2021-2022学年高一年级上册学期物理人教版必修第一册第四章 运动和力的关系 达标检测-【含答案】

第四章 运动和力的关系一、选择题(18为单选，912为多选)1已知物理量的单位为“m”、物理量v的单位为“m/s”、物理量f的单位为“s1”，则由这三个物理量组成的关系式正确的是()AvBvfCfvDvf2 2018年12月11日第26届国际计量大会已决定不再把千克、安培、开尔文和摩尔作为基本单位，新定义后7个国际单位制中基本单位有3个没变化，除光强单位坎德拉外，另外两个是 ()A米、秒B秒、库C米、牛 D牛、库3如图所示，对下列插图描述正确的是()A图甲右上方的路牌所标的“50”应为车辆通行的平均速度B由图乙可推出所有形状规则的物体重心均在其几何中心处C图丙中掷出后的冰壶能继续运动说明其具有惯性D图丁中汽车速度减小时速度变化方向与汽车运动方向相同4如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点位于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y、x轴的切点。B点在y轴上且BMO60，O为圆心。现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，若所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tc大小关系是()AtAtCtBBtAtCtBCtAtCtBD由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系5如图所示，在台秤的托盘上放一个支架，支架上固定一电磁铁A，电磁铁A的正下方有一铁块B，电磁铁A不通电时，台秤的示数为G。某时刻接通电源，在铁块B被吸引起来的过程中，台秤的示数将()A不变B变大C变小 D忽大忽小6一名消防队员在模拟演习训练中，沿着长为12 m 的竖立在地面上的钢管往下滑已知这名消防队员的质量为60 kg，他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时速度恰好为零如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍，下滑的总时间为3 s，g取10 m/s2，那么该消防队员()A下滑过程中的最大速度为4 m/sB加速与减速过程的时间之比为21C加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为17D加速与减速过程的位移之比为147在升降机中挂一个弹簧秤，下吊一个小球，当升降机静止时，弹簧伸长4 cm.当升降机运动时弹簧伸长2 cm，若弹簧秤质量不计，则升降机的运动情况可能是()A以1 m/s2的加速度减速上升B以4.9 m/s2的加速度减速上升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两木块的质量之比为32，初速度之比为23，它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行，直至停止，则它们()A滑行中的加速度之比为23B滑行的时间之比为11C滑行的距离之比为49D滑行的距离之比为329如图是娱乐节目中设计的“导师战车”。当坐在战车中的导师按下按钮时，战车就由静止开始沿长10 m的倾斜直轨道向下运动；某时刻开始减速，到达站在轨道末端的学员面前时，恰好静止，整个过程历时4 s。将加速、减速过程分别视为匀变速直线运动，则()A战车运动过程中导师先失重后超重B战车运动过程中所受外力不变C战车加速过程中的加速度一定等于减速过程中的加速度D战车运动过程中的最大速度为5 m/s10如图所示，重球系于绳DC下端，重球下再系一根同样的绳BA，下列说法正确的是()A在绳的A端缓慢增加拉力，结果CD绳先断B在绳的A端缓慢增加拉力，结果AB绳先断C在绳的A端突然猛一拉，结果AB绳先断D在绳的A端突然猛一拉，结果CD绳先断11(5分)质量为m的木块，在推力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动，如图所示已知木块与地面间的动摩擦因数为，那么木块受到的滑动摩擦力的值应为()Amg B(mgFsin )C(mgFsin ) DFcos 12放在光滑水平面上的物体，在水平方向两个平衡力作用下处于静止，其中一个力逐渐减小到0后又逐渐恢复到原值，则该物体()A速度先增大，后减小B速度一直增大到某个定值C加速度先增大，后减小到0D加速度一直增大到某个定值二、非选择题13为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2两光电门时，光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距为x，砝码的质量为m。回答下列问题。(1)实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？(2)若取M0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不符合条件的是_。Am15 g Bm215 gCm340 g Dm4400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，则加速度的表达式为_(用t1、t2、D、x表示)。14在“探究物体的加速度与合外力的关系”的实验中：某同学用图1装置：保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂槽码的总重力mg作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a。(1)关于实验操作，下列说法正确的是_。A实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与长木板平行B平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂槽码，使小车在细线的拉力作用下能匀速下滑C每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力(2)图2中，出现甲的原因_。图2中，出现丙的原因_。152020年新春伊始，新型冠状病毒肺炎的出现和蔓延让每个中国人都面临巨大考验。疫情爆发后，一些疫情严重地区物资严重缺乏，需要向灾区运送大量救灾物资，在物资转运过程中常使用如图所示的传送带。已知某传送带与水平面成37角，传送带的AB部分长L5.8 m，传送带以恒定的速率v4 m/s按图示方向传送，若在B端无初速度地放置一个质量m50 kg的救灾物资P(可视为质点)，P与皮带之间的动摩擦因数0.5(g取10 m/s2，sin 370.6)。求物资P从B端开始运动时的加速度。16磁悬浮飞机的运行速度可达v150 m/s，假设“飞机”的总质量m5 t，沿水平直轨道以a1 m/s2的加速度从静止匀加速至最大速度，忽略一切阻力的影响，求：(1)“飞机”所需的动力F；(2)“飞机”由起动至最大速度所需的时间t.17某企业的生产车间在楼上，为了将工件方便快捷地运送到地面，专门安装了传送带设备，如图所示已知传送带与水平面的夹角37，正常的运行速度是v10 m/s.现在传送带的A端轻轻放上一个小物体(可视为质点)，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数为0.5，A、B间距离s16 m试分析计算：(已知sin 370.6，cos 370.8，取g10 m/s2)(1)如果传送带停止运行，小物体从A端运动到B端的时间；(2)如果传送带沿顺时针方向正常转动，小物体从A端运动到B端的时间；(3)如果传送带沿逆时针方向正常转动，小物体从A端运动到B端的时间18战士拉车胎进行100 m赛跑训练体能车胎的质量m8.5 kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为37，车胎与地面间的动摩擦因数0.7.某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20 m达到最大速度(这一过程可看做匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15 s重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)战士加速所用的时间t1和达到的最大速度大小v；(2)战士匀加速运动阶段绳子对车胎的拉力大小F.参 考 答 案一、选择题(18为单选，912为多选)1B.解析：由于1 m/s1 m1 s1，故vf，B正确2A解析：新定义后7个国际单位制中基本单位有3个没变化，除光强单位坎德拉外，另外两个是米和秒，故A正确，B、C、D错误。3C4B解析：设圆的半径为R，对于AM段，位移xAR，加速度aAg，根据xAaAt得，tA，同理tB，tC，故tAtCtB，B选项正确5B解析：很多同学认为，当铁块B被吸起时脱离台秤，所以对台秤的压力消失，台秤的示数减小，从而错选C。其实，铁块B被吸起的过程是铁块B加速上升的过程，处于超重状态，即整体处于超重状态，所以整体对托盘的压力大于整体的重力，故选项B正确6C.解析：设下滑过程中的最大速度为v，则消防队员下滑的总位移xt，得到v8 m/s，故A错误；设加速与减速过程的时间分别为t1、t2，加速度大小分别为a1、a2，则va1t1，va2t2，得到t1t2a2a112，故B错误；由t1t212，又t1t23 s，得到t11 s，t22 s，a18 m/s2，a24 m/s2，根据牛顿第二定律，得加速过程：mgf1ma1，f1mgma12m；减速过程：f2mgma2，f2mgma214m，所以f1f217，故C正确；匀加速运动位移为：x1t1，匀减速运动位移为：x2t2，所以加速与减速过程的位移之比x1x2t1t212，故D错误7B.解析：升降机静止时，对小球有kx1mg，当升降机运动时，小球所受合力竖直向下，则mgkx2ma，解得：a4.9 m/s2，方向竖直向下，故升降机以4.9 m/s2的加速度减速上升或加速下降，B正确，A、C、D错误8C解析：根据牛顿第二定律可得mgma，所以滑行中的加速度为ag，所以加速度之比为11，A错误；根据公式t，可得，B错误；根据公式v22ax可得，C正确，D错误9AD解析：“导师战车”沿斜面先加速后减速，战车上的导师先失重后超重，A正确；战车所受的合外力先沿斜面向下后沿斜面向上，外力不同，B错误；因不知加速和减速的时间关系，故不能判断两个过程中加速度的大小关系，C错误；设最大速度为vm，则整个过程的平均速度为，由tx可得vm5 m/s，D正确10AC.解析： 在绳的A端缓慢增加拉力，重球受力如图所示，使得重球在足够的时间发生了微小的位移，以致CD绳的拉力FT2逐渐增大，这个过程进行缓慢，可以认为重球始终处于平衡状态，即FT2FT1mg，随着FT1增大，FT2也增大，且FT2总是大于FT1，所以CD绳先被拉断，A正确，B错误；若在A端猛拉，因为重球质量很大，力的作用时间极短，由于惯性，重球向下的位移极小(可以看成运动状态未来得及改变)，以致CD绳的拉力几乎未增加，故AB绳先断，C正确，D错误11BD解析：木块做匀速直线运动时受到四个力的作用：重力mg、推力F、支持力N和摩擦力f，规定水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立直角坐标系，如图所示由于木块做匀速直线运动，所以在x轴上向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡)，在y轴上，向上的力等于向下的力(竖直方向二力平衡)，即fFcos ，NmgFsin ，又因为fN，所以有f(mgFsin )，所以BD正确12BC解析：如图所示，当其中一个力，如F1逐渐减小到0的过程中，这个物体所受的合外力将从0逐渐增大，直至增大到等于力F2(实际上F1F2)，方向与F2相同，物体将从静止开始做变加速直线运动，a.因为F合，a，方向与v相同，所以v.当F1减小到0时加速度达到最大当F1由0逐渐增大至恢复原值的过程中，F合，a，当F1恢复至原来的值时，F合0，a0，但F合的方向始终与v的方向一致，故整个过程中速度v将一直增大到某个定值二、非选择题13(1)见解析(2)D(3)a解析： (1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M应能在任意位置静止不动，或推动M后能使M匀速运动，或数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间t都相等。(2)应满足Mm，故m4400 g不合适，应选D。(3)由于v1，v2，vv2ax故a。14(1)A(2)平衡摩擦力过度平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力解析：(1)实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，故A正确；平衡摩擦力时，应不挂槽码，使小车拖着纸带能在木板上匀速下滑，故B错误；每次改变小车所受的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C错误；故选A。(2)图中甲，当F0时，加速度不为零，可知出现甲的原因是平衡摩擦力过度；图中丙，当拉力等于一定值时小车才有加速度，则出现丙图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刚放上B端时，受到沿传送带向下的滑动摩擦力的作用，根据牛顿第二定律有mgsin Ffma，FNmgcos ，FfFN，联立解得加速度agsin gcos 10 m/s2。16【答案】(1)5 000 N(2)150 s解析：m5 t5 000 kg(1)由牛顿第二定律得：“飞机”所需的动力Fma5 000 N.(2)从起动至最大速度所需时间t150 s.17【答案】(1)4 s(2)4 s(3)2 s解析：(1)(2)对放在传送带上的小物体进行受力分析：小物体沿传送带向下滑动时，无论传送带是静止还是沿顺时针方向正常转动，小物体的受力情况完全一样，都是在垂直传送带的方向受力平衡，受到沿传送带向上的滑动摩擦力；如图甲所示，根据牛顿第二定律，小物体沿传送带下滑的加速度为：a1g(sin cos )10(0.60.50.8)m/s22 m/s2，小物体从A端运动到B端做初速度为零的匀加速直线运动，设需要的时间为t，则sa1t2，t s4 s.(3)当传送带沿逆时针方向正常转动时，开始时，传送带作用于小物体的摩擦力沿传送带向下，小物体下滑的加速度a2g(sin cos )10 m/s2，小物体加速到与传送带运行速度相同时需要的时间为t1 s1 s，在这段时间内，小物体沿传送带下滑的距离为s1a2t2101 m5 m；由于tan ，此后，小物体沿传送带继续加速下滑时，它相对于传送带运动的方向向下，因此传送带对小物体的摩擦力方向改为沿传送带向上，如图乙所示，其加速度变为a1g(sin cos )10(0.60.50.8)m/s22 m/s2，小物体从该位置起运动到B端的位移为ss116 m5 m11 m，小物体做初速度为v10 m/s、加速度为a1的匀加速直线运动，由ss1vt2a1t，代入数据，解得t21 s(t211 s舍去)；所以，小物体从A端运动到B端的时间为tt1t22 s.18【答案】(1)5 s8 m/s(2)59.92 N解析：(1)匀加速阶段位移为x1t1匀速阶段位移为x2100x1v(15t1)联立解得：v8 m/s，t15 s(2)由速度公式vat1得：a m/s21.6 m/s2车胎受力如图，并正交分解：在x方向有：Fcos 37Ffma在y方向有：FNFsin 37mg0且FfFN代入数据联立解得：F59.92 N.