2023_2024学年新教材高中物理第四章运动和力的关系质量评估新人教版必修第一册 试卷

这是一份2023_2024学年新教材高中物理第四章运动和力的关系质量评估新人教版必修第一册，共9页。
第四章质量评估(时间:75分钟　满分:100分)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.春秋战国时期的著作《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.惯性存在于相互接触的物体之间解析:“马对车不施加拉力了,车还能继续向前运动一段距离”这一现象说明车有惯性,与力的相互作用无关,与力的矢量性也无关,A、B错误,C正确;惯性与物体是否相互接触无关,D错误.答案:C2.如图所示,一辆汽车在平直公路上向左行驶,一个质量为m、半径为R的球,用轻绳悬挂在车厢竖直的光滑后壁上.汽车以加速度a加速前进.绳子对球的拉力设为FT,车厢后壁对球的水平弹力为F.则当汽车的加速度a增大时 (　　)A.FT不变,F增大　　　　　B.FT增大,F增大C.FT减小,F减小        D.FT减小,F增大解析:设绳子与后壁的夹角为θ,则竖直方向上FTcos θ=mg,则FT=,故FT不变;水平方向上F-FTsin θ=ma,由于a增大,故F增大,所以A正确.答案:A3.一根弯折的硬杆一端固定小球,图A小车在水平面上向右匀速运动,图B小车在水平面上向右匀加速运动,图C小车在水平面上向右匀减速运动,图D小车在粗糙固定斜面上匀速下滑.下列图中杆对小球作用力F的示意图可能正确的是 (　　)A. B.    C.    D.解析:小车在水平面上向右匀速运动,杆对小球作用力F与重力平衡,方向竖直向上,故A错误;小车在水平面上向右匀加速运动,杆对小球作用力F与重力的合力水平向右,即F方向右上(不一定沿杆),故B正确;小车在水平面上向右匀减速运动,具有水平向左的加速度,杆对小球作用力F与重力的合力水平向左,即F方向左上,故C错误;小车在粗糙固定斜面上匀速下滑,杆对小球作用力F与重力平衡,方向竖直向上,故D错误.故选B.答案:B4.如图所示,小球A和B的质量均为m,长度相同的四根细线分别连接在两球间、球与水平天花板上P点以及与竖直墙上的Q点之间,它们均被拉直,且P、B间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则Q、A间水平细线对球的拉力大小为 (　　)A.mg     B.mg          C.mg        D.mg解析:由于P、B间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则A、B间细线的拉力为0.对A球受力分析,由平衡条件,得FTQA=mgtan 60°=mg,选项A、B、D错误,C正确.答案:C5.用相同材料做成的A、B两木板的质量之比为3∶2,初速度之比为2∶3,它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行,直至停止,则它们 (　　)A.滑行中的加速度之比为2∶3B.滑行的时间之比为1∶1C.滑行的距离之比为4∶9D.滑行的距离之比为3∶2解析:根据牛顿第二定律可得μmg=ma,所以滑行中的加速度a=μg,所以加速度之比为1∶1,A错误;根据公式t=,可得==,B错误;根据公式v2=2ax可得==,C正确,D错误.答案:C6.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.小车一定向右运动B.小车的加速度一定为gtan θC.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,A错误;只有当BC绳的拉力等于零时,小车的加速度才为gtanθ,B错误;竖直方向合力为零,则FTACcosθ=mg,解得FTAC=,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,D错误.答案:C7.如图所示,光滑水平面上,水平恒力F作用在小车上,使小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M,木块质量为m,它们的共同加速度为a,木块与小车间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则在运动过程中 (　　)A.木块受到的摩擦力大小一定为μmgB.木块受到的合力大小为(M+m)aC.小车受到的摩擦力大小为D.小车受到的合力大小为(m+M)a解析:把小车和木块看成一个整体,根据牛顿第二定律得a=.木块水平方向只受静摩擦力,根据牛顿第二定律得Ff=ma=,故A错误;对木块运用牛顿第二定律得F合=ma,故B错误;小车受到的摩擦力与Ff大小相等,故C正确;对小车运用牛顿第二定律得F车合=Ma,故D错误.答案:C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.将物体竖直向上抛出,假设运动过程中空气阻力不变,其速度—时间图像如图所示,则 (　　)A.上升、下降过程中加速度大小之比为11∶9B.上升、下降过程中加速度大小之比为10∶1C.物体所受的重力和空气阻力之比为9∶1D.物体所受的重力和空气阻力之比为10∶1解析:上升、下降过程中加速度大小分别为:a上=11 m/s2,a下=9 m/s2,由牛顿第二定律得:mg+F阻=ma上,mg-F阻=ma下,联立解得mg∶F阻=10∶1,A、D正确.答案:AD9.乘坐空中缆车饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择.若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a上行,如图所示.在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行).则 (　　)A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上B.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下C.小物块受到的静摩擦力为mg+maD.小物块受到的静摩擦力为ma解析:小物块相对斜面静止,因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力.缆车以加速度a上行,小物块的加速度也为a,以小物块为研究对象,则有Ff-mgsin 30°=ma,Ff=mg+ma,方向平行斜面向上,故选项A、C正确.答案:AC10.如图所示,5个质量相同的木块并排放在水平地面上,它们与地面间的动摩擦因数均相同,当用力F推第一块使它们共同加速运动时,下列说法不正确的是 (　　)A.由左向右,两块木块之间的相互作用力依次变小B.由左向右,两块木块之间的相互作用力依次变大C.第2块与第3块木块之间弹力大小为0.6FD.第3块与第4块木块之间弹力大小为0.6F解析:取整体为研究对象,由牛顿第二定律得F-5μmg=5ma.再选取1、2两块为研究对象,设第3块与第2块木块之间弹力为FT,由牛顿第二定律得F-2μmg-FT=2ma.两式联立得FT=0.6F.进一步分析可得第3块与第4块木块之间弹力大小为0.4F,第4块与第5块木块之间弹力大小为0.2F,所以从左向右,木块间的相互作用力是依次变小的.选项A、C说法正确.答案:AC三、非选择题:共54分.11.(6分)如图甲为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带,纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔是0.1 s,距离如图所示,单位是cm,则小车的加速度是　　　　m/s2(结果保留两位有效数字).在验证质量一定时加速度a和合外力F的关系时,某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a-F图像,其原因是　.   甲　　　　　　　 　乙解析:利用逐差法计算加速度,则a===×10-2 m/s2≈1.6 m/s2.答案:1.6　平衡摩擦力过度12.(9分)在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算得到.(1)当M与m的大小关系满足　　　　时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力. (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据.为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系,应该作出a与　　　　的图像. (3)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-图线如图所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?　. 解析:(1)只有M与m满足M≫m才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力.(2)由于a∝,所以a-图像应是一条过原点的直线,所以数据处理时,常作出a与的图像.(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时,由题图像知乙的加速度大,故乙的拉力F大(或乙中盘及盘中砝码的质量大).答案:(1)M≫m　(2)　(3)拉力F(或砝码的质量)13.(12分)如图所示,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球.静止时,箱子顶部与球接触但无压力.箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总位移为x,运动过程中的最大速度为v.(1)求箱子加速阶段的加速度大小a';(2)若a>gtan θ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力.解析:(1)由匀变速直线运动公式有:v2=2a'x1、v2=2ax2,且x=x1+x2,解得a'=.(2)假设球不受箱子作用,应满足FNsinθ=ma,FNcosθ=mg,解得a=gtan θ.减速时加速度向左,此加速度由斜面支持力FN与左壁支持力F左共同决定,当a>gtan θ,F左=0,球受力如图所示,在水平方向上根据牛顿第二定律有FNsinθ=ma,在竖直方向有FNcosθ-F上=mg,解得F上=m(acotθ-g).答案:(1)　(2)0　m(acot θ-g)14.(12分)某运动员做跳伞训练,他从悬停在空中的直升机上由静止跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落.他打开降落伞后的速度图线如图甲所示.降落伞用8根对称的绳悬挂运动员,每根绳与中轴线的夹角均为37°,如图乙所示.已知运动员的质量为50 kg,降落伞质量也为50 kg,不计运动员所受的阻力,打开伞后伞所受阻力F阻与速率v成正比,即F阻=kv(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6).求:  甲　　　　 乙(1)打开降落伞前运动员下落的距离;(2)阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向;(3)悬绳能够承受拉力的最小值.解析:(1)h0== m=20 m.(2)均匀下降时,有kv=2mg,将v=5 m/s代入得k=200 N·s/m.打开伞瞬间,对整体有kv0-2mg=2ma,得a==30 m/s2,方向竖直向上.(3)设每根绳拉力为FT,以运动员为研究对象有8FTcos α-mg=ma,FT==312.5 N.由牛顿第三定律得,悬绳能承受拉力的最小值为312.5 N.答案:(1)20 m　(2)k=200 N·s/m　a=30 m/s2　方向竖直向上　(3)312.5 N15.(15分)质量M=3 kg的长木板放在光滑的水平面上.在水平拉力F=11 N作用下由静止开始向右运动.如图所示,当速度达到1 m/s时,将质量m=4 kg的物块轻轻放在木板的右端.已知物块与木板间动摩擦因数μ=0.2,物块可视为质点(g取10 m/s2).(1)求物块刚放置在木板上时物块和木板的加速度.(2)木板至少多长物块才能与木板最终保持相对静止?(3)求物块与木板相对静止后物块受到的摩擦力大小.解析:(1)放上物块后,物块的加速度a1==μg=2 m/s2.木板的加速度a2==1 m/s2.(2)当物块与木板速度相等后保持相对静止,故a1t=v0+a2t,得t=1 s,1 s内木板位移x1=v0t+a2t2=1.5 m,物块位移x2=a1t2=1 m.所以木板长至少为L=x1-x2=0.5 m.(3)相对静止后,对整体有F=(M+m)a,对物块Ff=ma,故Ff=m=6.29 N.答案:(1)2 m/s2　1 m/s2　(2)0.5 m　(3)6.29 N