2021-2022學(xué)年高一年級上冊學(xué)期物理人教版必修第一冊第四章 運動和力的關(guān)系 同步檢測—【含答案】

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1、 《第四章 運動和力的關(guān)系》 一、選擇題(1~8為單選，9~12為多選) 1．汽車緊急剎車后，車輪在地面上滑動至停止留下的痕跡稱為剎車線，由剎車線的長度可知汽車剎車前的速度．已知輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)為0.80，測得剎車線長25 m．汽車在剎車前瞬間的速度大小為(g取10 m/s2)(　　) A．10 m/s B．20 m/s C．30 m/s D．40 m/s 2．下列說法中正確的是(　　) A．物體的質(zhì)量不變，a正比于F，對F與a的單位不限 B．對于相同的合外力，a反比于m，對m與a的單位不限 C．在公式F＝ma中，當m和a分別以kg、m/s2做單位時，F(xiàn)必須用N做

2、單位 D．在公式F＝ma中，F(xiàn)、m、a三個量可以取不同單位制中的單位 3．如圖所示，金屬小桶側(cè)面有一小孔A，當桶內(nèi)盛水時，水會從小孔A中流出．如果讓裝滿水的小桶自由下落，不計空氣阻力，則在小桶自由下落過程中(　　) A．水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出 B．水不再從小孔噴出 C．水將以更大的速度噴出 D．水將以較小的速度噴出 4．一個人站在吊臺上，利用如圖所示的定滑輪裝置拉繩，把吊臺和自己提升起來，人的質(zhì)量為55 kg，吊臺的質(zhì)量為15 kg，起動吊臺向上的加速度是0.2 m/s2，這時人對吊臺的壓力為(　　) A．700 N　　　　　　　 B．350 N C．20

3、0 N D．275 N 5．如圖所示，在傾角為30°的光滑斜面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個木塊，其中兩個質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是fm?，F(xiàn)用平行于斜面的拉力F拉其中一個質(zhì)量為2m的木塊，使四個木塊沿斜面以同一加速度向下運動，則拉力F的最大值是(　　) A．fm　　B．fm C．fm　　D．fm 6．牛頓通過對行星運動規(guī)律和地球附近物體做自由落體運動的加速度對比思考，提出了著名的萬有引力定律：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比，即F＝G，式中G

4、叫作引力常量。則在國際單位制中，G的單位應(yīng)該是(　　) A． B． C． D． 7．一長輕質(zhì)薄硬紙片置于光滑水平地面上，其上放質(zhì)量均為1 kg的A、B兩物塊，A、B與薄硬紙片之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1＝0.3，μ2＝0.2，水平恒力F作用在A物塊上，如圖所示．已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2.下列說法正確的是(　　) A．若F＝1.5 N，則A物塊所受摩擦力大小為1.5 N B．無論力F多大，A與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動 C．無論力F多大，B與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動 D．若F＝8 N，則B物塊的加速度為4.0 m/s2 8．如圖所示，靜止在光

5、滑水平面上的物體A的一端固定著處于自然狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧?，F(xiàn)對物體作用一水平恒力F，在彈簧被壓縮到最短的過程中，物體的速度和加速度變化的情況是(　　) A．速度先增大后減小，加速度先增大后減小 B．速度先增大后減小，加速度先減小后增大 C．速度增大，加速度增大 D．速度增大，加速度減小 9．如圖所示，甲、乙兩車均在光滑的水平面上，質(zhì)量都是M，人的質(zhì)量都是m，甲車上的人用力F推車，乙車上的人用等大的力F拉繩子(繩與輪的質(zhì)量和摩擦均不計)，人與車始終保持相對靜止．下列說法正確的是(　　) A．甲車的加速度大小為 B．甲車的加速度大小為0 C．乙車的加速度大小為 D．乙車的

6、加速度大小為0 10．女航天員王亞平在“天宮一號”目標飛行器里通過一個實驗成功展示了失重狀態(tài)下液滴表面張力引起的效應(yīng)。在視頻中可觀察到飄浮的液滴處于相互垂直的兩個橢球之間不斷變化的周期性“脈動”中。假設(shè)液滴處于完全失重狀態(tài)，液滴的上述“脈動”可視為液滴形狀的周期性微小變化(振動)，如圖所示。已知液滴振動頻率的表達式為f＝krxρσ，其中k為一個無單位的比例系數(shù)，r為液滴半徑，ρ為液體密度，σ為液滴表面張力系數(shù)(其單位為N/m)，x是待定常數(shù)。則待定常數(shù)x的大小可能是(　　) A． B．－ C．2 D．－3 11．如圖所示，傳送帶與水平地面的夾角為37°，以10 m/s的

7、速率勻速轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端輕放一質(zhì)量為0.5 kg的物塊，它與傳送帶的動摩擦因數(shù)為0.5，傳送帶兩輪間的距離高為16 m，則物體從傳送帶上端滑到下端的時間有可能是(　　) A．1 s　　 B．2 s C．3 s D．4 s 12．如圖所示，將兩個相同的木塊a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上，a、b中間用一輕質(zhì)彈簧連接，b的右端用細繩與固定在斜面上的擋板相連．達到穩(wěn)定狀態(tài)時a、b均靜止，彈簧處于壓縮狀態(tài)，細繩上有拉力．下列說法正確的是(　　) A．細繩剪斷瞬間，a所受摩擦力也立刻發(fā)生變化 B．細繩剪斷瞬間，b所受摩擦力可能為零 C．a(chǎn)所受的摩擦力一定不為零 D．b所受的摩

8、擦力一定不為零 二、非選擇題 13．光電計時器是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置。當有物體從a、b之間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間?，F(xiàn)利用圖乙所示的裝置設(shè)計一個“探究物體的加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，圖中AB是水平桌面，CD是一端帶有定滑輪的長木板，為了平衡小車與木板間的摩擦，將木板C端用木塊墊高。將光電門固定在靠近木板滑輪一端的F點(與之連接的光電計時器沒有畫出)。小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板上的E點由靜止滑下，與光電門連接的計時器顯示窄片K的擋光時間。 甲　　　　　　　　　乙 丙

9、 (1)用游標卡尺測量窄片的寬度d，用米尺測量E、F兩點間距為L，已知L?d，與光電門連接的計時器顯示的擋光時間為Δt，則小車的加速度表達式a＝________(結(jié)果用所給字母表示)。 (2)某同學(xué)在實驗中保持小車質(zhì)量M不變，改變砂與砂桶質(zhì)量m，并將砂和砂桶的重力當成小車所受的合外力F，通過多次測量作出a－F圖線，如圖丙中實線所示。試分析圖線不過坐標原點的原因是________，圖線上部明顯偏離直線的原因是______________________________________________。 14．某同學(xué)利用如圖所示的裝置欲探究小車的加速度與合力的關(guān)系．具體實驗步驟如下： ①按

10、照如圖所示安裝好實驗裝置，并測出兩光電小車門之間的距離L； ②調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運動，且通過兩個光電門的時間相等； ③取下細繩和砂桶，測量砂子和砂桶的總質(zhì)量并記錄； ④把小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，并記錄小車先后通過光電門甲和乙的時間，并計算出小車到達兩個光電門時的速度和運動的加速度； ⑤重新掛上細繩和砂桶，改變砂桶中砂子的質(zhì)量，重復(fù)②～④的步驟． (1)用游標卡尺測得遮光片的寬度為a，某次實驗時通過光電門甲和乙的時間分別為Δt1和Δt2.則小車加速度的表達式為_________________． (2)關(guān)于本實驗的說法，正確的是___

11、_____． A．平衡摩擦力時需要取下細繩和砂桶 B．平衡摩擦力時不需要取下細繩和砂桶 C．砂桶和砂子的總質(zhì)量必須遠遠小于小車的質(zhì)量 D．小車的質(zhì)量必須遠遠小于砂桶和砂子的總質(zhì)量 (3)若想利用該裝置測小車與木板之間的動摩擦因數(shù)，某次實驗中．該同學(xué)測得平衡摩擦力后斜面的傾角θ；砂和砂桶的總質(zhì)量m，以及小車的質(zhì)量M，則可推算出動摩擦因數(shù)的表達式μ＝________(表達式中含有m、M、θ)． 15．一個原來靜止在光滑水平桌面上的物體，質(zhì)量為7 kg，在21 N的水平恒力作用下，5秒末的速度是多大？5秒內(nèi)通過的路程是多少？

12、16．如圖所示，一木塊沿傾角θ＝37°的光滑固定斜面自由下滑．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.) (1)求木塊的加速度大小； (2)若木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，求木塊加速度的大小． 17．如圖所示,長L=1.4 m、質(zhì)量M=10 kg的長方體木箱,在水平面上向右做直線運動,木箱上表面光滑,下表面與地面的動摩擦因數(shù)μ=0.2。當木箱的速度v0=3.8 m/s時,立即對木箱施加一個F=50 N水平向左的恒力,并同時將一個質(zhì)量m=3 kg的小物塊輕放在距木箱右端0.25 m處的P點(小物塊可視為質(zhì)點,放在P點時

13、相對于地面的速度為零),經(jīng)過一段時間,小物塊脫離木箱落到地面。g取10 m/s2,求: (1)從小物塊放在P點開始,木箱向右運動的最大距離; (2)小物塊離開木箱時木箱的速度大小。 18．如圖所示，有兩個高低不同的水平面，高水平面光滑，低水平面粗糙．一質(zhì)量為M＝4 kg、長度為L＝2 m的長木板，放置在低水平面上且靠在高水平面邊緣的A點，其上表面恰好與高水平面平齊，長木板與低水平面之間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.1.在距A點s＝3 m處，放置一質(zhì)量m＝2 kg可視為質(zhì)點的滑塊，現(xiàn)用一水平向右、大小F＝12 N的拉力拉滑塊，當滑塊運動到A點時撤

14、去拉力，滑塊滑上長木板．已知滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.5，重力加速度g取10 m/s2. (1)求滑塊滑動到A點時的速度大?。? (2)求滑塊滑上長木板時，滑塊、長木板的加速度的大?。? (3)通過計算判斷滑塊能否從長木板的右端滑出． 參 考 答 案 一、選擇題(1~8為單選，9~12為多選) 1．B. 解析：由牛頓第二定律可得汽車在剎車過程中加速度的大小為a＝μg＝8 m/s2，再由速度與位移的關(guān)系式有02－v2＝2(－a)x，解得v＝＝20 m/s，B正確． 2．C. 解析：牛頓第二定律表明

15、，物體的加速度與施加的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比．因此選項A和B的前半句話沒錯，錯在后半句關(guān)于單位的敘述，因為牛頓第二定律表達式中的三個物理量必須是相互統(tǒng)一的，這樣公式才有意義，若使用國際單位，力、加速度、質(zhì)量的單位分別規(guī)定為牛頓(N)、米每二次方秒(m/s2)，千克(kg)，這樣牛頓第二定律可表達為：F＝ma，其意義為施加1牛頓的力于質(zhì)量為1千克的物體，可以使此物體的加速度為1 m/s2；故C正確，A、B、D錯誤． 3．B 解析：水桶自由下落，處于完全失重狀態(tài)，故其中的水也處于完全失重狀態(tài)，對容器壁無壓力，故水不會流出，選項B正確． 4．C　 解析：設(shè)人拉繩的力

16、為F，人的質(zhì)量為M，吊臺質(zhì)量為m，對整體由牛頓第二定律得2F－(M＋m)g＝(M＋m)a，解得F＝350 N。對人，設(shè)板對人的彈力為FN，由牛頓第二定律得F＋FN－Mg＝Ma，解得FN＝200 N 5．C　 解析：當下面質(zhì)量為2m的木塊所受摩擦力達到最大值時，拉力F達到最大值。將四個木塊看成整體，由牛頓第二定律有F＋6mgsin 30°＝6ma，將兩個質(zhì)量為m的木塊及斜面上靠上的質(zhì)量為2m的木塊看成整體，由牛頓第二定律有fm＋4mgsin 30°＝4ma，解得F＝fm。故選C 6．B　 解析：根據(jù)萬有引力定律F＝G，知G＝，其中質(zhì)量m的單位為kg，距離r的單位為m，引力F的單位

17、為N，由公式推導(dǎo)得出G的單位是＝，故B正確 7．B. 解析：A與紙片間的最大靜摩擦力為fA＝μmAg＝0.3×1×10 N＝3 N，B與紙片間的最大靜摩擦力為fB＝μmBg＝0.2×1×10 N＝2 N．若F＝1.5 N＜fA，A、B與紙片保持相對靜止，整體在F作用下向左勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律得F－f＝mAa，所以A物塊所受摩擦力f＜F＝1.5 N，故A錯誤；當B剛要相對于紙片滑動時靜摩擦力達到最大值，由牛頓第二定律得fB＝mBa0，又fB＝μmBg得a0＝2 m/s2；對整體，有F0＝(mA＋mB)a0＝2×2 N＝4 N，即達到4 N后，B將相對紙片運動，此時B受到的摩擦力f

18、＝2 N．對A受力分析，A受到的摩擦力也為2 N，所以A的摩擦力小于最大靜摩擦力，故A和紙片間不會發(fā)生相對運動．當拉力為8 N時，B與紙片間的摩擦力即為滑動摩擦力為2 N，此后增大拉力，不會改變B的受力，其加速度大小均為2 m/s2，無論力F多大，A和紙片之間不會發(fā)生相對滑動，故B正確，C、D錯誤． 8．B　 解析：對物體進行受力分析：豎直方向物體受力平衡，水平方向受向左的推力F和向右的彈簧的彈力，剛開始F大于彈力，加速度方向向左，根據(jù)牛頓第二定律得：a＝，而由于物體向左運動，x逐漸增大，加速度a逐漸減小，但加速度方向與速度方向相同，故物體速度逐漸增大，當F等于彈力時，加速度為0，速度

19、達到最大值，繼續(xù)向左運動時，彈力繼續(xù)增大，加速度方向改變且逐漸增大，而速度逐漸減小，最后速度減為0，所以速度先增大后減小，加速度先減小后增大，故B正確。 9．BC. 解析：對甲：以整體為研究對象，水平方向不受力，所以甲車的加速度大小為0；對乙：以整體為研究對象，水平方向受向左的2F的拉力，故乙車的加速度大小為. 10．B　 解析：從物理單位的量綱來考慮，代入A選項數(shù)據(jù)，m·＝m3·s－1，故A錯誤；代入B選項數(shù)據(jù)，m＝s－1，故B正確；代入C選項數(shù)據(jù)，m2＝m·s－1，故C錯誤；代入D選項數(shù)據(jù)，m－3＝m·s－1，故D錯誤 11．BD. 解析：當傳送帶順

20、時針轉(zhuǎn)動時，物體一直以加速度a＝gsin θ－μgcos θ＝2 m/s2勻加速運動到傳送帶的末端，歷時t＝ ＝4 s；當傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，物體先做加速度為a′＝gsin θ＋μgcos θ＝10 m/s2的勻加速運動，當速度增加到與皮帶等速時t1＝＝1 s，s＝＝5 m，之后再以10 m/s的初速度、2 m/s2的加速度通過其余路程，由L－s＝vt＋at2可得t＝1 s或t＝－11 s(舍去)，總時間為2 s，故B、D正確． 12．BC. 解析：細繩剪斷瞬間，彈簧彈力不能突變，故a受力情況不變，故摩擦力不變，A錯誤；細繩剪斷瞬間，拉力消失，但若重力的分力與彈簧的彈力大小相等、方向相

21、反，摩擦力可能變?yōu)榱?，B正確；對a受力分析，彈簧被壓縮，對a的彈力沿斜面向下，故一定受摩擦力，且摩擦力沿斜面向上，C正確；當兩拉力合力和重力沿斜面方向的分量相等時，b所受摩擦力可能為零，D錯誤． 二、非選擇題 13．　(1)　(2)木塊墊得太高(或平衡摩擦力過度)　不滿足砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M 解析：　(1)小車沿斜面做勻加速直線運動，經(jīng)過光電門的瞬時速度為v＝，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律有L＝，即a＝＝。 (2)由題圖丙可知，當拉力為零時，小車加速度不為零，原因是木塊墊得太高(或平衡摩擦力過度)；圖線明顯偏離直線的原因是不滿足砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M。

22、 14．(1)　(2)B　(3) 解析：(1)小車經(jīng)過光電門時的速度：v1＝，v2＝， 由勻變速直線運動的速度位移公式可知，加速度：a＝＝. (2)本實驗中，砂桶和砂子的總重力即為小車做勻加速運動的合力，所以不需要“砂桶和砂子的總質(zhì)量必須遠遠小于小車的質(zhì)量”的實驗條件，平衡摩擦力時不需要取下細繩和砂桶，故A、C、D三項錯誤，B項正確． (3)對小車，由牛頓第二定律得：Mgsinθ－mg＝μMgcosθ，動摩擦因數(shù)μ＝. 15．【替換】15 m/s　37.5 m 解析：根據(jù)牛頓第二定律得F＝ma 即物體產(chǎn)生的加速度為a＝＝ m/s2＝3 m/s2 所以物

23、體在5秒末的速度是 v＝at＝3×5 m/s＝15 m/s 5秒內(nèi)通過的路程是 s＝at2＝×3×52 m＝37.5 m。 16．【答案】(1)6 m/s2　(2)2 m/s2 解析：(1) 分析木塊的受力情況如圖甲所示，木塊受重力mg、支持力FN兩個力作用，合外力大小為mgsin θ， 根據(jù)牛頓第二定律得mgsin θ＝ma1 所以a1＝gsin θ＝10×0.6 m/s2＝6 m/s2. (2) 若斜面粗糙，木塊的受力情況如圖乙所示，建立直角坐標系． 在x軸方向上mgsin θ－Ff＝ma2① 在y軸方向上FN＝mgcos θ② 又因為Ff＝μFN③

24、 由①②③得a2＝gsin θ－μgcos θ＝(10×0.6－0.5×10×0.8) m/s2＝2 m/s2. 17．【答案】(1)0.95 m　(2)2.4 m/s 解析：(1)小物塊放到木箱上時相對地面靜止,對木箱有F+μ(M+m)g=Ma1 a1=7.6 m/s2

25、 木箱向右運動的最大距離 x1=v022a1=0.95 m。 (2)木箱向左運動時,對木箱有 F-μ(M+m)g=Ma2 a2=2.4 m/s2 木

26、箱左移x2=(0.25+0.95) m=1.2 m時, v12=2a2x2 小物塊離開木箱時木箱的速度大小v1=2.4 m/s。 18．【答案】(1)6 m/s　(2)5 m/s2　1 m/s2　(3)見解析 解析：(1)設(shè)滑塊在高水平面上的加速度為a， 由牛頓第二定律得：F＝ma 由運動學(xué)公式得：v2＝2as 聯(lián)立解得：v＝6 m/

27、s. (2)設(shè)滑塊滑動到長木板后，滑塊的加速度為a1，長木板的加速度為a2，根據(jù)牛頓第二定律，對滑塊有： －μ2mg＝ma1 代入數(shù)據(jù)解得：a1＝－5 m/s2 對長木板有：μ2mg－μ1(m＋M)g＝Ma2 代入數(shù)據(jù)解得：a2＝1 m/s2. (3)法一　設(shè)滑塊不滑出長木板，從滑塊滑上長木板到兩者相對靜止所用時間為t，則： v＋a1t＝a2t　代入數(shù)據(jù)解得：t＝1 s 此過程中滑塊的位移為：s1＝vt＋a1t2 長木板的位移為：s2＝a2t2 s1－s2＝3 m>L＝2 m 所以滑塊從長木板的右端滑出． 法二　設(shè)滑塊滑上長木板，經(jīng)過時間t滑塊滑至長木板右端． 則對于滑塊：s1＝vt＋a1t2 對于長木板：s2＝a2t2，又s1－s2＝L 滑塊的速度：v1＝v＋a1t，長木板的速度：v2＝a2t 聯(lián)立解得：t＝s，代入得：v1＝m/s，v2＝m/s，可知v1>v2，所以滑塊從長木板的右端滑出．