高中物理人教必修一第4章 運動和力的關系 達標檢測解析版

1、人教版高一物理必修第一冊課堂同步精選練習第4章 運動和力的關系 達標檢測（解析版）一、選擇題(共10個小題,每小題5分,共50分。在每小題給出的四個選項中,有一個或一個以上選項符合題目要求,全部選對的得5分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分。)1.在物理學史上,正確認識運動和力的關系且推翻“力是維持物體運動的原因”這個觀點的物理學家及建立慣性定律的物理學家分別是() A.亞里士多德、伽利略B.伽利略、牛頓C.伽利略、愛因斯坦D.亞里士多德、牛頓【答案】B【解析】伽利略通過斜面實驗推翻了“力是維持物體運動的原因”這個觀點,牛頓在前人的基礎上建立了牛頓第一定律(慣性定律),故B正確。2.伽利略

2、根據小球在斜面上運動的實驗和理想實驗,提出了慣性的概念,從而奠定了牛頓力學的基礎。早期物理學家關于慣性有下列說法,其中正確的是()A.物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質是慣性B.沒有力作用時,物體只能處于靜止狀態(tài)C.只有靜止或勻速直線運動的物體才具有慣性D.運動物體如果沒有受到力的作用,將會停止運動【答案】A【解析】物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質,叫做慣性,所以物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質是慣性,故A正確;沒有力作用,物體也可能做勻速直線運動,故B錯誤;一切物體都具有慣性,故C錯誤;運動的物體在不受力時,可以保持勻速直線運動,故D錯誤。3.關于反作用力在日常生活和生產技術中應用的例子,

3、下列說法中錯誤的是()A.運動員在跳高時總是要用力蹬地面,才能向上彈起B(yǎng).大炮發(fā)射炮彈時,炮身會倒退C.農田灌溉用的自動噴水器,當水從彎管的噴嘴里噴射出來時,彎管會旋轉D.發(fā)射火箭時,火箭向下噴氣,使火箭上升【答案】B【解析】大炮發(fā)射炮彈時,炮身會倒退,這不是反作用力的應用,而是要防止這種現象發(fā)生。其他選項都利用了反作用力。4.有一位外國探險家,到中國進行探險,有一次,他對所到的目的地的地形情況不了解,因此走路非常小心,慢慢前行,由于走進了沼澤地,突然這位探險家往下沉,則下列說法中正確的是()A.在突然下沉時,由于人只受到重力與支持力,所以這兩個力平衡B.因為此時人在下沉,所以人受到的支持力小

4、于人對沼澤地的壓力C.在人慢慢行走的過程中,存在兩對作用力與反作用力D.人下沉的原因是因為重力大于人受到的支持力【答案】D【解析】當人突然下沉時,人有向下的加速度,處于失重狀態(tài),人受到的重力大于人受到的支持力,故D正確,A錯誤;人受到的支持力與人對沼澤地的壓力是作用力與反作用力,大小相同,方向相反,故B錯誤;人行走時受地面的支持力和人對地面的壓力、自身重力和人對地球的吸引力、地面對人的摩擦力和人對地面的摩擦力三對作用力與反作用力,故C錯誤。5.光滑的水平面上,有一木塊以速度v向右運動,一根彈簧固定在墻上,如圖所示,木塊從與彈簧接觸直到使彈簧壓縮至最短的過程中木塊將做的運動是() A.勻減速運動

5、B.速度減小,加速度增大C.速度減小,加速度減小D.無法確定【答案】B【解析】木塊從與彈簧接觸直到彈簧被壓縮到最短的過程中,木塊豎直方向受到重力與支持力兩個力,二力平衡。水平方向受到彈簧向左的彈力,由于彈力與速度方向相反,則木塊做減速運動,隨著壓縮量的增大,彈力增大,由牛頓第二定律可知,加速度增大。故B正確,A、C、D錯誤。6.如圖所示,小車上有一個定滑輪,跨過定滑輪的繩一端系一重球,另一端系在彈簧測力計上,彈簧測力計下端固定在小車上。開始時小車處于靜止狀態(tài)。當小車沿水平方向運動時,小球恰能穩(wěn)定在圖中虛線位置,下列說法中正確的是() A.小球處于超重狀態(tài),小車對地面壓力大于系統(tǒng)總重力B.小球處

6、于失重狀態(tài),小車對地面壓力小于系統(tǒng)總重力C.彈簧測力計讀數大于小球重力,但小球既不超重也不失重D.彈簧測力計讀數大于小球重力,小車一定向右做勻加速運動【答案】C【解析】小球穩(wěn)定在題圖中虛線位置,則小球和小車有相同的加速度,且加速度水平向右,故小球既不超重也不失重,小車既可以向右做勻加速運動,也可以向左做勻減速運動,故C項正確。7.“蹦極”是一項非常刺激的體育運動,某人身系彈性繩自高空P點自由下落,圖中a點是彈性繩的原長位置,c點是人能到達的最低點,b點是人懸吊著處于靜止時的平衡位置,人在從P點下落到最低點c的過程中() A.人在Pa段做自由落體運動,處于完全失重狀態(tài)B.在b點,人處于失重狀態(tài)C

7、.在bc段繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài)D.在c點,人的速度為零,其加速度為零【答案】A【解析】人在Pa段只受重力,故處于完全失重狀態(tài),A正確;在b點人所受的合力為零,既不失重也不是超重,故B錯誤;在bc段繩的拉力大于人的重力,人處于超重狀態(tài),故C錯誤;在c點,人的速度為零,但其加速度不為零,故D錯誤。8.魚在水中沿直線水平向左加速游動過程中,水對魚的作用力方向合理的是() 【答案】D【解析】魚在水中受水的浮力保持魚在豎直方向的平衡,由于水平方向向左加速,故魚受水平方向向左的外力,故水對魚的作用力應是浮力與向左推動力的合力,故應斜向左上方,D正確。9.如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”

8、。兩人中間位置處有一分界線,約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質量不計,冰面可看成光滑,則下列說法正確的是() A.甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力C.若甲的質量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利D.若乙收繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利【答案】C【解析】甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是作用力和反作用力,故A錯誤;甲對繩的拉力與乙對繩的拉力的一對平衡力,故B錯誤;若甲的質量比乙大,則甲的加速度比乙的小,可知乙先到分界線,故甲能贏得“拔河”比賽的勝利,故C正確;收繩速度的快慢并不能決定“拔河”比賽的輸贏,故D錯誤。10.馬拉車由靜止

9、開始做直線運動,以下說法正確的是()A.加速前進時,馬向前拉車的力,大于車向后拉馬的力B.只有勻速前進時,馬向前拉車的力和車向后拉馬的力大小才相等C.無論加速或勻速前進,馬向前拉車的力與車向后拉馬的力大小都是相等的D.車或馬是勻速前進還是加速前進,取決于馬拉車和車拉馬這一對力【答案】C【解析】馬對車的拉力和車對馬的拉力是作用力和反作用力,根據牛頓第三定律,兩者一定大小相等,與物體的運動狀態(tài)無關。無論加速或勻速前進,馬向前拉車與車向后拉馬的力大小都是相等的。作用力和反作用力分別作用在兩個物體上,各自產生各自的效果。車或馬是勻速前進還是加速前進,取決于車或馬的受力情況。二、非選擇題(本題共6小題分

10、，滿分50分)11.(10分)某研究性學習小組在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的質量用M表示,沙桶和沙的質量用m表示,小車的加速度可由小車后面拉動的紙帶經打點計時器打出的點計算得到。 (1)本實驗主要用到的物理思想方法是。A.理想實驗法B.控制變量法C.假設法D.極限法(2)關于本實驗,下列說法中正確的是。A.當m遠大于M時,才可以認為繩對小車的拉力大小近似等于沙和沙桶的重力B.平衡摩擦力時,應將沙桶用細線通過定滑輪系在小車上C.改變小車的質量重復實驗時,不需要重新平衡摩擦力D.實驗時,應先釋放小車,后接通打點計時器的電源(3)如圖所示為某次實驗

11、得到的一條紙帶示意圖,相鄰計數點間還有四個點沒有畫出。已知打點計時器所接電源的頻率為50 Hz。則打“2”點時對應的速度大小是m/s,紙帶在06計數點間的加速度大小是m/s2(答案均保留兩位有效數字)。 (4)如圖所示是某同學在探究加速度與力的關系時,根據測量數據作出的a-F圖線。其中圖線不過原點的原因是,圖線在末端彎曲的原因是。 【答案】(1)B(2)C(3)0.812.0(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足不滿足M遠大于m【解析】(1)探究加速度與力的關系時,要控制小車質量不變而改變拉力大小;探究加速度與質量關系時,應控制拉力不變而改變小車質量。這種實驗方法是控制變量法。故B正確,A、C、D

12、錯誤。(2)A、根據牛頓第二定律得:對m:mg-T=ma對M:T=Ma解得:T=Mm+Mmg當Mm時,即小車的質量遠大于沙和沙桶的總質量,繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力。故A錯誤。B、平衡摩擦力時,應將繩從小車上拿去,輕輕推動小車,使小車沿木板運動,通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否做勻速運動。故B錯誤。C、每次改變小車的質量時,小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力。故C正確。D、實驗時,如果先釋放小車,再接通打點計時器電源,由于小車運動較快,可能會使打出來的點很少,不利于數據的采集和處理。故D錯誤。(3)計數點間的時間間隔T=0.02 s5=0.1 s,打“2”

13、點時對應的速度v2=x12+x232T=0.81 m/s,小車的加速度a=(x34+x45+x56)-(x01+x12+x23)9T2=2.0 m/s2。(4)圖線不過原點表明當F0時,a=0。也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0,是沒有平衡摩擦力,或平衡摩擦力不足引起的。對m:mg-T=ma對M:T=Ma得:(m+M)a=mg,用mg代替F,變式有:aF=1M+m,當M遠大于m時,a-F圖象的斜率幾乎就是一個定值1M,但m較大時,即不滿足M遠大于m,斜率會顯著地減小,故圖線往下偏。12.(6分)某探究學習小組的同學們要驗證“牛頓運動定律”,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,水平軌道

14、上安裝兩個光電門,小車上固定有力傳感器和擋光板,細線一端與力傳感器連接,另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤。實驗時,調整軌道的傾角正好能平衡小車所受的摩擦力(圖中未畫出)。 (1)該實驗中小車所受的合力(選填“等于”或“不等于”)力傳感器的示數,該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量?(選填“需要”或“不需要”)。(2)實驗獲得以下測量數據:小車、力傳感器和擋光板的總質量M,擋光板的寬度l,光電門1和2的中心距離為x。某次實驗過程:力傳感器的讀數為F,小車通過光電門1和2的擋光時間分別為t1、t2(小車通過光電門2后,砝碼盤才落地),已知重力加速度為g,則該實驗要驗證的關系式是?！敬鸢?/p>

15、】(1)等于不需要(2)F=Ml22x1t22-1t12【解析】(1)由于力傳感器顯示拉力的大小,而拉力的大小就是小車所受的合力,故不需要讓砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量。(2)由于擋光板的寬度l很小,故小車在光電門1處的速度為v1=lt1,在光電門2處的速度為v2=lt2,由v22-v12=2ax,得a=v22-v122x=12xl2t22-l2t12。故驗證的關系式為F=Ma=M2xl2t22-l2t12=Ml22x1t22-1t12。13.(6分)一質量為2 kg的物體(視為質點)從某一高度由靜止下落,與地面相碰后(忽略碰撞時間)又上升到最高點,該運動過程的v-t圖象如圖所示。如果

16、上升和下落過程中空氣阻力大小相等,求:(1)物體上升的最大高度;(2)物體下落過程中所受的空氣阻力的大小。(g取10 m/s2)【答案】(1)1.5 m(2)4 N【解析】(1)1.01.5 s的位移大小即為物體上升的最大高度,則x=vt=6+020.5 m=1.5 m(2)物體下落過程中加速度為a=vt=8 m/s2,根據牛頓第二定律有:mg-f=ma,得:f=4 N14.(8分)如圖所示,質量M=60 kg的人通過光滑的定滑輪拉著m=20 kg的物體,當物體以加速度a=5 m/s2上升時,人對地面的壓力多大?(g=10 m/s2)【答案】300 N【解析】對物體m,由牛頓第二定律可得F-m

17、g=ma故繩的拉力F=m(g+a)=20(10+5) N=300 N對人,由于人靜止,則Mg=FN+F則地面對人的彈力FN=Mg-F=300 N由牛頓第三定律,人對地面的壓力為300 N。15.(8分)如圖所示,一個人用與水平方向成=37角的斜向下的推力F推一個重G=200 N的箱子勻速前進,箱子與地面間的動摩擦因數為=0.5(sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2)。(1)求推力F的大小;(2)若人不改變推力F的大小,只把力的方向變?yōu)樗饺ネ七@個靜止的箱子,推力作用時間t=3 s后撤去,求從改變力的方向到靜止箱子滑行的總位移為多大?【答案】(1)200 N(2)45

18、m【解析】(1)選箱子為研究對象,其受力分析如圖所示。由平衡條件知:F cos 37=f1=N,N=G+F sin 37由以上各式得:F=Gcos37-sin37=0.52000.8-0.50.6 N=200 N(2)過程及受力分析如圖所示。前3 s內:a1=F-f2m=F-Gm=200-0.520020 m/s2=5 m/s23 s末:v1=a1t1=53 m/s=15 m/s前3 s內的位移:s1=12a1t12=1259 m=22.5 m撤去F后:a2=-Gm=-g=-0.510 m/s2=-5 m/s2由:0-v12=2a2s2得:s2=-v122a2=22510 m=22.5 m所以箱子滑行的總位移:s=s1+s2=22.5 m+22.5 m=45 m16.(12分)如圖所示,水平傳送帶以2 m/s的速度運動,傳送帶長AB=20 m,今在其左端將一工件輕輕放在上面,工件被帶動,傳送到右端,已知工件與傳送帶間的動摩擦因數=0.1,(g=10 m/s2)試求:(1)工件開始時的加速度a;(2)工件加速到2 m/s時,工件運動的位移;(3)工件由傳送帶左端運動到右端的時間。【答案】(1)1