物理(四)牛顿运动定律、超失重、实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【衡水金卷·先享题】2026-2027学年高三物理一轮复习40分钟周测卷（湖南山东专版）

物理（四）牛顿运动定律、超失重、 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (建议用时40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分。每小题只有一个选项符合题目要求） 1.在北京半程马拉松比赛中，从起点到终点的直线距离约为12km,实际赛道长度为21.0975km, 冠军机器人用时约2小时40分完成比赛。下列说法正确的是 A.机器人的位移大小为21.0975km B.机器人的平均速度大小约为4.5km/h C.若机器人在弯道段保持速率不变，则其所受合外力为零 D.机器人静止时惯性为零，跑动时惯性变大 2.机器人在搬运货物方面有着独特的优势，它可以按照设定的程序和路线，精准地抓取、移动并放 置货物，能在物流仓储等场景提高搬运效率。如图所示，机器人静止在原地并将货物竖直缓慢 抬起的过程中（从图甲状态到图乙状态），下列说法正确的是 A.机器人对货物的作用力方向斜向右上方 B.货物对机器人的作用力方向斜向右下方 C.地面对机器人的摩擦力方向水平向左 D.地面对机器人的作用力方向竖直向上 3.如图所示，某次冰球比赛中，运动员用冰球杆沿不同方向击打冰球的不同部位，冰球的运动状态 随之发生改变，且每次的改变情况也各不相同。下列说法正确的是 A.力可以改变物体的运动状态 B.力的作用效果仅与力的方向有关 C.力的作用效果与力的作用点无关 D.物体的运动需要力来维持 4.选择不同的参考系来观察同一物体的运动，结果会有所不同：如图甲所示，在自由下落的电梯 中，电梯外的人看到小球只受重力作用，做自由落体运动，符合牛顿定律；电梯内的人看到小球 只受重力却是“静止”的，“违反”了牛顿定律。为了能够用牛顿定律描述相对地面做加速运动的 参考系（又称“非惯性参考系”）中物体的运动，在非惯性系中引入惯性力的概念：惯性力F= 一ma,a表示非惯性系的加速度，负号表示与a方向相反。引入惯性力后，电梯中的人认为小球 受到向上的惯性力与重力平衡，小球静止，符合牛顿定律。如图乙所示，某人在以加速度α做匀 加速运动的高铁上，在距地面为h处，相对于高铁以速度，水平抛出一个小球。已知重力加速 度为g,不计空气阻力，关于此人看到的小球的运动，下列说法正确的是 a O相对于高铁 乙 物理（四）第1页（共4页）】 A.小球水平方向上做匀变速直线运动 B.当=a 瓜时，小球将落在抛出点的正下方 C.无论已知量满足什么条件，小球都不可能落在抛出点的正下方 D.当高铁的加速度α与小球的初速度oo取值合适时，小球有可能做直线运动 5.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t=0时对算珠施加沿杆方向的力F=0.1N,使其 由静止开始运动，经0.15s撤去力F,此后再经过0.15s算珠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-t图像如图乙所示，算珠可视为质点，且与杆间的动摩擦因数恒定， 重力加速度g=10m/s2,则下列说法正确的是 /(ms) 未归零归零 0.3 A.算珠与杆间的动摩擦因数为0.1 状本状 0.2 B.算珠的质量为25g 0.1 0.10.20.3is C.杆长为9cm D.若不撤去力F,则算珠在t=0.2s时已处于归零状态 6.蹦极是人们喜爱的刺激性体育运动，运动员身系弹性绳从高空下落到最低点后又返回上升到一 定高度后再下降。若忽略空气阻力，弹性绳始终在弹性限度内，则运动员从离开平台到第一次 上升到速度为零的过程中，其运动的加速度α随路程x变化的关系图像可能正确是 二、多项选择题（本题共2小题，每小题8分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选 对得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 7.搭载神舟二十号航天员乘组的神舟二十一号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。若返回 舱在离地面6km的高空打开主伞（降落伞），在主伞的作用下返回舱的速度从80m/s降至 10m/s,此过程飞船高度下降了385m,此后近似匀速下降。当返回舱在距离地面一定高度时启 动反推发动机，4个反推发动机作用1、时，返回舱恰好减速至零并着地，反推发动机作用阶段 的空气阻力不计，反推力近似为恒力。主伞所受的空气阻力f=k,其中k为定值，v为速率，其 余阻力不计。已知返回舱（含航天员）的总质量为3000kg,主伞的质量忽 略不计，忽略返回舱质量的变化，重力加速度g=10m/s2,全过程为竖直 方向的运动，则下列说法正确的是 主伞打开 6000m A.在主伞打开后的瞬间返回舱的加速度大小为70m/s2 B.启动反推发动机时每个发动机的推力大小为1500N C.从打开主伞到着地过程中航天员先处于失重状态后处于超重状态 反推发动机开启口 D.反推发动机作用阶段，返回舱的座椅对质量为60kg的航天员的作用 77地面7 力大小为1200N 物理（四）第2页（共4页） 40分钟·R 8.如图为和谐号跨越黄河时的情景。高铁组由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不 提供动力的车厢叫拖车。该动车组由8节车厢组成，其中第1、3和5节车厢为动车，其余为拖 车。每节动车开启时均能提供恒定的动力F,各节车厢的质量都相同，动车组在水平轨道和倾 斜轨道上运行时受到的阻力相等且均与车重成正比。下列说法正确的是 A.动车组动力全部开启后在水平轨道行进时，第3、4节车厢 间的作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1：2 B.动车组动力全部开启后分别在水平轨道和倾斜直轨道上 坡时，第6、7节车厢间的作用力之比为1：1 C.动车组动力全部开启和只开启第一节动车动力在水平轨 道行进时，第6、7节车厢间的作用力之比为3：1 D.若增大开启的动车组个数，第6、7节车厢间的作用力减小 班级 姓名 分数 题号 5 6 答案 三、非选择题（本题共3小题，共48分。请按要求完成下列各题） 9.(12分)某同学用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。 一纸带 乙 (1)关于本实验，下列说法正确的是 。 (填正确答案标号) A.每次改变小车的质量时，应重新平衡摩擦力 B.实验时应先释放小车后接通电源 C.本实验中砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量 D.在用图像探究加速度与质量的关系时，应作Q图像 (2)某同学在实验中打出的一条纸带如图乙所示，他选择了几个点作为计数点，相邻两计数点间 还有4个点没有画出，其中Sb=7.06cm、Sx=7.68cm、S4=8.30cm、S=8.92cm,已知电源 的频率为50Hz,则c点的速度大小为 (结果保留两位有效数字)m/s,小车的加速度大 小为 m/s2。 (3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力，但他把长木板的右端垫得过高，使得 倾角过大。用a表示小车的加速度，F表示细线对小车的拉力，则他绘出的α-F关系图像可能 正确的是 。(填正确答案标号) 物理（四）第3页（共4页） 10.(16分)如图所示，倾角0=30°、质量M=5kg的斜面体顶端装有一个光滑定滑轮。现用一根 不可伸长的轻绳绕过定滑轮对质量m=1kg的物块施加竖直向下的外力F时，物块以α。= 1m/s2的加速度匀加速上升，外力F作用的时间t1=4s时轻绳与物块连接处突然断裂，物块 恰好滑到斜面体顶端。已知物块与斜面体间的动摩擦因数以=号，重力加速度g=10/g。 全程斜面体一直未能滑动，求： (1)外力F的大小； (2)物块滑到斜面体底端时的速度大小。 777777777777777777 11.(20分)如图所示，某工厂用质量mB=300kg的物体B通过不可伸长的轻绳及光滑定滑轮协 助传送带传送货物。现将质量4=200kg的物体A(可视为质点)从传送带底端（与地面等 高)由静止释放，最终传送到距离地面高H处，此时物体A刚好匀速，轻绳与物体A相连的部 分与传送带平行，已知传送带的倾角0=30，物体A与传送带间的动摩擦因数牡=号，传送带 以o1=6m/s的速度沿顺时针方向转动，释放物体A时，物体B距地面的高度hs=6.5m,物 体B落地后不反弹，重力加速度g=10m/s2,求： (1)释放后瞬间物体A的加速度大小； (2)高度H。 物理（四）第4页（共4页） 40分钟·R40分钟·R ·物理· 物理（四） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I,理解能力Ⅱ.推理论证能力 Ⅲ，模型建构能力Ⅳ.创新能力V.实验探究能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究 ④科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ⅡⅢ ① ②③④ 档次 系数 1 单项选择题 6 比赛中平均速度和惯性的理解 易 0.80 单项选择题 6 受力分析 中 0.75 3 单项选择题 6 力的作用效果 中 0.75 非惯性参考系中惯性力的理解 4 单项选择题 中 0.60 与应用 5 单项选择题 6 联系实际的多运动过程分析 中 0.60 蹦极过程中运动员加速度的变 6 单项选择题 6 难 0.55 化规律 飞船返回过程中的运动分析、超 多项选择题 8 的 0.60 失重 8 多项选择题 8 联系实际的连接体问题分析 难 0.50 9 非选择题 12 探究加速度与力、质量的关系 中 0.75 10 非选择题 16 多过程运动问题的分析 中 0.65 11 非选择题 20 传送带问题 中 0.60 春考答案及解析 一、单项选择题 持速率不变，但速度方向一直在变，故其所受合外力 1.B【解析】位移为从初位置到末位置的有向线段，大 不为零，C项错误：惯性大小只与物体质量有关，与物 小为12km,A项错误：平均速度=二=12km/h 体的运动状态无关，D项错误。 t 8 3 2.D【解析】机器人静止在原地将货物竖直缓慢抬起 =4.5km/h,B项正确：弯道段是曲线，虽然机器人保 的过程中，货物始终受力平衡，机器人对货物的作用 ·11· ·物理· 参考答案及解析 力方向竖直向上，A项错误；由牛顿第三定律可知，货 =4.5cm,C项错误；若不撤去力F,算珠将以2m/s2 物对机器人的作用力方向竖直向下，B项错误；取整 的加速度做匀加速直线运动，经过0.2s后的位移x 体为研究对象，地面对机器人的摩擦力为零，地面对 1 =2×2×0.22=0.04m<4.5cm,故此时未到归零 机器人的作用力方向竖直向上，C项错误，D项正确。 状态，D项错误。 3.A【解析】冰球比赛中，运动员用冰球杆击打冰球， 6.B【解析】在弹性绳伸直前运动员做自由落体运动， 冰球的运动状态随之发生改变，说明力可以改变物体 加速度大小为g,弹性绳刚伸直时有一定的速度，重 的运动状态，A项正确：运动员用冰球杆沿不同的方 力作用的加速度大小仍为g,随后弹性绳开始伸长， 向击打冰球的不同部位，冰球的运动状态随之改变， 但弹力仍小于重力，运动员继续加速运动，由mg一 且每次的改变情况也各不相同，说明力的作用效果与 kx=ma可知运动员做加速度逐渐减小的加速运动， 力的方向和力的作用点都有关，B、C项错误；由牛顿 当加速度为0时速度达到最大，此后弹力大于重力， 第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，力是改 开始减速下降到停下，由kx一mg=ma'可知运动员 变物体运动状态的原因，D项错误。 做加速度逐渐增大的减速运动，由运动的对称性可知 4.A【解析】根据惯性力的概念，以高铁为参考系时小 在减速下降时一定能找到一点的速度和弹性绳刚伸 球在水平方向上受到水平向左的惯性力，以加速度a 直时的速度相同，此时其加速度大小也为g,故运动 先向右减速，减速到0后再反向加速，竖直方向上受 到最低点时的弹力大于重力，即最低点的加速度大于 重力做自由落体运动，故小球的运动轨迹不可能是直 g,CD项错误；运动员由最低点向上先加速后减速 线，D项错误；列车是加速向前运行的，水平方向上小 到原长处，此后做上抛运动到最高点，从上抛到最高 球对人来说，相当于向前做匀减速直线运动，A项正 点的过程中加速度等于g,A项错误，B项正确。 确；水平方向小球的加速度大小为a,故小球将向前 二、多项选择题 减速，减速到0后再反向加速，回到原位置的时间与 7,AD【解析】由牛顿第二定律有g一f=moa,又 竖直方向上自由落体的时间相等时，小球落在抛出点 f=k,g=k2,解得a=-70m/s2,A项正确： 的正下方，由水平方向有1=2 a 2,竖直方向有h= 启动反推发动机时对返回舱，由=a2t,解得a2= 10m/s2,对整体由牛顿第二定律有4F一og= h 之gt,解得w=a√2 ,B、C项错误。 moa2,解得每个发动机的推力F=15000N,对航天 5.B【解析】由牛顿第二定律可知施力时F一mg= 员由牛顿第二定律有F'-mg=ma2,解得座椅对航 a1,撤去力后mg=ma2,结合图像可知，a1=a2= 天员的作用力F=1200N,B项错误，D项正确：从 0.m/s=2m/s,解得u=0.2,m=25g,A项错 0.3 打开主伞到着地过程中整体先减速下降，再匀速下 降，最后又减速下降，故航天员先处于超重状态，匀速 误，B项正确；由v-t图像可知图线与坐标轴所围的 时不超重也不失重，最后又处于超重状态，C项错误。 面积表示位移大小，杆长x=0.3X0.3 m=0.045m 8.BC 【解析】动车组动力全部开启后在水平轨道行进 ·12· 40分钟·R ·物理· 时，设第3、4节车厢间的作用力与第2、3节车厢间的 项正确。 作用力分别为T和T2,对动车组整体由牛顿第二定 (2)由匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速 律有3F一8f=8ma1,对前3节车厢由牛顿第二定律 度等于中间时刻的瞬时速度，可知c点的速度大小v。 有2F-3f一T1=3ma1,对前2节车厢由牛顿第二定 S十S≈0.80m/s,用逐差法可得小车的加速度 2T 律有下-2-T=2ma,解得T=名E,1,=子F、 4 大小a=(S+S4）(S+S)=0.62m/g。 (2T)2 器-子A项错误：动车组动力全部开启后在水平轨 (3)长木板的右端垫得过高，倾角过大时，不挂砝码和 道行进时，第6、7节车厢间的作用力T:满足T3一2 砝码盘，小车就有加速度，即F=0时a>0,C项 =2ma1,在倾斜直轨道上坡时由牛顿第二定律有3F 正确。 -8f-8 ngsin9=8ma2,第6、7节车厢间的作用力 10.【解析】(1)0~4s内物块匀加速上升，由牛顿第二 T1满足T1-2f-2 ngsin0=2ma2,解得T3=T1= 定律有 子下，B项正确：只开启第一节劲车动力在水平轨道 F-umgcos9-mgsin日=mao (1分) 解得F=9N (2分) 行进时，由牛顿第二定律有F一8f=8ma4,第6、7节 (2)匀加速上升阶段的末速度=aot1=4m/s 车厢间的作用力T,满足Ts一2f=2a,解得Ts= (1分) F票-兰，C项正确：若增大开启的动车组个数。 位移=受=8m (1分) 则整车的加速度a:增大，第6、7节车厢间的作用力 轻绳断裂后物块减速上升到顶端，由牛顿第二定 T,满足T,-2f=2ma:,可知T,也增大，D项错误。 律有 三、非选择题 umgcos 0 mgsin 0=ma (2分) 9.(1)D(3分) 解得a1=8m/s2 (1分) (2)0.80(3分)0.62(3分) (3)C(3分) 减速到零的阶段t2=4=0.5s (1分) a1 【解析】(1)将长木板不带滑轮的一端适当垫高，可以 位移x2= -1m (1分) 让小车重力的分力与摩擦力相平衡，这样当改变小车 物块到达顶端后，由牛顿第二定律有 的质量时，不用重新平衡摩擦力，A项错误；实验时应 mgsin -umgcos =maz (2分) 该先接通电源后释放小车，B项错误；为了让小车所 解得a2=2m/s (1分) 受的合外力近似等于砝码和砝码盘的总重力，系统的 根据运动学公式有吃=2a2(x1十x2) (1分) 加速度要足够小，故应让砝码及砝码盘B的质量远 解得2=6m/s (2分) 小于小车A的质量，C项错误：在外力恒定的情况下， 11.【解析】(1)释放物体A的瞬间，因物体A的速度小 加速度与物体的质量成反比，所以应作a~图像，D 于传送带的速度，物体A受到沿传送带向上的滑动 ·13· ·物理· 参考答案及解析 摩擦力，对物体A由牛顿第二定律有T十nagcos日 解得a'=2m/s2 (1分) -mag sin 0=maa (2分) 从物体A与传送带共速到物体B落地的过程中，对 对物体B由牛顿第二定律有mBg-T=ma(2分) 物体B有号-听=2a'x2 (1分) 解得a=6m/s2 (2分) 又hB=x1十x2 (1分) (2)物体B从静止加速至6m/s的位移大小x1= 所 解得2.=5√2m/s (1分) 物体B落地后物体A匀减速上升，由牛顿第二定律 =3m6.5m (1分) 有umag cos日十mag sin日=mAa” (2分) 又m4gcos日十mag sin0<mBg,说明物体A与传送 带共速后，物体A继续向上做匀加速运动，此时受 物体A再次与传送带共速有x,=。 2a (1分) 到的摩擦力沿传送带向下 解得x=0.7m (1分) 对物体A由牛顿第二定律有T'一mag cos0 高度H=(x1十x十x3)sin9=3.6m (1分) mag sin 0=maa' (2分) 对物体B由牛顿第二定律有mBg一T=ma' (2分) ·14