2021-2022学年新教材高中物理 第四章 运动和力的关系测评（B）（含解析）新人教版必修第一册.docx

1、第四章测评(B)(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。第15小题只有一个选项正确,第68小题有多个选项正确)1.下列说法正确的是()A.运动越快的汽车越不容易停下来,是因为汽车运动得越快,惯性越大B.作用力与反作用力一定是同种性质的力C.伽利略的理想实验是凭空想象出来的,是脱离实际的理论假设D.马拉着车向前加速时,马对车的拉力大于车对马的拉力答案:B解析:惯性的唯一量度是质量,质量大则惯性大,惯性与速度无关,所以A项错误;作用力与反作用力一定是同性质的力,所以B项正确;伽利略的理想斜面实验在实验的基础上,经过了合理的推理,所以C项错误;马对车的拉力与车

2、对马的拉力是相互作用力,大小一定相等,所以D项错误。2.初始时静止在光滑水平面上的物体,受到一个逐渐减小的水平力的作用,则这个物体的运动情况为()A.加速度不变,速度先增大后减小B.加速度不断增大,速度不断减小C.加速度不断减小,速度不断增大D.加速度不变,速度先减小后增大答案:C解析:水平面光滑,说明物体不受摩擦力作用,物体所受到的水平力即为其合外力。水平力逐渐减小,合外力也逐渐减小,由公式F=ma可知,当F逐渐减小时,a也逐渐减小,但速度逐渐增大。3.如图所示,在光滑水平面上有一段质量分布均匀的粗麻绳,绳子在水平向右的恒力F作用下做匀加速直线运动。绳子上某一点到绳子左端的距离为x,设该点处

3、的拉力为FT,则最能正确反映FT与x之间的关系的图像是()答案:A解析:设绳子总长为l,单位长度质量为m,对整体分析,根据牛顿第二定律有F=lma;则对x分析可知FT=xma,联立解得FT=Flx,故可知FT与x成正比;且x=0时,FT=0,故A正确,B、C、D错误。4.(2019湖北沙市期末)蹦极是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空p点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止悬吊时的位置,人在从p点下落到最低点c点的过程中,下列说法错误的是()A.在pa段做自由落体运动,处于完全失重状态B.在ab段绳的拉力小于人的重力,处于失重状态C.在bc段绳的拉力

4、大于人的重力,处于超重状态D.在c点,速度为零,处于平衡状态答案:D解析:a点是弹性绳的原长位置,故在a点之前人只受重力,做自由落体运动,处于完全失重状态,故A正确。b是人静止悬吊时的平衡位置,在ab段人向下做加速度减小的加速运动,则绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态,故B正确。在bc段绳的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的减速运动,加速度向上,则人处于超重状态,故C正确。c是人所到达的最低点,故c点速度为零,但受向上的合力不为零,有向上的加速度,不是平衡状态,故D不正确。5.(2019湖北武汉期末)如图所示,在水平面上运动的小车内,用轻绳AB、BC拴住一个重力为G的小球,轻绳AB、BC

5、与水平方向夹角分别为30和45,绳AB的拉力为FT1,绳BC的拉力为FT2,下列叙述不正确的是()A.小车向右以加速度g匀加速运动时FT1=0B.小车向右以加速度g匀加速运动时FT2=2GC.小车向右以加速度3g匀减速运动时FT2=0D.小车向右以加速度3g匀减速运动时FT1=2G答案:D解析:若小车向右加速运动,当绳AB的拉力恰为零时,根据牛顿第二定律,mgtan45=ma1,解得a1=g,则小车向右以加速度g匀加速运动时,FT1=0,FT2=2G,选项A、B正确;若小车向右做减速运动,当绳BC的拉力恰为零时,根据牛顿第二定律,mgtan60=ma2,解得a2=3g,则小车向右以加速度3g匀

6、减速运动时,FT2=0,FT1=2G,故选项C正确,选项D错误。此题需要分别找出当绳AB和绳BC的拉力为零时的临界加速度值,意在考查学生应用牛顿第二定律分析临界问题的能力,形成科学思维。6.如图所示,质量分别为m1、m2的A、B两个物体放在斜面上,中间用一个轻杆相连,A、B与斜面间的动摩擦因数分别为1、2,它们在斜面上加速下滑,关于杆的受力情况,下列分析正确的是()A.若12,m1=m2,则杆受到压力B.若1=2,m1m2,则杆受到拉力C.若12,则a1a2,B加速度较大,杆受到压力,故A正确;若1=2,则a1=a2,两个滑块加速度相同,说明无相对滑动趋势,杆无弹力,故B错误,D正确;若1a2

7、,A加速度较大,杆受到拉力,故C正确。7.(2019陕西榆林期末)如图所示,圆柱形的仓库内有三块长度不同的光滑滑板aO、bO、cO,其下端都固定于底部圆心O,而上端则搁在仓库侧壁上,三块滑板与水平面的夹角依次是30、45、60。若有三个物体同时从a、b、c处开始下滑(忽略阻力),则()A.a处物体最后到O点B.b处物体最先到O点C.c处物体最先到O点D.a、c处物体同时到O点答案:BD解析:斜面上的加速度a=mgsinm=gsin,斜面的长度l=Rcos,根据匀变速直线运动规律l=12at2,得t2=2Rgsincos。所以ta2=2R1232g=83R3g,tb2=2R2222g=4Rg,t

8、c2=2R1232g=83R3g,则tb0,则图线未过原点的原因可能是平衡摩擦力过度。三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(13分)(2019福建泉州教学质量监测)如图甲所示,质量m=1 kg的物体静止在水平地面上,t=0时刻开始,有F1=9 N的水平拉力作用于物体上,t1时刻水平拉力大小变为F2、方向不变。物体的运动速度v随时间t变化的关系图像如图乙所示,其中t13 s 时间内图线与横轴围成的面积(图乙中阴影部分)是 0t1时间内的6倍。已知物块与地面之间的动摩擦因数=0.5,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)力F1的作用时间

9、t1;(2)力F2的大小。答案:(1)1 s(2)7 N解析:(1)假设物体的加速度为a1,根据牛顿第二定律得F1-Ff=ma1FN=mg又Ff=FN解得a1=4m/s2由题图乙可知,t1时刻物体的速度大小为v1=4m/s,根据匀加速直线运动的速度公式可得t1=v1a1=1s。(2)设t2=3s时物体速度大小为v2,则t1到t2时间内位移为s2=12(v1+v2)(t2-t1)在0到t1时间内位移为s1=12v1t1又s2=6s1设物体的加速度为a2,则a2=v2-v1t2-t1根据牛顿第二定律得F2-mg=ma2解得F2=7N。12.(14分)(2019山东济南期末)一架质量m=2 kg的无

10、人机,其动力系统所能提供的最大升力F=36 N,运动过程中所受空气阻力大小恒为Ff=4 N。(g取10 m/s2)(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞。求在t=5 s时无人机离地面的高度h。(2)当无人机悬停在距离地面高度h=100 m处时,由于动力设备故障,无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落到地面时的速度v。(3)第(2)问无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地(到达地面时速度为零),求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1。答案:(1)75 m(2)40 m/s(3)553 s解析:(1)由牛顿第二定律得F-mg-Ff

11、=ma代入数据解得a=6m/s2,则上升高度h=12at2=75m。(2)下落过程中mg-Ff=ma1代入数据解得a1=8m/s2,落地时速度v2=2a1h代入数据解得v=40m/s。(3)恢复升力后向下减速运动过程中F-mg+Ff=ma2代入数据解得a2=10m/s2,设恢复升力时的速度为v,则有v22a1+v22a2=h解得v=4053m/s,由v=a1t1代入数据解得t1=553s。13.(15分)(2019江苏扬州期末)某智能分拣装置如图所示,A为包裹箱,BC为传送带。传送带保持静止,包裹P 以初速度v0滑上传送带,当P滑至传送带底端时,该包裹经系统扫描检测,发现不应由A收纳,被拦停在

12、B处,且系统启动传送带转动,将包裹送回C处。已知v0=3 m/s,包裹P与传送带间的动摩擦因数=0.8,传送带与水平方向夹角=37,传送带BC长度l=10 m,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。(1)求包裹P沿传送带下滑过程中的加速度大小和方向。(2)求包裹P到达B时的速度大小。(3)若传送带匀速转动速度v=2 m/s,则包裹P从B处由静止被送回到C处需经多长时间。(4)若传送带从静止开始以加速度a加速转动,请写出包裹P被送回到C处时的速度vC与a的关系式,并画出vC2-a图像。答案:(1)0.4 m/s2方向沿传送带向上(2)1 m/s(3)7.5 s

13、(4)vC=25mam/s(a0.4m/s2)22m/s(a0.4m/s2)图像如图所示。解析:(1)包裹下滑时,根据牛顿第二定律有mgsin-mgcos=ma1代入数据解得a1=-0.4m/s2,方向沿传送带向上。(2)包裹P沿传送带由B到C过程中,根据速度与位移关系可知v2-v02=2a1l代入数据解得v=1m/s。(3)包裹P向上匀加速运动,根据牛顿第二定律有mgcos-mgsin=ma2解得a2=0.4m/s2包裹P的速度达到传送带的速度所用时间为t1=va2=20.4s=5s速度从零增加到等于传送带速度时通过的位移x=v22a2=420.4m=5m因为xl,所以包裹先加速再匀速,匀速运动时间t2=l-xv=10-52s=2.5s则P从B处到C处总时间为t=t1+t2=7.5s。(4)若a0.4m/s2,则包裹相对传送带静止,与传送带一起做匀加速运动,加速位移等于传送带的长度,有vC2=2al=20ma,即vC=25mam/s;若a0.4m/s2,则包裹在传送带上有相对滑动,包裹以a2=0.4m/s2的加速度向上匀加速运动,有vC2=2a2l=8m2/s2,即vC=22m/s。两种情况结合有vC=25mam/s(a0.4m/s2)22m/s(a0.4m/s2)根据vC2=20ma(a0.4m/s2)8m2/s2(a0.4m/s2)可画出vC2-a图像如答案图所示。