第4章 运动和力的关系 （含答案）练习2024-2025学年物理人教版（2019）必修第一册

第4章 运动和力的关系 练习2024-2025学年物理人教版（2019）必修第一册
一、选择题。
1、2020年10月6日，三位科学家因为他们对宇宙中最奇特现象之一——黑洞的研究，而共享今年的诺贝尔物理学奖。许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下面说法正确的是(　　)
A．笛卡尔通过斜面实验直接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
B．胡克用逻辑推理的方法得出了弹簧的伸长与外力的关系
C．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，能用实验直接验证
D．伽利略通过理想斜面实验，证明了力不是维持物体运动的原因
2、(双选)如图所示，重球系于线DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是(　　)
A．在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳先断
B．在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳先断
C．在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳先断
D．在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳先断
3、(双选)如图所示，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量m＝1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间(g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。下列说法中正确的是(　　)
A.弹簧的弹力不变
B.小球立即获得向左的加速度，且a＝8 m/s2
C.小球立即获得向左的加速度，且a＝10 m/s2
D.若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小a＝10 m/s2
4、张扬同学参加了1 000米跑、肺活量、引体向上、投掷实心球等项目的身体素质测试，其测试成绩中用国际单位制单位进行计量的是(　　)
A．1 000米跑：3分10秒 B．肺活量：3 200毫升
C．引体向上：15次 D．投掷实心球：14.5米
5、（双选）如图所示，传送带的水平部分长为L，传动速率为v，在其左端无初速度释放一个小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左端运动到右端的时间可能是(　　)
A.＋ B． C. D．
6、(双选)几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中。一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层，并用照相机进行了记录，如图所示，图1为电梯启动前，图2至图5中箭头方向表示电梯运动方向，下列说法中正确的是(　　)
A．图2表示电梯向上加速
B．图3 表示电梯向上加速
C．图4表示电梯向下减速
D．根据图1和图5可估测出图5中电梯的加速度
7、如图所示，光滑的水平面上有一小车，以向右的加速度a做匀加速运动，车内两物体A、B质量之比为2︰1，A、B间用弹簧相连并放在光滑桌面上，B通过质量不计的轻绳与车相连，剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小分别为(　　)
A．a、0　　B．a、a C．a、2a　　 D．0、2a
8、如图所示，小球m放置于光滑的楔形物体M的水平表面上。开始时都静止，现将楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是(　　)
A．沿斜面方向的直线　 B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线 D．抛物线
9、立夏“斗蛋”，是深受小朋友们喜欢的一项传统民俗，如图所示，把鸡蛋A快速向另一个静止的鸡蛋B撞去，结果鸡蛋B被撞破了，已知两个鸡蛋质量大小关系为mAA．A鸡蛋的惯性小于B鸡蛋的惯性
B．A鸡蛋的惯性大于B鸡蛋的惯性
C．A对B的作用力大小小于B对A的作用力大小
D．A对B的作用力大小大于B对A的作用力大小
10、关于力的单位“牛”，下列说法不正确的是(　　)
A．“牛”这个单位是由质量为1 kg的物体所受的重力为9.8 N 这个规定确定的
B．“牛”这个力的单位是根据在牛顿第二定律F＝kma中取k＝1时确定的
C．1 N就是使质量为1 kg的物体产生1 m/s2加速度的力
D．地面附近质量是1 kg的物体所受的重力是9.8 N，并不是规定的，而是根据牛顿第二定律F＝ma得到的结果
11、(双选)在研究匀变速直线运动的实验中，取计数点时间间隔为0.1 s，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx＝1.2 cm. 若还测出小车的质量为500 g，则关于加速度、合外力大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是(　　)
A．a＝ m/s2＝120 m/s2 B．a＝ m/s2＝1.2 m/s2
C．F＝500×1.2 N＝600 N D．F＝0.5×1.2 N＝0.6 N
12、（双选）质量为m的小球放在光滑水平面上，在竖直线MN的左方受到水平恒力F1作用(m可视为质点)，在MN右方除受F1外还受到与F1在同一条直线上的水平恒力F2的作用，现设小球由A点静止开始运动，如图甲所示，小球运动的v－t图象如图乙所示．由图可知下列说法正确的是(　　)
A．小球在MN右方加速度大小为
B．F2的大小为
C．小球在MN右方运动时间为t4－t2
D．小球在t＝0到t＝t4这段时间内最大位移为v1t2
13、(双选)广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示。则下列相关说法正确的是(　　)
A．t＝4.5 s时，电梯处于超重状态
B．5～55 s时间内，绳索拉力最小
C．t＝59.5 s时，电梯处于超重状态
D．t＝60 s时，电梯速度恰好为零
14、如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则(　　)
A．t1t2>t3
C．t3>t1>t2 D．t1＝t2＝t3
15、在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起。另外，谷有瘪粒，为了将它们分离，农民常用一种叫作“风谷”的农具分选，如图所示，对它的分选原理描述错误的是(　　)
A．石子质量大惯性大，飞得最远
B．草屑和瘪谷粒质量小，飞得最近
C．草屑和瘪谷粒的惯性最大，飞得最近
D．空气阻力作用使它们速度变化快慢不同
16、(双选) “复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是(　　)
A．高铁匀速向左运动
B．高铁可能突然向左加速运动
C．高铁可能突然向左减速运动
D．高铁可能突然向右减速运动
二、填空题。
17、某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。
(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是__________。A.小车所受的拉力与钩码的重力无关
B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半
C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,由纸带数据求出小车的加速度a=__________m/s2。 (3)根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,图丙图像中最符合本实验实际情况的是__________。
18、某同学用图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系．
(1)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________(选填“大于”“小于”或“等于”)槽码的重力，为了便于实验探究并减小实验误差，应使小车质量M与槽码质量m满足________的条件．
(2)该同学实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)．x1＝3.59 cm，x2＝4.41 cm，x3＝5.19 cm，x4＝5.97 cm，x5＝6.78 cm，x6＝7.64 cm.则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s.(结果均保留两位有效数字)
(3)通过实验得到如图丙所示的a F图像，造成这一结果的原因是在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角________(选填“偏大”或“偏小”)．
三、计算题。
19、如图所示，一质量m＝5 kg的物体静止在水平地面上，在斜向上的恒力F的拉动下，开始向右运动．已知力F＝50 N，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.4，力F与水平方向的夹角θ＝37°.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10 m/s2)
(1)求地面对物体的支持力的大小；
(2)求力F作用5 s时物体的速度的大小；
(3)如果力F作用5 s后撤去，则物体在从静止开始运动的15 s内通过的位移是多大？
20、磁悬浮飞机的运行速度可达v＝150 m/s，假设“飞机”的总质量m＝5 t，沿水平直轨道以a＝1 m/s2的加速度从静止匀加速至最大速度，忽略一切阻力的影响，求：
(1)“飞机”所需的动力F；
(2)“飞机”由起动至最大速度所需的时间t.
21、如图所示，静止在水平面上质量m＝0.2 kg的小车在F＝1.6 N的水平恒力作用下从D点启动，运动一段时间后撤去F.当小车在水平面上运动了x＝3.28 m时到达C点，速度达到v＝2.4 m/s.已知车与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4。(g取10 m/s2)求：
(1)恒力F作用的距离x1；
(2)小车在CD间运动的时间t.
第4章 运动和力的关系 练习2024-2025学年物理人教版（2019）必修第一册
一、选择题。
1、2020年10月6日，三位科学家因为他们对宇宙中最奇特现象之一——黑洞的研究，而共享今年的诺贝尔物理学奖。许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下面说法正确的是(　　)
A．笛卡尔通过斜面实验直接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
B．胡克用逻辑推理的方法得出了弹簧的伸长与外力的关系
C．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，能用实验直接验证
D．伽利略通过理想斜面实验，证明了力不是维持物体运动的原因
【答案】D
2、(双选)如图所示，重球系于线DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是(　　)
A．在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳先断
B．在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳先断
C．在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳先断
D．在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳先断
【答案】AC
3、(双选)如图所示，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量m＝1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间(g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。下列说法中正确的是(　　)
A.弹簧的弹力不变
B.小球立即获得向左的加速度，且a＝8 m/s2
C.小球立即获得向左的加速度，且a＝10 m/s2
D.若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小a＝10 m/s2
【答案】AB
4、张扬同学参加了1 000米跑、肺活量、引体向上、投掷实心球等项目的身体素质测试，其测试成绩中用国际单位制单位进行计量的是(　　)
A．1 000米跑：3分10秒 B．肺活量：3 200毫升
C．引体向上：15次 D．投掷实心球：14.5米
【答案】D
5、（双选）如图所示，传送带的水平部分长为L，传动速率为v，在其左端无初速度释放一个小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左端运动到右端的时间可能是(　　)
A.＋ B． C. D．
【答案】CD
6、(双选)几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中。一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层，并用照相机进行了记录，如图所示，图1为电梯启动前，图2至图5中箭头方向表示电梯运动方向，下列说法中正确的是(　　)
A．图2表示电梯向上加速
B．图3 表示电梯向上加速
C．图4表示电梯向下减速
D．根据图1和图5可估测出图5中电梯的加速度
【答案】AD
7、如图所示，光滑的水平面上有一小车，以向右的加速度a做匀加速运动，车内两物体A、B质量之比为2︰1，A、B间用弹簧相连并放在光滑桌面上，B通过质量不计的轻绳与车相连，剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小分别为(　　)
A．a、0　　B．a、a C．a、2a　　 D．0、2a
【答案】C
8、如图所示，小球m放置于光滑的楔形物体M的水平表面上。开始时都静止，现将楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是(　　)
A．沿斜面方向的直线　 B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线 D．抛物线
【答案】B
9、立夏“斗蛋”，是深受小朋友们喜欢的一项传统民俗，如图所示，把鸡蛋A快速向另一个静止的鸡蛋B撞去，结果鸡蛋B被撞破了，已知两个鸡蛋质量大小关系为mAA．A鸡蛋的惯性小于B鸡蛋的惯性
B．A鸡蛋的惯性大于B鸡蛋的惯性
C．A对B的作用力大小小于B对A的作用力大小
D．A对B的作用力大小大于B对A的作用力大小
【答案】A
10、关于力的单位“牛”，下列说法不正确的是(　　)
A．“牛”这个单位是由质量为1 kg的物体所受的重力为9.8 N 这个规定确定的
B．“牛”这个力的单位是根据在牛顿第二定律F＝kma中取k＝1时确定的
C．1 N就是使质量为1 kg的物体产生1 m/s2加速度的力
D．地面附近质量是1 kg的物体所受的重力是9.8 N，并不是规定的，而是根据牛顿第二定律F＝ma得到的结果
【答案】A
11、(双选)在研究匀变速直线运动的实验中，取计数点时间间隔为0.1 s，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx＝1.2 cm. 若还测出小车的质量为500 g，则关于加速度、合外力大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是(　　)
A．a＝ m/s2＝120 m/s2 B．a＝ m/s2＝1.2 m/s2
C．F＝500×1.2 N＝600 N D．F＝0.5×1.2 N＝0.6 N
【答案】BD
12、（双选）质量为m的小球放在光滑水平面上，在竖直线MN的左方受到水平恒力F1作用(m可视为质点)，在MN右方除受F1外还受到与F1在同一条直线上的水平恒力F2的作用，现设小球由A点静止开始运动，如图甲所示，小球运动的v－t图象如图乙所示．由图可知下列说法正确的是(　　)
A．小球在MN右方加速度大小为
B．F2的大小为
C．小球在MN右方运动时间为t4－t2
D．小球在t＝0到t＝t4这段时间内最大位移为v1t2
【答案】AD
13、(双选)广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示。则下列相关说法正确的是(　　)
A．t＝4.5 s时，电梯处于超重状态
B．5～55 s时间内，绳索拉力最小
C．t＝59.5 s时，电梯处于超重状态
D．t＝60 s时，电梯速度恰好为零
【答案】AD
14、如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间，则(　　)
A．t1t2>t3
C．t3>t1>t2 D．t1＝t2＝t3
【答案】D
15、在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起。另外，谷有瘪粒，为了将它们分离，农民常用一种叫作“风谷”的农具分选，如图所示，对它的分选原理描述错误的是(　　)
A．石子质量大惯性大，飞得最远
B．草屑和瘪谷粒质量小，飞得最近
C．草屑和瘪谷粒的惯性最大，飞得最近
D．空气阻力作用使它们速度变化快慢不同
【答案】C
16、(双选) “复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的水杯。若突然发现水杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是(　　)
A．高铁匀速向左运动
B．高铁可能突然向左加速运动
C．高铁可能突然向左减速运动
D．高铁可能突然向右减速运动
【答案】BD
二、填空题。
17、某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。
(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是__________。A.小车所受的拉力与钩码的重力无关
B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半
C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,由纸带数据求出小车的加速度a=__________m/s2。 (3)根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,图丙图像中最符合本实验实际情况的是__________。
【答案】(1)C 　(2)0.75　 (3)B
18、某同学用图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系．
(1)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________(选填“大于”“小于”或“等于”)槽码的重力，为了便于实验探究并减小实验误差，应使小车质量M与槽码质量m满足________的条件．
(2)该同学实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)．x1＝3.59 cm，x2＝4.41 cm，x3＝5.19 cm，x4＝5.97 cm，x5＝6.78 cm，x6＝7.64 cm.则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s.(结果均保留两位有效数字)
(3)通过实验得到如图丙所示的a F图像，造成这一结果的原因是在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角________(选填“偏大”或“偏小”)．
【答案】(1)小于　M m　(2)0.80　0.40　(3)偏大
三、计算题。
19、如图所示，一质量m＝5 kg的物体静止在水平地面上，在斜向上的恒力F的拉动下，开始向右运动．已知力F＝50 N，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.4，力F与水平方向的夹角θ＝37°.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10 m/s2)
(1)求地面对物体的支持力的大小；
(2)求力F作用5 s时物体的速度的大小；
(3)如果力F作用5 s后撤去，则物体在从静止开始运动的15 s内通过的位移是多大？
【答案】(1)20 N　 (2)32 m/s　 (3)208 m
【解析】如图所示：
对物体受力分析如右图所示，以加速度的方向为x轴正向，建立坐标系。
(1)y方向上受力平衡，有FN＋F1＝mg，F1＝Fsinθ，联立解得FN＝20 N.
(2)x方向上，物体做匀加速直线运动，设加速度大小为a1，
根据牛顿第二定律有F合＝F2－Ff＝ma1，F2＝Fcosθ，
而Ff＝μFN，解得a1＝6.4 m/s2，则5 s末物体的速度大小v＝a1t1＝32 m/s
(3)撤去力F后，物体受到的滑动摩擦力为Ff′＝μmg.
物体在水平方向的加速度a2＝μg＝4 m/s2，
则物体减速到零所用的时间t2＝＝8 s，
物体在从静止开始运动的15 s内通过的位移x＝v(t1＋t2)＝208 m
20、磁悬浮飞机的运行速度可达v＝150 m/s，假设“飞机”的总质量m＝5 t，沿水平直轨道以a＝1 m/s2的加速度从静止匀加速至最大速度，忽略一切阻力的影响，求：
(1)“飞机”所需的动力F；
(2)“飞机”由起动至最大速度所需的时间t.
【答案】(1)5 000 N　(2)150 s
【解析】m＝5 t＝5 000 kg
(1)由牛顿第二定律得：“飞机”所需的动力F＝ma＝5 000 N.
(2)从起动至最大速度所需时间t＝＝150 s。
21、如图所示，静止在水平面上质量m＝0.2 kg的小车在F＝1.6 N的水平恒力作用下从D点启动，运动一段时间后撤去F.当小车在水平面上运动了x＝3.28 m时到达C点，速度达到v＝2.4 m/s.已知车与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4。(g取10 m/s2)求：
(1)恒力F作用的距离x1；
(2)小车在CD间运动的时间t.
【答案】(1)2 m　 (2)1.4 s
【解析】在加速运动过程中
由牛顿第二定律得：F－μmg＝ma1 ①
由运动学公式得：x1＝a1t，v1＝a1t1 ②
在减速运动过程中
由牛顿第二定律得：μmg＝ma2 ③
由运动学公式得：v－v2＝2a2(x－x1) ④
得：x1＝2 m，t1＝1 s
由：v1－v＝a2t2得，t2＝0.4 s，t＝t1＋t2＝1.4 s。