高中物理人教版必修第一册单元测试 第四章 运动和力的关系（含解析）

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高中物理人教版必修第一册单元测试 第四章 运动和力的关系
一、单选题
1．如图甲是1996年在地球上空测定火箭组质量的实验情景，其实验原理如图乙所示。实验时，用双子星号宇宙飞船，去接触正在轨道上运行的火箭组M（发动机已熄火）。接触后，开动飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力，推进器开动时间为，测出飞船和火箭组的速度变化是，则火箭组的质量M最接近( )
A. B. C. D.
2．在力学范围内，国际单位制规定了三个物理量作为基本量，测量这三个基本量可用的仪器分别是( )
A.刻度尺、天平、秒表 B.量筒、天平、秒表
C.刻度尺、测力计、秒表 D.刻度尺、测力计、打点计时器
3．某人站在置于水平地面上的压力传感器上，进行蹲起动作，图中呈现的是在一段时间内力传感器的示数随时间变化的情况，其中a、b、c为不同时刻的三个状态，由此可以判断( )
A.在，该人完成一次完整的蹲、起过程
B.从状态a到状态，人始终处于失重状态
C.状态b时，人处于静止状态
D.状态c时，人受到的支持力大于传感器受到的压力
4．2024年安徽新能源汽车产量首次突破百万大关，达168.4万辆，同比增长94.5%。某品牌电动汽车的电耗为每公里218.9W·h，其中单位“W·h”（瓦时）对应的物理量是( )
A.能量 B.位移 C.电流 D.电荷量
5．打水漂是人类最古老的游戏之一（如图），仅需要一块小瓦片，在手上呈水平放置后，用力水平飞出，瓦片擦水面飞行，瓦片不断地在水面上向前弹跳，直至下沉，下列判断正确的是( )
A.飞出时的初速度越大，瓦片的惯性一定越大
B.飞行时所用时间越长，瓦片的惯性一定越大
C.飞出去的距离越长，瓦片的惯性一定越大
D.瓦片的质量越大，惯性一定越大
6．蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。在某次活动中，很长的橡皮绳一端绑在蹦极爱好者踝部，另一端固定在高处建筑物上，蹦极爱好者从高处由静止竖直向下跳出，已知橡皮绳的弹力与其伸长量成正比，不计空气阻力。下列判断正确的是( )
A.从橡皮绳刚拉直到最低点的过程中，蹦极爱好者一直处于失重状态
B.在橡皮绳拉直前蹦极爱好者处于失重状态，之后处于超重状态
C.在橡皮绳拉直前蹦极爱好者处于超重状态，之后处于失重状态
D.蹦极爱好者在橡皮绳拉直后的某时刻速度最大
7．如图所示，挂钩连接三根长度均为L的轻绳，三根轻绳的另一端与一质量为m，直径为的水平圆环相连，连接点将圆环三等分。在挂钩拉力作用下圆环以加速度匀减速上升，已知重力加速度为g，则每根绳上的拉力大小为( )
A. B. C. D.
8．如图所示，一只盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一只铁球和一只乒乓球，容器中水和铁球、乒乓球都处于静止状态，当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )
A.铁球向左，乒乓球向右 B.铁球向右，乒乓球向左
C.铁球和乒乓球都向左 D.铁球和乒乓球都向右
9．元宵节期间人们燃放起美丽的焰火以庆祝中华民族的传统节日，按照设计，某种型号的装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4s末到达离地面100m的最高点时炸开，构成各种美丽的图案。假设礼花弹从炮筒中竖直向上射出时的初速度是，上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，，那么和k分别等于( )
A.40m/s，0.5 B.40m/s，0.25 C.50m/s，0.25 D.50m/s，0.5
10．课堂上老师借助DIS数字系统让学生研究人体下蹲和起立过程中的“超失重现象”，若力传感器的示数随时间变化规律如图所示，，则下列说法正确的是( )
A.该同学质量为50kg
B.该同学做了两次下蹲过程
C.下蹲过程是失重现象，站起过程是超重现象
D.段和段对应的分别是下蹲和站起过程
11．某驾校学员在教练的指导下沿直线路段练习驾驶技术，汽车的位置x与时间t的关系如图所示，则汽车行驶速度v与时间t的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
12．如图所示，物体B在气球A的带动下以速度v匀速上升，运动到某一时刻，连接A和B的绳子断开，关于A、B后来的运动情况正确的是（不考虑空气阻力）( )
A.A仍做匀速上升运动 B.A以初速度v变速上升
C.B做自由落体运动 D.B做竖直上抛运动
13．如图，轻质弹簧左端与竖直墙拴接，右端紧靠物块（不栓接），弹簧原长时右端的位置为A点。物块压缩弹簧至O点并锁定，。现解除锁定的同时将另一水平外力F作用在物块上，使之向右匀变速运动。已知物块与地面间的滑动摩擦力大小恒定，则弹簧右端到达A点前外力F随位移的变化可能是( )
A. B.
C. D.
14．如图所示，质量为2m的小球A和质量为m的小球B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂起来静止不动，剪断细绳的瞬间，A球和B球的加速度大小、分别为( )
A. B. C. D.
15．滑块第一次从粗糙斜面顶端由静止下滑到底端，第二次以一定的初速度从斜面底端上滑刚好到达顶端.如图所示，某同学记录了滑块运动的频闪照片，若照片的时间间隔都相同，下列说法正确的是( )
A.图甲是滑块下滑的照片
B.图甲滑块的加速度大于图乙滑块的加速度
C.图甲滑块在底端的速率大于图乙滑块在底端的速率
D.图甲滑块全程的平均速度大小等于图乙滑块全程的平均速度大小
三、实验题
16．如图所示为探究物体运动加速度与物体质量,物体受力关系的实验装置,砂和砂桶质量用m表示,小车和车上所加砝码总质量用M表示,小车运动加速度用a表示。
1.实验过程中需要适当抬起长木板的一端以平衡小车所受的摩擦力,该步骤中木板被抬起的角度与小车质量__________(选填“有关”或“无关”)
2.在探究加速度与小车受力关系过程中,甲和乙两小组分别用下列两组数据进行实验操作,其中你认为合理的是__________(选填“甲”或“乙”)
M甲=500g M乙=500g
甲m(g) 20 22 24 26
乙m(g) 20 30 40 50
3. 在探究加速度与小车质量过程中,应保持__________不变,通过增减小车中砝码改变小车质量M,实验测出几组a、M数据,下列图线能直观合理且正确反映a-M关系的是__________.
17．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：
（1）在本实验中，保持力不变，探究加速度与质量的关系，这种研究方法叫做___________。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想化方法
（2）当质量m一定时，a与成___________。
四、计算题
18．质量为的小物块静止于地面上。现用竖直向上的恒力F拉动小物块，经过时间，小物块运动了的距离，取，求：
（1）物块加速度a的大小；
（2）恒力F的大小。
19．水上乐园小朋友正在玩水滑梯。已知滑梯顶端距地面高为，滑梯所构成的斜面长度为。一名质量为的小朋友由静止从滑梯顶端滑下，其速度-时间图像如图所示。小朋友滑至底端后，沿水平滑轨滑行停止。小朋友视为质点，求:
(1)小朋友沿滑梯下滑过程的加速度的大小；
(2)小朋友沿滑梯下滑过程受到的阻力；
(3)小朋友与水平滑轨间的动摩擦因数。
某款儿童滑梯如图所示，其滑面可视为与水平地面夹角的平直斜面，滑面顶端距离地面高度。一质量的儿童从滑面顶端由静止开始下滑至底端，儿童可看做质点。已知儿童与滑面间的动摩擦因数，，，取重力加速度，忽略空气阻力。求：
20．儿童下滑过程中，所受摩擦力的大小f；
21．儿童下滑的整个过程中，运动的加速度大小a；
22．儿童下滑至底端时速度的大小v。
参考答案
1．答案：D
解析：飞船和火箭组整体的加速度大小为根据牛顿第二定律有求得所以，M最接近3500kg。故选D。
2．答案：A
解析:在力学范围内的三个基本物理量为长度、质量、时间，它们对应的直接测量仪器分别为刻度尺、天平、秒表，所以符合题意的只有A故选A。
3．答案：B
解析:A.在内，人先加速向下，加速度向下，人处于失重状态，再减速向下，加速度向上，人处于超重状态，故人只完成一次完整的下蹲，故A错误；
B.从状态a到状态b，传感器的示数始终小于重力，人始终处于失重状态，故B正确；
C.状态6时，人的加速度为0，但是速度不为0，故C错误；
D.根据牛顿第三定律，可知状态c时，人受到的支持力等于传感器受到的压力，故D错吴。故选B。
4．答案：A
解析：瓦（W）是功率的单位，小时（h）是时间单位，因此“”表示功率与时间的乘积。根据公式，功或能量的单位应为功率单位（瓦）与时间单位（秒）的乘积，即焦耳（J）。1瓦时（）=1瓦×3600秒=3600焦耳，属于能量单位。位移的单位是米（m），电流的单位是安培（A），电荷量的单位是库仑（C），均不符合题意。故选A。
5．答案：D
解析:惯性的大小只与物体的质量有关D正确。
6．答案：D
解析：AD.绳子刚拉直时，弹力小于重力，蹦极爱好者的加速度向下，处于失重状态，当弹力等于重力时，蹦极爱好者的速度达到最大，此后重力小于弹力，蹦极爱好者的加速度向上，处于超重状态，A错误，D正确；BC.在橡皮绳拉直前蹦极爱好者处于完全失重状态，结合上述分析可知，在弹力等于重力之前，蹦极爱好者处于失重状态，在弹力等于重力之后，蹦极爱好者处于超重状态，BC错误。故选D。
7．答案：B
解析：根据几何知识，圆环半径为0.6L，轻绳长L，故三根轻绳与竖直方向夹角为37°。分析圆环受力，可知三根轻绳拉力水平方向分力恰好平衡，竖直方向分力与圆环重力的合力提供加速度，有
解得
故选B。
8．答案：A
解析:小车突然向右运动时，由于惯性，铁球和乒乓球都＂想＂保持原有的静止状态，由于与同体积的＂水球＂相比铁球的质量大，惯性大，铁球的运动状态难改变，而同体积的＂水球＂的运动状态容易改变，所以小车加速向右运动时，铁球相对于小车向左运动。同理，由于与同体积的＂水球＂相比乒乓球的质量小，惯性小，乒乓球相对于小车向右运动．
故A正确，BCD错误．
9．答案：C
解析：利用运动学知识有
代入数据得
对上升过程中的礼花弹受力分析，由牛顿第二定律有
又
解得
故选C。
10．答案：D
解析:A.力传感器的示数稳定时，示数表示此人的重力大小，该同学的重力大小为600N，质量为60kg，故A错误；
C.下蹲过程先加速下降是失重现象，后减速下降是超重现象；站起过程先加速上升是超重现象，后减速上升是失重现象，故C错误；
BD.段和段对应的分别是下蹼和站起过程，该同学做了一次下蹲、一次起立过程，故B错误，D正确。故选D。
11．答案：A
解析：图线的斜率表示速度，图像中，图线的斜率始终为正值，故汽车的运动方向始终沿正方向。0到时间内，图线斜率不断变大，即汽车速度不断增大；到时间内图线斜率不变，即汽车速度不变；到时间内图线斜率不断减小，即汽车速度减小。图像的纵坐标值表示速度，对应图像中的信息，可知选A。
12．答案：BD
解析：AB.对气球A，因绳子断开后，浮力大于A的重力，合力向上，所以A的运动状态发生改变，故A错误，B正确。
CD.物体B与气球A整体匀速上升，说明气球的浮力与A、B的总重力等大反向；绳子断开后，由于惯性，B仍有向上的速度，在重力作用下，B将做竖直上抛运动，故C错误，D正确；
故选BD。
13．答案：BCD
解析：根据牛顿第二定律有解得由于与的大小关系未知，则BCD图像均有可能。故选BCD。
14．答案：BD
解析:绳剪断前，对B由平衡条件得绳剪断后瞬间，弹簧来不及变化，则弹力不变。对A得解得弹力不变，则B的受力情况不变，加速度为0，即故选BD。
15．答案：BC
解析：AB.上滑时的加速度，下滑的加速度，则，根据可知，上滑时用时间较短，则图甲是滑块上滑的照片，图甲滑块的加速度大于图乙滑块的加速度，选项A错误，B正确;CD.根据，可知相同，图甲用时间较短，则在低端时的速度较大，图甲滑块全程的平均速度大小大于图乙滑块全程的平均速度大小，选项C正确，D错误。故选BC。
16．答案：1.无关; 2.乙; 3.砂和砂筒质量; C
解析：
17．答案：（1）A（2）正比
解析：（1）在探究加速度与力、质量的关系的实验中，保持力不变，只探究加速度这一变量与质量的关系的方法叫控制变量法。故选A。
（2）根据牛顿第二定律可知，当质量m一定时，a与成正比。
18．答案：（1）；（2）48N
解析：（1）小物块所受合外力恒定，将做初速度为零的匀加速直线运动，根据运动学公式可得其加速度大小为
（2）根据牛顿第二定律可得
解得
19．答案：(1)1m/s2
(2)120N
(3)0.2
解析：(1)在速度时间图像中，加速度a等于图线的斜率。
由图像可知
(2)根据牛顿第二定律得
根据题意得
解得
(3)设小朋友滑至底端的速度v，
解得
设水平滑行时的加速度大小为，根据牛顿第二定律得
根据运动学公式
解得
20．答案：48N
解析：(1)儿童受力分析得；解得
21．答案：
解析：(2)由牛顿第二定律解得
22．答案：
解析：(3)由运动学规律解得
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