2026教科版高中物理必修第一册练习--第四章　牛顿运动定律 单元检测（含解析）

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2026教科版高中物理必修第一册
第四章　牛顿运动定律
注意事项
1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。
2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的)
1.三峡水电站大坝高185米,蓄水高175米,水库长2 335米,2022年三峡枢纽航运通过量近1.6亿吨,创下当时的历史新高,其中三峡船闸过闸货运量达1.56亿吨。以上信息涉及时间、长度和质量及其单位,关于国际单位制,下列说法正确的是 (　　)
A.有单位的物理量要注明单位,所有物理量都有单位
B.长度是国际单位制中的基本单位
C.航运通过量近1.6亿吨、货运量达1.56亿吨,单位“吨”是国际单位制中的导出单位
D.“千克米每二次方秒”被定义为“牛顿”,“牛顿”是国际单位制中的导出单位
2.下列关于四幅图中惯性的描述正确的是 (　　)
　　　
A.甲图中将锤柄朝下,在地面上磕几下,可以使松动的锤头变紧固,是因为锤柄接触地面后惯性消失
B.乙图中将压在中性笔下方的纸条迅速抽出,中性笔屹立不倒,是因为抽出纸条速度快,惯性大
C.丙图中匀速运动的小车上装有弹射管,弹出的钢球(不计空气阻力)由于惯性将仍会落回弹射管
D.丁图中宇航员在空间站中能够“漂浮”起来,是因为在空间站中惯性消失
3.“抛绣球”是传统的民间休闲活动。如图甲所示,细绳一端系着绣球,另一端被人握在手中。使绣球在竖直平面内做圆周运动,数圈之后抛出。图乙是绣球的运动轨迹,在A、B、C、D四个点上,绣球处于超重状态的是 (　　)
　　
A.A点　　　　B.B点　　　　C.C点　　　　D.D点
4.如图为某景区的观光小火车,小火车由1节车头和3节车厢组成,设坐满游客后每节车厢的总质量相同,每节车厢受到的阻力大小相同,从车头处开始向后,车厢编号依次为1、2、3,当小火车在平直的路面上加速行驶时,车头与车厢1、车厢1与车厢2、车厢2与车厢3间作用力大小分别为F1、F2、F3,则F1∶F2∶F3为 (　　)
A.3∶2∶1　　　　B.6∶4∶3　　　　C.6∶3∶2　　　　D.6∶5∶3
5.位于贵州与云南交界处的北盘江大桥,其水平桥面长1 341 m。某汽车在桥面上以72 km/h的速度匀速运动,突然发现前方有一静止障碍物,司机反应1 s后立即刹车,恰与障碍物不相撞,汽车刹车过程中受到的阻力是车自身重力的0.5倍,则司机发现障碍物时汽车和障碍物间距离为 (　　)
A.40 m　　　　B.50 m　　　　C.60 m　　　　D.70 m
6.如图所示,质量为m的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度(重力加速度为g) (　　)
A.大小为g,方向竖直向下　　　　B.大小为g,方向垂直于木板向下
C.大小为g,方向竖直向下　　　　D.大小为g,方向垂直于木板向下
7.如图所示,在车厢内悬线下悬挂一小球,当小车做匀变速直线运动时,悬线将与竖直方向成某一角度,若在小车底板上还有一个跟小车相对静止的物块,则关于小车的运动情况和物块的受力情况说法正确的是(　　)
A.小车一定向右运动
B.小车一定向左运动
C.物块仅受到重力、支持力作用
D.物块受到重力、支持力和向右的静摩擦力作用
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.工人开动叉车将货物运输到货架上的过程如图所示,①过程:货叉先从静止开始匀加速向上,再匀减速抬升至静止;②过程:货叉先从静止开始水平向左匀加速推进,再水平向左匀减速推进至静止,货叉底部水平,关于以上过程说法正确的是 (　　)
A.在①过程中,货物所受支持力始终与货物的重力大小相等
B.在②过程中,货物所受摩擦力的方向一直不变
C.在①过程的加速阶段,货叉对货物的支持力与货物对货叉的压力大小相等
D.在②过程的减速阶段,货物有相对货叉向左运动的趋势
9.某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯房内做实验,如图甲所示,在电梯地板上固定了一个压力传感器,传感器上表面水平,将一个重力G=10 N的物体放在压力传感器上,观察在电梯运动过程中压力传感器示数的变化情况,若某段时间内计算机显示屏上出现如图乙所示的图线,则根据图线分析可知 (　　)
A.在第1 s内,物体处于失重状态,电梯可能向下做匀加速直线运动
B.在第2 s内,电梯可能处于匀速运动状态
C.在第3 s内,物体处于超重状态,电梯可能向下做匀减速直线运动
D.在第4 s内,物体处于超重状态,电梯可能向上做匀加速直线运动
10.传送带有着广泛的应用,一长L=10 m的水平传送带顺时针匀速运行,如图1所示。现将一大小可忽略的物块自传送带的左端由静止释放,经t=5.2 s物块被送达传送带的右端,其速度-时间图像如图2所示,则下列判断正确的是 (　　)
　　
A.传送带的运行速度大小为2 m/s
B.物块与传送带间的动摩擦因数为0.6
C.物块相对传送带滑动而留下痕迹的长度为0.4 m
D.若增大传送带的运行速度,物块的传送时间最短可达1.5 s
三、非选择题(本题共5题,共54分)
11.(6分)在探究物体质量一定时加速度与力的关系的实验中,小明同学做了如图甲所示的实验改进,在调节桌面水平后,添加了力传感器来测细线中的拉力。
(1)实验时,下列操作或说法正确的是　　　　。
A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量
B.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.选用电磁打点计时器比选用电火花打点计时器实验误差小
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
(2)实验得到如图乙所示纸带,已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出,由图中的数据可知,小车运动的加速度大小是　　　　m/s2。(结果保留三位有效数字)
(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示,则图线不过原点的主要原因是　　　　　　　　　。
12.(10分)(1)用甲图装置可以做“探究小车速度随时间变化的规律”和“探究加速度与力、质量的关系”两个实验。下列有关这两个实验的说法正确的是　　　　。
　　
A.“探究小车速度随时间变化的规律”实验需要将长木板左端垫高以平衡摩擦力
B.“探究加速度与力、质量的关系”实验需要将长木板左端垫高以平衡摩擦力
C.平衡摩擦力时必须将槽码与小盘通过细线跟小车相连,且每次通过增减小车上的砝码改变小车质量时,都需要重新调节木板倾角
D.平衡摩擦力时若其他操作均正确,打出的纸带如图乙所示,则应增大木板的倾角重新调整
(2)如图丙所示为一条记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,根据数据可计算出C点的瞬时速度大小为　　　　 m/s,小车运动时加速度大小为　　　　 m/s2。(计算结果均保留两位小数)
(3)如图丁所示,小车通过细绳与钩码相连,遮光片固定在小车的最右端,光电门传感器固定在长木板上,某研究组改用丁图装置平衡摩擦力后完成了“验证牛顿第二定律”的实验。在实验操作完全正确的情况下,该研究组将小车从某一位置由静止释放,测出遮光片的宽度d和它通过光电门的挡光时间Δt,小车静止时的位置到光电门的距离s,小车的质量M,弹簧测力计的示数F,则F与应满足的关系式为　　　　。(可用M、d、s、Δt等字母表示)
13.(10分)一个质量m为0.5 kg的物体以初速度v0=12 m/s竖直向上抛出,其上升时所能达到的最大高度h为6 m。物体所受空气阻力大小恒定。求:
(1)物体所受空气阻力大小;
(2)物体落回抛出点时速度大小。
14.(12分)风洞实验室中可以产生水平向右的、大小可调节的风力。现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径,杆足够长,如图所示,小球的质量为1 kg,球与杆间的动摩擦因数为0.5。
(1)当杆在水平方向上固定时(如图中虚线所示),调节风力的大小,使风对小球的力大小恒为4 N,求此时小球受到的摩擦力f1的大小。
(2)若调节细杆使杆与水平方向间夹角θ为37°并固定(如图中实线所示),调节风力的大小,使风对小球的力大小恒为40 N,求小球从静止出发在细杆上2秒内通过位移的大小。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
15.(16分)一足够长的木板P静置于粗糙水平面上,木板的质量M=4 kg,质量m=1 kg的小滑块Q(可视为质点)从木板的左端以初速度v0滑上木板,与此同时在木板右端作用水平向右的恒定拉力F,如图甲所示,设滑块滑上木板时为t=0时刻,经过t1=2 s撤去拉力F,两物体一起做匀减速直线运动,再经过t2=4 s两物体停止运动,画出的两物体运动的v-t图像如图乙所示。求:
(1)0~2 s内滑块Q和木板P的加速度大小;
(2)滑块Q运动的总位移大小;
(3)拉力F的大小。
　　
答案与解析
第四章　牛顿运动定律
1.D 2.C 3.A 4.A 5.C
6.B 7.D 8.CD 9.BD 10.AC
1.D　单位是物理量的组成部分,有单位的物理量要注明单位,但并不是所有物理量都有单位,如动摩擦因数μ就没有单位,A错误;在国际单位制中,长度、质量、时间三个物理量被选作力学的基本物理量,长度不是基本单位,力学的三个基本单位分别是米、千克、秒,B错误;“吨”是质量的单位,但不是国际单位制中的单位,C错误;力的单位牛顿是根据牛顿第二定律推导出来的,是导出单位,D正确。
2.C　甲图中将锤柄朝下,在地面上磕几下,可以使松动的锤头变紧固,是因为锤柄接触地面后停止运动,而锤头由于惯性继续向下运动,A错误;乙图中将压在中性笔下方的纸条迅速抽出,中性笔屹立不倒,是因为中性笔具有惯性,保持原来的运动状态,惯性大小只跟质量有关,与速度无关,B错误;丙图中匀速运动的小车上装有弹射管,弹出的钢球(不计空气阻力)由于惯性在水平方向上保持匀速运动将仍会落回弹射管,C正确;惯性是物质的基本属性,大小只跟质量有关,与运动状态和位置无关,D错误。
3.A　在A点绣球的加速度指向圆心,竖直向上,故在A点处于超重状态,故A正确;抛出后,绣球只受重力作用,加速度竖直向下,所以在B、C、D三点都处于失重状态,故B、C、D错误。
4.A　由牛顿第二定律有F1-3f=3ma,F2-2f=2ma,F3-f=ma,解得F1∶F2∶F3=3∶2∶1,故选A。
5.C　汽车以速度v0=72 km/h=20 m/s匀速运动,刹车时加速度大小为a==5 m/s2,设从开始刹车到刚好停止时的位移为x1,根据匀变速直线运动规律有=2ax1,故司机发现障碍物时汽车和障碍物间距离为x=v0t0+x1,t0=1 s,解得x=60 m,故选C。
6.B　木板撤去前,小球处于平衡状态,受重力、支持力和弹簧的拉力,如图
根据共点力平衡条件有F=N sin 30°,N cos 30°=mg,解得N=,F=;木板AB突然撤去后瞬间,支持力消失,重力和弹簧拉力不变,合力大小与支持力N相等,方向与N相反,根据牛顿第二定律得加速度大小为a===g,方向垂直于木板向下。故选B。
7.D　设小球质量为m,由题图可知小球的合力F=mg tan θ,由mg·tan θ=ma得整体的加速度a=g tan θ,且方向向右,所以小车可能向右做加速运动或向左做减速运动,A、B错误。物块随车一起运动,加速度与车的加速度相同,所以其所受合力方向应向右;物块除受到重力、底板的支持力作用外,还一定受到向右的静摩擦力作用,C错误,D正确。
8.CD　在①过程中,货物随货叉从静止开始匀加速向上运动时,加速度方向竖直向上,处于超重状态,货物所受支持力大于货物的重力大小,货物做匀减速运动上升至静止,加速度方向竖直向下,货物所受支持力小于货物的重力大小,A错误;根据牛顿第二定律可知,加速度的方向与合力方向相同,在②过程中,货物随货叉从静止开始水平向左做匀加速运动时,加速度与速度方向相同,因此货物受到摩擦力方向向左,货物水平向左做匀减速运动至静止,加速度与速度方向相反,因此货物受到摩擦力方向向右,B错误;根据牛顿第三定律可知货叉对货物的支持力与货物对货叉的压力大小相等,C正确;在②过程的减速阶段,摩擦力方向与相对运动趋势方向相反,货物受到摩擦力方向向右,因此货物有相对货叉向左运动的趋势,故D正确。
9.BD　物体对电梯的压力大小等于电梯对物体的支持力大小,物体与电梯运动状态相同。由题图乙知在第1 s内,压力小于重力,由牛顿第三定律可知,支持力小于重力大小,则物体处于失重状态,所受合力逐渐减小,由牛顿第二定律可知加速度发生变化,则电梯不可能做匀变速运动,故A不符合题意。在第2 s内,支持力等于重力,则此时电梯可能处于静止或匀速运动状态,故B符合题意。在第3 s内,支持力大于重力,则物体处于超重状态,所受合力逐渐增大,由牛顿第二定律可知,加速度发生变化,则电梯不可能做匀变速运动,故C不符合题意。在第4 s内,支持力大于重力,且为恒力,则物体处于超重状态,合力向上且不变,则电梯可能向上做匀加速直线运动,或向下做匀减速直线运动,故D符合题意。
10.AC　物块先加速达到传送带速度然后与其一起匀速运动,所以传送带的运行速度大小为2 m/s,A正确;设加速时间为t s,则L= m,解得t=0.4,所以加速阶段加速度为a1==5 m/s2,根据牛顿第二定律有μmg=ma1,解得物块与传送带间的动摩擦因数为0.5,B错误;物块相对传送带滑动而留下痕迹的长度为Δx= m=0.4 m,C正确;若物体一直加速,时间最短,则L=a1,解得tm=2 s,D错误。故选A、C。
11.答案　(1)B(2分)　(2)2.40(2分)　(3)未平衡摩擦力(2分)
解析　(1)实验装置中有力传感器,不需要用天平测出砂和砂桶的总质量,A错误;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,B正确;选用电磁打点计时器时,振针与纸带之间的阻力较大,会影响物体运动,因而比选用电火花打点计时器实验误差大,C错误;因为有力传感器,可以准确得出小车受的拉力,所以砂和砂桶的质量远小于小车的质量是没有必要的,D错误。
(2)根据逐差法可得小车运动的加速度大小是a=≈2.40 m/s2。
(3)由题图丙知,拉力传感器有示数时加速度为0,小车受到拉力作用时加速度仍为0,说明主要是受到摩擦力的作用,则图线不过原点的主要原因是未平衡摩擦力。
12.答案　(1)BD(2分)　(2)0.55(2分)　0.60(2分)　(3)F=·(4分)
解析　(1)“探究小车速度随时间变化的规律”实验不需要平衡摩擦力,A错误;“探究加速度与力、质量的关系”实验需要将长木板左端垫高以平衡摩擦力,B正确;平衡摩擦力时不挂槽码与小盘,只需要让小车拖着纸带在木板上匀速运动即可,且每次通过增减小车上的砝码改变小车质量时,不需要重新调节木板倾角,C错误;平衡摩擦力时若其他操作均正确,打出的纸带如图乙所示,小车做减速运动,则木板倾角过小,则应增大木板的倾角重新调整,D正确。故选B、D。
(2)可计算出C点的瞬时速度大小为vC== m/s=0.55 m/s,小车运动时加速度大小为a== m/s2=0.60 m/s2。
(3)小车经过光电门时的速度为v=,根据v2=2as,F=Ma,解得F=·。
13.答案　(1)1 N　(2)4 m/s
解析　(1)物体向上做匀减速直线运动,由0-=-2a1h可得
a1==12 m/s2 (2分)
由牛顿第二定律有mg+f=ma1 (2分)
解得f=1 N。 (1分)
(2)对物体下落过程受力分析,由牛顿第二定律有mg-f=ma2 (2分)
解得a2=8 m/s2 (1分)
由v2-0=2a2h (1分)
可得v==4 m/s。 (1分)
14.答案　(1)4 N　(2)20 m
解析　(1)当杆在水平方向固定时,小球受到的最大静摩擦力为fmax=μN=μmg=0.5×10 N=5 N(2分)
当风力大小为4 N时,由4 N<5 N,说明小球处于静止状态,则此时的摩擦力大小f1=4 N。 (2分)
(2)受力分析如图所示
取沿细杆向上为正方向,根据牛顿第二定律可得
F cos 37°-mg sin 37°-μ(mg cos 37°+F sin 37°)=ma (4分)
代入数据得a=10 m/s2 (2分)
则有x=at2=×10×22 m=20 m。 (2分)
15.答案　(1)4 m/s2　2 m/s2　(2)24 m　(3)9 N
解析　(1)v-t图像的斜率表示加速度,则0~2 s内滑块Q和木板P的加速度分别为
a1==- m/s2=-4 m/s2 (2分)
a2== m/s2=2 m/s2 (2分)
(2)v-t图像与横轴所围的面积表示位移,则滑块Q的总位移为x=×2 m+×4×4 m=24 m(2分)
(3)0~2 s阶段,根据牛顿第二定律,
对Q有a1=- (2分)
对P有a2= (2分)
在共同减速阶段,根据v-t图像可知a0==-1 m/s2 (2分)
根据牛顿第二定律可得出地面的摩擦力大小f0=-(M+m)a0 (2分)
解得F=9 N(2分)
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