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随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系综合与测试随堂练习题，共13页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．牛顿在总结C·雷恩、J·沃利斯和C·惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一和第二定律形成了完整的牛顿力学体系，下列说法中正确的是（ ）
A．物体的惯性大小与物体的速度和质量都有关系
B．物体对地面的压力和地面对物体的支持力互为平衡力
C．当物体不受力或所受合力为零时，物体一定静止
D．马拉着车能加速跑的原因是马对车的拉力大于车受到的阻力
2．下列描述正确的是（ ）
A．路牌所标的“50”为车辆通行的平均速度
B．所有形状规则的物体重心均在其几何中心处
C．掷出后的冰壶能继续运动，说明其具有惯性
D．电梯向上制动时体重计的读数变小，说明人所受重力减小
3．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展，利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3，根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（ ）
A．如果斜面光滑，小球将上升到与点等高的位置
B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态
C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D．小球受到力的一定时，质量越大，它的加速度越小
4．A、B两物体的质量之比，它们以相同的初速度在水平面上做匀减速滑行，直到停止，其速度—时间图像如图所示。则该过程A、B两物体所受的摩擦力之比与A、B两物体的动摩擦因数之比分别为（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
5．如图所示，细线的一端系一质量为的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。在斜面体以加速度水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力和斜面的支持力分别为（重力加速度为）（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
6．我国载人飞船已多次成功发射和回收。假设载人舱在竖直降落时所受空气阻力与速度的平方成正比，即，其中为比例系数。若载人舱的质量为，重力加速度为。则下列说法错误的是（ ）
A．的单位用国际单位制中的基本单位表示是
B．载人舱降落过程加速度大小先减小后增大
C．降落距离足够大时，裁人舱最终的速度大小为
D．载人舱的速度大小为时，加速度大小为
7．在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面，桌上有一个小球，旁边的乘客观察到，如果火车在水平铁轨上做匀速直线运动，小球在桌面上保持静止。如果火车做加速直线运动，小球就会由静止开始向后加速运动。由此判断下列说法正确的是（ ）
A．此实验可以证明牛顿第一、第二定律都是错误的
B．以匀速运动的车厢为参考系，牛顿第一定律成立
C．以加速运动的车厢为参考系，牛顿第一定律、牛顿第二定律都不成立
D．牛顿定律是被证明了的结论，什么条件下都是成立的
8．如图所示，建设房屋时，保持底边不变，要设计好屋顶的倾角，以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶，雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是（ ）
A．倾角越大，雨滴对屋顶压力越大
B．倾角越大，雨滴下滑时的加速度越大
C．倾角越大，雨滴从顶端下滑至屋檐时的速度越短
D．倾角越大，雨滴从顶端下滑至屋檐时的速度越大
9．如图所示，材料相同、质量分别为和的两物块放在粗糙的水平地面上，用轻质弹簧将两物块接在一起，当用水平力作用在上时，两物块均以加速度一起做匀加速运动，此时弹簧形变量为，则下列关系正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．在倾角为的光滑斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为和，弹簧的劲度系数为，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面向上的恒力拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚要离开C时，A的加速度方向沿斜面向上，大小为，则（ ）
A．物体A始终做匀加速运动
B．从静止到B刚离开C的过程中，弹簧的弹力先减小后增大
C．从静止到B刚离开C的过程中，A运动的距离为
D．恒力的大小为
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11．（8分）某实验小组要做“探究小车的加速度与合外力的关系”采用的实验装置如图甲。
（1）本实验首先要平衡摩擦力，其目的是________。
A．实验时细线的拉力近似等于所挂钩码的重力
B．实验时小车所受的合外力等于细线的拉力
C．实验时小车所受的合外力等于所挂钩码的重力
（2）本实验________（填“需要”或“不需要”）钩码的质量远小于小车的质量。
（3）该同学在研究小车运动时打出了一条纸带，在纸带上每连续5个间隔取一个计数点，相邻两个计数点之间的距离如图乙，打点计时器的频率，则小车的平均加速度为________（结果保留三位有效数字）
（4）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的图像，可能是图丙中的图线________。
12．（8分）某同学用如图甲所示的实验装置来“探究与、之间的定量关系”。
（1）实验前必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。关于平衡摩擦力的操作方法，下列说法正确的是________。
A．要保持砂桶和小车始终相连
B．逐渐垫高木板右侧，直到小车恰好开始滑动
C．逐渐垫高木板右侧，直到轻推小车能让小车恰好匀速滑动
D．每次改变小车上砝码的数量，都要重新平衡摩擦力
（2）如果该同学平衡好了摩擦力，保持小车和砝码的质量不变，多次改变砂桶与砂的总重力（砂的质量最终达到），分别测小车加速度，根据得到的数据，在图像中描点得到的图像应是如图乙中的________，简述你的判断依据：______________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________。
（3）该同学又设计了如图丙所示的装置来进行实验，在自制的双层架子上固定带有刻度标记的木板，架子放在水平桌面上，两辆相同小车的质量均为（足够大），两个相同托盘的质量均为，每个砝码的质量均为，实验主要操作步骤如下：
①平衡车子与木板间的摩擦力；
②让两辆小车紧靠右边的挡板，记下小车前端刻度尺读数，在乙托盘中放入1个砝码，在甲托盘中放入2个砝码；
③同时释放两小车，当小车运动一段时间后（未到滑轮处），用手机对整个装置进行拍照，读出照片中甲、乙前端刻度尺的读数，分别为、。
根据本实验方案的原理，在本次实验中验证表达式______________________（用题中所给物理量表示）成立，多次实验后即可验证“物体质量一定时，加速度与所受合外力成正比”。
三、计算题（本题共4小题，共44分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（10分）如图所示，，，A、B间静摩擦力的最大值是，水平面光滑。用水平力拉。求：
（1）当拉力大小为时，A、B的加速度大小。
（2）当拉力大小为时，A、B的加速度大小。
14．（10分）如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。一架质量的无人机，其动力系统所能提供的最大升力，运动过程中所受空气阻力大小恒为。取。
（1）无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞。求在时离地面的高度。
（2）当无人机悬停在距离地面高度处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落地面时的速度。
（3）在无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间。
15．（12分）如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机，在起重机将质量的重物竖直吊起的过程中，若重物先以加速度做匀加速运动，达到最大速度，然后以最大速度匀速运动，最后以加速度做匀减速运动恰好到达高层建筑平台时速度为零。假定高层建筑平台离地面的高度为，重物经过匀加速达到最大速度，从地面到达高层建筑平台仅用时间。取。求：
（1）匀加速上升过程中的加速度及上升高度。
（2）在匀加速上升过程中，重物对缆绳的拉力。
（3）重物匀速运动的时间。
16．（12分）如图所示，质量为的矩形木箱与传送带间的动摩擦因数为。传送带与水平面成角，传送带两端A、B长，以的速度顺时针转动。求：
（1）视木箱为质点，且木箱由静止放到传送带上，求经过多长时间木箱能够从A端运动到传送带的B端。
（2）现在木箱内用两轻绳将一质量的小球悬挂于P、Q两点，两细绳绷紧时与车顶面的夹角分别为和。再将木箱由静止放到传送带上，在木箱加速的过程中，当小球相对木箱静止时，P点绳和Q点绳的张力大小分别为多少？
第四章综合测试
答案解析
一、
1．【答案】D
【解析】物体的惯性只和物体的质量有关，与物体的运动状态无关，A错误；物体对地面的压力和地面对物体的支持力分别作用在两个物体上，是一对相互作用力，B错误；根据牛顿第一定律可知，当物体不受力或所受合力为零时，物体做匀速直线运动或者处于静止状态，C错误；马拉着车能加速跑是由于对车的拉力大于车所受的阻力，合力向前，故有向前的加速度，D正确。
2．【答案】C
【解析】路牌所标的“50”为车辆通行的瞬时速度不超过，故A错误；所有形状规则且质量分布均匀的物体重心均在其几何中心处，故B错误；惯性是物体保持原来速度不变的性质，掷出后的冰壶能继续运动说明其具有惯性，故C正确；电梯向上制动时体重计的数变小说明人所受支持力减小，但重力不变，故D错误。故选C。
3．【答案】A
【解析】从实验中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，如果不受阻力，就会升到与点相等的高度，A正确；其他选项都不能由实验直接得到，需要进一步推理或实验验证，B、C、D错误。
4．【答案】D
【解析】根据速度—时间图线的斜率表示加速度，可知，；物体的合力等于摩擦力，由牛顿第二定律可知，物体所受的摩擦力大小，所以摩擦力之比；根据可知，，故选D。
5．【答案】A
【解析】当加速度较小时，小球与斜面一起运动，此时小球受重力、绳子拉力和斜面的支持力，绳子平行于斜面，小球的受力如图所示。由牛顿第二定律得，水平方向上有；竖直方向上有，联立得，，故A正确，B、C、D错误。
6．【答案】B
【解析】根据可知，，的单位为，选项A正确；根据可知，随速度的增加，加速度逐渐减小，直到加速度等于零时匀速运动，选项B错误；当达到最终速度时满足，解得，选项C正确；载人舱的速度大小为时，代入可得，选项D正确。故选B。
7．【答案】BC
【解析】牛顿运动定律成立的条件是在惯性系中。火车匀速运动时，以火车为参考系，这样的参考系是惯性系，故牛顿运动定律是成立的；火车加速运动时，以火车为参考系，这样的参考系是非惯性系，故牛顿运动定律是不成立的，故A、D错误，B、C正确。选BC。
8．【答案】BD
【解析】屋檐的倾角为，底边为，设屋顶的坡面长度为，雨滴下滑时加速度为。对水滴受力分析，只受重力和屋顶对水滴的支持力，垂直于屋顶方向有，平行于屋顶方向有，可知，倾角越大，越小，则由牛顿第三定律知雨滴对屋顶的压力，所以倾角越大，雨滴对屋顶压力越小，故A错误；雨滴下滑的加速度为，则倾角越大，雨滴下滑时的加速度越大，故B正确；设从到的时间为，水滴的运动位移为，由位移时间公式得，则，故当时，用时最短，故C错误；雨滴从顶端下滑至屋檐时的速度为，知倾角越大，雨滴从顶端下滑至屋檐时的速度越大，故D正确。
9．【答案】BC
【解析】以两个物体和轻质弹簧整体为研究对象，由牛顿第二定律得，，显然，。故A错误，C正确。由上式得，，以为研究对象，由牛顿第二定律得，得，，得，则有，故B正确，D错误。
10．【答案】BC
【解析】物体A沿斜面方向受恒力、重力沿斜面向下的分力、弹簧的弹力，弹簧的弹力是变化的，则合力是变化的，所以加速度是变化的，故A错误；弹簧开始是被压缩的，物体A向上运动时，弹簧先回复原长，后被拉长，所以弹力先减小后增大，故B正确；开始A处于静止状态，弹簧处于压缩状态，根据平衡有，解得，当B刚离开C时，B对挡板的弹力为零，弹簧处于拉伸状态，有，解得，可知从静止到B刚离开C的过程中，A发生的位移，故C正确；根据牛顿第二定律有，解得，故D错误。
二、
11．【答案】（1）B
（2）不需要
（3）0.999
（4）C
【解析】（1）为了实验时小车所受的合外力等于细线的拉力，需要用小车重力沿长木板的分力与摩擦力平衡，故B正确。
（2）使用传感器可以直接测量拉力的大小，不需要钩码的质量远小于小车的质量。
（3）频率，则周期，连续5个间隔取一个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔，根据逐差法可知小车加速度。
（4）若没有平衡摩擦力，则当时，。也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，可能是图线C。
12．【答案】（1）C
（2）C 平衡了摩擦力，则与成正比，图线过原点，当砂桶和砂的总质量太大，其质量不能远远小于小车和砝码的质量时，绳上拉力明显小于砂桶和砂的总重力，即小车受到的拉力偏小。
（3）
【解析】（1）平衡摩擦力的方法是不挂砂桶，让小车与纸带相连，垫高木板右侧直到小车在木板上做匀速直线运动，故A、B错误，C正确；每次改变小车上砝码的数量，不需要重新平衡摩擦力，故D错误。
（2）如果已经平衡摩擦力，则刚开始的图线是一条过原点的直线，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，绳上拉力明显小于砂桶和砂的总重力，即小车受到的拉力偏小，此时图线发生弯曲，故C正确。A、B、D错误.。
（3）已知两小车运动的时间相同，根据，可得，，若满足，联立可得，则表明小车的质量一定时，其小车的加速度与合力成正比。
三、
13．【答案】（1）
（2），
【解析】若两物体恰好相对静止时，对物体A以及整体的最大加速度为，此时。
（1），则两物体相对静止，则运用牛顿第二定律得整体的加速度。
（2），则两物体相对滑动，此时A的加速度，对B运用牛顿第二定律得。
14．【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】（1）由牛顿第二定律得，，代入数据解得，上升高度，代入数据解得。
（2）下落过程中，代入数据解得，落地时速度，代入数据解得。
（3）恢复升力后向下减速运动过程，代入数据解得，设恢复升力时的速度为，则有，，由，代人数据解得。
15．【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】（1）由速度公式得，解得，由位移公式得，解得。
（2）由牛顿第二定律得，解得。由牛顿第三定律知，重物对缆绳的拉力为。
（3）设匀减速运动的时间为，匀速运动的时间为，匀减速运动上升的高度为，匀速运动上升的高度为，对匀减速运动，由位移公式得，。对匀速运动有，，联立解得。
16．【答案】（1）
（2）0
【解析】（1）木箱由静止放在传送带上开始做匀加速运动，由牛顿第二律得，，木箱加速的位移，运动时间，由于，所以木箱还需做匀速运动，设匀速运动时间为，，木箱运动的总时间。
（2）木箱在加速阶段，点绳变松弛，故点绳的张力为0。设点绳与竖直方向的夹角为，点绳的弹力为，
将加速度分解到水平方向和竖直方向，如图乙所示，水平分量：，竖直分量，由牛顿第二定律可得，，联立解得。