第4章《运动和力》单元测试卷-2024-2025学年高中物理同步高频考点专题训练（人教版必修第一册）

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第四章《运动和力》单元测试卷（解析版）（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）注意事项：1．测试范围：人教版（2019）： 必修第一册第4章。第Ⅰ卷 选择题一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1．（2023秋·河北·高三校联考阶段练习）圆柱形弹簧的劲度系数k与弹簧处于原长时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量。在国际单位制中，杨氏模量Y的单位可表示为（　　）A． B． C．N D．N/m【答案】A【详解】根据可得则Y的单位是故选A。2．（2023秋·浙江·高三校联考阶段练习）趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时，考验班级的团队协作能力。某班级在比赛中四位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间加速出发，加速度大小约为 5.0m/s2。已知“毛毛虫”道具质量为 10kg，重力加速度g的大小取 10m/s²。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为（　　）  A．10N B．25N C．28N D．100N【答案】C【详解】设平均每位同学对道具的作用力为F，对“毛毛虫”道具受力分析，该道具受到重力和四位同学的作用力，如图  由几何关系和牛顿第二定律得解得故选C。3．（2023秋·安徽·高三校联考阶段练习）在物理学研究过程中科学家们创造了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述错误的是（　　）A．根据加速度定义式，当趋近0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时加速度，该定义采用了极限法B．在研究合力和分力关系时，采用了等效替代的方法C．在研究加速度和力的关系时采用了比值定义的方法D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，采用了微元法【答案】C【详解】A．当趋近0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时加速度，该定义采用了极限法，故A正确，不符合题意；B．研究合力和分力关系时，采用了等效替代的方法，故B正确，不符合题意；C．在研究加速度和力的关系时采用了控制变量法，故C错误，符合题意；D．推导匀变速直线运动位移公式时，把各小段的位移相加，采用了微元法，故D正确，不符合题意。故选C。4．（2021秋·高一单元测试）如图所示，小球在水平轻绳和轻弹簧拉力作用下静止，弹簧与竖直方向夹角为θ。设重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）  A．从A点剪断弹簧瞬间，小球的加速度大小为g cos θ，方向与竖直方向成θ角斜向右下B．从A点剪断弹簧瞬间，小球的加速度大小为，方向与竖直方向成θ角斜向右下C．从B点剪断轻绳瞬间，小球加速度大小为g sin θ，方向与水平方向成θ角斜向左下D．从B点剪断轻绳瞬间，小球的加速度大小为g tan θ，方向水平向左【答案】D【详解】AB．剪断弹簧瞬间，绳的拉力变为零，小球只受重力，由牛顿第二定律得a=g方向竖直向下；故AB错误；CD．以球为研究对象，由平衡条件得解得剪断轻绳瞬间弹簧的弹力没有变化，小球所受的合外力是重力与弹力的合力，与原来细绳的拉力大小相等，方向相反，由牛顿第二定律得方向水平向右。故C错误，D正确。故选D。5．（2021秋·高一单元测试）如图所示，倾角为30°的足够长光滑斜面下端O点与一足够长光滑水平面平滑相接，斜面上距水平面高度分别为h1和h2=0.2m（h1>h2）的两点上分别固定小球A和小球B。现将小球A、B从斜面所在位置处同时由静止释放，且小球A到达水平面后追上小球B，取重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）  A．小球B运动到O点时的速度大小为4m/sB．当h1=0.8m时，小球A运动到O点所用的时间为0.4sC．当h1=0.8m时，小球A追上小球B所用的时间为0.8sD．当h1=0.8m时，小球A追上小球B时的位置到O点的距离为1.6m【答案】D【详解】A．两小球在斜面上运动的加速度均为则小球B运动到O点时，有解得所以故A错误；B．同理，当h1=0.8m时，有解得所以故B错误；C．小球A到达O点时，小球B在水平面上已经运动的位移为故小球A追上小球B时，根据位移关系有解得故小球A追上小球B所用的总时间为故C错误；D．小球A追上小球B时的位置到O点的距离为故D正确。故选D。6．（2023秋·辽宁沈阳·高三沈阳市第五十六中学校联考开学考试）如图所示，劲度系数为k的轻弹簧一端固定于墙上，另一端连接一物体A。用质量与A相同的物体B推物体A使弹簧压缩，A、B与地面的动摩擦因数分别为μA和μB，且μA＜μB，释放A、B，两者向右运动一段时间之后将会分离，则A、B分离时弹簧的（　　）  A．伸长量为 B．压缩量为C．伸长量为 D．压缩量为【答案】C【详解】弹簧压缩时A、B一起运动不会分离，A、B分离时弹簧处于伸长状态，当A、B分离时其相互作用力为0，且在此瞬间两者加速度大小相等，则根据牛顿第二定律，对B有对A有联立解得故选C。7．（2023秋·山东济南·高三山东省实验中学校考阶段练习）有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，如图所示，其环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是（　　）  A．座舱自由下落的过程中人处于超重状态B．座舱下落的整个过程中人处于超重状态C．座舱减速下落的过程中人处于超重状态D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态【答案】C【详解】A.在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故A错误；BD.座舱下落的整个过程中人先自由落体，再减速下降，故人先失重后超重，故BD错误；C.在减速运动的过程中人受重力和座位对人向上的支持力，做减速运动，所以加速度向上，人处于超重状态，故C正确。故选C。8．（2023秋·江苏淮安·高三江苏省清浦中学校联考阶段练习）“天宫课堂”第四课于2023年9月21日15时45分开课，神舟十六号航天员景海鹏，朱杨柱、桂海潮在中国空间站梦天实验舱面向全国青少年进行太空科普授课。在奇妙“乒乓球”实验中，航天员朱杨柱用水袋做了一颗水球，桂海潮用白毛巾包好的球拍击球，水球被弹开。对于该实验说法正确的是（ ）    A．击球过程中，水球所受弹力是由于水球发生形变产生的B．击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是一对平衡力C．梦天实验舱内，水球体积越大其惯性越大D．梦天实验舱内可进行牛顿第一定律的实验验证【答案】C【详解】A．击球过程中，水球所受弹力是由于球拍发生形变产生的，故A错误；B．击球过程中，水球对“球拍”的作用力与“球拍”对水球的作用力是作用力与反作用力，故 B错误；C．梦天实验舱内，水球体积越大，水球质量越大，其惯性越大，故C正确；D．牛顿第一定律是理想情况，不可用实验直接验证，故D错误。故选C。9．（2023秋·陕西西安·高三校考阶段练习）如图所示，质量为的长木板放在粗糙水平地面上，质量的小物块置于长木板右端，小物块与长木板之间的动摩擦因数，长木板与地面之间的动摩擦因数。现给小物块施加一个水平向左的恒力，给长木板施加一个水平向右的恒力，时撤掉力，小物块始终未从长木板上掉下来。下列说法正确的是（　　）  A．内，长木板的加速度B．长木板的长度至少为C．时，小物块的速度大小为D．内，小物块的位移为【答案】BD【详解】对长木板进行受力分析，受力示意图如图所示  A．根据牛顿第二定律解得故A错误；B．对物块进行受力分析，小物块先在拉力、摩擦力的作用下做匀加速直线运动，后在摩擦力作用下做匀减速直线运动，加速度大小分别为和，长木板和小物块在内的图象如图所示，两条图线围成的面积表示木板的长度，由图像可知故B正确；  C．由可知时，小物块的速度大小为，故C错误。D．小物块做匀加速直线运动，根据面积代表位移可知故D正确。故选BD。10．（2023·全国·高一专题练习）如图所示，A、B、C三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A的质量为2m，B和C的质量都是m，A、B间的动摩擦因数为μ，B、C间的动摩擦因数为，B和地面间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动擦力，重力加速度为g。现对A施加一水平向右的拉力F，则下列判断正确的是（　　） A．若A、B、C三个物体始终相对静止，则力F不能超过B．当力F=μmg时，A、B间的摩擦力为C．无论力F为何值，B的加速度不会超过D．当力时，B相对A滑动【答案】AB【详解】A．物体C恰好滑动时，对C物体A恰好滑动时，对BC整体，A、B之间的摩擦力为解得物体A、B之间的最大静摩擦力为因为，表明此时A、B之间没有滑动，也就是说B、C之间先滑动，A、B、C三个物体始终相对静止的最大加速度为，选整体由牛顿第二定律得解得选项A正确；B．当力F1=μmg时，对整体对A解得选项B正确；C．B的最大加速度为解得选项C错误；D．B相对A恰好滑动时，对A、B整体对A解得当力时，B相对A滑动，选项D错误。故选AB。11．（2023秋·北京海淀·高三101中学校考开学考试）某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v­t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况（向上为正方向）。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（　　）  A．0~5s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态B．5~10s内，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力C．10~20s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态D．20~25s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态【答案】BD【详解】A．0~5s内，观光电梯在加速上升，加速度方向向上，该同学处于超重状态，故A错误；B．5~10s内，观光电梯匀速上升，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B正确；C．10~20s内，观光电梯在减速上升，加速度方向向下，该同学处于失重状态，故C错误；D．20~25s内，观光电梯在加速下降，加速度方向向下，该同学处于失重状态，故D正确。故选BD。12．（2022秋·高二单元测试）如图所示，质量为m的物块放置在质量为M的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，周期为T，振动过程中m、M之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k、物块和木板之间动摩擦因数为μ，（　　）  A．若t时刻和（t＋Δt）时刻物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，则Δt一定等于的整数倍B．若Δt＝，则在t时刻和（t＋Δt）时刻弹簧的长度一定相同C．研究木板的运动，弹簧弹力与物块对木板摩擦力的合力充当了木板做简谐运动的回复力D．当整体离开平衡位置的位移为x时，物块与木板间的摩擦力大小等于kx【答案】CD【详解】AD.设位移为x，对整体受力分析，受重力、支持力和弹簧的弹力，根据牛顿第二定律，有对m物体受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供回复力，根据牛顿第二定律，有所以若t时刻和（t＋Δt）时刻物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，则两个时刻物块的位移大小相等，方向相反，位于相对平衡位置对称的位置上，但Δt不一定等于的整数倍，故A错误， D正确；B．若，则在t时刻和（t＋Δt）时刻物块的位移大小相等，方向相反，位于相对平衡位置对称的位置上，弹簧的长度不一定相同，故B错误；C．由开始时的分析可知，研究木板的运动，弹簧弹力与m对木板的摩擦力的合力提供回复力，故C正确。故选CD。第Ⅱ卷 非选择题二、填空题（本题共2小题，每题6分，共12分）13．（2023秋·全国·高一期中）如图所示，已知某火箭的总起飞质量为400t（吨），起飞推力为。取重力加速度，不计空气阻力。则火箭起飞时的加速度大小为 ；起飞后3s末的速度大小为 m/s。  【答案】 5 15【详解】[1]根据牛顿第二定律可得解得火箭起飞时的加速度大小为[2]起飞后3s末的速度大小为14．（2023秋·福建龙岩·高三福建省连城县第一中学校考阶段练习）如图甲所示，质量m=1kg的物块在平行于斜面向上的拉力F作用下从静止开始沿斜面向上运动，t=0.5s时撤去拉力，利用速度传感器得到其速度随时间变化的关系图像如图乙所示， g取10m/s2，2s内物块通过的路程L= m、拉力大小F= N。  【答案】 1.5 8【详解】[1]图象与坐标轴围成的面积表示位移，可知内物块通过的位移大小为内物块通过的位移大小为2s内物块通过的路程[2]，物块沿斜面上滑，加速度为，物块沿斜面上滑，加速度为根据图象，，物块的加速度为根据图象，，物块的加速度为联立解得三．实验题（本题共2小题，共20分）15．（2024秋·广东东莞·高三校考阶段练习）某学习小组利用如图甲所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系。图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感器与滑轮之间的轻绳始终与长木板平行，拉力传感器可直接显示绳上的拉力大小，打点计时器所接电源的频率为50Hz。  （1）关于本次实验的注意事项，下列说法正确的是 。A．实验中要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量B．实验时应将长木板的右端垫高以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力C．实验时应先释放小车再接通打点计时器的电源（2）实验得到图乙所示的纸带，纸带上各点均为计时点，计时器打出B点时小车速度大小 ，小车加速度大小 （结果保留两位有效数字）。  （3）改变砂和砂桶的总质量，得到多组力传感器示数F和小车加速度，以为横轴为纵轴作出图像，该图像的斜率为，则小车质量 （用表示）。【答案】 B 1.6 3.2 【详解】（1）[1]A．绳子的拉力由拉力传感器测出，不需要用砂和砂桶的重力去代替绳子拉力，不需要测量砂和砂桶的质量，也不需要满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故A错误；B．为了平衡摩擦力，需要将长木板右端适当垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。调节长木板的倾斜度，使小车在不受砂桶牵引时能拖动纸带沿长木板匀速运动，故B正确；C．为了能稳定地打出足够多的点，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数，故C错误。故选B。（2）[2]打点计时器频率为50Hz，则打点周期为0.02s，相邻的两个计数点之间的时间间隔为打B点时小车的速度等于A到C的平均速度，则有[3]用逐差法可得，小车运动的加速度为（3）[4]对小车由牛顿第二定律即由题意可知斜率则16．（2023秋·湖南长沙·高三长沙一中校考阶段练习）某同学利用如图甲所示的实验装置，运用牛顿第二定律测量滑块的质量M，设计了如下实验方案： A．悬挂一质量为的钩码，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示，图中相邻两点之间均有四个点未画出，已知打点计时器接频率为50Hz的交流电源。请回答下列问题：（计算结果均保留3位有效数字）（1）打点计时器在打下C点时滑块的速度 m/s；滑块做匀加速直线运动的加速度 。（2）根据牛顿第二定律，滑块质量应为 g（当地的重力加速度取）。【答案】 0.514 0.625 800【详解】（1）[1][2]相邻两点之间均有四个点未画出，即两个计数点间的时间间隔为打点计时器在打下C点时滑块的速度滑块做匀加速直线运动的加速度（2）[3]滑块受到的合外力等于F=mg则Ma=mg解得五．计算题（本题共2小题，共20分）17．（2023秋·宁夏石嘴山·高三平罗中学校考期中）如图甲所示，水平地面上有一质量为1kg的长木板，长木板的左端放有一质量也为1kg的小物块。一水平向右的力作用在物块上，从0开始逐渐增大，木板的加速度随时间变化的关系图像如图乙所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为0.2，物块与木板间的动摩擦因数为0.5，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度。求：（1）木板与地面间的最大静摩擦力？（2）时拉力的大小？  【答案】（1）4N；（2）6N【详解】（1）t=2s时，木板与地面间达到最大静摩擦力，所以f1=2μ1mg=4N（2）由图可知，木板与物块先是一起加速向右，4s后开始发生相对运动，4s时对木板，根据牛顿第二定律，有μ2mg-2μ1mg=ma对整体，有F-2μ1mg=2ma联立解得F=2(μ2-μ1)mg=6N18．（2023秋·江苏淮安·高三江苏省清浦中学校联考阶段练习）如图所示，轻杆一端固定在小车的竖直面O处，另一端与光滑轻质的滑轮相连。细线越过滑轮，a端固定、c连接质量的小球，细线部分与水平轻杆的角。小车沿水平面向右运动，加速时细线部分与竖直方向夹角。已知重力加速度。求小车：（1）加速度的大小a；（2）匀速运动时，轻杆对滑轮作用力的大小F。  【答案】（1）；（2）【详解】（1）对小球受力分析，如图所示，由牛顿第二定律可得  解得加速度大小（2）匀速运动时，细线部分沿竖直方向，对滑轮受力分析，如图所示，由力的合成定则，可知和绳拉力的合力大小为  由平衡条件可得轻杆对滑轮作用力的大小为