第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系單元測(cè)試卷（總分100分時(shí)間75分鐘）第I卷（選擇題）單選題（本題共7小題，每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求，共28分）1．伽利略對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方法。圖甲、圖乙分別表示這兩項(xiàng)研究中實(shí)驗(yàn)和邏輯推理的過(guò)程，對(duì)這兩項(xiàng)研究，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖甲中先在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力，使時(shí)間測(cè)量更容易B．圖甲通過(guò)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運(yùn)動(dòng)C．圖乙中完全沒(méi)有摩擦阻力的斜面是實(shí)際存在的，實(shí)驗(yàn)可實(shí)際完成D．圖乙的實(shí)驗(yàn)為“理想實(shí)驗(yàn)”，通過(guò)邏輯推理得出物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持【答案】A【解析】A．當(dāng)時(shí)利用滴水法，無(wú)法記錄自由落體運(yùn)動(dòng)的較短時(shí)間，伽利略設(shè)計(jì)了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，來(lái)“沖淡”重力的作用效果，小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，所用時(shí)間長(zhǎng)的多，所以容易測(cè)量。A正確；B．伽利略做了上百次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)小球在斜面上做勻變速運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)抽象思維在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上做了合理外推，得到自由落體運(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng)。B錯(cuò)誤；C．完全沒(méi)有摩擦阻力的斜面實(shí)際是不存在的，實(shí)驗(yàn)不可實(shí)際完成。C錯(cuò)誤；D．圖乙的實(shí)驗(yàn)為“理想實(shí)驗(yàn)”，如果右側(cè)斜面放平，則小球永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到相同高度，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，也就是說(shuō)，物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持。D錯(cuò)誤。故選A。2．如圖是航天飛船返回艙返回地面的示意圖，其過(guò)程可簡(jiǎn)化為：打開降落傘一段時(shí)間后，整個(gè)裝置勻速下降，距地面一定高度時(shí)，點(diǎn)燃返回艙的緩沖火箭，返回艙開始減速下降運(yùn)動(dòng)，落地速度恰好為零，返回艙安全著陸。則（）A．返回艙在噴氣過(guò)程中處于失重狀態(tài)B．返回艙勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于超重狀態(tài)C．火箭點(diǎn)燃后傘繩對(duì)返回艙的拉力增大D．火箭開始噴氣瞬間返回艙獲得向上的加速度【答案】D【解析】AD．返回艙在噴氣過(guò)程中，減速下降，加速度豎直向上，則處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤，D正確；B．返回艙勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)加速度，不處于超重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C．火箭點(diǎn)燃后，火箭對(duì)返回艙的力向上，則傘繩對(duì)返回艙的拉力減小，故C錯(cuò)誤。故選D。3.（2023全國(guó)甲卷）一小車沿直線運(yùn)動(dòng)，從t=0開始由靜止勻加速至t=t1時(shí)刻，此后做勻減速運(yùn)動(dòng)，到t=t2時(shí)刻速度降為零在下列小車位移x與時(shí)間t的關(guān)系曲線中，可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】x—t圖像的斜率表示速度，小車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，因此速度變大即0—t1圖像斜率變大，t1—t2做勻減速運(yùn)動(dòng)則圖像的斜率變小，在t2時(shí)刻停止圖像的斜率變?yōu)榱?。故選D。4．如圖所示，向前行駛的車廂內(nèi)有一面向行駛方向的乘客，乘客在自身重力G與車廂（含座椅）的作用力F的作用下與車廂保持相對(duì)靜止，座椅旁邊有一小球用細(xì)線懸掛在車廂的天花板上，懸線與豎直方向成SKIPIF1<0角也與車廂相對(duì)靜止，下列說(shuō)法中正確的是（）A．乘客受到的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同B．車廂的速度越大，懸線與豎直方向的夾角SKIPIF1<0越大C．車廂對(duì)乘客的作用力F一定大于乘客的重力GD．懸線與豎直方向夾角SKIPIF1<0增大，車廂對(duì)乘客作用力F可能不變【答案】C【解析】A．由圖可知，小球受合外力方向與車廂運(yùn)動(dòng)方向相反，可知車廂做勻減速運(yùn)動(dòng)，乘客受到的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向也相反，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．對(duì)小球，根據(jù)牛頓第二定律可知SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0則車廂的加速度越大，懸線與豎直方向的夾角SKIPIF1<0越大，但是速度大，θ不一定大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．對(duì)乘客受力分析可知，車廂對(duì)乘客的作用力SKIPIF1<0即F一定大于乘客的重力G，選項(xiàng)C正確；D．懸線與豎直方向夾角SKIPIF1<0增大，則加速度a變大，車廂對(duì)乘客作用力F增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。5.（2023山東卷）質(zhì)量為M的玩具動(dòng)力小車在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F和受到的阻力f均為恒力，如圖所示，小車用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩拉著質(zhì)量為m的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車拖動(dòng)物體行駛的位移為SKIPIF1<0時(shí)，小車達(dá)到額定功率，輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時(shí)間后停下，其總位移為SKIPIF1<0。物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，不計(jì)空氣阻力。小車的額定功率P0為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【答案】A【解析】設(shè)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小車拖動(dòng)物體行駛的位移為S1的過(guò)程中有F－f－μmg=(m＋M)av2=2aS1P0=Fv輕繩從物體上脫落后a2=μgv2=2a2(S2－S1)聯(lián)立有SKIPIF1<0故選A。6.如圖所示，MN和PQ為兩根固定平行直細(xì)桿，圓柱形物體沿細(xì)桿下滑，兩桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同，細(xì)桿與水平面的夾角為SKIPIF1<0，圓柱形物體與細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，重力加速度為g，則圓柱形物體下滑的加速度大小為（

）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】A【解析】作出圓柱形物體垂直于桿的平面內(nèi)受力示意圖根據(jù)題意，兩直桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同，則α=60°在沿桿的方向有mgsinθ-2f=ma垂直于桿的方向有SKIPIF1<0又有f=μN(yùn)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。7.水平地面上有一質(zhì)量為SKIPIF1<0的長(zhǎng)木板，木板的左端上有一質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊，如圖（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上，F(xiàn)隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（b）所示，其中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0時(shí)刻F的大小。木板的加速度SKIPIF1<0隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（c）所示。已知木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力相等，重力加速度大小為g。則下面選項(xiàng)不正確的是（）A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0D．在SKIPIF1<0時(shí)間段物塊與木板加速度相等【答案】A【解析】A．圖（c）可知，t1時(shí)滑塊木板一起剛在從水平滑動(dòng)，此時(shí)滑塊與木板相對(duì)靜止，木板剛要滑動(dòng)，此時(shí)以整體為對(duì)象有SKIPIF1<0故A錯(cuò)誤，符合題意；BC．圖（c）可知，t2滑塊與木板剛要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，以整體為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律，有SKIPIF1<0以木板為對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律，有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0故BC正確，不符合題意；D．圖（c）可知，0~t2這段時(shí)間滑塊與木板相對(duì)靜止，所以有相同的加速度，故D正確，不符合題意。故選A.多選題（本題共3小題，每小題選全得6分，部分正確3分，有錯(cuò)誤選項(xiàng)0分，共18分）8.（2023全國(guó)甲卷）用水平拉力使質(zhì)量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)，兩物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。甲、乙兩物體運(yùn)動(dòng)后，所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【答案】BC【解析】根據(jù)牛頓第二定律有F－μmg=ma整理后有F=ma＋μmg則可知F—a圖像的斜率為m，縱截距為μmg，則由題圖可看出m甲>m乙，μ甲m甲g=μ乙m乙g則μ甲<μ乙故選BC。9.（多選）如圖所示，A、B、C三個(gè)物體分別用輕繩和輕彈簧連接，放置在傾角為θ的光滑斜面上，當(dāng)用沿斜面向上的恒力F作用在物體A上時(shí)，三者恰好保持靜止，已知A、B、C三者質(zhì)量相等，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）A．在輕繩被燒斷的瞬間，C的加速度大小為0B．在輕繩被燒斷的瞬間，B的加速度大小為SKIPIF1<0C．剪斷彈簧的瞬間，C的加速度大小為SKIPIF1<0D．突然撤去外力F的瞬間，A的加速度大小為0【答案】AC【解析】A．在輕繩被燒斷瞬間，C的受力保持不變，所以C的加速度為零，故A正確；B．對(duì)C，根據(jù)平衡條件可得SKIPIF1<0對(duì)B，根據(jù)牛頓第二定律可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故B錯(cuò)誤；C．剪斷彈簧的瞬間，對(duì)C，根據(jù)牛頓第二定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故C正確；D．突然撤去外力F的瞬間，對(duì)整體AB，由牛頓第二定律可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選AC。10．推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí)，勻變速直線運(yùn)動(dòng)在極短時(shí)間內(nèi)可以看成是勻速直線運(yùn)動(dòng)，這一方法也適用于求非勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移，如圖所示，光滑水平面上，物塊B以1.2m/s的速度去撞固定在物塊A上的輕彈簧，經(jīng)過(guò)1s二者第一次速度相等，此時(shí)物塊A運(yùn)動(dòng)的位移為0.36m，已知B的質(zhì)量是A的質(zhì)量的5倍，彈簧的勁度系數(shù)為100N/m，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則以下說(shuō)法正確的是（）A．從開始運(yùn)動(dòng)到共速過(guò)程中，物塊A的加速度始終是物塊B的5倍B．從開始運(yùn)動(dòng)到共速過(guò)程中，物塊A的位移始終是物塊B的位移的5倍C．二者速度相等時(shí)，物塊B的位移為1.128mD．彈簧中的彈力最大為768N【答案】AC【解析】A．彈簧上的力的大小處處相等，故根據(jù)牛頓第二定律可知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0故物塊A的加速度始終是物塊B的5倍。故A正確；B．從開始運(yùn)動(dòng)到二者共速過(guò)程中，B物塊的速度大于A物塊的速度，相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，則B的位移也大于A的位移。故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)A選項(xiàng)中結(jié)論可知A物體位移為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0聯(lián)立以上兩方程可知SKIPIF1<0故C正確；D．當(dāng)兩物體共速時(shí)，彈簧中的彈力最大為SKIPIF1<0故D錯(cuò)誤。故選AC。第II卷（非選擇題）實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，11題6分，12題9分，共15分）11.某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究加速度與合外力關(guān)系實(shí)驗(yàn)”，長(zhǎng)木板放在水平桌面上。小車的質(zhì)量為M，重力加速度為g。（1）按圖示組裝好實(shí)驗(yàn)儀器后，直接做實(shí)驗(yàn)，某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶如圖乙所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz，可求得小車加速度的大小為___________m/s2（2）多次改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得多組力傳感器的示數(shù)F及對(duì)應(yīng)的小車加速度a，作出a?F圖像，如圖丙所示，由此可以確定小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力大小為___________。（3）為了使小車受到的合外力等于力傳感器的示數(shù)，需在長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端用墊木適當(dāng)墊高，使長(zhǎng)木板與水平面的夾角θ滿足___________。A．sinθ=F0Mg

B．sinθ=Mg【答案】0.88F0【解析】（1）[1]小車加速度a（2）[2]由丙圖得到小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力為F0（3）[3]為了使小車受到的合外力等于力傳感器的示數(shù)，需在長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端用墊木適當(dāng)墊高，使小車重力沿斜面向下的分力等于阻力，即Mgsinθ12.一物理興趣小組用如圖所示的裝置，探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，通過(guò)改變放在小車上的砝碼質(zhì)量，改變小車（含遮光片）與砝碼的總質(zhì)量M。

（1）實(shí)驗(yàn)要平衡摩擦力，具體操作為：不懸掛砂桶，將長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端適當(dāng)墊高，輕推小車，如果___________，則摩擦力得到平衡；（2）實(shí)驗(yàn)還需要的部分操作有___________；A．懸掛砂桶后調(diào)節(jié)細(xì)線與木板平行

B．測(cè)量砂和砂桶質(zhì)量mC．調(diào)節(jié)砂和砂桶質(zhì)量m遠(yuǎn)小于M

D．小車每次在同一位置釋放（3）調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)器材后，第一次實(shí)驗(yàn)：由靜止釋放小車，記錄小車經(jīng)過(guò)光電門1、2時(shí)遮光片擋光時(shí)間t1、t2，小車（含遮光片）及砝碼的總質(zhì)量M1，力傳感器的爾數(shù)F；第二次實(shí)驗(yàn)：向小車中添加砝碼，小車（含遮光片）及砝碼的總質(zhì)量為M2，由靜止釋放小車，此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)力傳感器的示數(shù)___________（選填“大于”或“小于”）F，通過(guò)適當(dāng)___________（選填“增加”或“減小【答案】小車沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)AD/DA小于增加M【解析】（1）[1]輕推小車，直到小車沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，摩擦力得到平衡。（2）[2]A．需要細(xì)線與木板平行，才能保證細(xì)線的拉力與小車的合外力方向相同，細(xì)線的拉力才等于小車的合外力，所以需要懸掛砂桶后調(diào)節(jié)細(xì)線與木板平行，故A正確；BC．由于不需要用沙桶的重力來(lái)表示合外力，合外力可以直接測(cè)量，所以不需要滿足m遠(yuǎn)小于M，也不需要測(cè)量砂和砂桶質(zhì)量m，故BC錯(cuò)誤；D．需要控制單一變量，木板每處光滑程度不同，所以需要從同一位置釋放，故D正確。故選AD。（3）[3][4]向小車中添加砝碼，小車所受阻力增大，F(xiàn)變小，通過(guò)適當(dāng)增加砂桶中砂的質(zhì)量，使力傳感器的示數(shù)仍為F。[5]根據(jù)牛頓第二定律F其中a1=v12?整理解得M解答題（本題共3小題，共39分）13.（11分）水面救生無(wú)人船已經(jīng)成為水面救援的重要科技裝備。在某次測(cè)試中，一質(zhì)量為20kg的無(wú)人船在平靜水面上沿直線直奔目標(biāo)地點(diǎn)。無(wú)人船先從靜止出發(fā)，做勻加速運(yùn)動(dòng)10s后達(dá)到最大速度4m/s，接著立即做勻減速運(yùn)動(dòng)，勻減速運(yùn)動(dòng)了16m的距離后速度變?yōu)榱恪Ｒ阎獰o(wú)人船運(yùn)行過(guò)程中受到水的阻力恒定且大小為4N，不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2。求：（1）在勻加速過(guò)程中，無(wú)人船發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力的大小F1；（2）在勻減速過(guò)程中，無(wú)人船發(fā)動(dòng)機(jī)提供的阻力的大小F2；（3）無(wú)人船在上述測(cè)試中，運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t及總位移大小x?！敬鸢浮浚?）12N；（2）6N；（3）18s，36m【解析】（1）勻加速階段加速度為SKIPIF1<0解得a1＝0.4m/s2由牛頓第二定律得F1－f＝ma1解得F1＝12N（2）勻減速階段有SKIPIF1<0解得a2＝0.5m/s2由牛頓第二定律得F2＋f＝ma2解得F2＝6N（3）勻減速階段的時(shí)間為t2＝SKIPIF1<0＝8s運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為t＝t1＋t2＝18s勻加速階段的位移為x1＝SKIPIF1<0t1＝20m運(yùn)動(dòng)總位移大小為x＝x1＋x2＝36m14．（13分）2022北京冬奧會(huì)成功舉辦，小華同學(xué)通過(guò)觀看比賽，將滑雪軌道理想化處理成如圖所示的軌道。滑雪軌道由傾斜直軌道AB和水平軌道BC組成，軌道AB與水平面的夾角SKIPIF1<0，軌道AB與軌道BC的動(dòng)摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時(shí)運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止開始勻加速下滑，，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)前后速度大小不變，之后在BC上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，最后保持不動(dòng)。通過(guò)觀測(cè)可得到某運(yùn)動(dòng)員的SKIPIF1<0圖如圖所示，已知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。g取SKIPIF1<0。求（1）運(yùn)動(dòng)員在傾斜直軌道所滑行的距離？（2）軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)SKIPIF1<0為多少？（3）當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)運(yùn)動(dòng)員距離B點(diǎn)的距離？【答案】（1）400m；（2）0.5；（3）160m【解析】（1）由SKIPIF1<0圖可知，運(yùn)動(dòng)員在SKIPIF1<0時(shí)速度達(dá)到最大值，即滑到B點(diǎn)，又因?yàn)镾KIPIF1<0圖中圖線與時(shí)間軸圍成的面積等于位移，所以運(yùn)動(dòng)員在傾斜直軌道所滑行的距離為SKIPIF1<0（2）SKIPIF1<0圖中圖線的斜率等于加速度，則運(yùn)動(dòng)員在傾斜軌道上的加速度為SKIPIF1<0又因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員在傾斜軌道上沿斜面方向受到重力分力與摩擦力，則根據(jù)牛頓第二定律有SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0（3）根據(jù)牛頓第二定律可得運(yùn)動(dòng)員在水平軌道上的加速度為SKIPIF1<0當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，運(yùn)動(dòng)員離開B點(diǎn)10s，且做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)員的速度為SKIPIF1<0即在此之前運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移與速度的關(guān)系可得運(yùn)動(dòng)員距離B點(diǎn)的距離為SKIPIF1<015．（15分）如圖所示，質(zhì)量SKIPIF1<0的物塊A（視為質(zhì)點(diǎn)）與水平傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)SKIPIF1<0，傳送帶SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩端間的