2019-2020學(xué)年新教材高中物理 第四章 運動和力的關(guān)系 章末檢測卷（含解析）新人教版必修第一冊

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1、第四章　章末檢測卷 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題，共40分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分。在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1．下列說法正確的是(　　) A．牛頓通過理想斜面實驗發(fā)現(xiàn)力不是維持物體運動的原因 B．千克、秒、米和牛頓都是力學(xué)中的基本單位 C．物體靜止時有慣性，一旦開始運動，便不再保持原有的運動狀態(tài)，也就失去了慣性 D．法國科學(xué)家笛卡兒指出：如果運動中的物體沒有受到力的

2、作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向 答案　D 解析　伽利略通過理想斜面實驗發(fā)現(xiàn)力不是維持物體運動的原因，A錯誤；千克、米、秒分別是質(zhì)量、長度和時間的單位，都是國際單位制中力學(xué)的基本單位，牛頓是導(dǎo)出單位，B錯誤；慣性是物體的固有屬性，與運動狀態(tài)無關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)，C錯誤；法國科學(xué)家笛卡兒指出：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向，D正確。 2．中華民族的優(yōu)秀文化博大精深，其中古典詩詞是優(yōu)秀文化的代表。從物理角度看古詩詞會發(fā)現(xiàn)別有一番韻味。下面四句詩詞中涉及慣性知識的是(　　) A．唐

3、代李白的《望廬山瀑布》中“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天” B．唐代李白的《早發(fā)白帝城》中“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還” C．宋代陳與義的《襄邑道中》中“臥看滿天云不動，不知云與我俱東” D．明代馮夢龍的《醒世恒言》中“臨崖立馬收韁晚，船到江心補漏遲” 答案　D 解析　“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”描述水流受到重力從很高的地方落下形成瀑布，與慣性無關(guān)，A錯誤；“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還”指千里之遙的江陵，一天時間就已經(jīng)到達，描述船速很快，與慣性知識無關(guān)，B錯誤；“臥看滿天云不動，不知云與我俱東”描述的是以船為參考系的云的運動，與慣性無關(guān)，C錯誤；慣性是物體保持原來

4、勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)，一切物體都有慣性，“臨崖立馬收韁晚”說明物體具有慣性，物體的運動狀態(tài)不能突變，D正確。 3．如圖所示，一條魚在水中正沿直線水平向左加速游動。在這個過程中，關(guān)于水對魚的作用力的方向，合理的是(　　) 答案　A 解析　魚在重力和水的作用力下向左加速運動，合力方向水平向左，所以水的作用力斜向左上方，A正確。 4．如圖所示，某興趣小組制作了一個小降落傘，傘面底端是一個半徑為R的剛性圓環(huán)，在圓環(huán)上等間距地系有四根長度均為2R的細線，將四根細線的另一端連接在一起，并懸掛一質(zhì)量為m的物體。它們一起豎直向下加速降落，當物體下落的加速度大小為0.2g時(g為重力加速

5、度)，每根細線的張力為(　　) A. B. C. D. 答案　A 解析　由幾何關(guān)系可知，每根細線與豎直方向的夾角均為30°，則對下面懸掛的物體，根據(jù)牛頓第二定律可知mg－4Fcos30°＝ma，整理可以得到F＝，A正確，B、C、D錯誤。 5．如圖所示，小球的質(zhì)量為m，用彈簧和細線懸掛在天花板上，保持靜止，彈簧和細線的質(zhì)量忽略不計，且與水平方向的夾角均為60°。當細線被剪斷的瞬間，關(guān)于小球的加速度大小和方向，下列說法正確的是(　　) A．0 B．g，豎直向下 C.g，豎直向下 D.g，右下方與水平方向成60° 答案　D 解析　細線被剪斷之前，小球處于靜止

6、狀態(tài)，對小球進行受力分析，如圖甲所示，正交分解可得F1＝F2＝mg；細線被剪斷的瞬間，彈簧彈力和小球重力都不變，受力分析如圖乙所示，兩力的合力大小為F＝F1＝mg，力F1方向相反，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma得：a＝g，方向向右下方與水平方向成60°角，D正確，A、B、C錯誤。 6．人在平地上靜止站立時，受到的支持力等于人的重力。做原地縱跳時，在快速下蹲后立即蹬伸的過程中，人受到的地面支持力會發(fā)生變化(如圖，G為重力，F(xiàn)為支持力)。下列F-t圖像中能正確反映從人下蹲開始到人離地過程中地面對人的支持力隨時間變化的是(　　) 答案　A 解析　人在地面上靜止站立時，受到的支持力等于人的重力

7、，在快速下蹲時人先向下加速后向下減速到達最低點，故先具有向下的加速度后具有向上的加速度，則人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，受到的支持力先減小后增加；在人蹬伸的過程中，從最低點到達重力與地面的支持力相等的平衡點，人具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，從受力平衡點繼續(xù)上升過程中支持力減小，處于失重狀態(tài)，至人完全離開地面時，支持力減小到零，A正確。 7．如圖所示的裝置叫作阿特伍德機，是阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規(guī)律。繩子兩端的物體下落(或上升)的加速度總是小于自由落體的加速度g。已知物體A、B的質(zhì)量相等，均為4m，物體C的質(zhì)量為m，一切摩擦不計，輕繩不可伸長且足夠長，

8、現(xiàn)將裝置從靜止釋放。下列說法正確的是(　　) A．物體C的加速度為 B．物體C的加速度為 C．物體C對B的拉力為 D．物體C對B的拉力為 答案　BD 解析　設(shè)物體C下落的加速度為a，繩子的張力為T，以物體A作為研究對象有：T－4mg＝4ma，以B、C整體為研究對象有：(4m＋m)g－T＝(4m＋m)a，聯(lián)立以上兩式可解得：a＝，A錯誤，B正確；對物體C，根據(jù)牛頓第二定律得：mg－F＝ma，解得：F＝mg，由牛頓第三定律可知，物體C對B的拉力大小等于B對C的拉力F，C錯誤，D正確。 8．如圖所示，一個質(zhì)量為50 kg的沙發(fā)靜止在水平地面上，甲、乙兩人同時從背面和側(cè)面分別用F1＝

9、120 N、F2＝160 N的力推沙發(fā)，F(xiàn)1與F2相互垂直，且平行于地面。沙發(fā)與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2，下列說法正確的是(　　) A．沙發(fā)會被推動 B．沙發(fā)將沿著F1的方向移動，加速度為0.6 m/s2 C．由于F1小于滑動摩擦力，沙發(fā)將沿著F2的方向移動，加速度為0.2 m/s2 D．沙發(fā)的加速度大小為1 m/s2 答案　AD 解析　由力的合成可知，甲、乙兩人對沙發(fā)的力的合力大小為F＝＝200 N，設(shè)合力的方向在水平面內(nèi)與F1的夾角為θ，則sinθ＝＝0.8，即θ＝53°；而fmax＝μFN＝μmg＝0.3×5

10、00 N＝150 N，有F>fmax，則沙發(fā)要做勻加速直線運動，由牛頓第二定律有F－fmax＝ma，可得a＝1 m/s2，方向沿水平面與F1成53°，A、D正確；B、C錯誤。 9．質(zhì)量m＝2 kg的物塊在粗糙的水平地面上運動，t＝0時刻開始受到方向相反的水平拉力F1、F2的作用(F1與物塊運動方向相同)，以3 m/s的速度做勻速直線運動，F(xiàn)1、F2隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，取g＝10 m/s2，則下列說法正確的是(　　) A．物塊與地面的動摩擦因數(shù)為0.3 B．3 s末物塊的加速度大小為1.5 m/s2 C．5 s末物塊的速度大小為1.5 m/s D．0～5 s內(nèi)物塊的位移大小

11、為9 m 答案　BD 解析　0～2 s內(nèi)，物塊做勻速直線運動，由物塊受力平衡可得F1＋F2－μmg＝0，代入數(shù)據(jù)解得μ＝0.2，A錯誤；第3 s末，根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)1＋F2－μmg＝ma，代入數(shù)據(jù)解得a＝－1.5 m/s2，B正確；2 s后，物塊減速到0的時間為t0＝ s＝2 s，即物塊在4 s末速度減為0，由于F1＋F2＝1 N<μmg＝4 N，故之后處于靜止狀態(tài)，C錯誤；0～5 s內(nèi)物塊的位移大小等于0～4 s內(nèi)物塊的位移大小，x＝v0t1＋·t2＝ m＝9 m，D正確。 10．如圖甲所示的水平傳送帶AB逆時針勻速轉(zhuǎn)動，一物塊沿曲面從一定高度處由靜止開始下滑，以某一初速度從傳送帶

12、左端滑上，在傳送帶上由速度傳感器記錄下物塊速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示(圖中取向左為正方向，以物塊剛滑上傳送帶時為計時起點)，已知傳送帶的速度保持不變，重力加速度g取10 m/s2。關(guān)于物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ及物塊從開始在傳送帶上運動到第一次回到傳送帶左端的時間t，下列計算結(jié)果正確的是(　　) A．μ＝0.2 B．μ＝0.4 C．t＝2.5 s D．t＝4.5 s 答案　AD 解析　由速度—時間圖像可得，0～3 s內(nèi)物塊做勻變速運動的加速度大小為a＝ m/s2＝2.0 m/s2，由牛頓第二定律得μmg＝ma，可得物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，A正確，B錯誤；

13、由速度—時間圖像可知，物塊滑上傳送帶的初速度大小 v0＝4 m/s，傳送帶的速度大小v＝2 m/s，物塊在傳送帶上滑動t1＝3 s后與傳送帶相對靜止，前2 s內(nèi)物塊的位移大小x1＝t1′＝ m＝4 m，方向向右，第3 s內(nèi)的位移大小x2＝t1″＝ m＝1 m，方向向左，前3 s內(nèi)物塊的位移大小x＝x1－x2＝3 m，方向向右，物塊再向左勻速運動的時間t2＝＝ s＝1.5 s，所以物塊從開始在傳送帶上運動到第一次向左返回到傳送帶左端的時間t＝t1＋t2＝3 s＋1.5 s＝4.5 s，C錯誤，D正確。 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分) 二、實驗題(本題共2小題，共14分) 11．(6分)在做“

14、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和力F關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表1中，將測得的反映加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的資料列在表2中。 表1 a/(m·s－2) 1.98 4.06 5.95 8.12 F/N 1.00 2.00 3.00 4.00 表2 a/(m·s－2) 2.04 2.66 3.23 3.98 /(kg－1) 0.50 0.67 0.80 1.00 根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出了a-F、a-圖像，如圖甲、乙所示。 (1)從圖像可以判定：當M一定時，a與F的關(guān)系為________；當F一定時，

15、a與M的關(guān)系為________。(用文字描述) (2)由a-F圖像可知M＝________kg。 (3)由a-圖像可知F＝________N。 答案　(1)成正比　成反比　(2)0.50　(3)4.00 解析　(1)從圖像可以判定：當M一定時，a與F成正比；當F一定時，a與M成反比。 (2)根據(jù)牛頓第二定律a＝，結(jié)合數(shù)學(xué)知識知a-F圖像的斜率表示研究對象的質(zhì)量M的倒數(shù)，由a-F圖像可知，k＝2.00，則M＝0.50 kg。 (3)根據(jù)牛頓第二定律a＝，結(jié)合數(shù)學(xué)知識知a-圖像的斜率表示研究對象的合外力F，由a-圖像可知，k＝4.00，則F＝4.00 N。 12．(8分)某實驗小組欲

16、以圖甲所示實驗裝置“探究小車加速度與受力和質(zhì)量的關(guān)系”。圖中A為小車，B為裝有砝碼的小盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與打點計時器相連，小車的質(zhì)量為m1，小盤(及砝碼)的質(zhì)量為m2。 (1)關(guān)于該實驗，下列說法正確的是________。 A．實驗時先放開小車，再接通打點計時器的電源 B．每次改變小車質(zhì)量后，應(yīng)重新補償阻力 C．本實驗中應(yīng)滿足m2遠小于m1的條件 D．在用圖像探究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)作a-m1圖像 (2)實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的計算式a

17、＝____________________。 (3)某同學(xué)補償好阻力后，在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出小車加速度a與砝碼重力F的圖像如圖丙所示。若牛頓第二定律成立，重力加速度g＝10 m/s2，則小車的質(zhì)量為________ kg，小盤的質(zhì)量為________ kg。(保留兩位有效數(shù)字) (4)實際上，在砝碼的重力越來越大時，小車的加速度不能無限制地增大，將趨近于某一極限值，此極限值為________m/s2。(g＝10 m/s2) 答案　(1)C　(2) (3)2.0　0.060　(4)10 解析　(1)實驗時應(yīng)先接通電源，后釋放小車，A錯誤；每次改

18、變小車質(zhì)量后，不需要重新補償阻力，B錯誤；小車的質(zhì)量m1應(yīng)遠遠大于小盤和砝碼的質(zhì)量m2，因為實際上繩子的拉力F拉＝m1a＝，只有當m2?m1時才滿足F拉≈m2g，即實驗中應(yīng)滿足小盤和砝碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，C正確；因為F＝m1a，所以a＝，判斷圖像是否為過原點的直線比判斷圖像是否為雙曲線更容易、更直觀，所以在用圖像探究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)作a-圖像，D錯誤。 (2)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小， a＝(a1＋a2＋a3)＝。 (3)小車所受合力F合＝F＋m盤g＝m1a，a＝＋，對于a-F圖像，圖像的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，故小車質(zhì)量為：m1＝

19、 kg≈2.0 kg，F(xiàn)＝0時，有：m盤g＝m1a0，解得m盤＝ kg＝0.060 kg。 (4)小車的加速度a＝，m1一定時，m2越大，a越大，當m1?m2時，a≈g，故極限值為10 m/s2。 三、計算題(本題共4小題，共46分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 13．(8分)如圖，用力F向上提通過細繩連在一起的A、B兩物體，使A、B以5 m/s2的加速度勻加速豎直上升，已知A、B的質(zhì)量分別是1 kg和2 kg，繩子所能承受的最大拉力是35 N，取g＝10 m/s2，則： (1)力F的大小是多少？ (2)為使繩子不被拉斷，加速上升的最大加速度是多少？

20、答案　(1)45 N　(2)7.5 m/s2 解析　(1)以A、B整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有： F－(mA＋mB)g＝(mA＋mB)a 代入數(shù)據(jù)解得：F＝45 N。 (2)以B為研究對象，進行受力分析，設(shè)繩子的拉力為T，則根據(jù)牛頓第二定律有：Tmax－mBg＝mBamax 據(jù)題意有：Tmax＝35 N， 可得A、B作為一個整體加速上升的最大加速度為 amax＝7.5 m/s2。 14．(10分)如圖甲所示，傾角θ＝37°的斜面由粗糙的AB段和光滑的BC段組成，質(zhì)量m＝1 kg的物體(可視為質(zhì)點)在平行斜面的恒定外力F作用下由A點加速下滑，運動到B點時，力F突然反向(大小

21、不變)，其部分v-t圖像如圖乙所示，物體滑到C點時速度恰好為零，取sin37°＝0.6，重力加速度g＝10 m/s2，求： (1)外力F的大小及物體在AB段與斜面間的動摩擦因數(shù)μ； (2)物體從A到C的平均速度大小。 答案　(1)8 N　0.5　(2)5 m/s 解析　(1)由于v-t圖像的斜率表示物體的加速度， 加速階段a1＝ m/s2＝10 m/s2 由牛頓第二定律得：F＋mgsinθ－μmgcosθ＝ma1 減速階段a2＝ m/s2＝－2 m/s2 由牛頓第二定律得：mgsinθ－F＝ma2 代入數(shù)據(jù)得：F＝8 N，μ＝0.5。 (2)由于兩段運動都是勻變速直線運

22、動，所以兩段運動的平均速度都是＝＝ m/s＝5 m/s，所以物體從A到C過程中的平均速度大小為5 m/s。 15. (14分)嫦娥五號探測器計劃2019年末發(fā)射，將從月球采樣返回。假設(shè)返回艙從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回，在離地10 km的高度打開阻力降落傘開始減速下降，這一過程中若返回艙所受阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)(空氣阻力系數(shù))為k，設(shè)返回艙總質(zhì)量M＝3000 kg，所受空氣浮力恒定不變，且可認為返回過程為豎直降落。從某時刻開始計時，返回艙運動的v-t圖像如圖所示，圖中AB是曲線在A點的切線，切線與橫軸交點B的坐標為(8 s，0)，CD是平行橫軸的直線，與縱軸交點C的坐標為(0,

23、8 m/s)。g取10 m/s2，請回答下列問題： (1)在初始時刻，即v0＝160 m/s時，返回艙的加速度多大？ (2)求空氣阻力系數(shù)k的數(shù)值；(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)返回艙在距離地面高度h＝1 m時，底部的4個反推力小火箭點火工作，使其速度由8 m/s迅速減至1 m/s后落在地面上，若忽略燃料質(zhì)量的減少對返回艙總質(zhì)量的影響，并忽略此階段速度變化而引起空氣阻力的變化，試估算每支小火箭的平均推力大小(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案　(1)20 m/s2　(2)2.35 kg/m　(3)2.4×104 N 解析　(1)在v0＝160 m/s時，過A點切線的斜率即為返回艙此

24、時的加速度，設(shè)其大小為a1， 則a1＝＝ m/s2＝20 m/s2。 (2)由圖像知，返回艙的v-t圖線的斜率逐漸減小，最后以v1＝8 m/s的速度做勻速運動。 設(shè)返回艙所受空氣浮力為f，在t＝0時， 根據(jù)牛頓第二定律有kv＋f－Mg＝Ma1， 速度為v1＝8 m/s時，返回艙受力平衡， 有kv＋f－Mg＝0， 則有k＝，代入數(shù)據(jù)解得k≈2.35 kg/m。 (3)設(shè)每支小火箭的平均推力大小為F0，此階段返回艙的加速度大小為a2，著地速度為v2， 由題意知，返回艙在距離地面高度h＝1 m前，已處于勻速運動狀態(tài)，故返回艙所受合外力為4個小火箭的推力， 根據(jù)牛頓第二定律有4F0

25、＝Ma2， 又由運動學(xué)公式知v－v＝－2a2h， 代入數(shù)據(jù)解得F0≈2.4×104 N。 16．(14分)如圖所示，特戰(zhàn)隊員從懸停在空中離地235 m高的直升機上沿繩下滑進行降落訓(xùn)練。某特戰(zhàn)隊員和他攜帶的武器裝備質(zhì)量共為80 kg，設(shè)特戰(zhàn)隊員用特制的手套輕握繩子時可獲得200 N的摩擦阻力，緊握繩子時可獲得1000 N的摩擦阻力，下滑過程中特戰(zhàn)隊員必須握住繩子才能確保安全。g取10 m/s2。則： (1)特戰(zhàn)隊員輕握繩子降落時的加速度是多大？ (2)如果要求特戰(zhàn)隊員著地時的速度不大于5 m/s，則特戰(zhàn)隊員在空中下滑過程中按怎樣的方式運動所需時間最短？最短時間為多少？ 答案　(1

26、)7.5 m/s2 (2)特戰(zhàn)隊員按照先輕握繩子加速到一定速度后立即緊握繩子減速，到達地面時速度正好為5 m/s的方式運動所需時間最短　14 s 解析　(1)特戰(zhàn)隊員輕握繩子降落時的加速度為 a1＝＝ m/s2＝7.5 m/s2。 (2)運動過程示意圖如圖所示。特戰(zhàn)隊員按照先輕握繩子加速到一定速度后立即緊握繩子減速，到達地面時速度正好為5 m/s的方式運動所需時間最短。 特戰(zhàn)隊員緊握繩子降落時的加速度大小為 a2＝＝ m/s2＝2.5 m/s2。 設(shè)特戰(zhàn)隊員加速下滑的時間為t1，加速后的最大速度為vm，減速下滑的時間為t2，著地時的速度v＝5 m/s。 特戰(zhàn)隊員加速過程和減速過程的位移之和等于235 m， 即＋＝235 m， 解得vm＝30 m/s。 特戰(zhàn)隊員在空中下滑過程中的最短時間為 t總＝t1＋t2＝＋＝14 s。 - 12 -