2021-2022學(xué)年高一年級上冊學(xué)期物理人教版必修第一冊第四章 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系 達(dá)標(biāo)檢測-【含答案】

第四章 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系 一、選擇題(1~8為單選，9~12為多選) 1．已知物理量λ的單位為“m”、物理量v的單位為“m/s”、物理量f的單位為“s－1”，則由這三個(gè)物理量組成的關(guān)系式正確的是(　　) A．v＝ B．v＝λf C．f＝vλ D．λ＝vf 2． 2018年12月11日第26屆國際計(jì)量大會(huì)已決定不再把千克、安培、開爾文和摩爾作為基本單位，新定義后7個(gè)國際單位制中基本單位有3個(gè)沒變化，除光強(qiáng)單位坎德拉外，另外兩個(gè)是 (　　) A．米、秒　　　　　　　　 B．秒、庫 C．米、牛 D．牛、庫 3．如圖所示，對下列插圖描述正確的是(　　) A．圖甲右上方的路牌所標(biāo)的“50”應(yīng)為車輛通行的平均速度 B．由圖乙可推出所有形狀規(guī)則的物體重心均在其幾何中心處 C．圖丙中擲出后的冰壺能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)說明其具有慣性 D．圖丁中汽車速度減小時(shí)速度變化方向與汽車運(yùn)動(dòng)方向相同 4．如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy，該平面內(nèi)有AM、BM、CM三條光滑固定軌道，其中A、C兩點(diǎn)位于同一個(gè)圓上，C是圓上任意一點(diǎn)，A、M分別為此圓與y、x軸的切點(diǎn)。B點(diǎn)在y軸上且∠BMO＝60°，O′為圓心?，F(xiàn)將a、b、c三個(gè)小球分別從A、B、C點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放，它們將沿軌道運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，若所用時(shí)間分別為tA、tB、tC，則tA、tB、tc大小關(guān)系是(　　) A．tA<tC<tB B．tA＝tC<tB C．tA＝tC＝tB D．由于C點(diǎn)的位置不確定，無法比較時(shí)間大小關(guān)系 5．如圖所示，在臺秤的托盤上放一個(gè)支架，支架上固定一電磁鐵A，電磁鐵A的正下方有一鐵塊B，電磁鐵A不通電時(shí)，臺秤的示數(shù)為G。某時(shí)刻接通電源，在鐵塊B被吸引起來的過程中，臺秤的示數(shù)將(　　) A．不變　　　　　　　　 B．變大 C．變小 D．忽大忽小 6．一名消防隊(duì)員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中，沿著長為12 m 的豎立在地面上的鋼管往下滑．已知這名消防隊(duì)員的質(zhì)量為60 kg，他從鋼管頂端由靜止開始先勻加速再勻減速下滑，滑到地面時(shí)速度恰好為零．如果他加速時(shí)的加速度大小是減速時(shí)的2倍，下滑的總時(shí)間為3 s，g取10 m/s2，那么該消防隊(duì)員(　　) A．下滑過程中的最大速度為4 m/s B．加速與減速過程的時(shí)間之比為2∶1 C．加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為1∶7 D．加速與減速過程的位移之比為1∶4 7．在升降機(jī)中掛一個(gè)彈簧秤，下吊一個(gè)小球，當(dāng)升降機(jī)靜止時(shí)，彈簧伸長4 cm.當(dāng)升降機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧伸長2 cm，若彈簧秤質(zhì)量不計(jì)，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況可能是(　　) A．以1 m/s2的加速度減速上升 B．以4.9 m/s2的加速度減速上升 C．以1 m/s2的加速度加速上升 D．以4.9 m/s2的加速度加速上升 8．用相同材料做成的A、B兩木塊的質(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(shí)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∶3 B．滑行的時(shí)間之比為1∶1 C．滑行的距離之比為4∶9 D．滑行的距離之比為3∶2 9．如圖是娛樂節(jié)目中設(shè)計(jì)的“導(dǎo)師戰(zhàn)車”。當(dāng)坐在戰(zhàn)車中的導(dǎo)師按下按鈕時(shí)，戰(zhàn)車就由靜止開始沿長10 m的傾斜直軌道向下運(yùn)動(dòng)；某時(shí)刻開始減速，到達(dá)站在軌道末端的學(xué)員面前時(shí)，恰好靜止，整個(gè)過程歷時(shí)4 s。將加速、減速過程分別視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則(　　) A．戰(zhàn)車運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)師先失重后超重 B．戰(zhàn)車運(yùn)動(dòng)過程中所受外力不變 C．戰(zhàn)車加速過程中的加速度一定等于減速過程中的加速度 D．戰(zhàn)車運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為5 m/s 10．如圖所示，重球系于繩DC下端，重球下再系一根同樣的繩BA，下列說法正確的是(　　) A．在繩的A端緩慢增加拉力，結(jié)果CD繩先斷 B．在繩的A端緩慢增加拉力，結(jié)果AB繩先斷 C．在繩的A端突然猛一拉，結(jié)果AB繩先斷 D．在繩的A端突然猛一拉，結(jié)果CD繩先斷 11．(5分)質(zhì)量為m的木塊，在推力F的作用下沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示．已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，那么木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的值應(yīng)為(　　) A．μmg B．μ(mg＋Fsin θ) C．μ(mg－Fsin θ) D．Fcos θ 12．放在光滑水平面上的物體，在水平方向兩個(gè)平衡力作用下處于靜止，其中一個(gè)力逐漸減小到0后又逐漸恢復(fù)到原值，則該物體(　　) A．速度先增大，后減小 B．速度一直增大到某個(gè)定值 C．加速度先增大，后減小到0 D．加速度一直增大到某個(gè)定值 二、非選擇題 13．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2兩光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距為x，砝碼的質(zhì)量為m?；卮鹣铝袉栴}。 (1)實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？ (2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不符合條件的是________。 A．m1＝5 g B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g (3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測得每一個(gè)牽引力對應(yīng)的加速度，則加速度的表達(dá)式為________(用Δt1、Δt2、D、x表示)。 14．在“探究物體的加速度與合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中： 某同學(xué)用圖1裝置：保持小車(含車中重物)的質(zhì)量M不變，細(xì)線下端懸掛槽碼的總重力mg作為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a。 (1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是________。 A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與長木板平行 B．平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)線的下端懸掛槽碼，使小車在細(xì)線的拉力作用下能勻速下滑 C．每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力 (2)圖2中，出現(xiàn)甲的原因________________________________________________。 圖2中，出現(xiàn)丙的原因__________________________________________________。 15．2020年新春伊始，新型冠狀病毒肺炎的出現(xiàn)和蔓延讓每個(gè)中國人都面臨巨大考驗(yàn)。疫情爆發(fā)后，一些疫情嚴(yán)重地區(qū)物資嚴(yán)重缺乏，需要向?yàn)?zāi)區(qū)運(yùn)送大量救災(zāi)物資，在物資轉(zhuǎn)運(yùn)過程中常使用如圖所示的傳送帶。已知某傳送帶與水平面成θ＝37°角，傳送帶的AB部分長L＝5.8 m，傳送帶以恒定的速率v＝4 m/s按圖示方向傳送，若在B端無初速度地放置一個(gè)質(zhì)量m＝50 kg的救災(zāi)物資P(可視為質(zhì)點(diǎn))，P與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6)。求物資P從B端開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。 16．磁懸浮飛機(jī)的運(yùn)行速度可達(dá)v＝150 m/s，假設(shè)“飛機(jī)”的總質(zhì)量m＝5 t，沿水平直軌道以a＝1 m/s2的加速度從靜止勻加速至最大速度，忽略一切阻力的影響，求： (1)“飛機(jī)”所需的動(dòng)力F； (2)“飛機(jī)”由起動(dòng)至最大速度所需的時(shí)間t. 17．某企業(yè)的生產(chǎn)車間在樓上，為了將工件方便快捷地運(yùn)送到地面，專門安裝了傳送帶設(shè)備，如圖所示．已知傳送帶與水平面的夾角θ＝37°，正常的運(yùn)行速度是v＝10 m/s.現(xiàn)在傳送帶的A端輕輕放上一個(gè)小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，A、B間距離s＝16 m．試分析計(jì)算：(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2) (1)如果傳送帶停止運(yùn)行，小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間； (2)如果傳送帶沿順時(shí)針方向正常轉(zhuǎn)動(dòng)，小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間； (3)如果傳送帶沿逆時(shí)針方向正常轉(zhuǎn)動(dòng)，小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間． 18．戰(zhàn)士拉車胎進(jìn)行100 m賽跑訓(xùn)練體能．車胎的質(zhì)量m＝8.5 kg，戰(zhàn)士拉車胎的繩子與水平方向的夾角為θ＝37°，車胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.7.某次比賽中，一名戰(zhàn)士拉著車胎從靜止開始全力奔跑，跑出20 m達(dá)到最大速度(這一過程可看做勻加速直線運(yùn)動(dòng))，然后以最大速度勻速跑到終點(diǎn)，共用時(shí)15 s．重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求： (1)戰(zhàn)士加速所用的時(shí)間t1和達(dá)到的最大速度大小v； (2)戰(zhàn)士勻加速運(yùn)動(dòng)階段繩子對車胎的拉力大小F. 參 考 答 案 一、選擇題(1~8為單選，9~12為多選) 1．B. 解析：由于1 m/s＝1 m×1 s－1，故v＝λf，B正確． 2．A　 解析：新定義后7個(gè)國際單位制中基本單位有3個(gè)沒變化，除光強(qiáng)單位坎德拉外，另外兩個(gè)是米和秒，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 3．C 4．B　 解析：設(shè)圓的半徑為R，對于AM段，位移xA＝R，加速度aA＝＝g，根據(jù)xA＝aAt得，tA＝＝，同理tB＝，tC＝，故tA＝tC<tB，B選項(xiàng)正確 5．B　 解析：很多同學(xué)認(rèn)為，當(dāng)鐵塊B被吸起時(shí)脫離臺秤，所以對臺秤的壓力消失，臺秤的示數(shù)減小，從而錯(cuò)選C。其實(shí)，鐵塊B被吸起的過程是鐵塊B加速上升的過程，處于超重狀態(tài)，即整體處于超重狀態(tài)，所以整體對托盤的壓力大于整體的重力，故選項(xiàng)B正確 6．C. 解析：設(shè)下滑過程中的最大速度為v，則消防隊(duì)員下滑的總位移x＝t，得到v＝＝8 m/s，故A錯(cuò)誤；設(shè)加速與減速過程的時(shí)間分別為t1、t2，加速度大小分別為a1、a2，則v＝a1t1，v＝a2t2，得到t1∶t2＝a2∶a1＝1∶2，故B錯(cuò)誤；由t1∶t2＝1∶2，又t1＋t2＝3 s，得到t1＝1 s，t2＝2 s，a1＝＝8 m/s2，a2＝4 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，得加速過程：mg－f1＝ma1，f1＝mg－ma1＝2m；減速過程：f2－mg＝ma2，f2＝mg＋ma2＝14m，所以f1∶f2＝1∶7，故C正確；勻加速運(yùn)動(dòng)位移為：x1＝t1，勻減速運(yùn)動(dòng)位移為：x2＝t2，所以加速與減速過程的位移之比x1∶x2＝t1∶t2＝1∶2，故D錯(cuò)誤． 7．B. 解析：升降機(jī)靜止時(shí)，對小球有kx1＝mg，當(dāng)升降機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球所受合力豎直向下，則mg－kx2＝ma，解得：a＝4.9 m/s2，方向豎直向下，故升降機(jī)以4.9 m/s2的加速度減速上升或加速下降，B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 8．C　 解析：根據(jù)牛頓第二定律可得μmg＝ma，所以滑行中的加速度為a＝μg，所以加速度之比為1∶1，A錯(cuò)誤；根據(jù)公式t＝，可得＝＝，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式v2＝2ax可得＝＝，C正確，D錯(cuò)誤 9．AD　 解析：“導(dǎo)師戰(zhàn)車”沿斜面先加速后減速，戰(zhàn)車上的導(dǎo)師先失重后超重，A正確；戰(zhàn)車所受的合外力先沿斜面向下后沿斜面向上，外力不同，B錯(cuò)誤；因不知加速和減速的時(shí)間關(guān)系，故不能判斷兩個(gè)過程中加速度的大小關(guān)系，C錯(cuò)誤；設(shè)最大速度為vm，則整個(gè)過程的平均速度為，由t＝x可得vm＝5 m/s，D正確 10．AC. 解析： 在繩的A端緩慢增加拉力，重球受力如圖所示， 使得重球在足夠的時(shí)間發(fā)生了微小的位移，以致CD繩的拉力FT2逐漸增大，這個(gè)過程進(jìn)行緩慢，可以認(rèn)為重球始終處于平衡狀態(tài)，即FT2＝FT1＋mg，隨著FT1增大，F(xiàn)T2也增大，且FT2總是大于FT1，所以CD繩先被拉斷，A正確，B錯(cuò)誤；若在A端猛拉，因?yàn)橹厍蛸|(zhì)量很大，力的作用時(shí)間極短，由于慣性，重球向下的位移極小(可以看成運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未來得及改變)，以致CD繩的拉力幾乎未增加，故AB繩先斷，C正確，D錯(cuò)誤． 11．BD 解析：木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到四個(gè)力的作用：重力mg、推力F、支持力N和摩擦力f，規(guī)定水平向右為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，如圖所示． 由于木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以在x軸上向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡)，在y軸上，向上的力等于向下的力(豎直方向二力平衡)，即f＝Fcos θ，N＝mg＋Fsin θ，又因?yàn)閒＝μN(yùn)，所以有f＝μ(mg＋Fsin θ)，所以BD正確． 12．BC 解析：如圖所示， 當(dāng)其中一個(gè)力，如F1逐漸減小到0的過程中，這個(gè)物體所受的合外力將從0逐漸增大，直至增大到等于力F2(實(shí)際上F1＝F2)，方向與F2相同，物體將從靜止開始做變加速直線運(yùn)動(dòng)，a＝.因?yàn)镕合↑，a↑，方向與v相同，所以v↑.當(dāng)F1減小到0時(shí)加速度達(dá)到最大．當(dāng)F1由0逐漸增大至恢復(fù)原值的過程中，F(xiàn)合↓，a↓，當(dāng)F1恢復(fù)至原來的值時(shí)，F(xiàn)合＝0，a＝0，但F合的方向始終與v的方向一致，故整個(gè)過程中速度v將一直增大到某個(gè)定值． 二、非選擇題 13．　(1)見解析　(2)D　(3)a＝ 解析： (1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時(shí)，M應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng)，或推動(dòng)M后能使M勻速運(yùn)動(dòng)，或數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間Δt都相等。 (2)應(yīng)滿足M?m，故m4＝400 g不合適，應(yīng)選D。 (3)由于v1＝，v2＝，v－v＝2ax 故a＝。 14．(1)A　(2)平衡摩擦力過度　平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力 解析：(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行，故A正確；平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)不掛槽碼，使小車拖著紙帶能在木板上勻速下滑，故B錯(cuò)誤；每次改變小車所受的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤；故選A。 (2)圖中甲，當(dāng)F＝0時(shí)，加速度不為零，可知出現(xiàn)甲的原因是平衡摩擦力過度；圖中丙，當(dāng)拉力等于一定值時(shí)小車才有加速度，則出現(xiàn)丙圖的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。 15．　【答案】10 m/s2 解析：　P剛放上B端時(shí)，受到沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力的作用，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin θ＋Ff＝ma，F(xiàn)N＝mgcos θ，F(xiàn)f＝μFN，聯(lián)立解得加速度a＝gsin θ＋μgcos θ＝10 m/s2。 16．【答案】(1)5 000 N　(2)150 s 解析：m＝5 t＝5 000 kg (1)由牛頓第二定律得：“飛機(jī)”所需的動(dòng)力F＝ma＝5 000 N. (2)從起動(dòng)至最大速度所需時(shí)間t＝＝150 s. 17．【答案】(1)4 s　(2)4 s　(3)2 s 解析：(1)(2)對放在傳送帶上的小物體進(jìn)行受力分析：小物體沿傳送帶向下滑動(dòng)時(shí)，無論傳送帶是靜止還是沿順時(shí)針方向正常轉(zhuǎn)動(dòng)，小物體的受力情況完全一樣，都是在垂直傳送帶的方向受力平衡，受到沿傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力；如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律，小物體沿傳送帶下滑的加速度為：a1＝＝g(sin θ－μcos θ)＝10×(0.6－0.5×0.8)m/s2＝2 m/s2，小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)需要的時(shí)間為t，則s＝a1t2，t＝＝ s＝4 s. (3)當(dāng)傳送帶沿逆時(shí)針方向正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，開始時(shí)，傳送帶作用于小物體的摩擦力沿傳送帶向下，小物體下滑的加速度a2＝g(sin θ＋μcos θ)＝10 m/s2，小物體加速到與傳送帶運(yùn)行速度相同時(shí)需要的時(shí)間為t1＝＝ s＝1 s，在這段時(shí)間內(nèi)，小物體沿傳送帶下滑的距離為s1＝a2t2＝×10×1 m＝5 m；由于μ＜tan θ，此后，小物體沿傳送帶繼續(xù)加速下滑時(shí)，它相對于傳送帶運(yùn)動(dòng)的方向向下，因此傳送帶對小物體的摩擦力方向改為沿傳送帶向上，如圖乙所示，其加速度變?yōu)閍1＝g(sin θ－μcos θ)＝10×(0.6－0.5×0.8)m/s2＝2 m/s2，小物體從該位置起運(yùn)動(dòng)到B端的位移為s－s1＝16 m－5 m＝11 m，小物體做初速度為v＝10 m/s、加速度為a1的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由s－s1＝vt2＋a1t，代入數(shù)據(jù)，解得t2＝1 s(t2＝－11 s舍去)；所以，小物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間為t＝t1＋t2＝2 s. 18．【答案】(1)5 s　8 m/s　(2)59.92 N 解析：(1)勻加速階段位移為x1＝t1 勻速階段位移為x2＝100－x1＝v(15－t1) 聯(lián)立解得：v＝8 m/s，t1＝5 s (2)由速度公式v＝at1 得：a＝＝ m/s2＝1.6 m/s2 車胎受力如圖，并正交分解： 在x方向有：Fcos 37°－Ff＝ma 在y方向有：FN＋Fsin 37°－mg＝0 且Ff＝μFN 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：F＝59.92 N.