高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系综合与测试优秀单元测试课后作业题

第四章《运动和力的关系》素养评价卷

(时间:90分钟　满分:100分)

一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分)

1.kg和s是国际单位制中两个基本单位的符号,这两个基本单位对应的物理量是(　　)

A.质量和时间 B.质量和位移

C.重力和时间 D.重力和位移

2.春秋时期齐国人的著作《考工记》中有“马力既竭,辀(zhōu)犹能一取焉”,意思是马对车不施加拉力了,车还能继续向前运动一段距离.这一现象说明了(　   )

A.力的作用是相互的   B.力既有大小又有方向

C.车有惯性           D.弹力存在于相互接触的物体之间

3.交通法规中规定,坐在小汽车前排的司机和乘客都应系上安全带,这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害(　  )

A.车速太快 B.车速太慢   C.紧急刹车     D.突然启动

4.如图所示,位于足够长光滑固定斜面上的小物块,受到一水平向左的推力F,物块沿斜面加速下滑,在F逐渐增大、方向保持不变的过程中,物块的加速度大小将(　 　)

A.逐渐减小    B.逐渐增大

C.先减小后增大 D.先增大后减小

5.如图所示为运动员跳水前的起跳动作.下列说法正确的是(　　)

A.运动员蹬板的作用力大小大于板对她们的支持力大小

B.运动员蹬板的作用力大小小于板对她们的支持力大小

C.运动员所受的支持力和重力相平衡

D.运动员所受的合外力一定向上

6.如图所示,在光滑的水平面上有一个光滑斜面A,倾角为45°,细线的一端固定于斜面A的顶端P处,另一端拴一个质量为m的小球.当细线对小球的拉力刚好等于零时,斜面A水平向右运动的加速度a为(g为重力加速度)(　　)

A.g B.2g C.g   D.g

7. 图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端.B与小车平板间的动摩擦因数为μ.若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为(重力加速度为g)(　 　)

A.mg,竖直向上

B.mg,斜向左上方

C.mgtan θ,水平向右

D.mg,斜向右上方

8.如图所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2.下列反映a1和a2变化的图线中正确的是(　 　)

二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分.全部选对得6分,选对但不全的得3分)

9.如图所示,一轻质弹簧上端固定在升降机的天花板上,下端挂一小球,在升降机匀速竖直下降过程中,小球相对于升降机静止,若升降机突然停止运动,设空气阻力可忽略不计,弹簧始终在弹性限度内,且小球不会与升降机的内壁接触,则小球在继续下降的过程中(　 　)

A.小球的加速度逐渐减小

B.小球处于超重状态

C.小球处于失重状态

D.小球的速度逐渐减小

10.如图所示,质量均为1 kg的小球a,b在轻弹簧A,B及外力F的作用下处于平衡状态,其中A,B两个弹簧劲度系数均为5 N/cm,B弹簧上端与天花板固定连接,轴线与竖直方向的夹角为60°,A弹簧竖直,g取10 m/s2.则以下说法正确的是(　 　)

A.A弹簧伸长量为3 cm

B.外力F=20 N

C.B弹簧的伸长量为4 cm

D.突然撤去外力F瞬间,b球加速度为0

11.如图所示,在水平面上运动的小车里用两根轻绳连着一质量为m的小球,绳子都处于拉直状态,BC绳水平,AC绳与竖直方向的夹角为θ,小车处于加速运动中,则下列说法正确的是(　   　)

A.小车的加速度一定向左

B.小车的加速度一定为gtan θ

C.AC绳对球的拉力一定是

D.BC绳的拉力一定小于AC绳的拉力

12.如图所示,物体B叠放在物体A上,A,B的质量均为m,且上、下表面均与斜面平行,它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑,则(　  　)

A.A,B间没有摩擦力

B.A受到B施加的静摩擦力方向沿斜面向下

C.A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsin θ

D.A与斜面间的动摩擦因数为μ=tan θ

三、实验题(本题共2小题,共14分)

13.(6分)某同学利用如图(甲)所示的实验装置,探究小车的加速度和它所受拉力F的关系.

(1)除备有4个50 g钩码外,另有下列实验器材备选:

A.质量为300 g的小车

B.质量为2 kg的小车

C.输出电压为8 V的直流电源

D.输出电压为8 V的交流电源

为保证实验成功,选用的实验小车应为　　　,电源应为　　　.(填字母代号) 

(2)某同学正确选择实验器材后,通过实验得到如图(乙)所示的aF图像,造成图线未过坐标原点的原因是　. 

14.(8分)某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及质量M的关系实验.如图1为实验装置简图,A为小车,后端连有纸带,B为打点计时器,C为装有沙的沙桶(总质量为m),D为一端带有定滑轮的长木板.

(1)在这个实验中,为了探究两个物理量之间的关系,要保持第三个物理量不变,这种探究方法叫作　　　　法. 

(2)某同学在探究a与F的关系时,把沙和沙桶的总重力当作小车的合力F,作出aF图线如图2所示,试分析该图线不过原点的原因是　　　　.图线右上部弯曲的原因是　　　　.(填正确选项的字母的代号) 

A.平衡阻力时,长木板倾角过小

B.平衡阻力时,长木板倾角过大

C.沙和沙桶的总质量m过小

D.沙和沙桶的总质量m过大

(3)如图3是某次实验得出的纸带,所用电源的频率为50 Hz,舍去前面比较密集的点,从A点开始,依次选取A,B,C,D,E 5个计数点,相邻两个计数点间都有四个计时点未画出,图中给出了相邻两点间的距离,则小车运动的加速度大小为a=　　　   　m/s2.(结果保留两位有效数字) 

四、计算题(本题共4小题,共38分)

15.(6分)如图(甲)所示,t=0时,水平地面上质量m=1 kg 的物体在水平向左、大小恒为10 N的力FT的作用下由静止开始运动,同时施加一水平向右的拉力F,拉力F随时间变化的关系图像如图(乙)所示,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5,(g=10 m/s2)求:

(1)2 s末物体的速度大小;

(2)前2 s内物体的位移大小;

(3)t为多少时物体的速度刚减为0.

16.(8分)如图是上海中心大厦,小明乘坐大厦快速电梯,从底层到达第119层观光平台仅用时55 s.若电梯先以加速度a1做匀加速运动,达到最大速度18 m/s,然后以最大速度匀速运动,最后以加速度a2做匀减速运动恰好到达观光平台.假定观光平台高度为549 m.

(1)若电梯经过20 s匀加速达到最大速度,求加速度a1的大小及上升高度h;

(2)在(1)问中的匀加速上升过程中,若小明的质量为 60 kg,求小明对电梯地板的压力.

17.(12分)如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面上端系有一劲度系数为k=100 N/m的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m=8 kg的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变.从t=0 时刻开始挡板A以加速度a=1 m/s2沿斜面向下匀加速运动,(g=10 m/s2)求:

(1)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间.

(2)小球向下运动多少距离时速度最大.

18.(12分)滑雪运动是近年来逐渐兴起的一项休闲运动,某滑雪游乐场有两个倾角为37°的正对的斜坡组成的滑道(粗糙程度相同),如图所示,滑道底端平滑连接,滑道OA高为h,滑道OB高为h,一质量m=

70 kg的游客从A点由静止滑下,不受其他影响时,经O点恰好滑到B点停止,重力加速度g=10 m/s2.则:(sin37°=0.6,cos 37°=0.8)

(1)游客在OB段向上滑动时的加速度为多大?

(2)滑雪过程中通过滑雪杖向后推地可获得沿速度方向向前的持续推力作用,若该游客到达B点后,想返回A点,需要在整个过程中获得的持续推力至少是多大?

参考答案

一、       单选

1.A   2.C   3.C   4.C   

5.D

解析:运动员蹬板的作用力与板对她们的支持力是作用力和反作用力,大小相等、方向相反,故A,B错误;运动员起跳过程,是由静止获得速度的过程,因而有竖直向上的加速度,合外力竖直向上,运动员所受的支持力大于重力,故C错误,D正确.   

6.A

解析:细线对小球的拉力刚好等于零,说明小球只受重力和斜面的支

持力两个力作用,且随斜面A一起以加速度a向右加速运动,受力如图所示,小球所受的合力F合=mgtan 45°=mg,加速度a==g,故选项A正确.

7.D

解析:以A为研究对象,受力分析如图所示

根据牛顿第二定律得mAgtan θ=mAa,

得a=gtan θ,方向水平向右.

再对B研究得:小车对B的摩擦力为

Ff=ma=mgtan θ,方向水平向右,

小车对B的支持力大小为FN=mg,方向竖直向上,

则小车对物块B产生的作用力的大小为

F==mg,方向斜向右上方,故选项D正确.

8.A

解析:当水平力F较小时,两物体相对静止,加速度相同,由F=ma知:两者的加速度a==,a∝t,当水平力F较大时,m2相对于m1运动,根据牛顿第二定律得:对m1:a1=,由于μ,m1,m2是定值,故m1的加速度a1不变.对m2:a2==,a2是时间t的线性函数,故A正确.

二、       多选

9.BD    

10.BD

解析: 先对b球受力分析,受重力和弹簧A的拉力,根据平衡条件有

kxA=mg,解得xA= cm=2 cm,故A错误;再对a,b球整体受力分析,受重力、外力F和弹簧B的拉力,如图所示;根据平衡条件有F=2mg·

tan 60°=2mg=20 N,故B正确;B弹簧的弹力FB==4mg=40 N;根据胡克定律有FB=kxB,解得xB=8 cm,故C错误;撤去力F的瞬间,b球所受重力和弹簧A的拉力都不变,故b球仍处于平衡状态,加速度为0,故D正确.

11.AC

解析:对小球进行受力分析可知,小球受到的合力向左,所以加速度方向向左,且小车处于加速运动中,所以小车只能向左做加速运动,故选项A正确;只有当BC绳的拉力等于零时,小车的加速度才为gtan θ,故选项B错误;竖直方向合力为零,则cos θ=mg,解得=,故选项C正确;由于AC绳上的拉力不变,而BC绳上的拉力会随着加速度的变化而变化,所以BC绳的拉力可以大于AC绳的拉力,故选项D错误.

12.BCD

解析:对B受力分析,B一定受重力、支持力,因B匀速运动,故A对B应有沿斜面向上的摩擦力,故A错误;由牛顿第三定律可知,A受到B的摩擦力应沿斜面向下,故B正确;对A,B整体由于沿斜面匀速下滑,所受滑动摩擦力大小为2mgsin θ,故C正确;根据滑动摩擦力Ff=

μFN,A与斜面间的摩擦力2mgsin θ=2μmgcos θ 得μ=tan θ,

故D正确.

三、       实验题

13.答案:(1)B　D　(2)平衡阻力时,木板倾角过大

评分标准:每空2分.

解析:(1)实验中应保证小车的总质量远远大于钩码的总质量,故选用的实验小车应为质量为2 kg的小车,即选B;电源应为输出电压为8 V的交流电源,即选D.

(2)由图(乙)可知,aF图像不过原点,在a轴上有截距,即F=0时有加速度,这是由于在平衡阻力时,木板被垫得太高,木板倾角过大,平衡阻力过度造成的.

14. 答案:(1)控制变量　(2)B　D　(3)0.62

评分标准:每空2分.

解析:(1)在探究加速度与物体所受合力F及质量M的关系实验中,为了探究两个物理量之间的关系,要保持第三个物理量不变,这种探究方法叫作控制变量法.

(2)图2中当F=0时,a>0.也就是说当绳子上没有拉力时,小车的加速度大于0,这是由于实验前木板右端垫得过高,即平衡阻力过度导致,故选B;随着F的增大,沙和沙桶的质量越来越大,最后出现了沙和沙桶的质量不满足远小于小车质量的情况,因此图线出现了弯曲现象,故选D.

(3)相邻两个计数点间都有四个计时点未画出,故相邻计数点的时间间隔T=0.1 s

根据逐差法可得加速度

a=×10-2 m/s2

=0.62 m/s2.

四、       计算题

15. 解析:(1)由牛顿第二定律得前2 s的加速度

a1==3 m/s2,(1分)

由速度公式得2 s末物体的速度

v1=a1t1=6 m/s.(1分)

(2)由位移公式得前2 s内物体的位移

x=a1=6 m.(1分)

(3)2 s后,由牛顿第二定律得

a2==-1 m/s2,(1分)

由速度公式得0=v1+a2t2,(1分)

解得t2=6 s,

则t=t1+t2=8 s,

即当t=8 s时,物体速度刚减为0.(1分)

答案:(1)6 m/s　(2)6 m　(3)8 s

16. 解析:(1)由运动学公式可得

电梯匀加速上升时的加速度

a1== m/s2=0.9 m/s2(2分)

电梯匀加速上升的高度

h== m=180 m.(2分)

(2)设小明受到电梯地板的支持力为FN,由牛顿第二定律得FN-mg=ma1,(1分)

又因为m=60 kg,

所以FN=ma1+mg=60×0.9 N+60×10 N=654 N.(2分)

由牛顿第三定律可知,小明对电梯地板的压力大小

FN′=FN=654 N,方向竖直向下.(1分)

答案:(1)0.9 m/s2　180 m

(2)654 N,方向竖直向下

17. 解析:(1)小球与挡板分离时,小球受竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力FN、沿斜面向上的弹簧弹力F.

设从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为t,小球的位移为x,根据牛顿第二定律有mgsin θ-F=ma,(2分)

且F=kx,(1分)

又x=at2,(1分)

联立解得mgsin θ-k·at2=ma,(2分)

所以经历的时间为

t== s=0.8 s.(2分)

(2)小球和挡板分离后,小球接着先做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时小球所受合力为零,即kx′=mgsin θ,

(2分)

解得x′== m=0.4 m.所以速度最大时小球向下运动的距离为0.4 m.(2分)

答案:(1)0.8 s　(2)0.4 m

18. 解析:(1)游客从A到O过程中有

mgsin θ-μmgcos θ=ma1(2分)

又2a1=-0(1分)

由O到B过程中,有mgsin θ+μmgcos θ=ma2(1分)

-2a2=0-(1分)

联立解得μ=0.15,a2=7.2 m/s2(2分)

(2)设推力为F,则从B到O过程有

F+mgsin θ-μmgcos θ=ma3(1分)

又2a3=-0(1分)

从O到A过程有mgsin θ+μmgcos θ-F=ma4(1分)

又-2a4=0-(1分)

解得F=168 N.(1分)

答案:(1)7.2 m/s2　(2)168 N