2024-2025新教材高中物理單元素養(yǎng)評價四含解析新人教版必修1

PAGEPAGE15單元素養(yǎng)評價(四)(第四章)(90分鐘100分)【合格性考試】(60分鐘60分)一、選擇題(本題共9小題,每小題3分,共27分)1.“殲-20”是我國自主研制的新一代隱身重型殲擊機(jī),具有卓越的機(jī)動性能,當(dāng)它在空中向下俯沖時,速度增加得很快。則 ()A.加速向下俯沖時有慣性B.加速向下俯沖時無慣性C.加速向下俯沖時慣性增大D.加速向下俯沖時慣性減小【解析】選A。慣性是物體本身的一種性質(zhì),與運動狀態(tài)無關(guān),A正確,B錯誤;慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),C、D錯誤。2.搬運工人沿粗糙斜面把一個物體拉上卡車,當(dāng)力沿斜面對上,大小為F時,物體的加速度為a1;若保持力的方向不變,大小變?yōu)?F時,物體的加速度為a2,則()A.a1=a2 B.a1<a2<2a1C.a2=2a1 D.a2>2a1【解析】選D。設(shè)總的阻力為F′,第一次拉時F-F′=ma1,式子兩邊同乘以2,得2F-2F′=m·2a1,其次次拉時,2F-F′=ma2,比較兩個式子可以看出a2>2a1,所以D【補(bǔ)償訓(xùn)練】一物塊靜止在粗糙的水平桌面上。從某時刻起先,物塊受到一方向不變的水平拉力作用。假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。以a表示物塊的加速度大小,F表示水平拉力的大小。能正確描述F與a之間關(guān)系的圖像是()【解析】選C。物塊在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,依據(jù)牛頓其次定律,有當(dāng)F≤Ffmax時,a=0,當(dāng)F>Ffmax時,F=ma+Ffmax,C正確。3.如圖所示,吊籃P懸掛在天花板上,與吊籃質(zhì)量相等的物體Q被固定在籃中的輕彈簧托住,當(dāng)懸掛的細(xì)繩燒斷的瞬間,吊籃P與Q的加速度大小可能是 ()A.aP=aQ=g B.aP=2g,aQ=gC.aP=2g,aQ=0 D.aP=g,aQ=2g【解析】選C。繩斷瞬間,彈簧彈力未變,Q受力未變,故aQ=0,而吊籃P受重力mg和彈簧給吊籃P的彈力,大小等于mg,依據(jù)牛頓其次定律,其加速度為2g,故C正確,A、B、D錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】細(xì)繩拴一個質(zhì)量為m的小球,小球用固定在墻上的水平彈簧支撐,小球與彈簧不粘連,平衡時細(xì)繩與豎直方向的夾角為53°,如圖所示,以下說法正確的是(已知cos53°=0.6,sin53°=0.8) ()A.小球靜止時彈簧的彈力大小為35B.小球靜止時細(xì)繩的拉力大小為35C.細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度馬上變?yōu)間D.細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度馬上變?yōu)?3【解析】選D。小球靜止時,分析受力狀況,如圖所示:由平衡條件得:彈簧的彈力大小為:F=mgtan53°=43mg,因此A選項錯誤。細(xì)繩的拉力大小為:T=mgcos53°=53mg,因此B選項錯誤。細(xì)繩燒斷瞬間彈簧的彈力不變,則小球所受的合力與燒斷前細(xì)繩拉力的大小相等、方向相反,則此瞬間小球的加速度大小為:a=4.里約奧運會男子跳高決賽的競賽中,加拿大選手德勞因突出重圍,以2米38的成果奪冠。則A.德勞因在最高點處于平衡狀態(tài)B.德勞因在下降過程中處于超重狀態(tài)C.德勞因起跳以后在上升過程中處于失重狀態(tài)D.德勞因起跳時地面對他的支持力等于他所受的重力【解析】選C。最高處時,具有豎直向下的加速度,故不是平衡狀態(tài),A錯誤;無論是上升過程還是下落過程,還是最高點,運動員的加速度始終向下,所以他處于失重狀態(tài),B錯誤,C正確;德勞因起跳時地面對他的支持力大于他所受的重力,從而才從地面上離開向上運動,故D錯誤。5.如圖所示為物體的合外力F的大小隨時間t的變更狀況,物體在合外力的作用下從靜止起先運動,則在0～t0時間內(nèi),下列說法正確的是 ()A.物體的加速度先變小,后變大;速度先變小,后變大B.物體的加速度先變大,后變小;速度先變大,后變小C.物體的加速度先變小,后變大;速度先變大,后變小D.物體的加速度先變大,后變小;速度始終變小【解析】選C。由于合力先減小后反向增大,依據(jù)牛頓其次定律可知,其加速度先減小后反向增大,加速度與速度方向相同時,物體做加速運動,加速度反向后,加速度和速度方向相反,物體做減速運動,故速度先變大后變小,故C正確,A、B、D錯誤。6.用30N的水平外力F拉一個靜止在光滑水平面上的、質(zhì)量為20kg的物體,力F作用3s后消逝。則第5sA.v=4.5m/s,a=1.5B.v=7.5m/s,a=1.5C.v=4.5D.v=7.5【解析】選C。由牛頓其次定律得力F作用時物體的加速度a=Fm=3020m/s2=1.5m/s2,力F作用3s時速度大小為v=at=1.5×3m/s=4.5m/s,而力7.如圖所示為運輸糧袋的傳送裝置,已知AB間長度為L,傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時運行速度為v,糧袋與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,正常工作時工人在A點將糧袋放到運行中的傳送帶上,關(guān)于糧袋從A到B的運動(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),以下說法正確的是 ()A.糧袋到達(dá)B點的速度小于vB.糧袋起先運動的加速度為g(sinθ-cosθ),若L足夠大,則以后將以速度v做勻速運動C.若μ<tanθ,則糧袋從A到B始終做加速運動D.不論μ大小如何,糧袋從A到B始終做勻加速運動,且a>gsinθ【解析】選C。糧袋在傳送帶上可能始終做勻加速運動,到達(dá)B點時的速度小于v;可能先勻加速運動,當(dāng)速度與傳送帶相同后,做勻速運動,到達(dá)B點時速度與v相同;也可能先做加速度較大的勻加速運動,當(dāng)速度與傳送帶相同后做加速度較小的勻加速運動,到達(dá)B點時的速度大于v,故A錯誤;糧袋起先時受到沿斜面對下的滑動摩擦力,大小為μmgcosθ,依據(jù)牛頓其次定律得,加速度a=g(sinθ+μcosθ),故B錯誤;若μ<tanθ,則重力的下滑分力大于滑動摩擦力,故a的方向始終向下,糧袋從A到B始終是做加速運動,可能是始終以g(sinθ+μcosθ)的加速度勻加速;也可能先以g(sinθ+μcosθ)的加速度勻加速,后以g(sinθ-μcosθ)勻加速,故C正確;由以上分析可知,糧袋從A到B不肯定始終做勻加速運動。故D錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,傳送帶與水平面的夾角θ=30°,A、B間傳送帶長16m10m/s的速率逆時針勻速轉(zhuǎn)動,在傳送帶頂端A無初速度釋放一個質(zhì)量為0.5kg的物體,它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為32,則物體從A運動到B所需時間是(gA.1.6s B.2sC.2105s D.4【解析】選B。起先運動時物體沿傳送帶向下做勻加速直線運動μmgcosθ+mgsinθ=ma1,a1=12.5m/s2設(shè)加速到與傳送帶同速的時間為t1:v=a1t1,t1=0.8s,運動的位移x1=12a1t12=4m,之后mgsinθ<μmgcosθ,物體跟隨傳送帶做勻速直線運動,t2=16-48.如圖甲所示,運動員和雪橇總質(zhì)量為60kg,沿傾角θ=37°的斜坡向下滑動。測得雪橇運動的v-t圖像如圖乙所示,且AB是曲線的切線,B點坐標(biāo)為(4,15),CD是曲線的漸近線。若空氣阻力與速度成正比,g取10m/s2,A.空氣阻力系數(shù)B.雪橇與斜坡間的動摩擦因數(shù)C.雪橇在斜坡上下滑的最大速度D.雪橇達(dá)到最大速度時所用的時間【解析】選D。在A點時,加速度為:aA=15-54m/s2=2.5m/s2。速度為:vAa=mgsinθ-μmgcosθ當(dāng)加速度a=0時,速度達(dá)到最大,vm=10m/s。有:mgsinθ-μmgcosθ-kvm=0 ②聯(lián)立①②解得:μ=18,k=30N/(m·s-1由于該運動是加速度變更的加速運動,故無法求出雪橇到達(dá)最大速度所用的時間,故A、B、C能求出,D無法求出,故選D。9.如圖所示,A、B兩物體用細(xì)繩連接后放在斜面上,假如兩物體與斜面間的摩擦因數(shù)都為μ,則它們下滑的過程中 ()A.它們的加速度a=gsinαB.它們的加速度a>gsinαC.細(xì)繩中的張力FT=0D.細(xì)繩中的張力FT=mAg(sinα-cosα)【解析】選C。對A、B組成的系統(tǒng)整體運用牛頓其次定律,有(mA+mB)gsinα-μ(mA+mB)gcosα=(mA+mB)a,得a=(sinα-μcosα)g<gsinα,A、B錯誤;對A進(jìn)行隔離,運用牛頓其次定律有mAgsinα-μmAgcosα-FT=mAa,得FT=0,C正確,D錯誤。二、試驗題(共5分)10.(2024·全國卷Ⅱ)如圖(a),某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的試驗。所用器材有:鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的溝通電源、紙帶等。回答下列問題:(1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=______(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。

(2)某次試驗時,調(diào)整木板與水平面的夾角θ=30°。接通電源。開啟打點計時器,釋放鐵塊,鐵塊從靜止起先沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點跡清楚的一條紙帶,如圖(b)所示。圖中的點為計數(shù)點(每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出)。重力加速度為9.8m/s2?？梢杂嬎愠鲨F塊與木板間的動摩擦因數(shù)為____________(結(jié)果保留2位小數(shù))【解析】(1)以鐵塊為探討對象,受力分析如圖所示由牛頓其次定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma,故μ=gsinθ-(2)由逐差法求加速度a=sⅡsⅡ=(76.39-31.83)×10-2m,T=0.10s,sⅠ(31.83-5.00)×10-2m,a=(76.39-31.83)×10-2答案:(1)gsinθ-三、計算題(本題共3小題,共28分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(9分)民用航空客機(jī)的機(jī)艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口,發(fā)生意外狀況的飛機(jī)著陸后,打開緊急出口的艙門,會自動生成一個由氣囊組成的斜面,機(jī)艙中的乘客就可以沿斜面快速滑行到地面上。若某型號的客機(jī)緊急出口離地面高度為4.0m,構(gòu)成斜面的氣囊長度為5.0m,要求緊急疏散時,乘客從氣囊上由靜止下滑到達(dá)地面的時間不超過2.0s。(取g=10(1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大?(2)氣囊和下滑乘客間的動摩擦因數(shù)不得超過多少?【解析】(1)乘客在氣囊組成的斜面的受力示意圖如圖所示,h=4.0m,L=5.0m,t=2.0s,斜面傾角為θ,則sinθ=hL=0.8,cosθ=3設(shè)乘客沿氣囊下滑過程的加速度至少為a,則L=12at2解得a=2Lt2=2.5m(2)對乘客進(jìn)行受力分析,沿x方向有mgsinθ-Ff=ma (2分)沿y方向有FN-mgcosθ=0 (2分)又Ff=μFN (1分)聯(lián)立方程解得μ=gsinθ-a答案:(1)2.5m/s2(2)0.9212.(9分)如圖是上海中心大廈,質(zhì)量為60kg的澤楷同學(xué)乘坐大廈快速電梯,從底層到達(dá)第119層觀光平臺僅用時t=55s。若電梯先以加速度a1做勻加速運動,經(jīng)過20s達(dá)到最大速度vm=18m/s,然后以最大速度勻速運動,最終以加速度a2做勻減速運動恰好到達(dá)觀光平臺。假定觀光平臺高度為H=549m,重力加速度g(1)加速度a1及上上升度h。(2)在勻加速上升過程中澤楷同學(xué)對電梯地板的壓力。(3)電梯勻速運動的時間?！窘馕觥?1)vm=a1t1 (1分)代入數(shù)據(jù)得:a1=0.9m/s2,方向豎直向上 (1分)h=vm2t代入數(shù)據(jù)得:h=180m(1分)(2)依據(jù)牛頓其次定律:F-mg=ma1 (1分)代入數(shù)據(jù)得:F=654N(1分)由牛頓第三定律得:澤楷同學(xué)對電梯地板的壓力為654N,方向豎直向下 (1分)(3)勻速運動和勻減速運動的位移:vmt2+vm2(t-t1-t代入數(shù)據(jù)得:t2=6s(1分)答案:(1)0.9m/s2方向豎直向上180m(2)654N方向豎直向下(3)6s13.(10分)如圖,光滑水平面上放一質(zhì)量M=3kg,長為L=1m的木板,板上最右端放一質(zhì)量為m=1kg的小物塊,(1)要使木板能從物塊下面抽出來,作用在木板上至少須要用多大的力?(2)假如拉力F=10N,且恒定不變,則小物塊所能獲得的最大速率是多少?【解析】(1)當(dāng)小物塊與長木板剛好要發(fā)生相對滑動時,作用在木板上的力最小對小物塊,由牛頓其次定律得,μmg=ma (1分)解得:a=μg=0.1×10m/s2=1m/s2 (1分)對整體,由牛頓其次定律得Fmin=(M+m)a=(3+1)×1N=4N(2分)(2)當(dāng)F=10N>4N時,兩者發(fā)生相對滑動對小物塊:a1=a=1m/s2 (1分)對木板:F-μmg=Ma2 (1分)代入數(shù)據(jù)解得:a2=3m/s2(1分)由位移關(guān)系有:L=12a2t2-12a1t代入數(shù)據(jù)解得:t=1s(1分)則小物塊的速度為:v1=a1t=1m/s(1分)答案:(1)4N(2)1m/s【等級性考試】(30分鐘40分)14.(5分)(多選)如圖甲所示,豎直電梯中質(zhì)量為m的物體置于壓力傳感器P上,電腦可描繪出物體對P的壓力F隨時間的變更圖線;圖乙中K、L、M、N四條圖線是電梯在四種運動狀態(tài)下由電腦獲得的F-t圖線,由圖線分析電梯的運動狀況,下列結(jié)論中正確的是 ()A.由圖線K可知,此時電梯肯定處于勻加速上升狀態(tài)B.由圖線L可知,此時電梯的加速度大小肯定等于gC.由圖線M可知,此時電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)D.由圖線N可知,此時電梯加速度的方向肯定先向下后向上【解析】選B、C。由圖線K可知,物體對P的壓力漸漸增大,故電梯不行能處于勻加速上升狀態(tài),選項A錯誤;由圖線L可知,物體對P的壓力不變,依據(jù)牛頓其次定律得2mg-mg=ma,所以a=g,選項B正確;由圖線M可知,物體對P的壓力等于物體的重力,所以電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài),也可能處于勻速運動狀態(tài),選項C正確;由圖線N可知,剛起先物體對P的壓力大于物體的重力,后來小于物體的重力,即先超重后失重,故電梯的加速度方向先向上后向下,選項D錯誤。15.(5分)(多選)如圖所示,光滑的水平地面上有三塊材料完全相同的木塊A、B、C,質(zhì)量均為m。中間用細(xì)繩1、2連接,現(xiàn)用一水平恒力F作用在C上,三者起先一起做勻加速運動,運動過程中把一塊橡皮泥粘在某一木塊上面,系統(tǒng)仍加速運動,則下列說法正確的是 ()A.無論粘在哪個木塊上面,系統(tǒng)加速度都將減小B.若粘在A木塊上面,繩1的拉力增大,繩2的拉力不變C.若粘在B木塊上面,繩1的拉力減小,繩2的拉力增大D.若粘在C木塊上面,繩1、2的拉力都減小【解析】選A、C、D。設(shè)恒力為F,繩1、2的拉力大小分別為F1、F2。對A、B、C整體探討,依據(jù)牛頓其次定律得a=FmA+mB+mC可知,質(zhì)量增大,加速度a減小,故A正確。若橡皮泥粘在A木塊上面,依據(jù)牛頓其次定律得:對B、C整體:F-F1=(mC+mB)a,得F1=F-(mC+mB)a,a減小,F1增大;對C:F-F2=mCa,得F2=F-mCa,a減小,F2增大,故B錯誤。若橡皮泥粘在B木塊上面,依據(jù)牛頓其次定律得:對A:F1=mAa,a減小,F1減小;對C:F-F2=mCa,a減小,F2增大,故C正確;若橡皮泥粘在C木塊上面,分別以A、AB為探討對象,同理可得繩16.(5分)(多選)如圖甲所示,在光滑水平面上疊放著A、B兩物體?，F(xiàn)對A施加水平向右的拉力F,通過傳感器可測得A的加速度a隨拉力F變更的關(guān)系如圖乙所示。已知重力加速度g取10m/s2,()A.A的質(zhì)量mA=2B.A的質(zhì)量mA=6C.A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2D.A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.6【解析】選B、C。由圖像可以看出在(48,6)點出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折,說明當(dāng)F達(dá)到48N之后A、B發(fā)生了相對運動,當(dāng)力F<48N時加速度較小,A、B相對靜止;當(dāng)力F<48N時采納整體法,由牛頓其次定律F=(mA+mB)a①,圖中直線的較小斜率的倒數(shù)等于A與B質(zhì)量之和8kg;當(dāng)F>48N時,A的加速度較大,采納隔離法,由牛頓其次定律F-μmAg=mAa′②,圖中較大斜率的倒數(shù)等于A的質(zhì)量6kg,較大斜率直線的延長線與a的截距等于μg,得μ=0.2,A、D錯誤,B、C正確。故選【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖甲所示,A、B兩物塊在如圖乙所示的隨時間按正弦規(guī)律變更的外力作用下,由靜止起先一起沿光滑水平面運動,A、B兩物塊始終保持相對靜止,則以下說法中正確的是 ()A.A、B兩物塊一起做往復(fù)運動B.t1時刻物塊的速度最大C.t2時刻物塊運動的位移最大D.t3時刻物塊A受到的摩擦力最大【解析】選D。在0～t2內(nèi)整體沿正方向做加速運動;t2～t4內(nèi)加速度反向,做減速運動,因為兩段時間內(nèi)受力是對稱的,所以t4末速度變?yōu)榱?之后兩個物塊又重復(fù)以前的運動,始終沿正方向運動,故A、C錯誤;由前面分析可知,在0～t2內(nèi)始終做加速運動,所以在t2時刻物塊的速度最大,故B錯誤;對整體分析,整體的加速度與F的方向相同,t3時刻兩個物塊的加速度最大;B物塊所受的合力為摩擦力,故摩擦力的方向與加速度方向相同,大小為f=mBa;可知當(dāng)加速度最大時,B受到的摩擦力最大。即當(dāng)t3時刻物塊B受到的摩擦力最大,依據(jù)牛頓第三定律可知,t3時刻物塊A受到的摩擦力最大。故D正確。17.(10分)某組同學(xué)設(shè)計了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”試驗。圖(a)為試驗裝置簡圖,A為小車,B為電火花計時器,C為裝有細(xì)沙的小桶,D為一端帶有定滑輪的長方形木板,試驗中認(rèn)為細(xì)繩對小車?yán)等于細(xì)沙和小桶的總重量,小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得。 (1)圖(b)為某次試驗得到的紙帶,已知試驗所用電源的頻率為50Hz。依據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為__________m/s2。(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)

(2)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時,保持細(xì)沙和小桶質(zhì)量不變,變更小車質(zhì)量m,分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量m的數(shù)據(jù)。在分析處理數(shù)據(jù)時,該組同學(xué)產(chǎn)生分歧:甲同學(xué)認(rèn)為應(yīng)當(dāng)依據(jù)試驗中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與其質(zhì)量m的圖像。乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)當(dāng)依據(jù)試驗中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)1m的圖像。你認(rèn)為同學(xué)__________(選填“甲”或“乙”)的方案更合理。(3)變更小桶中細(xì)沙的質(zhì)量,多次重復(fù)測量。在某次試驗中依據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線,如圖(c)所示。此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要緣由是__________。