第四章章末检测（章末检测） 2022-2023学年高一物理同步精品备课（人教版2019必修第一册）
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一、单选题（本大题共8小题，共24分）
- 放在水平地面上的物块，受到方向不变的水平推力的作用，的大小与时间的关系和物块速度与时间的关系如图所示。取重力加速度。由两图像可以求得物块的质量和物块与地面之间的动摩擦因数分别为( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
【答案】A
【解析】
由图可知，物块匀速运动，由平衡条件知，。在内物块做匀加速运动，加速度，由牛顿第二定律：，其中，联立知，，，故A正确，BCD错误。
- 木块以一定的初速度沿粗糙斜面上滑，后又返回到出发点．若规定沿斜面向下为速度的正方向，下列各图像中能够正确反映该木块运动过程的速度随时间变化的关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
根据牛顿第二定律，上滑时的加速度大小为：，下滑时的加速度大小为：，由上可知，则上滑过程图象的斜率大小大于下滑过程图象的斜率大小，根据位移公式，由于下滑与上滑过程位移大小相等，所以下滑时间大于上滑的时间，由于机械能有损失，返回到出发点时速度小球出发时的初速度，规定沿斜面向下为速度的正方向，则上滑速度为负，下滑速度为正，故A正确，故BCD错误。
故选A。
- 科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段．在研究和解决问题的过程中，不仅需要相应的知识，还需要运用科学的方法．理想实验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个理想实验，如图所示．
两个对接的斜面，静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；
如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度；
减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度；
继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球会沿水平面做持续的匀速运动．
通过对这个实验的分析，我们可以得到的最直接结论是( )
A. 自然界的一切物体都具有惯性
B. 光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力
C. 如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变
D. 小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小
【答案】B
【解析】
A.理想斜面实验只能说明钢球具有惯性，推广到一切物体的是牛顿，故A错误；
B.光滑水平面上运动的小球，运动状态的维持并不需要外力 ，故B正确；
C.如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变，这是牛顿得出的，故C错误；
D. 小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小，这是牛顿第二定律内容，故D错误；
故选B。
- 下列是国际单位制中的基本单位的一组是( )
A. 千克、秒、牛顿 B. 千克、米、秒 C. 克、千米、秒 D. 牛顿、克、米
【答案】B
【解析】
国际单位制中的基本单位分别为米、千克、秒、开尔文、安培、坎德拉、摩尔，故B正确，ACD错误。
故选：。
- 如图所示，物体置于光滑的水平面上，用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力的重物，物体向右运动的加速度为；若细线下端不挂重物，而用的力竖直向下拉细线下端，这时物体的加速度为，则下列说法正确的是 ( )
A. B.
C. D. 质量未知，无法判断
【答案】A
【解析】
挂重物时，选连接体为研究对象，由牛顿第二定律得，共同运动的加速度大小为；
当改为拉力后，由牛顿第二定律得的加速度为，故，故A正确，BCD错误。
如图甲为某热气球示意图，图乙是它某次升空过程中的图象取竖直向上方向为正方向，则以下说法正确的是( )
A. 内，热气球的平均速度为
B. 内，热气球竖直向下运动
C. 内，吊篮中的人处于失重状态
D. 内，热气球的总位移为
【答案】C
【解析】
A.由图象知，内热气球做匀加速直线运动，由匀变速直线运动的规律的推论可得内热气球的平均速度：，故A错误；
B.由图象可知内热气球竖直向上做减速运动，故B错误；
C.由于内热气球竖直向上做减速运动，其加速度向下，处于失重状态，故吊篮中的人处于失重状态，C正确；
D. 由于速度图象的面积表示位移，故由图可得内，热气球的总位移为：，故D错误。
故选C。
某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为，在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小．从演员在滑杆上端做完动作开始计时，演员先在杆上静止了，然后沿杆下滑，末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程演员的图像和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，，则下列说法正确的是( )
A. 演员的体重为 B. 演员在最后内一直处于超重状态
C. 传感器显示的最小拉力为 D. 滑杆长
【答案】B
【解析】
A.演员在滑杆上静止时传感器显示的等于演员和滑杆的重力之和，所以演员体重为，A错误；
B.由图像可知，内演员向下做匀减速运动，加速度方向向上，演员处于超重状态，B正确；
C.演员加速下滑时滑杆所受拉力最小，此时，对演员由牛顿第二定律知，解得，对滑杆由平衡条件得传感器显示的最小拉力为，C错误；
D.由图像中图线围成的面积可得滑杆长为，D错误。
- 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中弹簧始终在弹性限度内，其速度和弹簧压缩量的函数图像如图乙所示，其中为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间速度不变，取重力加速度，则下列说法中正确的是 ( )
A. 该弹簧的劲度系数为
B. 当时，小球处于超重状态
C. 小球刚接触弹簧时速度最大
D. 当时，小球的加速度为零
【答案】B
【解析】由题图乙可知，小球在压缩弹簧时，速度最大，此时加速度为零，则弹簧弹力等于小球重力，即有，可得弹簧劲度系数为，故A、C错误；当时，小球向下减速，加速方向向上，弹力大于重力，小球处于超重状态，故B正确；当时，弹簧弹力大于重力，小球速度为，加速向上达到最大值，故D错误．
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
- 如图甲所示，水平地面上叠放着、两物体，与的接触面水平，它们的质量为，与之间的动摩擦因数为，与地面之间的动摩擦因数为，现用水平力和前后两次分别作用在和上，如图和所示，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则以下说法正确的是 ( )
A. 在图中，只要，就会在地面上滑动
B. 在图中，只要，就会相对于滑动
C. 在图中，的加速度最大能达到
D. 在图和中，当和刚要相对滑动时，
【答案】AC
【解析】在图中，当、刚要发生相对滑动时，、间的摩擦力达到最大静摩擦力，即，隔离对分析，根据牛顿第二定律有，解得，对、整体分析，根据牛顿第二定律有，解得，当时，、发生相对滑动；与地面间的最大静摩擦力，只要，就会在地面上滑动，故A正确，B错误；在图中，当、刚要发生相对滑动时，、间的摩擦力达到最大静摩擦力，即，隔离对分析，根据牛顿第二定律有，解得，对整体分析，根据牛顿第二定律有，解得，故C正确，D错误．
如图甲所示，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。时，木板开始受到水平外力的作用，时撤去外力。细绳对物块的拉力随时间变化的关系如图乙所示，木板的速度与时间的关系如图丙所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略，取，则( )
A. 木板的质量为
B. 内，外力的大小为
C. 内，物块和木板处于静止状态
D. 由于不知道物块的质量，故无法算出物块与木板之间的动摩擦因数
【答案】BCD
【解析】A、内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，根据图象可知木块与木板之间的滑动摩擦力为，在后撤去外力，此时木板在水平方向上只受到滑动摩擦力的作用，此时木板的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得，解得木板的质量，故A错误；
B、内，木板的加速度，根据牛顿第二定律可得，解得，故B正确；
C、内，木板处于静止状态，此时物块与木板无相对滑动，故物块和木板处于静止状态，故C正确；
D、由于物块的质量无法求出，物块与木板之间的动摩擦因数无法求解，故D正确；
故选：。
一物块以一定的初速度从光滑斜面底端点上滑，最高可滑至点，后又滑回至点，是的中点，如图所示．已知物块在斜面上上滑和下滑的加速度相同，物块从上滑至所用时间为，下列分析正确的是( )
A. 物块从运动到所用的时间等于从运动到所用的时间
B. 物块上滑过程的加速度与下滑过程的加速度等大反向
C. 物块下滑时从运动至所用时间为
D. 物块上滑通过点时的速度大小等于整个上滑过程中平均速度的大小
【答案】AC
【解析】
由于小球只受重力和支持力，故小球的加速度方向始终相同，均为，方向向下；故和过程是可逆的；故物块从运动到所用时间等于从运动到的时间，故A正确，B错误；
C.由到过程是初速度为零的匀加速直线运动，则可知；而；解得：，故C正确；
D.由于是位移中点，而不是时间中点，故物块上滑通过点时的速度不等于整个上滑过程中平均速度的大小，故D错误。
故选AC。
如图所示，固定斜面段光滑，段粗糙，、两物体叠放在一起从点由静止下滑，下滑过程中，保持相对静止，则( )
A. 在段时，受两个力的作用
B. 在段时，可能受两个力的作用
C. 在段时，可能处于失重状态
D. 整个下滑过程中，一定均处于失重状态
【答案】AC
【解析】
A.在段，整体的加速度，隔离对分析，有：，解得，可知受重力和支持力两个力作用，故A正确；
B.在段时，设物块与斜面间的动摩擦因数为，整体的加速度为：，隔离对分析，有：，解得：，所以一定受三个力，故B错误；
在段时，、有竖直向下的分加速度，均处于失重状态，在段，若，则加速度沿斜面向上，有竖直向上的分加速度，处于超重状态，若，则加速度沿斜面向下，有竖直向下的分加速度，处于失重状态，若，则加速度为零，处于平衡状态，故C正确，D错误。
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
- （6分）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：
在探究物体的加速度与力的关系时，应保持 不变，分别改变施加在物体上的力，测出相应的加速度。在探究物体的加速度与物体的质量的关系时，应保持 不变，分别改变物体的质量，测出相应的加速度。
为了更直观地反映物体的加速度与物体的质量的关系，往往用二者的关系图像表示出来，确定该关系应绘制 图像，如果该图像是通过原点的一条直线，则说明 。
【答案】
物体的质量物体受到的合力物体的加速度与物体的质量成反比
探究加速度与力的关系应用控制变量法，应保持物体质量不变，分别改变施加在物体上的拉力，测出相对应的加速度；
探究加速度与物体质量的关系应用控制变量法，应保持物体所受的拉力不变，分别改变物体的质量，测出相对应的加速度；
根据牛顿第二定律求得表达式，即可判断；根据图像结合即可判断与的关系。
只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握。
（9分）某同学准备做“探究加速度与力的关系”和“探究加速度与质量的关系”实验。实验中，他将悬挂物的重力大小视为小车受到的细线拉力大小。
在平衡小车所受的阻力时，以下操作错误的是图______ 填“甲”或“乙”。
已知打点计时器所用交变电源的频率为。该同学某次实验得到的纸带如图戊所示，、、、、是个连续的计数点，相邻两计数点间有四个点未画出，实验数据如表中所示，其中有一组数据读取不当，这组数据是______ 填、、、或。根据上述信息可得小车的加速度大小为______ 保留两位有效数字。
计数点 | |||||
位置坐标 |
在探究加速度与力的关系时，该同学根据实验数据做出的图像如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点且段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法正确的是______ 。
A.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足
B.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度
C.图线段弯曲可能是悬挂物总质量未满足远小于小车质量的条件
另一位同学在实验中得到了图丁中的曲线，于是他利用最初的几组数据拟合了一条直线，如图丁所示，与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点分别为、、，此时，小车质量为，悬挂物的质量为，他猜想：。请你分析论证该同学的想是否正确。
【答案】
乙；；；；
该同学的猜想正确，分析如下：
图中对应小车合力为悬挂物的重力时的加速度，即
图中对应小车的实际加速度，设此时细线的拉力为，则
对小车有
对悬挂物有
解得，即：
所以该同学的猜想正确。
【解析】
【分析】
本题只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握。
该实验中，平衡摩擦力的方法是：应不挂砝码，把木板不带滑轮的一端垫高，接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动，直到纸带上打出的点迹间隔相等均匀为止；
判定表中的一个数值记录不规范，要从数据的精确度来判定，而不是根据有效数字的位数。根据公式：，计算纸带的加速度；
从实验原理判断图象不过原点及发生弯曲的原因；
根据实验原理和纵坐标的意义，分不同的研究对象证明上述问题。
【解答】
平衡摩擦力的方法是取下重物，让小车拖着纸带在倾斜的木板上恰好能做匀速直线运动，从题目所给的图可以看出，图乙还挂着重物，所以图乙错误；
从所给的表格数据可以看出，点的数据没有估读，所以读取不当，
由题意可知，相邻计数点的时间间隔为，
再计算每一时间内的位移，，，，，
把分成两段，由逐差公式求加速度：；
、图象不过原点，即当为某一值时，但加速度却为零，所以是未平衡摩擦力或平衡不足，故A正确，B错误；
C、随着拉力增大即悬挂物的重力增大，已经不满足，故C正确，
故选：；
该同学的猜想正确，分析如下：
图中对应小车合力为悬挂物的重力时的加速度，即
图中对应小车的实际加速度，设此时细线的拉力为，则
对小车有
对悬挂物有
解得，即：
所以该同学的猜想正确。
四、计算题（本大题共4小题，共37分）
（8分）将的小球以的初速度竖直上抛，上升的最大高度为。在小球运动的整个过程中空气阻力大小恒定。求：取
小球上升阶段的加速度
- 小球上升阶段受到的空气阻力大小。
【答案】
解：设物体向上运动的加速度为，上升过程有：
解得：方向竖直向下。
设空气阻力大小为，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
- （7分）如图，在倾角足够长的斜面上有一个质量为的物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为。物体在拉力的作用下由静止开始运动，的大小为，方向沿斜面向上。加速一段时间后撤去，让物体在斜面上运动。取，问：
物体从静止开始一共经历了哪几个匀变速直线运动过程？
这几个匀变速直线运动的加速度的大小和方向如何？
【答案】
在拉力的作用下，物体沿斜面向上先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，直至速度减为。然后沿斜面向下做匀加速直线运动，直至滑离斜面。
物体沿斜面向上做匀加速直线运动，设加速度为，根据牛顿第二定律有。代入数据解得，方向沿斜面向上。
撤去后，物体沿斜面向上做匀减速直线运动，设加速度为，根据牛顿第二定律有。代入数据解得，方向沿斜面向下。
由于，物体沿斜面向下做匀加速直线运动，直至滑离斜面。设加速度为，根据牛顿第二定律有。代入数据解得，方向沿斜面向下。
如图甲所示，质量的物体在水平面上向右做直线运动．时，物体过点，并且开始受到一个水平向左的恒力的作用，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得图像如图乙所示．取重力加速度求：
力的大小和物体与水平面间的动摩擦因数；
- 末物体离点的距离．
【答案】
设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为，
则由图像易得
根据牛顿第二定律，有
设物体向左做匀加速直线运动的加速度大小为，
则由图像易得
根据牛顿第二定律，有
联立解得，．
设末物体离点的距离为，应为图线与横轴所围的面积轴下方对应面积取负值，
则，
故末物体离点的距离为．
- （12分）如图所示，倾角为、长为的传送带，转动速度为，在传送带顶端处无初速度地释放一个质量为的物体，物体与传送带间的动摩擦因数。已知，，。求：
传送带顺时针转动时，物体从顶端滑到底端的时间；
传送带逆时针转动时，物体从顶端滑到底端的时间。
【答案】
解：传送带顺时针转动时，物体相对传送带向下运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向上，又，故物体相对传送带向下匀加速运动，根据牛顿第二定律有
则
又
得
传送带逆时针转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下，设物体的加速度大小为，由牛顿第二定律得
则有
设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为，位移为，则有
，
因，则当物体运动速度等于传送带速度后，物体相对传送带向下运动，受到传送带向上的滑动摩擦力，即摩擦力发生突变。设当物体下滑速度大于传送带转动速定时物体的加速度为，则
又因为，则有，
解得：舍去
所以。
