4.必修1 第四章 运动和力的关系-高中物理·3年真题按章分类（2024-2026）

【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 必修第一册 第四章 运动和力的关系 16个单选题 + 11个实验题 + 1个解答题 + 3个多选题 ---- 教 师 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·甘肃)2025年11月，人形机器人“夸父”担任第十五届全运会0号火炬手，以拟人姿态奔跑完成百米火炬传递。已知机器人的质量为，鞋底与地面的动摩擦因数为0.8，重力加速度取。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，考虑奔跑时竖直方向的重心起伏，下列说法正确的是( ) A.机器人奔跑时，竖直方向合力恒为零 B.机器人奔跑时，受到的静摩擦力恒为 C.机器人奔跑时，支持力与重力是一对作用力与反作用力 D.机器人单脚着地时，地面给机器人的支持力可能大于 1.D 根据题意可知，机器人重力最大静摩擦力机器人奔跑时存在竖直方向的重心起伏，即竖直方向有加速度，由牛顿第二定律可知竖直方向合力不为零，A错误。静摩擦力的大小随运动状态动态变化，如：当脚离地时不受静摩擦力，不可能恒为，B错误。作用力与反作用力是两个相互作用物体之间的相互力，支持力是地面给机器人的力、重力是地球给机器人的力，两个力作用在同一物体上，不属于作用力与反作用力，C错误。当机器人竖直方向有向上的加速度时处于超重状态，由牛顿第二定律得因此支持力可能大于，D正确。 2.(2026高考·北京)质量为的汽车在水平直道上进行刹车性能测试。汽车速度为时开始刹车直至停止，刹车过程中所受合力为，则刹车距离为( ) A.135m B.90m C.45m D.15m 2.C 根据牛顿第二定律，代入数据得加速度大小方向与运动方向相反。刹车过程是末速度为0的匀减速直线运动，由匀变速直线运动速度位移公式整理得代入、，计算得故选C。 3.(2026高考·云南)云南宣威尼珠河大峡谷的“青云电梯”为谷底孩子们上学提供了交通便利。若电梯由静止开始上升，用时，则此过程电梯的平均速度大小及电梯向上加速时乘客所处的状态分别为( ) A.，超重 B.，超重 C.，失重 D.，失重 3.A 平均速度计算：根据平均速度定义式，代入位移、时间，可得超重失重判断：电梯向上加速时加速度竖直向上，乘客处于超重状态，故选A。 4.(2025高考·甘肃)2025年4月24日，在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的内燃料对火箭的平均推力约为。火箭质量约为500吨且认为在内基本不变，则火箭在初始内的加速度大小约为(　　)(重力加速度g取) A. B. C. D. 4.A 根据题意，由牛顿第二定律有代入数据解得，选A。 5.(2025高考·北京)模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中，受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示(向上为正)。下列说法正确的是(　　) A.从到，实验舱处于电磁弹射过程 B.从到，实验舱加速度大小减小 C.从到，实验舱内物体处于失重状态 D.时刻，实验舱达到最高点 5.B 间，f向下，先增大后减小，可知此时速度方向向上，先增大后减小，故实验舱先处于弹射过程后做竖直上抛运动，A错误。，f向下在减小，可知此时速度方向向上，速度在减小，根据牛顿第二定律有即故加速度大小在减小，B正确。间，f向上，先增大后减小，可知此时速度方向向下，先增大后减小，先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，C错误。根据前面分析可知时刻速度方向改变，从向上变成向下运动，故时刻到达最高点，D错误。 6.(2025高考·陕晋青宁卷)某智能物流系统中，质量为20kg的分拣机器人沿水平直线轨道运动，受到的合力沿轨道方向，合力F随时间t的变化如图所示，则下列图像可能正确的是(  ) A. B. C. D. 6.A 根据牛顿第二定律和题图的F—t图画出如图所示的a—t图像 可知机器人在0 ~ 1s和2 ~ 3s内加速度大小均为1m/s2，方向相反，由v—t图线的斜率表示加速度可知A正确。 7.(2025高考·安徽)如图，装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上，木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动，木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为，甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力，重力加速度g取，则在乙下落的过程中(　　) A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大 C.甲运动的加速度大小为 D.乙受到绳子的拉力大小为 7.C 因为物块甲向右运动，木箱静止，根据相对运动，甲对木箱的摩擦力方向向右，A错误。设乙运动的加速度为，只有乙有竖直向下的恒定加速度，对甲、乙和木箱，由整体法，竖直方向受力分析有则地面对木箱的支持力大小不变，B错误。设绳子的弹力大小为，对甲受力分析有对乙受力分析有联立解得，，C正确，D错误。 8.(2025高考·山东)工人在河堤的硬质坡面上固定一垂直坡面的挡板，向坡底运送长方体建筑材料。如图所示，坡面与水平面夹角为，交线为PN，坡面内QN与PN垂直，挡板平面与坡面的交线为MN，。若建筑材料与坡面、挡板间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，则建筑材料沿MN向下匀加速滑行的加速度大小为(  ) A. B. C. D. 8.B 根据牛顿第二定律可得，选B。 9.(2025高考·浙江)中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度，下列说法正确的是(　　) A.双臂夹角越大受力越小 B.杠铃对每只手臂作用力大小为 C.杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D.在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 9.D 杠铃的重力为手臂与水平的杠铃之间有夹角，假设手臂与竖直方向夹角为，根据平衡条件可知可知，双臂夹角越大，F越大；结合，解得杠铃对手臂的弹力，而杠铃对手臂的作用力是弹力和摩擦力的合力，可知杠铃对每只手臂作用力大小大于，AB错误。杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，C错误。加速举起杠铃，人和杠铃构成的相互作用系统加速度向上，系统处于超重状态，因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，D正确。 10.(2024高考·全国)如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略)，盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中，可能正确的是( ) A. B. C. D. 10.D 设P的质量为，P与桌面的动摩擦力为；以P为对象，根据牛顿第二定律可得以盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律可得联立可得可知当砝码的重力大于时，才有一定的加速度，当趋于无穷大时，加速度趋近等于。 11.(2024高考·北京)如图所示，飞船与空间站对接后，在推力F作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为m和M，则飞船和空间站之间的作用力大小为(   ) A. B. C. D. 11.A 根据题意，对整体应用牛顿第二定律有F = (M＋m)a对空间站分析有F′= Ma解两式可得飞船和空间站之间的作用力，A入选。 12.(2024高考·浙江)下列属于国际单位制基本单位符号的是(　　) A.s B.N C.F D.T 12.A 国际单位制中的基本单位分别是：长度的单位是米，符号m；质量的单位是千克，符号kg；时间的单位是秒，符号s；电流的单位是安培，符号是A；热力学温度的单位是开尔文，符号K；物质的量单位是摩尔，符号mol；发光强度的单位是坎德拉，符号cd。 13.(2024高考·安徽)如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上。缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中(  ) A.速度一直增大 B.速度先增大后减小 C.加速度的最大值为 D.加速度先增大后减小 13.A 缓慢拉至P点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力F与重力和两弹簧的拉力合力为零。此时两弹簧的合力为大小为。当撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，A正确，B错误。小球从P点运动到O点的过程中，形变量变小弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小球受的合外力一直变小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度，由牛顿第二定律可知加速度的最大值为，CD错误。 14.(2024高考·安徽)倾角为的传送带以恒定速率顺时针转动。时在传送带底端无初速轻放一小物块，如图所示。时刻物块运动到传送带中间某位置，速度达到。不计空气阻力，则物块从传送带底端运动到顶端的过程中，加速度a、速度v随时间t变化的关系图线可能正确的是(  ) A. B. C. D. 14.C 时间内：物体轻放在传送带上，做加速运动。受力分析可知，物体受重力、支持力、滑动摩擦力，滑动摩擦力大于重力的下滑分力，合力不变，故做匀加速运动。之后：当物块速度与传送带相同时，静摩擦力与重力的下滑分力相等，加速度突变为零，物块做匀速直线运动。C正确，ABD错误。 15.(2024高考·湖南)如图，质量分别为、、、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， B.2g， C.2g， D.g， 15.A 剪断前，对BCD分析对D剪断后，对B解得方向竖直向上；对C解得方向竖直向下，A入选。 16.(2024高考·广东)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是( ) A. B. C. D. 16.B 在木块下落高度之前，木块所受合外力为木块的重力保持不变，即当木块接触弹簧后，弹簧弹力向上，则木块的合力到合力为零前，随着增大减小；当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中木块所受合外力向上，随着增大增大，图像如图所示 B正确，A错误。在木块下落高度之前，木块做匀加速直线运动，根据速度逐渐增大， 图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以图像斜率继续增大，当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以图斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，经以上分析可知，木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运动到最高点，图像大致为 CD错误。 二、多选题 1.(2025高考·广西)独竹漂是我国一项民间技艺。如图，在平静的湖面上，独竹漂选手手持划杆踩着楠竹，沿直线减速滑行，选手和楠竹相对静止，则(　　) A.选手所受合力为零 B.楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下 C.手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移，更易保持平衡 D.选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面 1.CD 选手和楠竹在水里减速滑行，速度在变化，根据牛顿第二定律可知合力不为零，A错误。楠竹在水平方向有加速度，选手对楠竹的力在竖直方向有压力，水平方向有摩擦力，所以选手对楠竹的力方向不是竖直向下，B错误。选手和楠竹相对静止，且减速滑行，选手和楠竹的重心要在同一竖直面上才能保持相对稳定，C正确。选手和楠竹构成的整体在减速滑行，受到的合力不为零，根据力的作用线和重心的关系可知整体的重心与楠竹受到合力作用线应该在同一竖直面上，D正确。 2.(2025高考·黑吉辽蒙卷)如图(a)，倾角为的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的小物块甲、乙同时以初速度沿斜面下滑，甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为、，整个过程中斜面相对地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图(b)所示，两条曲线均为抛物线，乙的曲线在时切线斜率为0，则(  ) A. B.时，甲的速度大小为 C.之前，地面对斜面的摩擦力方向向左 D.之后，地面对斜面的摩擦力方向向左 2.AD 位置与时间的图像的斜率表示速度，甲乙两个物块的曲线均为抛物线，则甲物体做匀加速运动，乙物体做匀减速运动，在时间内甲乙的位移可得可得时刻甲物体的速度为，B错误。甲物体的加速度大小为乙物体的加速度大小为由牛顿第二定律可得甲物体同理可得乙物体联立可得，A正确。设斜面的质量为，取水平向左为正方向，由系统牛顿第二定理可得则之前，地面和斜面之间摩擦力为零，C错误。之后，乙物体保持静止，甲物体继续沿下面向下加速，由系统牛顿第二定律可得即地面对斜面的摩擦力向左，D正确。 3.(2024高考·辽宁)一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为μ。时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内，木板速度v随时间t变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是(　　) A.小物块在时刻滑上木板 B.小物块和木板间动摩擦因数为2μ C.小物块与木板的质量比为3：4 D.之后小物块和木板一起做匀速运动 3.ABD 图像的斜率表示加速度，可知时刻木板的加速度发生改变，故可知小物块在时刻滑上木板，A正确。结合图像可知时刻，木板的速度为设小物块和木板间动摩擦因数为，由题意可知物体开始滑上木板时的速度为 ，负号表示方向水平向左物块在木板上滑动的加速度为经过时间与木板共速此时速度大小为，方向水平向右，故可得解得，B正确。设木板质量为M，物块质量为m，根据图像可知物块未滑上木板时，木板的加速度为故可得解得根据图像可知物块滑上木板后木板的加速度为此时对木板由牛顿第二定律得解得C错误。假设之后小物块和木板一起共速运动，对整体故可知此时整体处于平衡状态，假设成立，即之后小物块和木板一起做匀速运动，D正确。 三、实验题 1.(2026高考·湖北)某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，使用的器材有：直导轨、小车、光电门、数字毫秒计、遮光条、天平、钩码、刻度尺、游标卡尺、定滑轮、细绳等。实验装置如图所示，光电门1、2分别固定在导轨、处，遮光条安装在小车上，连接小车两端的细绳分别跨过左右定滑轮、各悬挂10个质量均为的钩码，定滑轮间的细绳与导轨平行。重力加速度大小为 。实验步骤如下： ⅰ.用天平测量小车和遮光条的总质量 ，用刻度尺测量、间的距离，用游标卡尺测量遮光条的宽度 。 ⅱ.调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等。 ⅲ.从左侧细绳取下 个钩码挂到右侧细绳，再从导轨左端静止释放小车，用数字毫秒计测量遮光条经过光电门1、2的遮光时间、。 回答下列问题： (1)步骤ⅱ操作的主要目的是__________。 (2)由牛顿第二定律，小车的加速度大小 __________(用、 、 和 表示)。 (3)步骤ⅲ中测得的小车加速度大小 __________(用 、、和表示)。 (4)该同学根据测出的多组、 值，作出图像。若该图像近似是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成__________。 (5)若图像明显不过原点，原因可能是__________(单选，填标号)。 A.步骤ⅲ中小车没有从静止释放 B.步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当 C.钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量 1.【答案】(1)平衡摩擦力 (2) (3) (4)正比 (5)B 【解析】(1)通过两个光电门的遮光时间近似相等，可知速度相等，小车做匀速运动，故步骤ⅱ的主要目的是平衡摩擦力； (2)根据牛顿第二定律，对整体解得小车的加速度大小为 (3)根据运动学公式有解得 (4)根据前面分析有可知当图像为一条过原点的直线，当质量一定时，物体的加速度与所受到的合外力成正比； (5)A.小车没有从静止释放，不影响测量的加速度大小，故不会使图像不过原点，A错误。导轨的倾斜程度调节不恰当时，可知平衡摩擦力不足或者过大，根据牛顿第二定律，对整体得，图像不过原点，B正确。根据前面分析，对整体分析得出加速度表达式，当钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量，对本实验没有影响，C错误。 2.(2026高考·河南)某实验小组利用图1所示装置验证牛顿第二定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图2所示，则__________mm。 (2)调整好装置，释放滑块。数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为，则滑块通过光电门1的速度大小__________(保留2位有效数字)。 (3)记录滑块通过光电门2的遮光时间，计算滑块通过光电门2的速度大小，测出两光电门间距为，则滑块下滑的加速度__________(用、、表示)。测得气垫导轨两支脚间距为，垫高为 ，理论上__________(用、 、重力加速度大小表示)，若两者在误差允许范围内相等，即验证了牛顿第二定律。 2.【答案】(1)5.10 (2)0.50 (3)； 【解析】(1)游标卡尺的读数，即遮光条的宽度为 (2)滑块经过光电门的时间极短，用滑块经过光电门的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门1的速度大小 (3)根据速度位移关系有可得 根据几何关系可得导轨与水平方向夹角的正弦值为若不考虑阻力，即理论上，根据牛顿第二定律有可得。 3.(2025高考·山东)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： (1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用 (填“5.00”或“1.00”)的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 (2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度、，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间，计算小车的加速度 (结果保留2位有效数字)。 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应 (填“增大”或“减小”)轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为 (填“”或“”)。 3.【答案】(1)1.00 实验用遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度越小，代替时的误差越小，故为较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度，选择宽度较小的的遮光片； (2) 根据加速度的定义式可得 (3)增大 根据图像可知当有一定大小的外力F时此时小车的加速度仍为零，可知平衡摩擦力不足，若要得到一条过原点的直线，需要平衡摩擦力，故实验中应增大轨道的倾角； (4) 图乙中直线斜率为，根据可知直线斜率的单位为。 4.(2025高考·广西)在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器，下同)质量不变，这种实验方法是 。 (2)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持 。 (3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由。 (4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比 。 4.【答案】(1)控制变量法 在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器)质量不变，这种实验方法是控制变量法。 (2)平行 实验时，为使小车受到的合外力等于细绳的拉力，要调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持平行，保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致，减小实验误差。 (3)需要；撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 由图乙可知，当拉力F为某一值时才产生加速度，说明小车受到摩擦力，需要补偿阻力。补偿方法：撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 (4) 两车均从静止释放，都做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的位移公式可知因为联立解得。 5.(2025高考·陕晋青宁卷)下图为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。 (1)实验中应将木板 (填“保持水平”或“一端垫高”)。 (2)为探究加速度a与质量m的关系，某小组依据实验数据绘制的图像如图所示，很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系，以下选项可以直观判断的有 。(多选，填正确答案标号) 0.2 0.618 0.33 0.482 0.40 0.403 0.50 0.317 1.00 0.152 A.图像 B.图像 C.图像 D.图像 (3)为探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上；乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上，在其他实验操作相同的情况下， (填“甲”或“乙”)同学的方法可以更好地减小误差。 5.【答案】(1)一端垫高 实验需补偿阻力，消除木板对小车的阻力的影响，应将木板一端垫高，使小车在无拉力时能匀速运动。 (2)AC 作出图像，可以将图像“化曲为直”，便于判断，a与m是否成反比关系，A正确。作出图像，无法体现a与m是否成反比关系，B错误。作出图像，若a与m是成反比关系，有为定值，则图像是一条平行于横轴的直线，可间接判断a与m是否成反比关系，C正确。作出图像，无法体现a与m是否成反比关系，D错误。 (3)乙 甲同学的方法中，槽码依次放在槽码盘上，小车质量M不变，拉力(m为槽码总质量)，但随着m增大，不满足条件，拉力与mg偏差增大，误差变大；乙同学的方法中，将小车上的槽码移到槽码盘上，总质量不变(M为小车质量，m为槽码质量)，拉力(当时近似，但实际总质量不变)，拉力更接近理论值，系统误差更小，故乙同学方法更好。 6.(2025高考·安徽)某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车 。(选填正确答案标号) a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。时，物体处于 (选填“超重”或“失重”)状态；以为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的图像为图丁中的图线a、 ②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其图像为图丁中的图线 。(选填“b”“c”或“d”) 6.【答案】(1)c 平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动，选c。 (2)失重 根据图像可知时，加速度方向竖直向下，故处于失重状态； D 对物体根据牛顿第二定律整理得可知图像的斜率为，故将物体质量增大一倍，图像斜率变小，纵轴截距不变，其图像为图丁中的图线d。 7.(2025高考·浙江)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。 (1)如图是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点，电源频率为，打下计数点3时小车速度为 (保留三位有效数字)。 (2)下列说法正确的是 (多选) A.改变小车总质量，需要重新补偿阻力 B.将打点计时器接到输出电压为的交流电源上 C.调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行 D.小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车 (3)改用如图1所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平，滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为，测得两个光电门间距为x，用游标卡尺测量遮光条宽度d，结果如图2所示，其读数 mm，则滑块加速度 (用题中所给物理量符号表示)。 7.【答案】(1)0.390 相邻计数点间的时间间隔T=0.1s打计数点3时的速度。 (2)CD 平衡摩擦力时满足两边质量消掉，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，选项A错误。电火花计时器需要接220V交流电源，选项B错误。调节滑轮高度，使牵引小车的细线根长木板保持平行，选项C正确。小车应尽量接近打点计时器，并应该先接通电源后释放小车，以充分利用纸带，D正确,选CD。 (3)10.00 遮光条宽度d=10mm+0.05mm×0=10.00mm 经过两光电门时的速度分别为根据解得。 8.(2024高考·全国)学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为 N(结果保留1位小数)； (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，则此段时间内物体处于 (填“超重”或“失重”)状态，电梯加速度大小为 (结果保留1位小数)。 8.【答案】(1)5.0 由图可知弹簧测力计的分度值为0.5N，则读数为5.0N。 (2)失重 电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，小于物体的重力可知此段时间内物体处于失重状态； 1.0 根据根据牛顿第二定律代入数据联立解得电梯加速度大小。 9.(2024高考·甘肃)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)以下操作正确的是______(单选，填正确答案标号)。 A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力 C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器 (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是______(单选，填正确答案标号)。 A. B. C. D. (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成 (填“正比”或“反比”)；甲组所用的 (填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。 9.【答案】(1)B 为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质量，A错误。为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和长木板平行，B正确。补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，C错误。根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，D错误。 (2)D 根据逐差法可知、，，联立可得小车加速度表达式为，故选D。 (3)反比 根据图像可知与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比； 槽码 设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律化简可得故斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。 10.(2024高考·江西)某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 (1)实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。 (2)小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F，作出图像，如图(b)中图线甲所示。 (3)由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比。为了进一步探究，将小车的质量增加至，重复步骤(2)的测量过程，作出图像，如图(b)中图线乙所示。 (4)与图线甲相比，图线乙的线性区间 ，非线性区间 。再将小车的质量增加至，重复步骤(2)的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示(表中第组数据未列出)。 序号 1 2 3 4 5 钩码所受重力 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 小车加速度 0.26 0.55 0.82 1.08 1.36 序号 6 7 8 15 钩码所受重力 0.120 0.140 0.160 …… 0.300 小车加速度 1.67 1.95 2.20 …… 3.92 (5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙。 (6)根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量 时，a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释。 10.【答案】(4)较大；较小 由题图(b)分析可知，与图线甲相比，图线之的线性区间较大，非线性区间较小。 (5) 在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，如下图所示 (6)远大于钩码质量 设绳子拉力为，对钩码根据牛顿第二定律有对小车根据牛顿第二定律有联立解得变形得当时，可认为则即a与F成正比。 11.(2024高考·浙江)如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是 ； A.放大法 B.控制变量法 C.补偿法 (2)该实验过程中操作正确的是 ； A.补偿阻力时小车未连接纸带 B.先接通打点计时器电源，后释放小车 C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 (3)在小车质量 (选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为 (填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是 ； A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 (4)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、、、。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式 ；小车加速度的表达式是 。 A.    B.    C. 11.【答案】(1) B 该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法，B入选。 (2) B 补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，A错误。由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，B正确。为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，C错误。 (3)远大于 设小车质量为M，槽码质量为m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有联立解得由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。 系统误差 上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差。 C 该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了阻力)或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小，C入选。 (4) 相邻两计数点间的时间间隔为打计数点5时小车速度的表达式为 A 根据逐差法可得小车加速度的表达式是，A入选。 四、解答题 1.(2026高考·广西)两人抬着一根硬杆，硬杆中点挂有如图所示的轻绳和轻质钩爪，、为轻绳，和为钩爪(支点为)；钩爪夹着质量的石块。图中为正方形，重力加速度大小取。 (1)求静止时绳受到钩爪的拉力。 (2)从静止开始竖直放下石块，用时0.2秒，石块下降的距离为0.1米，整个过程可视为匀加速直线运动，求石块受到钩爪的摩擦力。 1.【答案】(1)，沿向下 (2)，方向竖直向上 【解析】(1)以钩爪和石块组成的系统为研究对象，其受力分析如图所示 静止时系统受力平衡，由平衡条件有代入数据解得由牛顿第三定律可得，静止时绳受到钩爪的拉力方向沿向下。 (2)根据题意，由运动学公式有代入数据解得对石块由牛顿第二定律有代入数据解得方向竖直向上。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 必修第一册 第四章 运动和力的关系 16个单选题 + 11个实验题 + 1个解答题 + 3个多选题 ---- 学 生 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·甘肃)2025年11月，人形机器人“夸父”担任第十五届全运会0号火炬手，以拟人姿态奔跑完成百米火炬传递。已知机器人的质量为，鞋底与地面的动摩擦因数为0.8，重力加速度取。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，考虑奔跑时竖直方向的重心起伏，下列说法正确的是( ) A.机器人奔跑时，竖直方向合力恒为零 B.机器人奔跑时，受到的静摩擦力恒为 C.机器人奔跑时，支持力与重力是一对作用力与反作用力 D.机器人单脚着地时，地面给机器人的支持力可能大于 2.(2026高考·北京)质量为的汽车在水平直道上进行刹车性能测试。汽车速度为时开始刹车直至停止，刹车过程中所受合力为，则刹车距离为( ) A.135m B.90m C.45m D.15m 3.(2026高考·云南)云南宣威尼珠河大峡谷的“青云电梯”为谷底孩子们上学提供了交通便利。若电梯由静止开始上升，用时，则此过程电梯的平均速度大小及电梯向上加速时乘客所处的状态分别为( ) A.，超重 B.，超重 C.，失重 D.，失重 4.(2025高考·甘肃)2025年4月24日，在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的内燃料对火箭的平均推力约为。火箭质量约为500吨且认为在内基本不变，则火箭在初始内的加速度大小约为(　　)(重力加速度g取) A. B. C. D. 5.(2025高考·北京)模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运动过程中，受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示(向上为正)。下列说法正确的是(　　) A.从到，实验舱处于电磁弹射过程 B.从到，实验舱加速度大小减小 C.从到，实验舱内物体处于失重状态 D.时刻，实验舱达到最高点 6.(2025高考·陕晋青宁卷)某智能物流系统中，质量为20kg的分拣机器人沿水平直线轨道运动，受到的合力沿轨道方向，合力F随时间t的变化如图所示，则下列图像可能正确的是(  ) A. B. C. D. 7.(2025高考·安徽)如图，装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上，木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动，木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为，甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力，重力加速度g取，则在乙下落的过程中(　　) A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大 C.甲运动的加速度大小为 D.乙受到绳子的拉力大小为 8.(2025高考·山东)工人在河堤的硬质坡面上固定一垂直坡面的挡板，向坡底运送长方体建筑材料。如图所示，坡面与水平面夹角为，交线为PN，坡面内QN与PN垂直，挡板平面与坡面的交线为MN，。若建筑材料与坡面、挡板间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，则建筑材料沿MN向下匀加速滑行的加速度大小为(  ) A. B. C. D. 9.(2025高考·浙江)中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度，下列说法正确的是(　　) A.双臂夹角越大受力越小 B.杠铃对每只手臂作用力大小为 C.杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D.在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 10.(2024高考·全国)如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略)，盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到图像。重力加速度大小为g。在下列图像中，可能正确的是( ) A. B. C. D. 11.(2024高考·北京)如图所示，飞船与空间站对接后，在推力F作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为m和M，则飞船和空间站之间的作用力大小为(   ) A. B. C. D. 12.(2024高考·浙江)下列属于国际单位制基本单位符号的是(　　) A.s B.N C.F D.T 13.(2024高考·安徽)如图所示，竖直平面内有两完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于水平线上的M、N两点，另一端均连接在质量为m的小球上。开始时，在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O，弹簧处于原长。后将小球竖直向上。缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中(  ) A.速度一直增大 B.速度先增大后减小 C.加速度的最大值为 D.加速度先增大后减小 14.(2024高考·安徽)倾角为的传送带以恒定速率顺时针转动。时在传送带底端无初速轻放一小物块，如图所示。时刻物块运动到传送带中间某位置，速度达到。不计空气阻力，则物块从传送带底端运动到顶端的过程中，加速度a、速度v随时间t变化的关系图线可能正确的是(  ) A. B. C. D. 15.(2024高考·湖南)如图，质量分别为、、、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， B.2g， C.2g， D.g， 16.(2024高考·广东)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是( ) A. B. C. D. 二、多选题 1.(2025高考·广西)独竹漂是我国一项民间技艺。如图，在平静的湖面上，独竹漂选手手持划杆踩着楠竹，沿直线减速滑行，选手和楠竹相对静止，则(　　) A.选手所受合力为零 B.楠竹受到选手作用力的方向一定竖直向下 C.手持划杆可使选手(含划杆)的重心下移，更易保持平衡 D.选手受到楠竹作用力的方向与选手(含划杆)的重心在同一竖直平面 2.(2025高考·黑吉辽蒙卷)如图(a)，倾角为的足够长斜面放置在粗糙水平面上。质量相等的小物块甲、乙同时以初速度沿斜面下滑，甲、乙与斜面的动摩擦因数分别为、，整个过程中斜面相对地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如图(b)所示，两条曲线均为抛物线，乙的曲线在时切线斜率为0，则(  ) A. B.时，甲的速度大小为 C.之前，地面对斜面的摩擦力方向向左 D.之后，地面对斜面的摩擦力方向向左 3.(2024高考·辽宁)一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为μ。时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内，木板速度v随时间t变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是(　　) A.小物块在时刻滑上木板 B.小物块和木板间动摩擦因数为2μ C.小物块与木板的质量比为3：4 D.之后小物块和木板一起做匀速运动 三、实验题 1.(2026高考·湖北)某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，使用的器材有：直导轨、小车、光电门、数字毫秒计、遮光条、天平、钩码、刻度尺、游标卡尺、定滑轮、细绳等。实验装置如图所示，光电门1、2分别固定在导轨、处，遮光条安装在小车上，连接小车两端的细绳分别跨过左右定滑轮、各悬挂10个质量均为的钩码，定滑轮间的细绳与导轨平行。重力加速度大小为 。实验步骤如下： ⅰ.用天平测量小车和遮光条的总质量 ，用刻度尺测量、间的距离，用游标卡尺测量遮光条的宽度 。 ⅱ.调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等。 ⅲ.从左侧细绳取下 个钩码挂到右侧细绳，再从导轨左端静止释放小车，用数字毫秒计测量遮光条经过光电门1、2的遮光时间、。 回答下列问题： (1)步骤ⅱ操作的主要目的是__________。 (2)由牛顿第二定律，小车的加速度大小 __________(用、 、 和 表示)。 (3)步骤ⅲ中测得的小车加速度大小 __________(用 、、和表示)。 (4)该同学根据测出的多组、 值，作出图像。若该图像近似是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成__________。 (5)若图像明显不过原点，原因可能是__________(单选，填标号)。 A.步骤ⅲ中小车没有从静止释放 B.步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当 C.钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量 2.(2026高考·河南)某实验小组利用图1所示装置验证牛顿第二定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图2所示，则__________mm。 (2)调整好装置，释放滑块。数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为，则滑块通过光电门1的速度大小__________(保留2位有效数字)。 (3)记录滑块通过光电门2的遮光时间，计算滑块通过光电门2的速度大小，测出两光电门间距为，则滑块下滑的加速度__________(用、、表示)。测得气垫导轨两支脚间距为，垫高为 ，理论上__________(用、 、重力加速度大小表示)，若两者在误差允许范围内相等，即验证了牛顿第二定律。 3.(2025高考·山东)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： (1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用 (填“5.00”或“1.00”)的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 (2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度、，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间，计算小车的加速度 (结果保留2位有效数字)。 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应 (填“增大”或“减小”)轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为 (填“”或“”)。 4.(2025高考·广西)在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器，下同)质量不变，这种实验方法是 。 (2)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持 。 (3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由。 (4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比 。 5.(2025高考·陕晋青宁卷)下图为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。 (1)实验中应将木板 (填“保持水平”或“一端垫高”)。 (2)为探究加速度a与质量m的关系，某小组依据实验数据绘制的图像如图所示，很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系，以下选项可以直观判断的有 。(多选，填正确答案标号) 0.2 0.618 0.33 0.482 0.40 0.403 0.50 0.317 1.00 0.152 A.图像 B.图像 C.图像 D.图像 (3)为探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上；乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上，在其他实验操作相同的情况下， (填“甲”或“乙”)同学的方法可以更好地减小误差。 6.(2025高考·安徽)某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车 。(选填正确答案标号) a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。时，物体处于 (选填“超重”或“失重”)状态；以为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的图像为图丁中的图线a、 ②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其图像为图丁中的图线 。(选填“b”“c”或“d”) 7.(2025高考·浙江)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。 (1)如图是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点，电源频率为，打下计数点3时小车速度为 (保留三位有效数字)。 (2)下列说法正确的是 (多选) A.改变小车总质量，需要重新补偿阻力 B.将打点计时器接到输出电压为的交流电源上 C.调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行 D.小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车 (3)改用如图1所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平，滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为，测得两个光电门间距为x，用游标卡尺测量遮光条宽度d，结果如图2所示，其读数 mm，则滑块加速度 (用题中所给物理量符号表示)。 8.(2024高考·全国)学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为 N(结果保留1位小数)； (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，则此段时间内物体处于 (填“超重”或“失重”)状态，电梯加速度大小为 (结果保留1位小数)。 9.(2024高考·甘肃)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)以下操作正确的是______(单选，填正确答案标号)。 A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力 C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器 (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是______(单选，填正确答案标号)。 A. B. C. D. (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成 (填“正比”或“反比”)；甲组所用的 (填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。 10.(2024高考·江西)某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 (1)实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。 (2)小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F，作出图像，如图(b)中图线甲所示。 (3)由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比。为了进一步探究，将小车的质量增加至，重复步骤(2)的测量过程，作出图像，如图(b)中图线乙所示。 (4)与图线甲相比，图线乙的线性区间 ，非线性区间 。再将小车的质量增加至，重复步骤(2)的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示(表中第组数据未列出)。 序号 1 2 3 4 5 钩码所受重力 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 小车加速度 0.26 0.55 0.82 1.08 1.36 序号 6 7 8 15 钩码所受重力 0.120 0.140 0.160 …… 0.300 小车加速度 1.67 1.95 2.20 …… 3.92 (5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙。 (6)根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量 时，a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释。 11.(2024高考·浙江)如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是 ； A.放大法 B.控制变量法 C.补偿法 (2)该实验过程中操作正确的是 ； A.补偿阻力时小车未连接纸带 B.先接通打点计时器电源，后释放小车 C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 (3)在小车质量 (选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为 (填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是 ； A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 (4)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、、、。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式 ；小车加速度的表达式是 。 A.    B.    C. 四、解答题 1.(2026高考·广西)两人抬着一根硬杆，硬杆中点挂有如图所示的轻绳和轻质钩爪，、为轻绳，和为钩爪(支点为)；钩爪夹着质量的石块。图中为正方形，重力加速度大小取。 (1)求静止时绳受到钩爪的拉力。 (2)从静止开始竖直放下石块，用时0.2秒，石块下降的距离为0.1米，整个过程可视为匀加速直线运动，求石块受到钩爪的摩擦力。 必修第一册 第四章 运动和力的关系 ---- 参考答案及解析 ---- 一、单选题 1.D 根据题意可知，机器人重力最大静摩擦力机器人奔跑时存在竖直方向的重心起伏，即竖直方向有加速度，由牛顿第二定律可知竖直方向合力不为零，A错误。静摩擦力的大小随运动状态动态变化，如：当脚离地时不受静摩擦力，不可能恒为，B错误。作用力与反作用力是两个相互作用物体之间的相互力，支持力是地面给机器人的力、重力是地球给机器人的力，两个力作用在同一物体上，不属于作用力与反作用力，C错误。当机器人竖直方向有向上的加速度时处于超重状态，由牛顿第二定律得因此支持力可能大于，D正确。 2.C 根据牛顿第二定律，代入数据得加速度大小方向与运动方向相反。刹车过程是末速度为0的匀减速直线运动，由匀变速直线运动速度位移公式整理得代入、，计算得故选C。 3.A 平均速度计算：根据平均速度定义式，代入位移、时间，可得超重失重判断：电梯向上加速时加速度竖直向上，乘客处于超重状态，故选A。 4.A 根据题意，由牛顿第二定律有代入数据解得，选A。 5.B 间，f向下，先增大后减小，可知此时速度方向向上，先增大后减小，故实验舱先处于弹射过程后做竖直上抛运动，A错误。，f向下在减小，可知此时速度方向向上，速度在减小，根据牛顿第二定律有即故加速度大小在减小，B正确。间，f向上，先增大后减小，可知此时速度方向向下，先增大后减小，先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，C错误。根据前面分析可知时刻速度方向改变，从向上变成向下运动，故时刻到达最高点，D错误。 6.A 根据牛顿第二定律和题图的F—t图画出如图所示的a—t图像 可知机器人在0 ~ 1s和2 ~ 3s内加速度大小均为1m/s2，方向相反，由v—t图线的斜率表示加速度可知A正确。 7.C 因为物块甲向右运动，木箱静止，根据相对运动，甲对木箱的摩擦力方向向右，A错误。设乙运动的加速度为，只有乙有竖直向下的恒定加速度，对甲、乙和木箱，由整体法，竖直方向受力分析有则地面对木箱的支持力大小不变，B错误。设绳子的弹力大小为，对甲受力分析有对乙受力分析有联立解得，，C正确，D错误。 8.B 根据牛顿第二定律可得，选B。 9.D 杠铃的重力为手臂与水平的杠铃之间有夹角，假设手臂与竖直方向夹角为，根据平衡条件可知可知，双臂夹角越大，F越大；结合，解得杠铃对手臂的弹力，而杠铃对手臂的作用力是弹力和摩擦力的合力，可知杠铃对每只手臂作用力大小大于，AB错误。杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，C错误。加速举起杠铃，人和杠铃构成的相互作用系统加速度向上，系统处于超重状态，因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，D正确。 10.D 设P的质量为，P与桌面的动摩擦力为；以P为对象，根据牛顿第二定律可得以盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律可得联立可得可知当砝码的重力大于时，才有一定的加速度，当趋于无穷大时，加速度趋近等于。 11.A 根据题意，对整体应用牛顿第二定律有F = (M＋m)a对空间站分析有F′= Ma解两式可得飞船和空间站之间的作用力，A入选。 12.A 国际单位制中的基本单位分别是：长度的单位是米，符号m；质量的单位是千克，符号kg；时间的单位是秒，符号s；电流的单位是安培，符号是A；热力学温度的单位是开尔文，符号K；物质的量单位是摩尔，符号mol；发光强度的单位是坎德拉，符号cd。 13.A 缓慢拉至P点，保持静止，由平衡条件可知此时拉力F与重力和两弹簧的拉力合力为零。此时两弹簧的合力为大小为。当撤去拉力，则小球从P点运动到O点的过程中两弹簧的拉力与重力的合力始终向下，小球一直做加速运动，A正确，B错误。小球从P点运动到O点的过程中，形变量变小弹簧在竖直方向的合力不断变小，故小球受的合外力一直变小，加速度的最大值为撤去拉力时的加速度，由牛顿第二定律可知加速度的最大值为，CD错误。 14.C 时间内：物体轻放在传送带上，做加速运动。受力分析可知，物体受重力、支持力、滑动摩擦力，滑动摩擦力大于重力的下滑分力，合力不变，故做匀加速运动。之后：当物块速度与传送带相同时，静摩擦力与重力的下滑分力相等，加速度突变为零，物块做匀速直线运动。C正确，ABD错误。 15.A 剪断前，对BCD分析对D剪断后，对B解得方向竖直向上；对C解得方向竖直向下，A入选。 16.B 在木块下落高度之前，木块所受合外力为木块的重力保持不变，即当木块接触弹簧后，弹簧弹力向上，则木块的合力到合力为零前，随着增大减小；当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中木块所受合外力向上，随着增大增大，图像如图所示 B正确，A错误。在木块下落高度之前，木块做匀加速直线运动，根据速度逐渐增大， 图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以图像斜率继续增大，当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以图斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，经以上分析可知，木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运动到最高点，图像大致为 CD错误。 二、多选题 1.CD 选手和楠竹在水里减速滑行，速度在变化，根据牛顿第二定律可知合力不为零，A错误。楠竹在水平方向有加速度，选手对楠竹的力在竖直方向有压力，水平方向有摩擦力，所以选手对楠竹的力方向不是竖直向下，B错误。选手和楠竹相对静止，且减速滑行，选手和楠竹的重心要在同一竖直面上才能保持相对稳定，C正确。选手和楠竹构成的整体在减速滑行，受到的合力不为零，根据力的作用线和重心的关系可知整体的重心与楠竹受到合力作用线应该在同一竖直面上，D正确。 2.AD 位置与时间的图像的斜率表示速度，甲乙两个物块的曲线均为抛物线，则甲物体做匀加速运动，乙物体做匀减速运动，在时间内甲乙的位移可得可得时刻甲物体的速度为，B错误。甲物体的加速度大小为乙物体的加速度大小为由牛顿第二定律可得甲物体同理可得乙物体联立可得，A正确。设斜面的质量为，取水平向左为正方向，由系统牛顿第二定理可得则之前，地面和斜面之间摩擦力为零，C错误。之后，乙物体保持静止，甲物体继续沿下面向下加速，由系统牛顿第二定律可得即地面对斜面的摩擦力向左，D正确。 3.ABD 图像的斜率表示加速度，可知时刻木板的加速度发生改变，故可知小物块在时刻滑上木板，A正确。结合图像可知时刻，木板的速度为设小物块和木板间动摩擦因数为，由题意可知物体开始滑上木板时的速度为 ，负号表示方向水平向左物块在木板上滑动的加速度为经过时间与木板共速此时速度大小为，方向水平向右，故可得解得，B正确。设木板质量为M，物块质量为m，根据图像可知物块未滑上木板时，木板的加速度为故可得解得根据图像可知物块滑上木板后木板的加速度为此时对木板由牛顿第二定律得解得C错误。假设之后小物块和木板一起共速运动，对整体故可知此时整体处于平衡状态，假设成立，即之后小物块和木板一起做匀速运动，D正确。 三、实验题 1.【答案】(1)平衡摩擦力 (2) (3) (4)正比 (5)B 【解析】(1)通过两个光电门的遮光时间近似相等，可知速度相等，小车做匀速运动，故步骤ⅱ的主要目的是平衡摩擦力； (2)根据牛顿第二定律，对整体解得小车的加速度大小为 (3)根据运动学公式有解得 (4)根据前面分析有可知当图像为一条过原点的直线，当质量一定时，物体的加速度与所受到的合外力成正比； (5)A.小车没有从静止释放，不影响测量的加速度大小，故不会使图像不过原点，A错误。导轨的倾斜程度调节不恰当时，可知平衡摩擦力不足或者过大，根据牛顿第二定律，对整体得，图像不过原点，B正确。根据前面分析，对整体分析得出加速度表达式，当钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量，对本实验没有影响，C错误。 2.【答案】(1)5.10 (2)0.50 (3)； 【解析】(1)游标卡尺的读数，即遮光条的宽度为 (2)滑块经过光电门的时间极短，用滑块经过光电门的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门1的速度大小 (3)根据速度位移关系有可得 根据几何关系可得导轨与水平方向夹角的正弦值为若不考虑阻力，即理论上，根据牛顿第二定律有可得。 3.【答案】(1)1.00 实验用遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度越小，代替时的误差越小，故为较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度，选择宽度较小的的遮光片； (2) 根据加速度的定义式可得 (3)增大 根据图像可知当有一定大小的外力F时此时小车的加速度仍为零，可知平衡摩擦力不足，若要得到一条过原点的直线，需要平衡摩擦力，故实验中应增大轨道的倾角； (4) 图乙中直线斜率为，根据可知直线斜率的单位为。 4.【答案】(1)控制变量法 在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器)质量不变，这种实验方法是控制变量法。 (2)平行 实验时，为使小车受到的合外力等于细绳的拉力，要调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持平行，保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致，减小实验误差。 (3)需要；撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 由图乙可知，当拉力F为某一值时才产生加速度，说明小车受到摩擦力，需要补偿阻力。补偿方法：撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 (4) 两车均从静止释放，都做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的位移公式可知因为联立解得。 5.【答案】(1)一端垫高 实验需补偿阻力，消除木板对小车的阻力的影响，应将木板一端垫高，使小车在无拉力时能匀速运动。 (2)AC 作出图像，可以将图像“化曲为直”，便于判断，a与m是否成反比关系，A正确。作出图像，无法体现a与m是否成反比关系，B错误。作出图像，若a与m是成反比关系，有为定值，则图像是一条平行于横轴的直线，可间接判断a与m是否成反比关系，C正确。作出图像，无法体现a与m是否成反比关系，D错误。 (3)乙 甲同学的方法中，槽码依次放在槽码盘上，小车质量M不变，拉力(m为槽码总质量)，但随着m增大，不满足条件，拉力与mg偏差增大，误差变大；乙同学的方法中，将小车上的槽码移到槽码盘上，总质量不变(M为小车质量，m为槽码质量)，拉力(当时近似，但实际总质量不变)，拉力更接近理论值，系统误差更小，故乙同学方法更好。 6.【答案】(1)c 平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动，选c。 (2)失重 根据图像可知时，加速度方向竖直向下，故处于失重状态； D 对物体根据牛顿第二定律整理得可知图像的斜率为，故将物体质量增大一倍，图像斜率变小，纵轴截距不变，其图像为图丁中的图线d。 7.【答案】(1)0.390 相邻计数点间的时间间隔T=0.1s打计数点3时的速度。 (2)CD 平衡摩擦力时满足两边质量消掉，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，选项A错误。电火花计时器需要接220V交流电源，选项B错误。调节滑轮高度，使牵引小车的细线根长木板保持平行，选项C正确。小车应尽量接近打点计时器，并应该先接通电源后释放小车，以充分利用纸带，D正确,选CD。 (3)10.00 遮光条宽度d=10mm+0.05mm×0=10.00mm 经过两光电门时的速度分别为根据解得。 8.【答案】(1)5.0 由图可知弹簧测力计的分度值为0.5N，则读数为5.0N。 (2)失重 电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，小于物体的重力可知此段时间内物体处于失重状态； 1.0 根据根据牛顿第二定律代入数据联立解得电梯加速度大小。 9.【答案】(1)B 为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质量，A错误。为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和长木板平行，B正确。补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，C错误。根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，D错误。 (2)D 根据逐差法可知、，，联立可得小车加速度表达式为，故选D。 (3)反比 根据图像可知与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比； 槽码 设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律化简可得故斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。 10.【答案】(4)较大；较小 由题图(b)分析可知，与图线甲相比，图线之的线性区间较大，非线性区间较小。 (5) 在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，如下图所示 (6)远大于钩码质量 设绳子拉力为，对钩码根据牛顿第二定律有对小车根据牛顿第二定律有联立解得变形得当时，可认为则即a与F成正比。 11.【答案】(1) B 该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法，B入选。 (2) B 补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，A错误。由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，B正确。为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，C错误。 (3)远大于 设小车质量为M，槽码质量为m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有联立解得由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。 系统误差 上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差。 C 该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了阻力)或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小，C入选。 (4) 相邻两计数点间的时间间隔为打计数点5时小车速度的表达式为 A 根据逐差法可得小车加速度的表达式是，A入选。 四、解答题 1.【答案】(1)，沿向下 (2)，方向竖直向上 【解析】(1)以钩爪和石块组成的系统为研究对象，其受力分析如图所示 静止时系统受力平衡，由平衡条件有代入数据解得由牛顿第三定律可得，静止时绳受到钩爪的拉力方向沿向下。 (2)根据题意，由运动学公式有代入数据解得对石块由牛顿第二定律有代入数据解得方向竖直向上。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $