2020版高中物理（新教材）人教必修第1冊：章末綜合測評4 運(yùn)動和力的關(guān)系

章末綜合測評(四)運(yùn)動和力的關(guān)系(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1．下面說法正確的是()A．物體所受合外力越大，加速度越大B．物體所受合外力越大，速度越大C．物體在外力作用下做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)合外力逐漸減小時(shí)，物體的速度逐漸減小D．物體的加速度大小不變，一定受恒力作用A[根據(jù)牛頓第二定律，物體受的合外力決定了物體的加速度，而加速度大小和速度大小無關(guān)，A正確，B錯(cuò)誤；物體做勻加速運(yùn)動說明加速度方向與速度方向一致，當(dāng)合外力減小但方向不變時(shí)，加速度減小但方向也不變，所以物體仍然做加速運(yùn)動，速度增加，C錯(cuò)誤；加速度是矢量，其方向與合外力方向一致，加速度大小不變，若方向發(fā)生變化，合外力方向必然變化，D錯(cuò)誤．]2．運(yùn)動員原地縱跳可分為快速下蹲和蹬伸向上兩個(gè)過程，若運(yùn)動員的重力為G，對地面的壓力為F，下列敘述正確的是()A．下蹲過程的加速階段，F(xiàn)＜GB．下蹲過程的減速階段，F(xiàn)＜GC．蹬伸過程的加速階段，F(xiàn)＜GD．蹬伸過程的減速階段，F(xiàn)＝GA[下蹲加速階段，加速度方向向下，根據(jù)牛頓第二定律得，mg－N＝ma，則N＝mg－ma＜mg，所以壓力F＜G，故A正確；下蹲過程減速階段，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律得，N－mg＝ma，則N＝mg＋ma＞mg，所以壓力F＞G，故B錯(cuò)誤；蹬伸加速階段，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律得，N－mg＝ma，則N＝mg＋ma＞mg，所以壓力F＞G，故C錯(cuò)誤；蹬伸減速階段，加速度方向向下，根據(jù)牛頓第二定律得，mg－N＝ma，則N＝mg－ma＜mg，所以壓力F＜G，故D錯(cuò)誤．]3.如圖所示，質(zhì)量分別為m、2m的物體A、B由輕質(zhì)彈簧相連后放置在勻速上升的電梯內(nèi)，當(dāng)電梯鋼索斷裂的瞬間，物體B的受力個(gè)數(shù)()A．2個(gè) B．3個(gè)C．4個(gè) D．1個(gè)B[因電梯勻速上升，則A受力平衡，則彈簧處于壓縮狀態(tài)，故彈簧對B有向下的彈力；當(dāng)鋼索斷開時(shí)，彈簧的形變量不變，故B受向下的重力及彈力的作用，加速度大于電梯的加速度，B與電梯之間一定有彈力作用，故B應(yīng)受到3個(gè)力作用，故選B.]4．如圖所示，一輛汽車在平直公路上向左行駛，一個(gè)質(zhì)量為m、半徑為R的球，用一輕繩懸掛在車廂豎直的光滑的后壁上．汽車以加速度a加速前進(jìn)．繩子對球的拉力設(shè)為T，車廂后壁對球的水平彈力為N.則當(dāng)汽車的加速度a增大時(shí)()A．T不變，N增大 B．T增大，N增大C．T減小，N減小 D．T減小，N變大A[設(shè)輕繩與豎直方向間夾角為θ，由牛頓第一定律可得，Tcosθ＝mg，N－Tsinθ＝ma，由以上兩個(gè)關(guān)系式可知，當(dāng)a增大時(shí)，T不變，N增大，故選項(xiàng)A正確．]5．如圖所示，質(zhì)量為m2的物塊B放置在光滑水平桌面上，其上放置質(zhì)量m1的物塊A，A通過跨過光滑定滑輪的細(xì)線與質(zhì)量為M的物塊C連接．釋放C，A和B一起以加速度a從靜止開始運(yùn)動，已知A、B間動摩擦因數(shù)為μ，則細(xì)線中的拉力大小一定為()A．Mg B．Mg＋MaC．(m1＋m2)a D．m1a＋μ1m1gC[設(shè)細(xì)線中的拉力大小為T，由牛頓第二定律可得：Mg－T＝Ma，T＝(m1＋m2)a，故細(xì)線中的拉力T＝Mg－Ma＝(m1＋m2)a，C正確，A、B均錯(cuò)誤；若A和B之間的摩擦力剛好達(dá)到最大靜摩擦力，則有T－μm1g＝m1a，此時(shí)有T＝m1a＋μm1g，但僅為一種可能情況，但拉力一定為T＝(m1＋m2)a.]6．如圖所示，用與水平方向成θ角的推力F作用在物塊上，隨著θ逐漸減小直到水平的過程中，物塊始終沿水平面做勻速直線運(yùn)動．關(guān)于物塊受到的外力，下列判斷正確的是()A．推力F先增大后減小B．推力F一直減小C．物塊受到的摩擦力先減小后增大D．物塊受到的摩擦力一直不變B[對物體受力分析，建立如圖所示的坐標(biāo)系．由平衡條件得Fcosθ－Ff＝0FN－(mg＋Fsinθ)＝0又Ff＝μFN聯(lián)立可得F＝eq\f(μmg,cosθ－μsinθ)可見，當(dāng)θ減小時(shí)，F(xiàn)一直減小，故選項(xiàng)B正確．]7．北京歡樂谷游樂場天地雙雄是雙塔太空梭．它是能體驗(yàn)強(qiáng)烈失重、超重感覺的娛樂設(shè)施，先把乘有十多人的座艙，送到76m高的地方，讓座艙自由落下，當(dāng)落到離地面28m時(shí)制動系統(tǒng)開始啟動，座艙勻減速運(yùn)動到地面時(shí)剛好停止．若某游客手中托著質(zhì)量為1kg的飲料瓶進(jìn)行這個(gè)游戲，g取9.8m/s2，則()A．當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時(shí)，飲料瓶對手的作用力大于9.8NB．當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時(shí)，飲料瓶對手的作用力為零C．當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時(shí)，飲料瓶對手的作用力小于9.8ND．當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時(shí)，手要用26.6N的力才能托住飲料瓶BD[當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，故飲料瓶對手的壓力為零，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤．座艙自由落體過程，有：v2＝2g(H－h(huán))，座艙勻減速運(yùn)動到地面過程，根據(jù)速度位移公式，有v2＝2ah，由以上兩式解得：a＝16.8m/s2，當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時(shí)，飲料瓶處于超重狀態(tài)，有：F－mg＝ma，解得F＝26.6N，即手要用26.6N的力才能托住飲料瓶，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．]8．如圖所示，在水平天花板的A點(diǎn)處固定一根輕桿a，桿與天花板保持垂直．桿的下端有一個(gè)輕滑輪O.另一根細(xì)線上端固定在該天花板的B點(diǎn)處，細(xì)線跨過滑輪O，下端系一個(gè)重為G的物體，BO段細(xì)線與天花板的夾角為θ＝30°.系統(tǒng)保持靜止，不計(jì)一切摩擦．下列說法中正確的是()A．細(xì)線BO對天花板的拉力大小是GB．a(chǎn)桿對滑輪的作用力大小是eq\f(G,2)C．a(chǎn)桿和細(xì)線對滑輪的合力大小是GD．a(chǎn)桿對滑輪的作用力大小是GAD[對重物受力分析，受到重力和拉力T，根據(jù)平衡條件，有T＝G，同一根繩子拉力處處相等，故繩子對天花板的拉力也等于G，故A正確；對滑輪受力分析，受到繩子的壓力(等于兩邊繩子拉力的合力)以及桿的彈力(向右上方的支持力)，如圖，根據(jù)平衡條件，結(jié)合幾何關(guān)系，有：F＝T＝G，故B錯(cuò)誤，D正確；由于滑輪處于平衡狀態(tài)，故a桿和細(xì)繩對滑輪的合力大小是零，故C錯(cuò)誤．]9.如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)．如果只人為改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是()A．繩的右端上移到b′，繩子拉力不變B．將桿N向右移一些，繩子拉力變大C．繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小D．若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移AB[設(shè)兩段繩子間的夾角為2α，由平衡條件可知，2Fcosα＝mg，所以F＝eq\f(mg,2cosα)，設(shè)繩子總長為L，兩桿間距離為s，由幾何關(guān)系L1sinα＋L2sinα＝s，得sinα＝eq\f(s,L1＋L2)＝eq\f(s,L)，繩子右端上移，L、s都不變，α不變，繩子張力F也不變，A正確；桿N向右移動一些，s變大，α變大，cosα變小，F(xiàn)變大，B正確；繩子兩端高度差變化，不影響s和L，所以F不變，C錯(cuò)誤；衣服質(zhì)量增加，繩子上的拉力增加，由于α不會變化，懸掛點(diǎn)不會右移，D錯(cuò)誤．]10.如圖所示，在光滑水平面上有一靜止小車M，小車上靜止地放置著木塊m，木塊和小車間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.3，用水平恒力F拉動小車，下列關(guān)于木塊的加速度a1和小車的加速度a2，可能正確的有()A．a(chǎn)1＝2m/s2，a2＝2m/s2B．a(chǎn)1＝2m/s2，a2＝3m/s2C．a(chǎn)1＝3m/s2，a2＝4m/s2D．a(chǎn)1＝3m/s2，a2＝2m/s2AC[對上面的木塊m受力分析，在水平方向只可能有摩擦力，且Ff≤mg×0.3，因此木塊m的最大加速度為g×0.3＝3m/s2，若小車與木塊一起運(yùn)動，二者加速度相等，選項(xiàng)A中的加速度都小于3m/s2，所以是可能的，A正確；若木塊與小車發(fā)生相對滑動，則木塊的加速度一定是3m/s2，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；發(fā)生相對滑動時(shí)，由于拉力作用在小車上，故小車的加速度要大于木塊的加速度，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．]二、非選擇題(本題共6小題，共60分)11．(6分)在用DIS實(shí)驗(yàn)研究小車加速度與外力的關(guān)系時(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿傾斜軌道運(yùn)動，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端．實(shí)驗(yàn)中把重物的重力作為拉力F，改變重物重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)四次，列表記錄四組數(shù)據(jù)．甲乙丙a/(m·s－2)2.012.984.026.00F/N1.002.003.005.00(1)在圖丙中作出小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線．(2)從所得圖線分析該實(shí)驗(yàn)小組在操作過程中的不當(dāng)之處是_____________________________________________________．(3)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)，在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器來測量繩子的拉力大小，如圖乙所示．是否仍要滿足小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量m________(選填“需要”或“不需要”)．[解析](1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)，畫出小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線如圖所示：(2)由圖像可知，當(dāng)小車?yán)榱銜r(shí)，已經(jīng)產(chǎn)生了加速度，故在操作過程中軌道傾角過大，平衡摩擦力過度．(3)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)，在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器來測量繩子的拉力大小，傳感器的示數(shù)即為繩子拉力，則不需要滿足小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量m.[答案](1)見解析圖(2)平衡摩擦力過度(3)不需要12．(8分)根據(jù)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)完成下面的題目．(1)有關(guān)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)處理，下列說法正確的是_______．A．應(yīng)使沙和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差B．可以用天平測出小桶和沙的總質(zhì)量m及小車和砝碼的總質(zhì)量M；根據(jù)公式a＝eq\f(mg,M)，求出小車的加速度C．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫圖像，是為了減小誤差D．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用a-eq\f(1,M)圖像，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷(2)某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大．他所得到的a-F關(guān)系可用圖甲中的哪個(gè)表示？________(圖中a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力)．甲乙丙(3)某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置按如圖乙所示安裝好，準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)．他的裝置圖中，明顯的錯(cuò)誤是__________________(寫出兩條)．(4)圖丙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為xAB＝4.22cm，xBC＝4.65cm，xCD＝5.08cm，xDE＝5.49cm，xEF＝5.91cm，xFG＝6.34cm，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)[解析](1)為保證繩拉小車的力等于沙和小桶的總重力大小，應(yīng)使沙和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，選項(xiàng)A正確；小車的加速度應(yīng)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；采用描點(diǎn)法畫圖像來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅可以減小誤差，還可以形象直觀地反映出物理量之間的關(guān)系，選項(xiàng)C正確；為了將圖像畫成我們熟悉的直線，更直觀反映兩個(gè)變量的關(guān)系，由于a與M成反比，故應(yīng)作a-eq\f(1,M)圖像，選項(xiàng)D正確．(2)在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的一側(cè)墊得過高，使得傾角偏大，小車重力沿木板向下的分力大于小車受到的摩擦力，小車受到的合力大于沙桶的拉力，在沙桶對小車施加拉力前，小車已經(jīng)有加速度，在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，作出的a-F圖線在a軸上有截距，選項(xiàng)C正確．(3)由實(shí)驗(yàn)原理圖可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的必須是交流電源，圖中用的是直流電源；小車釋放的位置應(yīng)該靠近計(jì)時(shí)器，以便測量更多的數(shù)據(jù)來減小誤差；同時(shí)木板水平，沒有平衡摩擦力．(4)由題意知，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s，根據(jù)逐差法可得a＝eq\f(xDE＋xEF＋xFG－xAB＋xBC＋xCD,9T2)＝eq\f(6.34＋5.91＋5.49－5.08－4.65－4.22×10－2,9×0.12)m/s2＝0.42m/s2.[答案](1)ACD(2)C(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流電源；小車與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的距離太長；木板水平，沒有平衡摩擦力(4)0.4213．(10分)氣球下端懸掛一重物，以v0＝10m/s勻速上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)離地面h＝175m處時(shí)懸掛重物的繩子突然斷裂，那么之后：(1)重物做豎直上拋運(yùn)動還是自由落體運(yùn)動？(2)重物經(jīng)多少時(shí)間落到地面？(3)落地的速度大??？(空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2)[解析](1)物體做豎直上拋運(yùn)動．(2)根據(jù)位移公式h＝v0t－eq\f(1,2)gt2有－175＝10t－eq\f(1,2)×10t2得t＝7s.(3)v＝v0－gt得v＝－60m/s大小為60m/s.[答案](1)豎直上拋運(yùn)動(2)7s(3)60m/s14．(10分)某運(yùn)動員做跳傘訓(xùn)練，他從懸停在空中的飛機(jī)上由靜止跳下，距離飛機(jī)一段時(shí)間后打開降落傘做減速下落運(yùn)動．他打開降落傘后的速度圖像如圖所示．已知運(yùn)動員和降落傘的總質(zhì)量m＝60kg，g取10m/s2.(1)不計(jì)運(yùn)動員所受的阻力，求打開降落傘前運(yùn)動員下落的高度？(2)打開傘后傘所受阻力Ff與速度v成正比，即Ff＝kv，求打開傘瞬間運(yùn)動員的加速度a的大小和方向？[解析](1)由圖可知，打開降落傘時(shí)運(yùn)動員的速度為v0＝30m/s由h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g)可得運(yùn)動員自由下落的高度h＝45m.(2)剛打開降落傘時(shí)mg－30k＝ma最終勻速下落時(shí)mg＝6k由以上兩式可解得a＝－40m/s2“－”表示加速度的方向豎直向上．[答案](1)45m(2)40m/s2方向豎直向上15．(12分)如圖所示，A、B為水平傳送帶的兩端，質(zhì)量為m＝4kg的物體，靜止放在傳送帶的A端，并在與水平方向成37°角的力F＝20N的作用下，沿傳送帶向B端運(yùn)動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，g取10m/s2，則(1)當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，物體從A到B的運(yùn)動時(shí)間8s，求A、B兩端間的距離；(2)當(dāng)傳送帶以7.5m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí)，求物體從A到B運(yùn)動的時(shí)間．[解析](1)分析物體受力，由牛頓第二定律可得：Fcos37°－Ff＝ma1Fsin37°＋FN＝mg又Ff＝μFN由以上三式可解得物體的加速度a1＝0.5m/s2所以A、B間的距離x＝eq\f(1,2)a1t2＝16m.(2)當(dāng)物體的速度v<7.5m/s時(shí)Fcos37°＋Ff＝ma2Fsin37°＋FN＝mg又Ff＝μFN由以上三式可解得a2＝7.5m/s2.由v＝a2t2可知，物體經(jīng)過t2＝1s速度達(dá)到7.5m/s，此過程運(yùn)動的位移x1＝eq\