甲所示，长木板 A 位于足够高的光滑水平台面上，右端用轻绳绕过光滑的轻质定滑轮与物体 连接. 当 从静止开始下落 时，在 的最右端轻放一小铁块 (初速度为 0，可视为质点， 如图乙所示),最终 恰好未从 上滑落,已知 与 的质量均为 的质量 间的动摩擦因数 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度 取 . 求: (1)放上铁块B之前，长木板 A 的加速度 ； (2)长木板 A 的长度 ； (3)当B轻放在 A 最右端时，若对 B 施加一水平向右、大小为 的恒力 ，其他条件不变， 滑出 时的速度大小 . 第 16 题 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 运动和力的关系 班级_____ 姓名_____ 学号_____ 成绩_____ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 一、单选题 (共 11 题，每题 4 分，共 44 分) 1. 在力学中, 选定长度、质量和时间这三个物理量为基本物理量, 用相应的基本单位就可以导出其余力学量的单位. 下列物理量的单位可用上述基本单位中的两个导出的是 ( ) A. 位移 B. 加速度 C. 压强 D. 力 【答案】 【解析】位移的单位米为长度的基本单位, 错误; 加速度 ,故加速度的单位可用上述基本单位中的长度和时间两个导出, 正确; 根据压强公式 可知，压强的单位不可用上述基本单位中的两个导出，C 错误; 根据 可知,力的单位须用上述基本单位中的三个导出, 错误. 故选 . 2.《论衡》是中国思想史上的一部重要著作，是东汉时期杰出的唯物主义思想家王充的智慧结晶. 在《论衡》的《状留篇》中有如下描述:“是故车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾”“任重，其取进疾速, 难矣”.结合以上叙述和所学物理知识, 下列说法正确的是 ( ) A. 力是维持物体运动的原因 B. 物体的质量越小, 它的运动速度越大 C. 物体的质量越小, 其惯性越大 D. 物体的质量越小, 其惯性越小 【答案】D 【解析】根据题目描述,王充在《论衡》中提到“满而重者行迟, 空而轻者行疾”, 这表明质量较大的物体运动速度较慢, 而质量较小的物体运动速度较快. 同时, 质量是物体惯性的量度, 质量越大, 惯性越大; 质量越小, 惯性越小. 故选 D. 3. 如图所示，在雪碧瓶底部钻几个小孔，盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中应出现 ( ) A.B.C.D. 【答案】A 【解析】盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中处于完全失重状态, 水不会流出. 故选 A. 4. 质量为 的物体静止在水平地面上. 现用水平拉力 作用于物体上, 后撤去拉力, 物体运动的速度一时间图像如图所示. 下列说法正确的是 ( ) 第 4 题 A. 至 的加速度大小为 B. 至 的加速度大小为 C. 摩擦力的大小为 D. 的大小为 【答案】C 【解析】 图像的斜率代表加速度, 减速阶段的加速度大小为 错误; 根据牛顿第二定律可得 ,解得 正确; 加速阶段加速度大小为 ,根据牛顿第二定律可得 ,解得 错误. 故选 C. 5. 水平面上一质量为 的物体在水平向右、大小为 的恒定拉力作用下向左运动.物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2 ，重力加速度 取 ，则该物体向左运动过程中的加速度为 ( ) 第 5 题 A. 水平向左， B. 水平向左， C. 水平向右， D. 水平向右，3m 【答案】D 【解析】对物体进行受力分析, 根据牛顿第二定律有 ,解得 ,加速度方向水平向右. 故选 D. 6. 某药房门口有称量体重的台秤, 小峰在水平的台秤上完成下蹲动作时, 下列说法正确的是 ( ) A. 小峰下蹲过程中始终处于超重状态 B. 小峰下蹲过程中始终处于失重状态 C. 小峰下蹲过程中先处于失重状态后处于超重状态 D. 小峰下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态 【答案】C 【解析】小峰在下蹲过程中, 先向下做加速运动后做减速运动, 加速度方向先向下后向上, 因此小峰下蹲过程中先处于失重状态后处于超重状态.故选 C. 7. 质量为 的翼装飞行者从高空跳下,通过调整身体实现飞行并控制方向,如图所示,当他斜向上以加速度 减速直线飞行时,所受空气作用力 ( ) 第 7 题 A. 大小等于 B. 大小等于 C. 方向竖直向上 D. 方向垂直于 向上 【答案】A 【解析】重力与空气作用力的合力大小为 ,方向斜向左下方,如图所示,由图可得空气作用力大小为 ,方向与 成 角,斜向左上方,故选 A. 第 7 题答图 8. 如图甲所示，一算盘静置在水平桌面上，中间带孔的算珠可穿在固定的杆上滑动，使用时发现有一颗算珠位于杆的一端处于未归零状态,在 时刻对算珠施加沿杆方向的力 使其由静止开始运动,经 撤去 ,此后再经 恰好能到达另一端处于归零状态. 算珠在整个运动过程中的 图像如图乙所示,算珠可视为质点,与杆间的动摩擦因数恒定,重力加速度 取 . 下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. 算珠与杆间的动摩擦因数为 0.1 B. 算珠的质量为 C. 若不撤去 ,则算珠在 时已处于归零状态 D. 杆长 【答案】 【解析】由 图像面积表示位移, 可知杆长 错误; 由牛顿第二定律可得 , ,由图可知撤去 前、后算珠的加速度大小分别为 ,联立解得 错误, 正确; 若 不撤去,算珠将以 的加速度做匀加速直线运动,经 运动位移 ,则此时未到归零状态, 错误. 故选 B. 9. 如图所示, 足够长的倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动, 一滑块从斜面顶端由静止释放后一直做加速运动. 则 ( ) 第 9 题 A. 滑块受到的摩擦力方向保持不变 B. 滑块的加速度保持不变 C. 若减小传送带的倾角，滑块可能先做加速运动后做匀速运动 D. 若传送带改为顺时针转动, 滑块可能先做加速运动后做匀速运动 【答案】C 【解析】设滑块质量为 ,传送带倾角为 ,刚开始时滑块受重力、支持力、沿传送带向下的摩擦力作用，由牛顿第二定律可得 ,滑块向下匀加速运动,当滑块与传送带达到共同速度时,如果 ,则滑块受到沿传送带向上的摩擦力作用，由牛顿第二定律可得 ,则滑块继续向下加速运动,加速度大小改变, A、B 错误; 若减小传送带的倾角, 当滑块与传送带达到共同速度时,满足 ,此后滑块与传送带一起匀速运动，所以滑块可能先做加速运动后做匀速运动，C 正确；若传送带改为顺时针转动，若 ,滑块不能向下运动,若 ,则滑块一直向下匀加速运动, D 错误. 故选 C. 10. 如图所示，一劲度系数为 的轻弹簧上端固定，下端连着一质量为 的物块 放在质量为 的托盘 上. 初始时系统在竖直向上的力 作用下静止，此时弹簧被压缩了 . 现改变力 的大小，使托盘 以 的加速度匀加速下降. 重力加速度大小 取 ，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是 ( ) 第 10 题 A. 系统静止时力 的大小为 B. 系统刚向下运动的瞬间，A、B间的弹力大小为 C. 从物块 A 开始运动到与托盘 B 分离的时间为 D. 从物块 A 开始运动到与托盘 B 分离的时间为 【答案】 【解析】系统静止时,有 错误; 刚向下运动瞬间,有 ,解得 错误; 开始时弹簧的压缩量为 刚要分离时, 对 的弹力为 0,由牛顿第二定律对 有 ,解得 ,由 得此时弹簧的伸长量 , 从开始运动到 分离做匀加速直线运动,则有 ，解得 ， 错误， 正确. 故选 D. 11. 如图甲所示,一质量为 的长木板静置于光滑水平面上,其上放置一质量为 的小滑块. 木板受到水平拉力 作用时,用传感器测出长木板的加速度 与水平拉力 的关系如图乙所示,重力加速度 取 ,下列说法正确的是 ( ) 第 11 题 A. 小滑块的质量 B. 小滑块与长木板间的动摩擦因数为 0.2 C. 当水平拉力 时,长木板的加速度大小为 D. 当水平拉力 增大时,小滑块的加速度一定不变 【答案】 【解析】对整体分析,由牛顿第二定律有 , 当 时,此时两物体具有最大共同加速度,代入数据解得 ,当 时,由牛顿第二定律有 ,由图线的斜率 ,解得 ,小滑块的质量 错误; 由小滑块、长木板的共同加速度最大为 ,可知 正确; 当 时,对长木板有 ,当 时,长木板的加速度 错误; 当 时,小滑块与长木板相对滑动,小滑块的加速度 ,小滑块的加速度与 无关,当 时,没有发生相对滑动,此时 ,说明加速度随 的变化是变化的, D 错误. 故选 B. 二、非选择题(共 5 题，共 56 分. 其中第 13 题～第 16 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位) 12. (15 分) 某物理兴趣小组的同学用如图甲所示的装置完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验. 实验中，细绳通过拉力传感器与小车相连, 可以从传感器的电子显示屏上读出拉力的大小. 第 12 题 (1)实验室提供了电磁打点计时器和电火花计时器，从减小纸带所受阻力的角度思考，应选择_____(选填“电磁打点”或 “电火花”)计时器. (2)实验中_____(选填“需要”或“不需要”)满足沙桶连同沙粒的总质量远小于小车连同车内砝码的总质量. (3)实验中使用频率为 的交流电源,通过打点计时器打出的纸带测量小车的加速度大小，其中一条清晰的纸带如图乙所示， 在纸带上确定了五个计数点 、 、 、 、 ，相邻计数点间的距离已标在图上, 每两个相邻的计数点之间还有两个计时点未画出，则小车的加速度大小为_____ (结果保留 3 位有效数字). 乙 第 12 题 (4)实验中先保持小车的总质量不变，改变沙桶的质量，通过拉力传感器测出绳的拉力 的大小与对应加速度 的大小，作出 图像,发现 与 成正比. 再保持绳的拉力大小不变,改变小车内砝码的数量,从而改变小车的质量,测出小车的质量 与对应加速度 的大小，作出 图像如图丙所示，通过图线_____(选填“能”或“不能”)直接判断出 与 的关系，原因是_____. 丙 第 12 题 【答案】(1)电火花(3 分) (2)不需要(3 分) (3) 1.97(3 分) (4)不能(3 分) 通过图像中的曲线无法判断是反比例函数曲线 (3 分) 【解析】(1) 电磁打点计时器打点时纸带与限位孔之间、纸带与振针之间不可避免地存在摩擦, 而电火花计时器是利用接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴, 产生火花放电, 实验误差小, 所以选用电火花计时器. (2)实验中绳的拉力可由拉力传感器测出，不需要保证沙和沙桶的质量远小于小车和车内砝码的总质量. (3)两相邻计数点间的时间间隔 ,小车的加速度大小 . (4) 通过图像中的曲线无法判断是反比例函数曲线, 故无法准确得到加速度与质量成反比的关系. 13.(6 分)水平路面上质量为 的手推车，在受到 的水平推力时做加速度为 的匀加速直线运动. 如果撤去推力，车的加速度大小是多少? 【答案】 【解析】以手推车为研究对象,设车运动方向为正方向,手推车所受阻力为 ,对手推车受力分析,如图甲所示,由牛顿第二定律有 (1 分),解得 (2 分). 撤去推力后,车受力如图乙所示,由牛顿第二定律有 ,故车的加速度 ，负号表示车的加速度方向与车运动方向相反. 第 13 题答图 14.(8 分)如图所示，足够长的斜面倾角 ，一物体以 的初速度从斜面上的 点开始沿斜面向上运动,加速度大小 取 ,求: (1)物体沿斜面向上滑行的最大距离； (2)物体与斜面间的动摩擦因数； (3)物体沿斜面到达最高点后返回过程中的加速度大小. 第 14 题 【答案】(1)9 m (2)0.25(3)4 m /s 【解析】(1)根据匀变速直线运动的速度一位移公式有 (1 分),解得物体上滑的最大距离 (1 分). (2) 物体沿斜面向上运动时受力如图甲所示,根据牛顿第二定律有 ,代入数据解得 0.25(1 分). (3)物体沿斜面向下运动时受力如图乙所示，根据牛顿第二定律可得物体下滑的加速度 (3 分). 第 14 题答图 15. (12 分)如图所示，传送带与水平面间的夹角 ，传送带的顶端 与底端 之间的距离 . 传送带静止时,将质量 的小包裹 (可视为质点) 从 端由静止释放,经时间 运动到 端. 重力加速度 取 , 不计空气阻力. (1)求传送带静止时包裹的加速度大小 . (2)求传送带与包裹间的动摩擦因数 . (3)当传送带匀速转动时，该包裹仍从 端静止释放. 为了使包裹在尽可能短的时间内滑到 端,传送带应该顺时针转动还是逆时针转动? 并求出传送带的最小速度 . 第 15 题 【答案】(1)2 m (2)0.5 (3)逆时针转动 m/s 【解析】(1) 包裹从 端由静止释放后经时间 运动到 端,满足 (2 分),代入数据解得 分). (2) 包裹由静止释放后受传送带摩擦力方向与重力分力方向相反，由牛顿第二定律有 (2 分)，解得 (1 分). (3)为了使包裹在尽可能短的时间内滑到 端,需要让包裹在运动过程中一直处于摩擦力沿传送带向下不变的加速状态,传送带应该逆时针转动 (2 分), 对该过程由牛顿第二定律有 , 解得 ,包裹滑到 端的速度满足 ,代入数据解得 分), 在包裹运动过程中摩擦力方向不变, 则传送带的最小速度必须要不小于包裹滑到 端的速度,即传送带的最小速度 (1 分). 16. (15 分)如图甲所示，长木板 A 位于足够高的光滑水平台面上，右端用轻绳绕过光滑的轻质定滑轮与物体 连接. 当 从静止开始下落 时，在 的最右端轻放一小铁块 (初速度为 0，可视为质点， 如图乙所示),最终 恰好未从 上滑落,已知 与 的质量均为 的质量 间的动摩擦因数 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度 取 . 求: (1)放上铁块B之前，长木板 A 的加速度 ； (2)长木板 A 的长度 ； (3)当B轻放在 A 最右端时，若对 B 施加一水平向右、大小为 的恒力 ，其他条件不变， 滑出 时的速度大小 . 第 16 题 【答案】( 1 )5 m ( 2 )0.8 m ( 3 )5 m s 【解析】( 1 )铁块 B 放上之前,对 ,有 (1 分). 对 ,有 (1 分),联立解得 (1 分). (2) B 放上前瞬间，A 的速度 (1 分). 由于 相对 向左滑, 受向右的滑动摩擦力, 受向左的滑动摩擦力,由于 (1 分),则 、 C 开始做匀速直线运动, B 开始做匀加速直线运动, 对 B, 有 (1 分). 设 经过时间 共速,有 ，联立解得 . (3) 作用时，B 相对 向左滑, 匀速,此时对 ,有 ,解得 . 设经过 共速,有 ,解得 共速后,假设 相对 向右滑,对 ,有 ,解得 . 对 、 C,根据牛顿第二定律有 ,解得 (1 分). 由于 ,假设成立. 设再经过时间 滑离,则有 (1 分),解得 (1 分),则 (1 分). 学科网（北京）股份有限公司 $