2023-2024學年新教材高中物理第四章運動和力的關(guān)系質(zhì)量評估新人教版

第四章質(zhì)量評估(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的.1.春秋戰(zhàn)國時期的著作《考工記》中有“馬力既竭,辀(zhōu)猶能一取焉”,意思是馬對車不施加拉力了,車還能繼續(xù)向前運動一段距離.這一現(xiàn)象說明了()A.力的作用是相互的B.力既有大小又有方向C.車有慣性D.慣性存在于相互接觸的物體之間解析:“馬對車不施加拉力了,車還能繼續(xù)向前運動一段距離”這一現(xiàn)象說明車有慣性,與力的相互作用無關(guān),與力的矢量性也無關(guān),A、B錯誤,C正確;慣性與物體是否相互接觸無關(guān),D錯誤.答案:C2.如圖所示,一輛汽車在平直公路上向左行駛,一個質(zhì)量為m、半徑為R的球,用輕繩懸掛在車廂豎直的光滑后壁上.汽車以加速度a加速前進.繩子對球的拉力設(shè)為FT,車廂后壁對球的水平彈力為F.則當汽車的加速度a增大時()A.FT不變,F增大B.FT增大,F增大C.FT減小,F減小 D.FT減小,F增大解析:設(shè)繩子與后壁的夾角為θ,則豎直方向上FTcosθ=mg,則FT=mgcosθ,故FT不變;水平方向上FFTsinθ=ma,由于a增大,故F答案:A3.一根彎折的硬桿一端固定小球,圖A小車在水平面上向右勻速運動,圖B小車在水平面上向右勻加速運動,圖C小車在水平面上向右勻減速運動,圖D小車在粗糙固定斜面上勻速下滑.下列圖中桿對小球作用力F的示意圖可能正確的是()A. B.C. D.解析:小車在水平面上向右勻速運動,桿對小球作用力F與重力平衡,方向豎直向上,故A錯誤;小車在水平面上向右勻加速運動,桿對小球作用力F與重力的合力水平向右,即F方向右上(不一定沿桿),故B正確;小車在水平面上向右勻減速運動,具有水平向左的加速度,桿對小球作用力F與重力的合力水平向左,即F方向左上,故C錯誤;小車在粗糙固定斜面上勻速下滑,桿對小球作用力F與重力平衡,方向豎直向上,故D錯誤.故選B.答案:B4.如圖所示,小球A和B的質(zhì)量均為m,長度相同的四根細線分別連接在兩球間、球與水平天花板上P點以及與豎直墻上的Q點之間,它們均被拉直,且P、B間細線恰好處于豎直方向,兩小球均處于靜止狀態(tài),則Q、A間水平細線對球的拉力大小為()A.22mg B.mgC.3mg D.3解析:由于P、B間細線恰好處于豎直方向,兩小球均處于靜止狀態(tài),則A、B間細線的拉力為0.對A球受力分析,由平衡條件,得FTQA=mgtan60°=3mg,選項A、B、D錯誤,C正確.答案:C5.用相同材料做成的A、B兩木板的質(zhì)量之比為3∶2,初速度之比為2∶3,它們在同一粗糙水平面上同時開始沿直線滑行,直至停止,則它們()A.滑行中的加速度之比為2∶3B.滑行的時間之比為1∶1C.滑行的距離之比為4∶9D.滑行的距離之比為3∶2解析:根據(jù)牛頓第二定律可得μmg=ma,所以滑行中的加速度a=μg,所以加速度之比為1∶1,A錯誤;根據(jù)公式t=Δva,可得t1t2=Δv1aΔv2a=23,B錯誤;根據(jù)公式答案:C6.如圖所示,在水平面上運動的小車里用兩根輕繩連著一質(zhì)量為m的小球,繩子都處于拉直狀態(tài),BC繩水平,AC繩與豎直方向的夾角為θ,小車處于加速運動中,則下列說法正確的是()A.小車一定向右運動B.小車的加速度一定為gtanθC.AC繩對球的拉力一定是mgD.BC繩的拉力一定小于AC繩的拉力解析:對小球進行受力分析可知,小球受到的合力向左,所以加速度方向向左,且小車處于加速運動中,所以小車只能向左做加速運動,A錯誤;只有當BC繩的拉力等于零時,小車的加速度才為gtanθ,B錯誤;豎直方向合力為零,則FTACcosθ=mg,解得FTAC=mgcosθ,C正確,由于AC繩上的拉力不變,而BC繩上的拉力會隨著加速度的變化而變化,所以BC繩的拉力可以大于AC答案:C7.如圖所示,光滑水平面上,水平恒力F作用在小車上,使小車和木塊一起做勻加速直線運動,小車質(zhì)量為M,木塊質(zhì)量為m,它們的共同加速度為a,木塊與小車間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,則在運動過程中()A.木塊受到的摩擦力大小一定為μmgB.木塊受到的合力大小為(M+m)aC.小車受到的摩擦力大小為mFD.小車受到的合力大小為(m+M)a解析:把小車和木塊看成一個整體,根據(jù)牛頓第二定律得a=FM+m.木塊水平方向只受靜摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律得Ff=ma=mFM+m,故A錯誤;對木塊運用牛頓第二定律得F合=ma,故B錯誤;小車受到的摩擦力與Ff答案:C二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分.8.將物體豎直向上拋出,假設(shè)運動過程中空氣阻力不變,其速度—時間圖像如圖所示,則()A.上升、下降過程中加速度大小之比為11∶9B.上升、下降過程中加速度大小之比為10∶1C.物體所受的重力和空氣阻力之比為9∶1D.物體所受的重力和空氣阻力之比為10∶1解析:上升、下降過程中加速度大小分別為:a上=11m/s2,a下=9m/s2,由牛頓第二定律得:mg+F阻=ma上,mgF阻=ma下,聯(lián)立解得mg∶F阻=10∶1,A、D正確.答案:AD9.乘坐空中纜車飽覽大自然的美景是旅游者絕妙的選擇.若某一纜車沿著坡度為30°的山坡以加速度a上行,如圖所示.在纜車中放一個與山坡表面平行的斜面,斜面上放一個質(zhì)量為m的小物塊,小物塊相對斜面靜止(設(shè)纜車保持豎直狀態(tài)運行).則()A.小物塊受到的摩擦力方向平行斜面向上B.小物塊受到的摩擦力方向平行斜面向下C.小物塊受到的靜摩擦力為12D.小物塊受到的靜摩擦力為ma解析:小物塊相對斜面靜止,因此小物塊與斜面間的摩擦力是靜摩擦力.纜車以加速度a上行,小物塊的加速度也為a,以小物塊為研究對象,則有Ffmgsin30°=ma,Ff=12mg+ma答案:AC10.如圖所示,5個質(zhì)量相同的木塊并排放在水平地面上,它們與地面間的動摩擦因數(shù)均相同,當用力F推第一塊使它們共同加速運動時,下列說法不正確的是()A.由左向右,兩塊木塊之間的相互作用力依次變小B.由左向右,兩塊木塊之間的相互作用力依次變大C.第2塊與第3塊木塊之間彈力大小為0.6FD.第3塊與第4塊木塊之間彈力大小為0.6F解析:取整體為研究對象,由牛頓第二定律得F5μmg=5ma.再選取1、2兩塊為研究對象,設(shè)第3塊與第2塊木塊之間彈力為FT,由牛頓第二定律得F2μmgFT=2ma.兩式聯(lián)立得FT=0.6F.進一步分析可得第3塊與第4塊木塊之間彈力大小為0.4F,第4塊與第5塊木塊之間彈力大小為0.2F,所以從左向右,木塊間的相互作用力是依次變小的.選項A、C說法正確.答案:AC三、非選擇題:共54分.11.(6分)如圖甲為實驗中用打點計時器打出的一條較理想的紙帶,紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間的時間間隔是0.1s,距離如圖所示,單位是cm,則小車的加速度是m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).在驗證質(zhì)量一定時加速度a和合外力F的關(guān)系時,某學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的aF圖像,其原因是.

甲乙解析:利用逐差法計算加速度,則a=(xDE+xEF+xFG)-(xAB+xBC答案:1.6平衡摩擦力過度12.(9分)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算得到.(1)當M與m的大小關(guān)系滿足時,才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.

(2)一組同學在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時,保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測出相應(yīng)的加速度,采用圖像法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地觀測加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該作出a與的圖像.

(3)乙、丙同學用同一裝置做實驗,畫出了各自得到的a1M圖線如圖所示,兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同?解析:(1)只有M與m滿足M?m才能使繩對小車的拉力近似等于盤及盤中砝碼的重力.(2)由于a∝1M,所以a1M圖像應(yīng)是一條過原點的直線,所以數(shù)據(jù)處理時,常作出a與1(3)兩小車及車上的砝碼的總質(zhì)量相等時,由題圖像知乙的加速度大,故乙的拉力F大(或乙中盤及盤中砝碼的質(zhì)量大).答案:(1)M?m(2)1M(3)拉力F13.(12分)如圖所示,水平地面上的矩形箱子內(nèi)有一傾角為θ的固定斜面,斜面上放一質(zhì)量為m的光滑球.靜止時,箱子頂部與球接觸但無壓力.箱子由靜止開始向右做勻加速運動,然后改做加速度大小為a的勻減速運動直至靜止,經(jīng)過的總位移為x,運動過程中的最大速度為v.(1)求箱子加速階段的加速度大小a';(2)若a>gtanθ,求減速階段球受到箱子左壁和頂部的作用力.解析:(1)由勻變速直線運動公式有:v2=2a'x1、v2=2ax2,且x=x1+x2,解得a'=av(2)假設(shè)球不受箱子作用,應(yīng)滿足FNsinθ=ma,FNcosθ=mg,解得a=gtanθ.減速時加速度向左,此加速度由斜面支持力FN與左壁支持力F左共同決定,當a>gtanθ,F左=0,球受力如圖所示,在水平方向上根據(jù)牛頓第二定律有FNsinθ=ma,在豎直方向有FNcosθF上=mg,解得F上=m(acotθg).答案:(1)av22ax-v214.(12分)某運動員做跳傘訓練,他從懸停在空中的直升機上由靜止跳下,跳離飛機一段時間后打開降落傘做減速下落.他打開降落傘后的速度圖線如圖甲所示.降落傘用8根對稱的繩懸掛運動員,每根繩與中軸線的夾角均為37°,如圖乙所示.已知運動員的質(zhì)量為50kg,降落傘質(zhì)量也為50kg,不計運動員所受的阻力,打開傘后傘所受阻力F阻與速率v成正比,即F阻=kv(g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:甲乙(1)打開降落傘前運動員下落的距離;(2)阻力系數(shù)k和打開傘瞬間的加速度a的大小和方向;(3)懸繩能夠承受拉力的最小值.解析:(1)h0=v022g=2(2)均勻下降時,有kv=2mg,將v=5m/s代入得k=200N·s/m.打開傘瞬間,對整體有kv02mg=2ma,得a=kv0-2方向豎直向上.(3)設(shè)每根繩拉力為FT,以運動員為研究對象有8FTcosαmg=ma,FT=m(g+a)由牛頓第三定律得,懸繩能承受拉力的最小值為312.5N.答案:(1)20m(2)k=200N·s/ma=30m/s2方向豎直向上(3)312.5N15.(15分)質(zhì)量M=3kg的長木板放在光滑的水平面上.在水平拉力F=11N作用下由靜止開始向右運動.如圖所示,當速度達到1m/s時,將質(zhì)量m=4kg的物塊輕輕放在木板的右端.已知物塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=0.2,物塊可視為質(zhì)點(g取10m/s2).(1)求物塊剛放置在木板上時物塊和木板的加速度.(2)木板至少多長物塊才能與木板最終保持相對靜止?(3)求物塊與木板相對靜