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

人教版高中物理必修一第四章第四单元单元测试卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题（共24分） 1．（本题4分）物体的惯性与下列因素有关的是 A．质量 B．速度 C．加速度 D．所处位置 2．（本题4分）从地面上以大小为的初速度竖直上抛一质量为的小球，若运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比，小球运动的速度大小随时间变化的规律如图所示，时刻到达最高点，再落回地面时速度大小为，且落地前小球已经做匀速运动，在小球的整过运动过程中，则下列说法中错误的是（　　） A．小球加速度在上升过程中逐渐减小，在下降过程中也逐渐减小 B．小球抛出瞬间的加速度大小为 C．小球被抛出时的加速度值最大，到达最高点的加速度值最小 D．小球上升过程的平均速度小于 3．（本题4分）下列哪一组单位属于国际单位制的基本单位（　　） A．米、千克、秒 B．米、千克、牛顿 C．千克、米/秒、秒 D．千克、米/秒、牛顿 4．（本题4分）某物体由静止开始运动，它所受到的合外力方向不变，大小随时间变化的规律如图所示，则在0～t0这段时间（       ） A．物体做匀加速直线运动 B．物体在t0时刻速度最小 C．物体在t0时刻加速度最大 D．物体作变加速运动，运动速度越越大 5．（本题4分）图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度g=10m/s2。根据图像分析可知（　　） A．人的重力可由b点读出，约为500N B．b到c的过程中，人的加速度一直在增大 C．d到e的过程中，人处于完全失重状态 D．f点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点 6．（本题4分）如图所示，杂技演员从钢管顶端由静止开始先匀加速下滑三分之一管长，再匀减速下滑三分之二管长，滑到地面时速度恰好为零。演员匀加速下滑过程受到的摩擦力大小、加速度大小、运动时间、平均速度分别为、、、，匀减速下滑过程受到的摩擦力大小、加速度大小、运动时间、平均速度分别为、、、，则（　　） A． B． C． D．可能等于 二、多选题（共18分） 7．（本题6分）下列关于惯性的说法中，正确的是（　　） A．湿透的小狗，不停地抖动身体，以抖落体毛上的水，是利用了惯性 B．只有静止的物体才有惯性 C．物体运动的速度越大，物体的惯性就越大 D．决定物体惯性大小的唯一量度是物体的质量 8．（本题6分）如图所示，水平轻弹簧两端拴接两个质量均为m的小球a和b，拴接小球的细线P、Q固定在天花板上，两球静止，两细线与水平方向的夹角均为。现剪断细线P。重力加速度大小为g，取，。下列说法正确的是（　　）    A．剪断细线P前，弹簧的弹力大小为 B．剪断细线P的瞬间，小球a的加速度大小为 C．剪断细线P的瞬间，小球b的加速度大小为0 D．剪断细线P的瞬间，细线Q的拉力发生了突变 9．（本题6分）如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明(　    　) A．电梯一定是在下降 B．电梯可能是在上升 C．电梯的加速度方向一定是向上 D．乘客一定处在失重状态 三、实验题（共20分） （本题8分）“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如图所示，沙桶的总质量为，小车的质量为。根据所学知识回答问题： 10．(2分)根据实验可知，当一定时，与成_____（选填“正比”或“反比”）。 11．(2分)实验在满足沙桶的总质量远小于小车的质量的前提下，则外力_____（选填“Mg”或“mg”）。 12．(2分)关于实验以下做法正确的是______ A．实验前应将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力 B．实验进行时应先放开小车，后接通电源 C．“沙桶C的总质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究结果不会产生影响 13．(2分)如图是一条清晰的纸带，打点计时器打点的频率为，相邻两个计数点间还有四个点未画出。该小车的加速度大小_____ 14．（本题12分）某实验小组用图甲所示的装置进行“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，装置中的力传感器可以把细绳拉力F的大小记录下来。 （1）在实验开始前把木板右侧垫高，以补偿小车在运动时受到的阻力。下列在补偿阻力时做法正确的是______（填选项前的字母）。 A．小车前端不挂细绳和槽码 B．小车前端需要挂上细绳和槽码 C．小车尾部不需要安装纸带 D．小车尾部需要安装纸带，并穿过打点计时器的限位孔 （2）实验小组接着“探究加速度与物体受力之间关系”，实验时______（选填“需要”或“不需要”）满足悬挂的槽码总质量远小于小车的质量。 （3）图乙为实验中得到的一条纸带，相邻两个计数点间还有4个点未画出，所用交流电源频率为f。小组内的两位同学分别对纸带进行了测量，并计算出了加速度。李红量出计数点AD间的距离为，DG间的距离为，她计算加速度的表达式为_____。张明只量出AB间的距离和BC间的距离来计算加速度，和他相比李红的做法更有利于减小实验的______（选填“偶然误差”或“系统误差”）。 （4）实验小组保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如下表所示。请在图丙的坐标纸中作出图像______。 次数 1 2 3 4 5 6 质量 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 加速度 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 0.235 质量倒数 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 （5）完成本实验后，实验小组又将图甲中的木板水平放置，把小车换成一个木块来测量木块与木板间的动摩擦因数。测出多组数据后作出木块的加速度a随细绳拉力F变化的关系图像如图丁所示，若图像的斜率为k，与横轴的交点坐标为b，重力加速度为g，则木块的质量___，____。 四、解答题（共38分） 15．（本题8分）如图甲所示，2019年6月5日，我国长征运载火箭首次在海上成功发射，此次发射采用了先弹射后点火的方式。如图乙所示为某物理兴趣小组讨论弹射阶段时所画示意图，图中总质量m=6×104kg的火箭从静止开始运动，弹射阶段沿竖直方向以a=32m/s2的加速度匀加速上升了h=16m，空气阻力不计。求： (1)火箭弹射阶段所受的合力； (2)火箭弹射结束时速度的大小。 16．（本题10分）如图所示，可视为质点的物块A、B系在细线两端，A物块通过定滑轮悬挂，B物块静止在倾角的固定斜面上，B物块与斜面间的动摩擦因数，滑轮左侧细线与斜面平行。已知，（取，细线质量不计），忽略细线和滑轮间的摩擦以及空气阻力，，。 （1）判断斜面对B物块摩擦力的方向，并求出摩擦力的大小。 （2）若A、B两物块起初静止于距水平地面的高度的同一水平线上。烧断细线，两物块同时从静止开始运动，判断A、B着地时间的先后，并求出着地的时间差。 17．（本题10分）美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘NASA的飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”，飞行员将飞艇开到6000m的高空后，让飞艇由静止下落，以模拟一种微重力的环境．下落过程飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍，这样，可以获得持续25s之久的失重状态，大学生们就可以进行微重力影响的实验．紧接着飞艇又做匀减速运动，若飞艇离地面的高度不得低于500m．重力加速度g取10m/s2，试计算： （1）飞艇在25s内所下落的高度； （2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力至少是其重力的多少倍． 18．（本题10分）如图所示，质量为M=10kg的小车停放在光滑水平面上．在小车右端施加一个F=10N的水平恒力．当小车向右运动的速度达到2.8m/s时，在其右端轻轻放上一质量m=2.0kg的小黑煤块（小黑煤块视为质点且初速度为零），煤块与小车间动摩擦因数μ＝0.20．假定小车足够长． （1）求经过多长时间煤块与小车保持相对静止 （2） 求3s内煤块前进的位移 （3）煤块最终在小车上留下的痕迹长度 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 《人教版高中物理必修一第四章第四单元单元测试卷》参考答案 1．A 【详解】惯性只和物体的质量有关，故A正确，BCD错误； 故选A。 2．C 【详解】A．由小球受到的空气阻力与速率成正比，由可以知道在上升过程中空气阻力减小，又重力向下，故上升阶段合力减小，故加速度减小。下降过程中速率增大，空气阻力增大，方向向上，而重力向下故合力逐渐减小，加速度逐渐减小，A正确，不符合题意； B．由图可以知道，速度为时球匀速，说明重力等于阻力，故有 得 故抛出瞬间的空气阻力为 故抛出瞬间的加速度为 B正确，不符合题意； C．小球抛出时重力向下，阻力向下，此时速率最大时阻力最大，可以知道合力在抛出时最大，此时加速度也最大，而加速度最小值为零，出现在匀速运动至落地前，C错误，符合题意； D．上升过程若是匀减速直线运动，其平均速度为，而从图中可以看出其面积小于匀减速直线运动的面积，即图中的位移小于做匀减速的位移，而平均速度等于位移比时间，故其平均速度小于匀减速的平均速度，即小于，D正确，不符合题意。 故选C。 3．A 【详解】力学中国际单位制的基本单位分别为米（m）、千克（kg）、秒（s）。牛顿、米/秒属于导出单位。 故选A。 4．D 【详解】AD．由图看出，合外力F减小，则由牛顿第二定律得知加速度a减小，加速度与速度同向，物体做变加速运动，速度越来越大，故A错误，D正确； BC．由于a与v同向，物体的速度增大，在t0时刻加速度为零，速度最大，故BC错误。 故选D。 5．C 【详解】A．人在a处于平衡状态，人所受支持力等于重力，根据牛顿第三定律，压力等于支持力，因此人的重力从a点读出为1000N，质量约为100kg，故A错误； B．b到c的过程中，压力从小于重力到大于重力，加速度先减小到零后增大，故B错误； C．d到e的过程中，压力为0，处于完全失重状态，故C正确； D．f点对应的压力最大，大于重力，则人处于超重状态，人应处于最低点，故D错误。 故选C。 6．D 【详解】A．设杆的长度为3L，杂技演员开始做匀加速运动，下滑达到的最大速度为v，则在加速阶段的平均速度为 在减速阶段的平均速度为 故 故A错误； C．在下滑三分之一的过程中有 后三分之二的过程中有 联立可得 故B错误； B．下滑三分之一管长时获得的速度为 下滑三只之二过程中有 解得 故B错误； D．在加速下滑阶段，根据牛顿第二定律可得 在减速阶段，根据牛顿第二定律可得 又 联立解得 若等于，此时 有解，故D正确。 故选D。 7．AD 【详解】A．湿透的小狗，不停地抖动身体，以抖落体毛上的水，是利用了惯性，故A正确； BC．惯性与质量有关，与运动状态无关，故BC错误； D．决定物体惯性大小的唯一量度是物体的质量，故D正确； 故选AD。 8．BC 【详解】A ．剪断细线 P 前，对小球 a 进行受力分析，小球 a 受竖直向下的重力，水平向右的弹簧弹力以及沿绳子向上的细绳的拉力。根据共点力平衡有 解得 故 A 错误： B ．剪断细线瞬间，弹簧的弹力不变，小球 a 所受的合力等于其剪断前细绳的拉力，即 对小球根据牛顿第二定律得 解得 故 B 正确； C ．剪断细线 P 的瞬间，弹簧的弹力不变，所以小球 b 处于静止状态，合力为零，加速度为0，故 C 正确； D ．剪断细线 P 前，对 b 球受力分析，有 解得 即两个细线上的拉力是相同的，剪断细线 P 瞬间，弹簧的弹力不变，小球 b 受力情况不变，所以细线上的拉力不变，即剪断细线 P 的瞬间，细线 Q 的拉力与剪断细线 P 前，细线 Q 的拉力大小相同，故 D 错误。 故选 BC 。 9．BD 【详解】电梯匀速运动时，小球受力平衡，有mg=kx1；弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小了，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有mg-kx2=ma，故加速度向下，电梯可能加速下降或减速上升，电梯中的人处于失重状态． A.A项与上述分析结论不相符，故A错误； B.B项与上述分析结论相符，故B正确； C.C项与上述分析结论不相符，故C错误； D.D项与上述分析结论相符，故D正确． 10．反比 11．mg 12．A 13．0.2 【详解】10．根据实验数据可知，当F一定时，a与M成反比。 11．根据牛顿第二定律，对沙桶 对小车 解得 可知，只有时，外力F近似等于mg。 12．A．为了使外力F近似等于mg平衡阻力，实验前应将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力，故A正确； B．实验时应先接通电源，后放开小车，故B错误； C．“沙桶C的总质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究结果会产生影响，故C错误。 故选A。 13．由于每两个计数点之间还有四个计时点，则计数点之间的时间间隔为 由逐差法得 14． AD 不需要 偶然误差 【详解】（1）[1]AB．垫高木板平衡摩擦力时，借助小车自身重力的分力来平衡，而不是借助外力，故小车前端不挂细绳和槽码，故A正确，B错误； CD．平衡摩擦力时需要小车做匀速直线运动，小车连上纸带可以用打点计时器打点均匀来检验是否匀速，同时还能平衡掉纸带的摩擦力，故小车尾部需要安装纸带，并穿过打点计时器的限位孔，故C错误，D正确； 故选AD。 （2）[2]装置中的力传感器可以把细绳拉力F的大小，即能测出小车的合力，故不需要用悬挂的槽码的重力近似代替为合力，则不需要满足悬挂的槽码总质量远小于小车的质量； （3）[3]相邻两个计数点间还有4个点未画出，则计数点的间隔为 计数点AD间的距离为和DG间的距离为为连续两段位移，由匀变速直线运动的判别式可得 解得 [4]张明只量出AB间的距离和BC间的距离来计算加速度，和他相比李红的做法取的位移距离较多，能用多组数据求平均值，更有利于减小实验的偶然误差； （4）[5]根据表格数据在坐标纸中作出图像如图 （5）[6][7]木块在粗糙水平面上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有 整理可得 则图像的斜率的意义为 可得 图像与横轴的交点坐标为b，即有 解得 15．（1）（2）32m/s 【详解】（1）弹射阶段，由牛顿第二定律，火箭受到的合力为 （2）弹射过程火箭做初速度为0的匀加速运动，故末速度为 16．（1），方向沿斜面向下；（2）A先着地， 【详解】（1）假设A保持静止，则B也保持静止，绳子的拉力为 B受到的最大静摩擦力为 B保持静止，受到摩擦力的大小为 故假设成立，斜面对B物块摩擦力大小为，方向沿斜面向下。 （2）A物块下落，根据动力学公式有 解得 B物块沿斜面下落，根据牛顿第二定律有 解得 根据动力学公式有 解得 故A先着地，着地的时间差为 17．（1）飞艇在25s内所下落的高度为3000m；（2）在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力至少是其重力的2.152倍． 【详解】(1)设飞艇在25 s内下落的加速度为a1，根据牛顿第二定律可得 mg－F阻＝ma1 解得： a1＝9.6 m/s2. 飞艇在25 s内下落的高度为 h1＝a1t2＝3000 m (2)25 s后飞艇将做匀减速运动，开始减速时飞艇的速度v为 v＝a1t＝240 m/s 减速运动下落的最大高度为 h2＝(6000－3000－500)m＝2500 m 减速运动飞艇的加速度大小a2至少为 a2＝＝11.52 m/s2 设座位对大学生的支持力为N，则 N－mg＝ma2 N＝m(g＋a2)＝2.152mg 根据牛顿第三定律，N′＝N，即大学生对座位压力是其重力的2.152倍． 18．(1) 2s  (2) 8.4m  (3) 2.8m 【分析】分别对滑块和平板车进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自加速度，物块在小车上停止相对滑动时，速度相同，根据运动学基本公式即可以求出时间．通过运动学公式求出位移． 【详解】(1)根据牛顿第二定律，刚开始运动时对小黑煤块有： FN-mg=0 代入数据解得：a1=2m/s2 刚开始运动时对小车有： 解得：a2=0.6m/s2 经过时间t，小黑煤块和车的速度相等，小黑煤块的速度为： v1=a1t 车的速度为： v2=v+a2t 解得：t=2s； (2)在2s内小黑煤块前进的位移为： 2s时的速度为： 此后加速运动的加速度为： 然后和小车共同运动t2=1s时间，此1s时间内位移为： 所以煤块的总位移为： (3)在2s内小黑煤块前进的位移为： 小车前进的位移为： 两者的相对位移为： 即煤块最终在小车上留下的痕迹长度2.8m． 【点睛】该题是相对运动的典型例题，要认真分析两个物体的受力情况，正确判断两物体的运动情况，再根据运动学基本公式求解． 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $