2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系單元檢測含解析新人教版必修1

PAGE11-單元素養(yǎng)檢測(四)(第四章)(60分鐘100分)【合格性考試】(35分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.在國際單位制中,力學(xué)的三個基本單位是 ()A.kg、m、m/s B.kg、m/s、NC.kg、m、s D.kg、m/s2、N【解析】選C。國際單位制中力學(xué)規(guī)定了三個基本物理量:長度、質(zhì)量、時間,它們在國際單位制中的單位稱為基本單位,分別為米(m)、千克(kg)、秒(s),C正確。2.下列說法正確的是 ()A.加速行駛的汽車比它減速行駛時的慣性小B.靜止的火車啟動時速度變更緩慢,是因為火車靜止時慣性大C.已知月球上的重力加速度是地球上的,故一個物體從地球移到月球慣性減小為D.為了減小機器運轉(zhuǎn)時的振動,采納螺絲釘將其固定在地面上,這是為了增大慣性【解析】選D。慣性是物體的特性,質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度,質(zhì)量越大,物體的慣性越大。物體的慣性與物體的受力狀況無關(guān),與物體的速度無關(guān),與物體所處的位置無關(guān)。A、B、C錯誤;用螺絲釘將機器固定在地面上使機器和地面成為一個整體,增加了質(zhì)量,增加了慣性,減小了機器運轉(zhuǎn)時的振動,故D正確。【補償訓(xùn)練】如圖所示,一只盛水的容器固定在一個小車上,在容器中分別懸掛和拴著一只鐵球和一只乒乓球,容器中的水和鐵球、乒乓球都處于靜止狀態(tài)。當(dāng)容器隨小車突然向右運動時,兩球的運動狀況是(以小車為參考系) ()A.鐵球向右,乒乓球向左B.鐵球向左,乒乓球向右C.鐵球和乒乓球都向左D.鐵球和乒乓球都向右【解析】選B。小車突然向右運動時,由于慣性,鐵球和乒乓球都有向左運動趨勢,但由于與同體積的“水球”相比鐵球的質(zhì)量大,慣性大,鐵球的運動狀態(tài)難變更,即速度變更慢,而同體積的“水球”的運動狀態(tài)簡單變更,即速度變更快,而且水和車一起加速運動,所以小車加速運動時,鐵球相對于小車向左運動,同理由于與同體積的“水球”相比乒乓球的質(zhì)量小,慣性小,乒乓球向右運動。故選B。3.大小分別為1N和7N的兩個力作用在一個質(zhì)量為1kg的物體上,物體能獲得的最小加速度和最大加速度分別是 ()A.1m/s2和7m/s2 B.5m/s2和8m/s2C.6m/s2和8m/s2 D.0m/s2和8m/s2【解析】選C。當(dāng)兩力反向時,合力最小,加速度最小,amin=m/s2=6m/s2,當(dāng)兩力同向時,合力最大,加速度最大,amax=m/s2=8m/s2,故C正確。4.2024年1月29日,張國偉參與了在意大利烏迪內(nèi)實行的“音樂跳高大賽(UdinJumpDevelopment)”,以2.27米拿下冠軍。如圖所示為運動員跳高時的精彩瞬間,下列說法正確的是 ()A.運動員在最高點處于平衡狀態(tài)B.運動員在下降過程中處于超重狀態(tài)C.運動員起跳以后在上升過程中處于失重狀態(tài)D.運動員起跳時地面對他的支持力等于他所受的重力【解析】選C。運動員在最高點受重力作用,不是處于平衡狀態(tài),選項A錯誤;運動員在下降過程中加速度向下,處于完全失重狀態(tài),選項B錯誤;運動員起跳以后在上升過程中加速度向下,處于失重狀態(tài),選項C正確;運動員起跳時加速上升,則地面對他的支持力大于他所受的重力,選項D錯誤。5.不行伸長的輕繩跨過質(zhì)量不計的滑輪,繩的一端系一質(zhì)量m0=15kg的重物,重物靜止于地面上。有一質(zhì)量m=10kg的猴子從繩的另一端沿繩上爬,如圖所示,不計滑輪摩擦,在重物不離開地面的條件下,猴子向上爬的最大加速度為(g取10m/s2) ()A.25m/s2 B.5m/s2 C.10m/s2 D.15m/s2【解析】選B。猴子以最大加速度向上爬行時,重物對地面壓力為零,故猴子對輕繩的拉力等于重物的重力,即F=m0g;猴子對輕繩的拉力等于輕繩對猴子的拉力F′=F;對猴子受力分析,受重力和拉力,依據(jù)牛頓其次定律,有F′-mg=ma,解得a==5m/s2,故選B。6.如圖1所示,在粗糙程度到處相同的水平地面上,物塊在水平向右的力F作用下由靜止起先運動。運動的速度v與時間t的關(guān)系如圖2所示,由圖像可知()A.在2～4s內(nèi),力F=0B.在4～6s內(nèi),力F=0C.在0～2s內(nèi),力F漸漸減小D.在0～2s內(nèi),力F漸漸增大【解析】選C。在2～4s內(nèi),物體做勻速直線運動,拉力與滑動摩擦力平衡,力F不為零,A項錯誤;在4～6s內(nèi),物體勻減速前進,拉力可能不為零,但肯定小于摩擦力,B項錯誤;在0～2s內(nèi),加速度漸漸變小,依據(jù)牛頓其次定律,有:F-μmg=ma,故拉力F漸漸減小,C項正確,D項錯誤?！狙a償訓(xùn)練】一小車在牽引力作用下在水平面上做勻速直線運動,某時刻起,牽引力漸漸減小直到為零,在此過程中小車仍沿原來運動方向運動,則此過程中,小車的加速度()A.保持不變B.漸漸減小,方向與運動方向相同C.漸漸增大,方向與運動方向相同D.漸漸增大,方向與運動方向相反【解析】選D。起先時,小車在水平面上做勻速直線運動,受到重力、水平面的支持力、牽引力和阻力,依據(jù)平衡條件可知牽引力與阻力大小相等,方向相反。在牽引力漸漸減小直到為零的過程中,豎直方向上重力與支持力仍平衡,合力為零,水平方向上阻力不變,則牽引力小于阻力,合力方向與運動方向相反。合力大小等于阻力與牽引力之差,隨著牽引力的減小,合力增大,依據(jù)牛頓其次定律得知,加速度漸漸增大,方向與運動方向相反。故D正確,A、B、C錯誤。二、試驗題(8分)7.某同學(xué)欲運用牛頓其次定律測量滑塊的質(zhì)量M,其試驗裝置如圖甲所示,設(shè)計的試驗步驟為:(1)調(diào)整長木板傾角,當(dāng)鉤碼的質(zhì)量為m0時滑塊恰好沿木板向下做勻速運動。(2)保持木板傾角不變,撤去鉤碼m0,將滑塊移近打點計時器,然后釋放滑塊,滑塊沿木板向下做勻加速直線運動,并打出點跡清楚的紙帶如圖乙所示(打點計時器的工作頻率為50Hz)。請回答下列問題:①打點計時器在打下D點時滑塊的速度vD=__________m/s;(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

②滑塊做勻加速直線運動的加速度a=______m/s2;(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

③滑塊質(zhì)量M=__________(用字母a、m0和當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭表示)。

(3)保持木板傾角不變,掛上質(zhì)量為m(均小于m0)的鉤碼,滑塊沿木板向下做勻加速運動,測出滑塊的加速度;多次變更鉤碼的質(zhì)量,分別求出相應(yīng)的加速度。(4)若繩的拉力與所掛鉤碼的重力大小相等,作出a-mg圖像如圖丙所示,則由圖丙可求得滑塊的質(zhì)量M=__________kg。(g取10m/s2,結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

【解析】從圖乙中可知xAB=5.20cm,xBC=5.84cm,xCD=6.45cm,xDE=7.07cm,xEF=7.70cm。(2)①相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=2×0.02s=0.04s,依據(jù)勻變速直線運動過程中的中間時刻速度推論可得,vD==×10-2m/s=1.69m/s。②依據(jù)逐差法可得a==m/s2=3.88m/s2。③滑塊做勻速運動時受力平衡,由平衡條件得m0g=Mgsinθ-f,撤去m0時滑塊做勻加速直線運動,受到的合外力F合=Mgsinθ-f,由牛頓其次定律得F合=Ma,解得M=。(4)滑塊做勻速運動時受力平衡,由平衡條件得Mgsinθ-f=m0g,掛上質(zhì)量為m的鉤碼時滑塊沿木板向下做勻加速直線運動,受到的合外力為F′合=Mgsinθ-f-mg,由牛頓其次定律得F′合=Ma,解得a=g-g,由圖丙所示圖像可知k=-==-5,解得M=0.200kg。答案:(2)①1.69②3.88③m0(4)0.200三、計算題(本題16分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)8.2024年2月17日,國際體聯(lián)蹦床世界杯巴庫站綻開爭奪,在女子個人決賽中,中國選手劉靈玲獲得冠軍。假設(shè)表演時運動員僅在豎直方向運動,通過傳感器將彈簧床面與運動員間的彈力隨時間變更的規(guī)律在計算機上繪制出如圖所示的曲線,在前3.6s內(nèi)運動員靜止于蹦床上,3.6s后起先運動。依據(jù)圖像給出的信息(g=10m/s2),求:(1)蹦床運動穩(wěn)定后的運動周期;(2)運動過程中運動員離開蹦床上升的最大高度;(3)運動過程中運動員的最大加速度大小?！窘馕觥?1)由圖像可知蹦床運動穩(wěn)定后的運動周期:T=9.5s-6.7s=2.8s(3分)(2)設(shè)運動員上升的最大高度為h,由圖像可知運動員運動穩(wěn)定后每次騰空時間為:Δt=8.7s-6.7s=2s, (3分)所以運動員離開蹦床上升的最大高度:h=g()2=5m(3分)(3)設(shè)運動過程中運動員的最大加速度為am,而陷落最深時由圖像可知Fm=2500N; (2分)由牛頓其次定律得:Fm-mg=mam, (2分)可得最大加速度am=-g=40m/s2(3分)答案:(1)2.8s(2)5m(3)40m/s2【補償訓(xùn)練】一靜止在水平地面的物塊,質(zhì)量為m=20kg,現(xiàn)在用一個大小為F=60N的水平推力使物塊做勻加速直線運動,當(dāng)物塊移動s=9.0m時,速度達到v=6.0m/s。(1)求物塊的加速度大小。(2)物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)。(g取10m/s2)【解析】(1)依據(jù)勻變速直線運動的速度位移公式得v2=2ax,解得a==m/s2=2m/s2(2)依據(jù)牛頓其次定律得F-μmg=ma,代入數(shù)據(jù)解得:μ===0.1答案:(1)2m/s2(2)0.1【選擇性考試】(25分鐘40分)9.(9分)如圖所示,一水平的淺色長傳送帶上放置一質(zhì)量為m的煤塊(可視為質(zhì)點),煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ。初始時,傳送帶與煤塊都是靜止的。現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a起先運動,當(dāng)其速度達到v后,便以此速度做勻速運動。經(jīng)過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動,關(guān)于上述過程,以下推斷正確的是(重力加速度為g)()A.μ與a之間肯定滿意關(guān)系μ>B.煤塊從起先運動到相對于傳送帶靜止經(jīng)驗的位移為C.煤塊從起先運動到相對于傳送帶靜止經(jīng)驗的時間為D.黑色痕跡的長度為【解析】選C。由牛頓其次定律可知煤塊的加速度大小為a′=μg,由于煤塊與傳送帶之間要發(fā)生相對滑動,傳送帶的加速度需大于煤塊的加速度,即a>μg,則μ<,A錯誤;煤塊從起先運動到相對于傳送帶靜止所需的時間t=,此時煤塊的位移x1=,傳送帶的位移x2=+v(-)=-,煤塊相對于傳送帶的位移等于黑色痕跡的長度,則Δx=x2-x1=-,C項正確,B項、D項錯誤?！狙a償訓(xùn)練】物塊A1、A2、B1和B2的質(zhì)量均為m,A1、A2用剛性輕桿連接,B1、B2用輕質(zhì)彈簧連接。兩個裝置都放在水平的支托物上,處于平衡狀態(tài),如圖所示。今突然快速地撤去支托物,讓物塊下落。在除去支托物的瞬間,A1、A2受到的合力分別為f1和f2,B1、B2受到的合力分別為F1和F2。則 ()A.f1=0,f2=2mg,F1=0,F2=2mgB.f1=mg,f2=mg,F1=0,F2=2mgC.f1=0,f2=2mg,F1=mg,F2=mgD.f1=mg,f2=mg,F1=mg,F2=mg【解析】選B。在除去支托物的瞬間,A1、A2由于用剛性輕桿連接,A1、A2與剛性輕桿一起下落,依據(jù)牛頓其次定律,對整體探討得到,整體的加速度等于重力加速度g,則A1、A2受到的合力都等于各自的重力,即f1=mg,f2=mg。在除去支托物前,依據(jù)平衡條件得知,彈簧的彈力大小等于mg,支托物對B2的支持力大小等于2mg。在除去支托物的瞬間,彈簧的彈力沒有來得及變更,B1的受力狀況沒有變更,則B1所受合力為零,即F1=0。B2所受的合力大小等于支托物的支持力大小2mg,即F2=2mg,所以選項B正確。10.(9分)(多選)如圖所示,一個質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平長直桿上,環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)給環(huán)一個水平向右的恒力F,使圓環(huán)由靜止起先運動,同時對環(huán)施加一個豎直向上、大小隨速度變更的作用力F1=kv,其中k為常數(shù),則圓環(huán)運動過程中 ()A.最大加速度為B.最大加速度為C.最大速度為D.最大速度為【解析】選A、C。當(dāng)F1<mg時,由牛頓其次定律得F-μ(mg-kv)=ma,當(dāng)v=時,圓環(huán)的加速度最大,即amax=,A項正確,B項錯誤;圓環(huán)速度漸漸增大,當(dāng)F1=kv>mg時,由牛頓其次定律得F-μ(kv-mg)=ma,當(dāng)a=0時,圓環(huán)的速度最大,即vmax=,C項正確,D項錯誤。11.(22分)如圖甲所示,質(zhì)量m=2kg的物體在水平面上向右做直線運動。過A點時給物體作用一個水平向左的恒力F并起先計時,選水平向右為速度的正方向,通過速度傳感器測出物體的瞬時速度,所得v-t圖像如圖乙所示。重力加速度g取10m/s2。求:(1)力F的大小和物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ。(2)10s末物體離A點的距離?！窘馕觥?1)設(shè)物體向右做勻減速直線運動的加速度大小為a1,則由v-t圖像得a1=2m/s2①(3分)依據(jù)牛頓其次定律,有F+μmg=ma1 ②(3分)設(shè)物體向左做勻加速直線運動的加速度大小為a2,則由v-t圖像得a2=1m/s2③(3分)依據(jù)牛頓其次定律,有F-μmg=ma2 ④(3分)解①②③④得:F=3N,μ=0.05 (3分)(2)設(shè)10s末物體離A點的距離為d,d應(yīng)為v-t圖像與橫軸所圍的面積 (3分)則:d=×4×8m-×6×6m=-2m,負號表示物體在A點左側(cè)。 (4分)答案:(1)3N0.05(2)2m【補償訓(xùn)練】某電視臺消遣節(jié)目在游樂園實行家庭搬運磚塊