物理必修 第一册第四章 运动和力的关系综合与测试习题

这是一份物理必修 第一册第四章 运动和力的关系综合与测试习题，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是（ ）
A．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭
B．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭
C．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭
D．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭
2．如图1所示，质量为M=2kg的物体B静止在水平地面上，物体A水平向右运动与物体B发生碰撞，碰撞后两物体粘合在一起。已知物体A、B与水平地面间的动摩擦因数相等，碰撞前、后物体A的运动图像如图2所示，已知g取10m/s2，则（ ）
A．t=0时刻，物体A、B之间的距离为32m
B．物体A的质量为1kg
C．物体A与地面的动摩擦因数为0.1
D．相碰时，A对B的冲量大小为3N·s
3．如图所示，悬挂在空中的三个物块A、B、C的质量满足，A与天花板之间、A与B之间均用轻细绳相连，B与C之间用轻弹簧相连，当系统静止后，突然剪断A，B间的细绳，则此瞬间A、B、C的加速度分别为重力加速度为g，取向下为正 （ ）
A．、、0B．0、、0
C．、、0D．0、g、g
4．关于物体的惯性，下列说法中正确的是（ ）
A．战斗机投入战斗时，抛掉副油箱，是要减小惯性
B．物体只有保持静止状态或匀速直线运动时才具有惯性
C．处于完全失重状态得物体不存在惯性
D．只有运动得物体才有抵抗运动状态变化的性质
5．如图所示，倾角为30°的斜面体固定在地面上，质量为10kg的物体A放在动摩擦因数μ＝的斜面体上，并通过绳子绕过定滑轮和动滑轮，动滑轮与物体B连接，物体B的质量为2kg，A、B均处于静止状态，不计绳子和滑轮之间的摩擦以及动滑轮的质量，g＝10m/s2．下列说法中正确的是（ ）
A．物体A此时受到的摩擦力为50N
B．不断增加B的质量，A受到的摩擦力不断增加
C．要使物体A向上滑动，物体B的质量至少为20kg
D．当B向下运动时，A、B两物体的加速度相同
6．如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中（ ）
A．人被向上“托起”时处于超重状态
B．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对平衡力
C．人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力
D．人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小
7．如图所示，放在光滑水平面上的木块受到两个水平力F1 与F2 的作用而静止不动，现保持F1 不变，使F2 逐渐减小到零，再逐渐恢复到原来的大小，在此过程中，能正确描述木块运动情况的图象是（ ）
A．B．C．D．
8．物体A的质量为1 kg，置于水平地面上，物体与地面的动摩擦因数为μ＝0.2．从t＝0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用，则下图中能反映物体受到的摩擦力f随时间变化的图象是（取向右为正方向，g＝10 m/s2）（ ）
A．B．
C．D．
9．如图所示，P、Q两物块叠放在一起，在水平向右恒力F作用下沿光滑水平面一起向右做匀加速直线运动，某时刻Q接触弹簧，二者相对静止运动到速度变为零，则关于接触弹簧后二者向右的运动过程，下列说法正确的是（ ）
A．接触弹簧后二者立即减速
B．接触弹簧后P受的摩擦力大小不变
C．接触弹簧后P受的摩擦力方向先向右后向左
D．接触弹簧后P受的摩擦力方向先向左后向右
10．如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，为了说明它对斜面的摩擦力大小等于mgsinθ，应涉及到下列哪些知识（ ）
①力的合成与分解；②物体平衡条件；③牛顿第三定律；④牛顿第一定律
A．①②B．①③C．②③④D．①②③
二、多选题
11．为了测量某大厦的高度，某人在楼顶让一颗石子做自由落体运动，若已知当地的重力加速度。结合下列数据，能测出该大楼高度的是（ ）
A．第1s末的速度大小
B．石子下落的总时间
C．石子在第2s、3s内的位移差
D．石子在最后1s内的下落高度
12．以下说法正确的是（ ）
A．物体的形状、大小对所研究的问题可以忽略时，该物体可以视为质点
B．第2s内与2s内是指同一段时间
C．当物体做匀变速直线运动时，中间时刻的速度总是小于中间位置的速度
D．两个分力的夹角小于180°时，其合力大小随夹角减小而减小
13．如图所示，一个小球从竖立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下下落，接触弹簧将后弹簧压缩，忽略空气阻力，在压缩的全过程中（）
A．小球一直减速运动
B．小球先加速然后减速
C．小球速度最大时弹簧弹力大小等于小球重力大小
D．弹簧的压缩量最大时小球加速度为零
14．如图所示，质量相等的滑块A和B叠放在倾角为的斜面体C上，用水平向左的力F推斜面体，使它们以相同的加速度a=8m/s2一起向左做匀加速直线运动。已知滑块A、B的质量为1kg，斜面体C的质量为2kg，斜面体与地面之间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s2，sin=0.6。则（ ）
A．水平向左的力F为32N
B．斜面体C对滑块B的摩擦力方向沿斜面向下
C．斜面体C对地面的摩擦力大小为10N
D．滑块B对滑块A的支持力大小为12.8N
15．如图所示，传送带的水平部分长为L，速率为v，在其左端无初速度释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左端运动到右端的时间可能是
A．B．C．D．
三、实验题
16．小明同学用如图所示的实验装置探究物体的加速度与力、质量的关系。
(1)该实验装置中存在的错误是：______；（写出一处错误即可）
(2)小明同学在老师的指导下改正了实验装置中的错误后，将细绳对小车的拉力当作小车及车上砝码受到的合外力，来验证“合外力一定时加速度与质量成反比”。实验中，砝码盘及盘内砝码的总质量最好应为______。
A．10g B．50g C．100g D．1kg
17．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用右图所示的装置．
（1）下列说法中正确的是______
A．木板一端垫高，是为了小车有更大的加速度，方便测量
B．砝码盘和砝码的总重力就是小车受到的合外力
C．探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，可作出a－m图象
D．当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小
（2）实验中得到以下两个实验图线甲、乙，描述加速度与质量关系的图线是______；描述加速度与力的关系图线是______；图线______也可以描述加速度与质量的倒数关系．
四、填空题
18．如图所示，质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上，用轻绳拴住质量为m的小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态，已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为.不计小球与斜面间的摩擦，则斜面体与水平面间的摩擦力大小为_____________，斜面体对水平面的压力大小为__________________．
五、解答题
19．如图所示，一速度为沿顺时针匀速转动的水平传送带，与倾角的粗糙足够长斜面平滑连接，一质量为的小物块，与斜面间的动摩擦因数为，与传送带间的动摩擦因数为，现有小物块以初速度从斜面底端沿斜面上滑。重力加速度。，。求：
（1）小物块沿斜面上滑的最大距离；
（2）若小物块由斜面下滑到传送带上时不会从左端滑下，小物块从离传送带右端最远点到再次滑回到传送带右端所用的时间。
20．如图所示，气球下面吊着A、B两个小球，B球离水平地面高为h，整个系统以大小为的速度沿水平方向匀速前进，气球和小球A的总质量为M，小球B的质量为m，重力加速度大小为g，不计小球A、B的大小，不计空气阻力，气球所受浮力始终不变，某时刻A、B间的细线断开，求：
(1)A、B间细线断开后，小球B运动的水平位移大小；
(2)小球B落地时，空气浮力对气球做的功及气球离小球B的距离。
21．如图所示，用F=2.0N的水平拉力，使质量m=1.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：
(1)物体运动的加速度大小a；
(2)物体在前2.0s内运动的位移大小x。
22．如图，相距L=10m的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接。传送带向右匀速运动，其速度大小。质量m=1kg的小物块（可视为质点）以v=8m/s的初速度从传送带右侧平台滑上传送带，小物块与传送带间的动摩擦因数，g取10m/s2。求：
(1)小物块相对地面向左运动的最大距离；
(2)小物块从右侧平台滑上传送带到再次回到右侧平台时所用的时间；
(3)在第(2)小问中，小物块与传送带相对滑动的距离。
参考答案
1．C
【详解】
由于反冲运动的作用，火箭燃料燃烧产生的气体向后推出，给火箭一个反作用力，使火箭加速运动，这个反作用力并不是空气给的。
故选C。
2．B
【详解】
C．根据图像可知，物体A碰撞前做匀减速运动，加速度大小为
根据
所以物体A与地面的动摩擦因数为0.2，C错误；
A． t=0时刻，物体A、B之间的距离为A运动位移，根据图像
A错误；
B．根据动量守有
解得
B正确；
D．由动量定理得A对B所施冲量为
D错误。
故选B。
3．B
【详解】
剪断细绳的瞬间，细绳的张力立即消失，上面细绳的张力可突变，则A所受的上面细绳的拉力与重力重新平衡，A的加速度为0。
剪断绳子前，弹簧的弹力为
剪断绳子的瞬间，弹簧的弹力不变，隔离对C分析，合力为零，加速度为
对B分析，根据牛顿第二定律有，加速度为
故选B。
4．A
【解析】战斗机投入战斗时，抛掉副油箱，可以减小飞机的质量，从而可以减小惯性，故A正确；惯性是物体的固有属性，惯性和物体的运动状态无关，故B错误；完全失重时物体的质量仍然存在，所以惯性仍然存在，故C错误；惯性是指物体能保持原来的运动状态的性质，故无论静止还是运动的物体，都具有抵抗运动状态变化的性质，故D错误。所以A正确，BCD错误。
5．C
【详解】
A.设绳子的拉力为T，根据平衡条件可得：2T＝mBg，解得：T＝10N；A的重力沿斜面向下的分力为：
Gx＝mAgsin30°＝50N，
对A根据平衡条件可得：
f＝Gx-T＝40N，
方向沿斜面向上；故A错误.
B.不断增加B的质量，绳子的拉力不断增大，A受到的摩擦力先减小；当T＞50N时，随着拉力增大、摩擦力反向增大；故B错误.
C.物体A与斜面间的最大静摩擦力为：
要使物体A向上滑动，绳子拉力至少为：T′＝Gx+fm＝100N，物体B的质量至少为：
；
故C正确.
D.当B向下运动距离为h时，绳子自由端向下运动2h，则A上升的距离为2h，故B的加速度为A的加速度的一半；故D错误.
6．A
【详解】
A．人被加速向上“托起”，即气流对人向上的作用力大于人所受的重力，由牛顿第三定律可知人对气流的作用力大于人所受的重力，根据定义，人处于超重状态，故A正确；
B．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对相互作用力，故B错误；
C．人受到的重力和人受到气流的力作用于同一物体（即人），不是一对作用力与反作用力，故C错误；
D．人被加速向上“托起”， 人受到的重力大小小于气流对人的作用力大小，故D错误。
故选A。
7．C
【分析】
考点：速度与物体运动。物体受合力为零，保持静止；受合力不为零，受力不平衡，运动状态改变；合力越大，速度变化越快；对木块受力分析，根据木块受的合力判断木块运动情况。
【详解】
在水平方向上，木块受水平力F1与F2的作用后静止不动，所以F1=F2，保持F1不变，使F2逐渐减小到零的过程中，木块受的合力F=F1-F2逐渐变大，速度增加，速度变化越来越快；
保持F1不变，在F2为零逐渐恢复到原来大小的过程中，木块受的合力F=F1-F2逐渐变小，速度变化越来越慢。
能反应这种变化的图象是C。ABD错误，C正确。
故选C。
【点睛】
根据木块的受力情况判断木块速度变化的规律、读懂图，根据图象分析出速度变化特点，是解题的关键。
8．A
【分析】
首先判断是什么类型的摩擦力，然后根据相应的摩擦力的求解方法求解即可
【详解】
物块首先受到滑动摩擦力，大小f=μmg=2N，方向水平向左，做匀减速直线运动，当速度减为0，物块处于静止，所受的摩擦力为静摩擦力，大小为f=1N，方向水平向右．
故选A。
9．C
【解析】
【详解】
以整体为研究对象分析，当整体接触弹簧后，水平方向受到向右的恒力F和弹簧水平向左的弹力。弹簧的弹力先小于恒力F，后大于恒力F，木块所受的合力方向先向右后向左，则木块先做加速运动，后做减速运动，故A错误；接触弹簧后，由于整体的加速度发生变化，则对P分析可知，P受到的摩擦力充当合外力，由牛顿第二定律可知，加速度变化时合外力变化，故摩擦力大小发生变化；故B错误；由A的分析可知，整体的加速度先向右再向左，P的加速度也应先向右现向左，由牛顿第二定律可知，P受到的摩擦力先向右后向左，故C正确；D错误。故选C。
【点睛】
本题考查分析物体受力情况和运动情况的能力，要抓住弹簧弹力的可变性进行动态分析；同时要明确合力与速度同向时加速，合力与速度反向时减速．注意整体法与隔离法的正确应用．
10．D
【详解】
物块在斜面上处于静止状态，由平衡知识可知，斜面对物块的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力mgsinθ，方向沿斜面向上；由牛顿第三定律可知，物体对斜面的摩擦力也等于mgsinθ，方向沿斜面向下；故在此问题的推导过程中，需用到力的合成与分解、物体平衡条件和牛顿第三定律；
故选D.
11．BD
【详解】
A．任何自由落体运动在第1s末的速度大小都相同，在第2s、3s内的位移差也都相同，选项AC不能测出楼高，选项AC错误；
B．根据
则根据石子下落的总时间可求解楼高，选项B正确；
D．根据
即石子在最后1s内的下落高度可求解下落时间，从而求解楼高，选项D正确。
故选BD。
12．AC
【详解】
A．物体的形状、大小对所研究的问题可以忽略时，该物体可以视为质点，选项A正确；
B．第2s内与2s内不是指同一段时间，选项B错误；
C．当物体做匀变速直线运动时，中间时刻的速度
中间位置的速度
因为恒成立，故中间时刻的速度总是小于中间位置的速度，选项C正确；
D．两个分力的夹角小于180°时，其合力大小随夹角减小而增大，选项D错误；
故选AC。
13．BC
【详解】
小球接触弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，弹簧的弹力一直增大，开始重力大于弹力，合力方向向下，合力在减小，加速度减小，由于加速度的方向与速度方向相同，小球的速度在增大；接着，弹力等于重力，此时加速度为零，速度最大；然后弹力大于重力，合力方向向上，合力在增大，加速度增大，由于加速度的方向与速度方向相反，速度在减小。当弹簧压缩量最大时小球的加速度向上，不为零，此时速度为零，由此分析可知，BC正确，AD错误。
故选BC。
14．BD
【详解】
A．对ABC整体，由牛顿第二定律可知
代入解得
故A错误；
B．对AB整体作受力分析，如图所示，将N、f沿水平和竖直方向分解，由牛顿第二定律可知
代入数据解得
负号代表摩擦力的方向与原来的方向相反，即斜面体C对滑块B的摩擦力方向沿斜面向下，故B正确；
C．斜面体C对地面的摩擦力大小为
故C错误；
D．同理对A进行受力分析，由牛顿第二定律可知
代入数据解得
故D正确。
故选BD。
15．ACD
【详解】
A.木块在传送带上先做匀加速直线运动，速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动。匀加速直线运动的加速度
a＝μg，
匀加速运动的时间
，
匀加速直线运动的位移
，
匀速运动的时间
，
则木块从左端运动到右端的时间
，
故A正确；
BD.木块在传送带上可能一直做匀加速直线运动，到达右端的速度恰好为v，根据平均速度推论知，
，
则运动的时间
，
故B错误，D正确；
C、木块在传送带上可能一直做匀加速直线运动，根据
得，
，
故C正确。
故选：ACD。
16．打点计时器不应接在直流电源上，或细线未与底板平行 A
【详解】
(1)[1]该实验装置中存在的错误是：打点计时器不应接在直流电源上，或细线未与底板平行。
(2)[2]实验中为了使得砝码盘及盘内砝码的总重力近似等于小车的牵引力，则要求砝码盘及盘内砝码的总质量远小于小车的质量，故选A最好。
17．D 乙 甲 甲
【详解】
（1）木板一端垫高，是为了平衡摩擦力，故A错误；
BD、由于沙子和塑料桶向下做加速运动，细线的拉力小于沙子和塑料桶的总重力，沙子和塑料桶的总重力大于小车受到的合力；当小车的质量远大于沙和塑料桶的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于沙和塑料桶的总重力大小，故B错误，D正确；
C、在力一定时，与成反比，探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，可作出图像，故C错误；
（2）由牛顿第二定律得：，在m一定时a与F成正比，在F一定时a与成正比，a与m成反比，有图示图象可知，加速度与质量关系的图线是乙；描述加速度与力的关系图线是甲；图线甲也可以描述加速度与质量的倒数关系．
18． Mg+1/2mg
【分析】
先对小球单独受力分析，再对小球和斜面组成的整体受力分析，隔离法和整体法相结合，即可求解相关问题。
【详解】
（1）[1] 以小球为研究对象受力分析，如下图，根据平衡条件，垂直斜面方向：
沿斜面方向有：
以小球和斜面整体为研究对象，如下图，受力分析得：
竖直方向有：
水平方向有：
联立上式可得：
所以斜面体与水平面间的摩擦力大小为。
（2）[2] 根据牛顿第三定律：斜面体对水平面的压力等于水平面对斜面体的支持力，也等于。
【点睛】
考察隔离法和整体法相结合的受力分析方法以及正交分解的运用。
19．（1）5m；（2）1.125s
【详解】
（1）小物块以初速度沿斜面上滑时，由牛顿第二定律得
设小物块沿斜面上滑距离为
由以上两式解得
（2）小物块沿斜面下滑时，由牛顿第二定律得
设小物块下滑至斜面底端时的速度为
设小物块在传送带上滑动时的加速度为，由牛顿第二定律得
设物块在传送带向左滑动的最大距离为
设物块从传送带由左向右加速运动到和传送带共速运动的距离为

解得
小物块先加速再随传送带做匀速运动，设小物块加速至与传送带共速用时
设小物块匀速运动用时
设小物块从离传送带右侧最远点到再次滑回传送带右端的时间为
由以上各式解得
20．(1)；(2)，
【详解】
(1)细线断开后，小球B做平拋运动，设小球B在空中运动时间为t，则
解得
这段时间内小球B的水平位移
(2)细线断开后，气球做类平拋运动，设气球受到的浮力为F，细线断前，根据力的平衡
细线断后，对气球根椐牛顿第二定律
解得
则气球在t时间内上升的高度
空气浮力对气球做的功
气球离地面的高度
由于小球B和气球在水平方向速度相同，因此小球B在空中运动过程中，始终在气球的正下方，因此小球B落地时，气球离小球B的距离为。
21．(1)2.0m/s2；(2)4.0m
【详解】
(1)根据牛顿第二定律
(2)前2.0s内物体位移的大小
22．(1)8m；(2)4.5s；(3)18m
【详解】
(1)设物块与传送带间摩擦力大小为Ff，物块在传送带上一直做匀减速运动，直到速度减为零，设加速度大小为a，则
Ff=μmg=ma，－2as＝－v
解得
s=8m
(2)设小物块经时间t速度减为0，因s＜L，物块没有滑出传送带，然后向右加速，加速时物块的位移为s1，经时间t1与传送带速度相等
v1－at=0
v0=at1
s1==2m＜s
物块与传送带共速后，将做匀速直线运动，设经时间t2再次回到B点
s－s1=v0t2
t总=t＋t1＋t2
联立得
t总=4.5s
(3)当小物块相对于地面向左运动时，该过程二者的相对距离为
当小物块相对于地面向右运动且相对于传送带滑动时，该过程二者的相对距离为
相对距离
联立解得
s=18m