2023年高一物理第四章《运动与力的关系》单元检测
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.高铁在运行过程中要受到很大的空气阻力,空气阻力的大小与高铁运行的速度大小间满足关系式f=kv2,k为比例常数,则k的单位用国际单位制的基本单位可表示为( )
A.kg/m B.N·s/m C.kg·m D.N·s2/m2
2.质量为1.0 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数为0.3,对物体施加一个大小变化、方向不变的水平拉力F,作用了3t0的时间,为使物体在3t0时间内发生的位移最大,力F随时间的变化情况应该为下图中的( )
A. B.
C. D.
3.如图所示,升降机的水平底面上放有重为G的物体,升降机底面对它的支持力大小为N,它对升降机底面压力大小为F,下列说法正确的是 ( )
A.不管升降机怎样运动,总有F=G
B.不管升降机怎样运动,总有F=N
C.物体超重时,物体的加速度一定向下
D.物体失重时,升降机的速度一定向下
4.一质量为m的木块静止在水平面上。开始时,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上。经t时间撤去力F,又经时间t木块停下,则关于木块所受摩擦力f,下列式子正确的是( )
A. B. C. D.
5.某次跳伞大赛中运动员在一座悬崖边跳伞的运动过程可简化为:运动员离开悬崖后先做自由落体运动,一段时间后,展开降落伞,习减速下降,达到安全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是( )
A.在自由落体运动阶段,运动员处于完全失重状态,故而不受重力作用
B.在自由落体运动阶段,运动员处于超重状态
C.在减速下降阶段,运动员和降落伞处于失重状态
D.在匀速下降阶段,降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的重力
6.如图所示,甲、乙、丙三个质量相同的物体均在水平地面上做直线运动,地面与物体间的动摩擦因数均相同,下列判断正确的是 ( )
A.三个物体所受的摩擦力相同
B.甲物体所受的摩擦力最小,受地面的弹力最大
C.乙物体加速度最大,受地面的弹力最小
D.丙物体加速度最大,受地面的摩擦力最小
7.欧洲太空总署火星登陆器“斯基亚帕雷利”于2016年10月19日坠毁在火星表面,最新分析认为是错误的数据导致登陆器计算机提早释放了降落伞,而减速用的推进器只点火几秒钟就终止,当时登陆器位于火星表面上方3.7km处。错误虽只持续了1s,但足以破坏登陆器的导航系统。如图所示是火星登陆器离火星表面的高度随时间变化的图象,下列说法错误的是( )
A.0 ~ t1阶段的速度先增大后减小
B.在t2 ~ t3阶段处于超重状态
C.在t1 ~ t2阶段一定是静止的
D.在t3 ~ t4阶段做加速运动
二、多选题
8.下列物理量中,属于国际单位制基本单位的是( )
A.千克 B.时间
C.秒 D.牛顿
9.如图所示,物体在五个共点力作用下保持静止。如果逐渐减小至,而其余四个力不变。则在这个过程中( )
A.物体沿反方向加速运动
B.物体沿方向加速运动
C.物体做加速度逐渐增大的加速运动
D.物体做加速度逐渐减小的加速运动
10.某物体做直线运动的速度图线如图所示,由图可知( )
A.第1秒内物体所受合力最大,第3秒内所受合力最小
B.第5秒内物体所受合力最大,第2秒内所受合力最小
C.第5秒内物体所受合力比第1秒内大,但方向相反
D.物体在5秒末回到原出发点,5秒内的位移为零
三、实验题
11.某实验兴趣小组利用如图所示装置做“探究加速度与力的关系”实验时,其中M为带滑轮的小车的质量,m为沙和沙桶的质量,力传感器可测出轻绳中的拉力大小,电磁打点计时器接在的交流电源上。
①实验时,一定要进行的操作是 。
A.将带滑轮的长木板右端垫高,以补偿阻力
B.用天平测出沙和沙桶的质量
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录力传感器的示数
D.为减小误差,实验中一定要保证
②实验中打出的其中一条纸带如图所示,由该纸带可求得小车的加速度 (结果保留两位有效数字)。
12.某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
(1)下列是实验室的仪器台上摆放的部分仪器,本实验须从中选用 。
A. B. C. D.
(2)下列关于实验的一些说明,其中正确的是 。
A.轻推小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡
B.拉小车的细线应与长木板平行
C.相关仪器设置完毕后,应先释放小车再接通电源
D.在实验打出的合理的纸带上,连接小车的一端其打点痕迹较为密集
(3)打点计时器使用的交流电源的频率为。如图为实验中获取的一条纸带的一部分,A、B、C、D、E、F是各相邻计数点,相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)。
根据图中数据计算,打D点时小车的速度大小为 ,小车运动加速度的大小为 。(均保留3位有效数字)
四、解答题
13.如图甲所示倾斜传送带倾角,两端A、B间距离为,传送带以4m/s速度沿顺时针转动,一质量为1kg的小滑块从传送带顶端B点由静止释放下滑,到A时用时2s,g取。
(1)求小滑块与传送带间的动摩擦因数;
(2)若该小滑块在传送带的底端A,现用一沿传送带向上的大小为6N的恒定拉力F拉滑块,使其由静止沿传送带向上运动,当速度与传送带速度相等时,求滑块的位移;
(3)在第二问的条件下,求滑块从A运动到B的时间。
14.如图所示,质量为50 kg的人,站在升降机内的台秤上,视重为600 N,重力加速度g取,求升降机的加速度a。
15.如图所示,物体P放在水平地面上,劲度系数为k=250 N/m的轻弹簧左端固定在竖直墙壁上、右端固定在质量为m=1 kg的物体P上,弹簧水平。开始时弹簧为原长,P从此刻开始受到与水平面成θ=37°的拉力作用而向右做匀加速运动。某时刻F=10 N,弹簧弹力大小为T=5 N,P向右的加速度大小为a=1 m/s2,此时撤去F,已知sin 37°=0.6、cos 37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)撤去F的瞬间P的速度;
(2)撤去F的瞬间P的加速度。
16.用20N的水平拉力拉一个放在水平面上的物体,可以使它产生1m/s2加速度,若用30N的水平力拉这个物体,可以产生2m/s2的加速度,求:
(1)物体受到的摩擦力大小;
(2)用40N的水平拉力拉这个物体产生的加速度大小.
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】关系式f=kv2,f的单位为N,v的单位m/s,又1N=1kg·m/s2,故k的单位可表示为kg/m,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.B
【详解】由题意可得
A图在0-2s内,F<μmg,物体静止不动;在2-3s内,加速度
位移
对于B图,在0-1s内,加速度
位移
第1s末速度为
v1=a1t1=2m/s
在1-2s内匀速运动,位移
x2=v1t2=2m
在2-3s内,加速度
则位移为
所以总位移为
x=4m
对C图、在0-1s内,F<μmg,物体静止不动.在1-2s内,加速度
位移
第2s末速度为
v1=a1t1=2m/s
在2-3s内匀速运动,位移
x3=v1t3=2m
所以总位移为
x=3m
D图在0-2s内,F<μmg,物体静止不动.在2-3s内,加速度
位移
所以总位移为
x=1m
故B位移最大。
故选B。
3.B
【详解】A.当升降机做变速运动时,根据牛顿第二定律有
或者
根据牛顿第三定律有
即F与G不相等,故A错误;
B.支持力和压力是一对作用力和反作用力,不管升降机怎样运动,总有
故B正确;
C.物体超重时,支持力大于重力,合力向上,加速度方向一定向上,但速度方向可能向上,也可能向下,比如匀加速上升、匀减速下降,故C错误;
D.物体失重时,支持力小于重力,合力向下,加速度方向一定向下,但速度方向可能向下,也可能向上,比如匀加速下降、匀减速上升,故D错误。
故选B。
【点睛】无论超重还是失重,都不改变物体的重力;支持力和压力是一对作用力和反作用力,在任何情况下都是相等的;通过支持力和重力的关系确定合力的方向。
4.B
【详解】根据题意,撤去力之前木块的运动时间和撤去力之后木块的运动时间相同,根据
可知这两段过程木块的加速度大小相同,根据牛顿第二定律有
可得
故选B。
5.D
【详解】AB.在自由落体运动阶段,运动员处于完全失重状态,但是重力大小没有发生变化,故AB错误;
C.在减速下降阶段,运动员和降落伞的加速度向上,降落伞受到的空气阻力大于运动员和降落伞的重力,处于超重状态,故C错误;
D.在匀速下降阶段,运动员和降落伞处于平衡状态,降落伞受到的空气阻力大小等于运动员和降落伞的重力,故D正确。
故选D。
6.C
【详解】AB.设三个物体的重力均为G,如图:
将甲、乙两个物体所受的拉力分解为水平和竖直两个方向.则三个物体对地面的压力大小分别为N甲=G+Fsinθ,N乙=G-Fsinθ,N丙=G可见,甲对地面的弹力最大,乙对地面的弹力最小;由摩擦力公式f=μN,μ相同,所以乙物体所受的摩擦力最小,甲物体所受的摩擦力最大,故AB不符合题意;
CD.三个物体水平向右的力相等,而水平向左的摩擦力,乙物体所受的摩擦力最小,甲物体所受的摩擦力最大,所以乙物体加速度最大,甲对地面的弹力最大,乙对地面的弹力最小,故C符合题意,D不符合题意.
7.C
【详解】A.通过题图可知,图象上各点的切线的斜率的绝对值代表速度的大小,故在0 ~ t1阶段,曲线上点的切线的斜率先增大后减小,故它的速度先增大后减小,A正确;
B.在t2 ~ t3阶段,曲线上各点的切线的斜率的绝对值由大到小,故其速度由大到小,物体向下做减速运动,加速度方向向上,故物体处于超重状态,B正确;
C.在t1 ~ t2阶段,H的高度不变,但物体也可能在同一高度平动,所以这一阶段不一定是静止的,C错误;
D.在t3 ~ t4阶段,切线的斜率的绝对值逐渐增大,即物体的速度变大,所以物体做加速运动,D正确。
故选C。
8.AC
【详解】属于国际单位制基本单位的是质量的单位千克、时间的单位秒、长度的单位米、电流的单位安培、温度的单位开尔文、物质的量单位摩尔、发光强度单位坎德拉。时间是基本物理量,牛顿是力的单位不属于基本单位。
故选AC。
9.AC
【详解】ABCD.根据共点力的平衡条件,和其余各力的合力等大反向,当逐渐减小至0时,则物体所受的合力方向沿 反方向,合力大小逐渐增大,根据牛顿第二定律,加速度增大,物体沿F1反方向加速运动,BD错误AC正确。
故选AC。
10.BC
【详解】AB.由于速度与时间的图像可知,图像的斜率的绝对值表示加速度大小,则第5秒内物体的加速度最大,第2秒内加速度的最小为0,再根据牛顿第二定律可知,第5秒内物体所受合力最大,第2秒内所受合力最小,所以A错误;B正确;
C.第5秒内物体所受合力比第1秒内大,由于斜率的正负值表示加速度的方向,则其加速度方向相反,所以C正确;
D.由于速度的方向一直不发生变化,则物体一直向正方向运动,5秒内位移最大,所以D错误;
故选BC。
11. AC/CA 0.88
【详解】①[1]A.用力传感器测出拉力,从而得出小车受到的合外力,故需要将带滑轮的长木板右端垫高,以补偿阻力,A正确;
BD.拉力可以由力传感器测出,不需要用天平测出沙和沙桶的质量,也就不需要使沙和沙桶的质量远小于小车的总质量,BD错误;
C.为了充分利用纸带,小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录力传感器的示数,C正确。
故选AC。
②[2]设相邻两个计数点之间的位移为、、、,相邻两计数点之间的时间间隔为
由逐差法可得,小车的加速度为
12. AC ABD
【详解】(1)[1].须选用打点计时器打点,选用天平测量质量。不需要弹簧测力计、秒表进行测量,故选AC。
(2)[2].A.轻推小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡,则选项A符合实验要求。
B.若拉小车的细线与长木板不平行,则细线拉力沿木板方向的分力为拉动小车的力,且该力随时间变化,选项B正确。
C.应先将打点计时器接通电源,再释放小车,以保证纸带上有足够多的打点且有运动开始段的打点,选项C错误;。
D.纸带做初速度为零的加速运动,打点计时器在纸带连接小车的一端先打点,此时小车速度较小,则点迹较为密集,选项D正确;故选ABD。
(3)[3].打点计时器频率为50Hz,则相邻计数点时间间隔。
读取纸带数据,有,。则
则打D点时小车的速度为
[4].有效应用纸带上的多段数据以减小误差。分段逐差法是推荐使用的方法。纸带上有五段距离,该题意不要求分析舍弃哪段更精确,故舍去中间段、最小段或最大段均为正确计算。
舍弃中间段,应用逐差法有
则加速度为
解得
。
读取纸带数据有,,则
解得
(结果为明确性计算数字,保留3位有效数字,范围内均对)
13.(1)0.5;(2)2m;(3)1.5s
【详解】(1)当传送带顺时针转动时,由牛顿第二定律可知
联立解得
(2)传送带的速度为,当外力作用后,由牛顿第二定律可得
解得
加速到与传送带速度相等过程
(3)加速到与传送带速度相等之后物体与传送带相对静止,一起匀速
14.,方向竖直向上
【详解】对人受力分析,受重力和支持力,支持力大于重力,故合力向上,加速度向上,故升降机的加速度也向上;由牛顿第二定律可知
解得
15.(1)0.2 m/s,方向水平向右;(2)10 m/s2,方向水平向左
【详解】(1)根据胡克定律可知,从开始到撤去F,弹簧伸长量
x==0.02 m
应用速度-位移关系式可知,撤去F时P的速度
解得
v=0.2 m/s
方向水平向右;
(2)撤去F前的瞬间P做加速运动的加速度a=1 m/s2,弹簧被拉长,设P与水平面间的动摩擦因数为μ,对P应用牛顿第二定律得
Fcos θ-μ(mg-Fsin θ)-T=ma
撤去F瞬间P的加速度大小为a′,应用牛顿第二定律有
μmg+T=ma′
联立解得
a′=10 m/s2
方向水平向左.
16.(1)10 N (2)3 m/s2
【详解】(1)根据牛顿第二定律可得:
F1-f=ma1;
F2-f=ma2
联立可得:
f= F1- ma1=10N
(2)用40 N的水平拉力拉这个物体时:
F3-f=ma3
可得:
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页