人教版物理舉一反三-必修一第4章 運動和力關(guān)系（基礎(chǔ)版）（教師版）

4.6運動和力關(guān)系本章測試基礎(chǔ)版解析版一、選擇題（本題共10小題，1-6每小題4分，共24分。每小題所給的四個選項中，只有一個選項符合題目要求.7-10每小題4分，共16分。每小題所給的四個選項中，有多個選項正確。全部選對得4分，選對但不全得2分，有選錯或不選的得0分）1．在物理學(xué)的探索和發(fā)現(xiàn)過程中，科學(xué)家們運用了許多研究方法如：微元法、理想實驗法、控制變量法、極限思想法、類比法、科學(xué)假說法和建立物理模型法等。以下關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述中正確的是（）A．在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，用質(zhì)點來代替物體的方法是微元法B．，當時就可以表示物體在t時刻的瞬時速度，該定義運用了極限思維法C．在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時，運用等效替代法找到三者的定量關(guān)系D．卡文迪許利用理想實驗法說明力是改變運動的原因，從而推翻亞里斯多德觀點【答案】B【詳解】A．在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，用質(zhì)點來代替物體的方法是理想模型法，故A錯誤；B．，當時就可以表示物體在t時刻的瞬時速度，該定義運用了極限思維法，故B正確；C．在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時，運用控制變量法找到三者的定量關(guān)系，故C錯誤；D．伽利略利用理想實驗法說明力是改變運動的原因，從而推翻亞里斯多德觀點，故D錯誤。故選B。2．質(zhì)量均為5kg的物塊1、2放在水平面上并用輕質(zhì)彈簧秤相連，如圖所示，物塊1的表面光滑，物塊2與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，整個系統(tǒng)在水平拉力F作用下向左做勻加速運動，此時彈簧秤的示數(shù)為15N；若拉力變?yōu)?F，其他條件不變，重力加速度大小取，則此時彈簧秤的示數(shù)為（）

A．30N B．25N C．20N D．15N【答案】B【詳解】當用力F作用時，對整體，加速度對物塊2聯(lián)立得F=20N若拉力變?yōu)?F，對整體，加速度對物塊2代入數(shù)據(jù)得故選B。3．如圖所示，Oa、Ob和ad是豎直平面內(nèi)三根固定的光滑細桿，O、a、b、c、d位于同一圓周上，c為圓周的最高點，a為最低點，O′為圓心。每根桿上都套著一個小滑環(huán)，兩個滑環(huán)從O點無初速釋放，一個滑環(huán)從d點無初速釋放，用t1、t2、t3分別表示滑環(huán)沿Oa、Ob、ad到達a、b所用的時間，則下列關(guān)系正確的是（）

A．t1=t2=t3 B．t3>t1>t2C．t1＜t2＜t3 D．t2>t1=t3【答案】D【詳解】設(shè)圓半徑為R，oa與豎直方向的夾角為α，環(huán)沿oa下滑時的加速度大小為根據(jù)運動學(xué)公式有解得同理可得因此t1=t3設(shè)ob與豎直方向的夾角為θ，環(huán)沿ob下滑時的加速度大小為a2=gcosθ由幾何關(guān)系得ob長為2R，根據(jù)運動學(xué)公式有解得由此得到t2＞t1=t3故選D。4．如圖所示，兩根直木棍AB和CD相互平行，斜靠在豎直墻壁上固定不動，一根水泥圓筒從木棍的上部以一定初速度勻速滑下。若保持兩木棍傾角不變，若忽然將兩棍間的距離減小后固定不動，變動時間忽略不記，則水泥圓筒在兩木棍上將（）

A．仍勻速滑下 B．勻減速下滑 C．勻加速下滑 D．可能忽然靜止【答案】C【詳解】水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下過程中，受到重力、兩棍的支持力和摩擦力，根據(jù)平衡條件得知將兩棍間的距離稍減小后，兩棍支持力的合力不變，夾角減小，則每根木棍對圓筒的支持力減小，滑動摩擦力減小，根據(jù)牛頓第二定律，有由于摩擦力變小，故加速度變大；可知圓筒將勻加速滑動。故選C。5．如圖所示，A、B、C、D、E、F六個小球分別用彈簧、細繩和細桿聯(lián)結(jié)，掛于水平天花板上，若某一瞬間同時在a、b、c處將懸掛的細繩剪斷，比較各球下落瞬間的加速度，下列說法中正確的是（

）

A．C、D、E、F球的加速度均為g B．A球的加速度為2g，B球的加速度為gC．所有小球都以g的加速度下落 D．E球的加速度大于F球的加速度【答案】A【詳解】AD．剪斷細繩的瞬間，繩子和細桿的彈力發(fā)生突變，突變?yōu)榱悖∏蜃鲎杂陕潴w運動，加速度為重力加速度，C、D、E、F球的加速度均為g，故A正確，D錯誤；BC．剪斷細繩的瞬間，彈簧的彈力不發(fā)生突變，對A球有對B球有故BC錯誤。故選A。6．如圖所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽車，車廂中有一個質(zhì)量為m的人正用恒力F向前推車廂，在車以加速度a向前加速行駛距離L的過程中，下列說法正確的是（）

A．人對車的推力F做的功為FLB．人對車做的功為maLC．車對人的作用力大小為maD．車對人的摩擦力做的功為【答案】A【詳解】A．根據(jù)功的公式可知，人對車的推力做功故A正確；B．在水平方向上，由牛頓第二定律可知車對人的作用力為由牛頓第三定律可知人對車的作用力為，人對車做功為故B錯誤；C．人水平方向受到的合力為ma，豎直方向上車對人還有支持力，故車對人的作用力為故C錯誤；D．對人由牛頓第二定律可得則車對人的摩擦力做功為故D錯誤。故選A。7．如圖，一種常見的圓珠筆由筆筒、筆芯、輕質(zhì)彈簧、頂芯桿組成，將頂芯桿抵在水平桌面上，下壓筆筒從而壓縮彈簧，松手后，筆筒在彈簧作用下向上彈起，帶動頂芯桿跳離桌面。為考慮問題簡單，將筆芯、筆筒看做一體，不計摩擦。下列說法正確的是（）A．不論下壓程度如何，松手后頂芯桿都能跳離桌面B．從松手到彈簧恢復(fù)原長，筆筒一直向上加速運動C．從松手到彈簧恢復(fù)原長，筆筒加速度先減小后增大D．從松手到彈簧恢復(fù)原長，彈簧彈性勢能等于筆筒機械能增加量【答案】CD【詳解】A．若下壓程度較小時，則彈簧產(chǎn)生的彈力較小，當彈力小于圓珠筆整體重力時，松手后頂芯桿不能跳離桌面，A錯誤；BC．從松手到彈簧恢復(fù)原長，在開始階段彈力大于重力，筆筒向上做加速運動，彈力逐漸減小，加速度逐漸減小，當彈力大小等于重力時，加速度是零，以后彈力小于重力，加速度方向向下，筆筒做減速運動，隨彈力的減小，向下的加速度逐漸增大，B錯誤，C正確；D．從松手到彈簧恢復(fù)原長，彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化為筆筒的動能和重力勢能的增加量，D正確。故選CD。8．如圖所示，一質(zhì)量為M＝2kg的足夠長的長木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m＝1kg的小滑塊（可視為質(zhì)點）靜止放在長木板上。從t＝0時刻開始，長木板受到向左的逐漸增加的水平拉力F，小滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度g取，下列說法正確的是（

）

A．當F＝12N時，小滑塊的加速度大小為B．當F＝18N時，小滑塊的加速度大小為C．當F＝18N時，長木板的加速度大小為D．當F增大時，小滑塊的加速度一定增大【答案】AC【詳解】A．小滑塊和長木板一起運動的最大加速度為當F＝12N時，假設(shè)小滑塊和長木板相對靜止有解得故假設(shè)成立，小滑塊的加速度大小為，故A正確；BC．當F＝18N時，假設(shè)小滑塊和長木板相對靜止有解得故假設(shè)不成立，小滑塊和長木板發(fā)生相對滑動，小滑塊的加速度大小為，對長木板，根據(jù)牛頓第二定律有解得故B錯誤，C正確；D．小滑塊和長木板相對靜止，F(xiàn)增大時，小滑塊與長木板間的靜摩擦力逐漸增大，小滑塊的加速度逐漸增大，小滑塊與長木板間的靜摩擦力達到最大值，F(xiàn)繼續(xù)增大時，小滑塊與長木板間發(fā)生相對滑動，小滑塊受到滑動摩擦力大小不變，小滑塊的加速度保持不變，故D錯誤。故選AC。9．兩傾斜的平行桿上分別套著a、b兩相同圓環(huán)，兩環(huán)上均用細線懸吊著相同的小球，如圖所示。當它們都沿桿向下滑動，各自的環(huán)與小球保持相對靜止時，a的懸線與桿垂直，b的懸線沿豎直方向，下列說法正確的是（）

A．a(chǎn)環(huán)沿桿做勻加速直線運動 B．b環(huán)與桿有摩擦力C．d球處于失重狀態(tài) D．細線對c、d球的彈力大小相等【答案】AB【詳解】A．c球受重力和拉力兩個力，兩個力的合力不等于零，受力如圖所示

c球與a環(huán)以共同的加速度向下滑，對c球有則a環(huán)的加速度為gsinθ，做勻加速直線運動，故A正確；BC．對球d隔離分析，只受重力和豎直方向的拉力，因此球d的加速度為零，因為b和d相對靜止，因此b的加速度也為零，可知b環(huán)受重力、支持力、拉力和摩擦力處于平衡，d球處于平衡狀態(tài)，加速度為零，不是失重狀態(tài)，故B正確，C錯誤；D．根據(jù)共點力平衡，可得細線對c球的拉力根據(jù)共點力平衡，可得對d球的拉力細線對c、d球的彈力大小不相等，故D錯誤。故選AB。10．如圖所示，一彈簧一端固定在傾角為θ＝37°的光滑固定斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為的物體P，Q為一質(zhì)量為的物體，彈簧的質(zhì)量不計，勁度系數(shù)k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)給物體Q施加一個方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運動，已知在前0.2s時間內(nèi)，F(xiàn)為變力，0.2s以后F為恒力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.下列說法正確的是（）

A．開始運動時拉力最大，分離時拉力最小B．0.2s時刻兩物體分離，此時P、Q之間的彈力為零且加速度大小相等C．0.2s時刻兩物體分離時，彈簧的壓縮量為D．物體Q從靜止開始沿斜面向上做勻加速運動的加速度大小【答案】BCD【詳解】A．對兩物體受力分析知，開始運動時拉力最小，分離時拉力最大，則開始時拉力分離時對Q應(yīng)用牛頓第二定律得Fmax－mQgsinθ＝mQa解得分離時拉力故A錯誤；BCD．前0.2s時間內(nèi)F為變力，之后為恒力，則0.2s時刻兩物體分離，此時P、Q之間的彈力為零且加速度大小相等，設(shè)此時彈簧的壓縮量為x1，對物體P，由牛頓第二定律得前0.2s時間內(nèi)兩物體的位移又未加拉力時平衡時聯(lián)立解得故BCD正確。故選BCD。三、實驗題（本題共2小題，共16分每空2分）11．在“用DIS研究加速度和力的關(guān)系”實驗中：某同學(xué)采用光電門測量加速度，實驗裝置如圖（a）。將小車放置在長木板軌道上，使擋光片的左端與小車的左端A點對齊，光電門放在B處，測出A到B的距離L和擋光片的寬度d。由靜止開始釋放小車，光電門自動測出小車上擋光片通過光電門的時間Δt。（1）根據(jù)題中已知物理量，小車的加速度a=（用題中字母表示）；（2）在上述實驗中，下列操作步驟中必須做到的是()A．要用天平稱量小車質(zhì)量

B．鉤碼的質(zhì)量應(yīng)該遠小于小車質(zhì)量C．通過增減配重片來改變小車的質(zhì)量

D．不論軌道光滑與否，軌道一定要保持水平（3）第一組、第二組同學(xué)分別將軌道水平、傾斜放置（A端墊高）進行實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分別繪制了圖線a-F，如圖（b）所示。圖線①是軌道（選填“水平”或“傾斜”）放置實驗時獲得的圖線，其橫軸截距的物理含義是；圖線②沒過原點的原因是?！敬鸢浮緽水平水平軌道與小車之間的摩擦力大小軌道傾角過大（A端墊得過高）【詳解】（1）[1]擋光片的寬度很小，用擋光片通過光電們的平均速度代替小車的瞬時速度，所以根據(jù)速度位移公式聯(lián)立解得（2）[2]AC．探究“小車的加速度與外力關(guān)系”時，只要保持小車質(zhì)量不變即可，不能通過增減配重片來改變小車的質(zhì)量，也沒有必要測量其質(zhì)量，故AC錯誤；B．實驗中小車所受的外力需要用鉤碼的重力代替，所以鉤碼的質(zhì)量應(yīng)該遠小于小車質(zhì)量，故B正確；D．根據(jù)實驗原理可知，實驗時要平衡摩擦力，所以軌道不光滑時，要適當墊高不帶定滑輪的一端，以平衡摩擦力，故D錯誤。故選B。（3）[3][4]當合力F增加到某一值時小車才有加速度，說明小車與軌道間存在摩擦力，故圖線①為小車水平放置時的測量圖線，其橫軸截距的物理含義是水平軌道與小車之間的摩擦力大??；[5]圖線②沒過原點的原因是軌道傾角過大（A端墊得過高）12．“卓遠”學(xué)習(xí)小組探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系實驗的裝置如圖甲所示。

（1）該小組的同學(xué)們正確操作，實驗中得到的一條紙帶的一部分如圖乙所示。A、B、C、D、E是紙帶上的五個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，已知電火花計時器的電源頻率為，則每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為。進一步分析紙帶可得小車的加速度大小為。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（2）保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量m（砂和砂桶的總質(zhì)量一直遠小于小車的質(zhì)量）。同學(xué)們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線如圖丙所示，通過圖線可知砂和砂桶所受的總重力為（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

【答案】0.100.810.20【詳解】（1）[1]由于每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，則每兩個相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為[2]根據(jù)逐差法可知小車的加速度為（2）[3]根據(jù)牛頓第二定律有變形得可知圖丙中圖線的斜率表示小車受到的合力，則有平衡摩擦力后，對砂和砂桶分析有對小車分析有解得由于砂和砂桶的總質(zhì)量M一直遠小于小車的質(zhì)量m，則砂和砂桶所受的總重力與小車受到的合力可以近似認為相等，即砂和砂桶所受的總重力約為。四、解答題（本題共4小題，12題10分，14題14分，15題18分，共44分。要求寫出必要的文字說明和方程式）13．一個質(zhì)量的物體在水平拉力F的作用下，在光滑水平面上從靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)過時間的位移為。求：（1）物體在這段時間內(nèi)的平均速度的大小v；（2）物體加速度的大小a；（3）水平拉力F的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】（1）物體在這段時間內(nèi)的平均速度的大小（2）根據(jù)勻變速直線運動位移公式得（3）對物體受力分析，物體受到重力、支持力和水平拉力，豎直方向上受力平衡。根據(jù)牛頓第二定律可得14．如圖所示，傾角為且長的傳送帶以恒定的速率沿順時針方向運行，現(xiàn)將一質(zhì)量的物塊（可視為質(zhì)點）以的速度從底部滑上傳送帶，傳送帶與物塊之間的動摩擦因數(shù)，取，求：（1）物塊開