2022-2022高中物理第四章力与运动章末检测试卷粤教版必修.doc

第四章 力与运动
章末检测试卷(四)
(时间：90分钟　总分值：100分)
一、选择题(此题共12小题，每题4分，共48分.其中1～8题为单项选择题，9～12题为多项选择题.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分)
1.在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因〞这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是(　　)
A.亚里士多德、伽利略 B.伽利略、牛顿
C.伽利略、爱因斯坦 D.亚里士多德、牛顿
答案　B
2.伽利略的斜面实验为牛顿运动定律奠定了根底，以下有关说法正确的选项是(　　)
A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B.月球上的重力加速度是地球上的，故一个物体从地球上移到月球上惯性减小为原来的
C.同一物体运动越快越难停止运动，说明物体的速度越大，其惯性越大
D.由于巨轮惯性很大，施力于巨轮，经过很长一段时间后惯性变小
答案　A
解析　惯性是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，所以物体抵抗运动状态变化的性质是 惯性，其大小和物体的质量有关系，与物体的运动状态无关，A正确，C、D错误；在月球上和地球上，重力加速度的大小不一样，所受的重力大小也就不一样，但质量不变，惯性也不变，B错误.
3.如图1所示，乘客在公交车上发现车厢顶部A处有一小水滴落下，并落在地板偏前方的B点处，由此判断公交车的运动情况是(　　)
图1
A.向前加速运动
B.向前减速运动
C.向后匀速运动
D.向后减速运动
答案　B
解析　水滴离开车顶后，由于惯性在水平方向上保持离开时的速度不变，而水滴落点B在A点正下方的前面，说明假设车向前行驶，水滴下落时，车正在减速，A错误，B正确；假设车向后减速运动时，水滴下落时将落在A点正下方的前方，故D错误；假设车向后匀速运动，水滴将落在A点的正下方，C错误.
4.如图2所示，建筑工人在砌墙时需要将砖块运送到高处，采用的方式是一工人甲在低处将一摞砖竖直向上抛出，在高处的工人乙将其接住.每块砖的质量均为m，现只考虑最上层的两块砖，不计空气阻力，以下说法正确的选项是(　　)
图2
A.工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块处于失重状态
B.工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块间的作用力等于mg
C.工人甲在将砖块抛出后，砖块处于失重状态
D.工人甲在将砖块抛出后，砖块间的作用力等于mg
答案　C
解析　工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)，砖块具有向上的加速度，处于超重状态，A错误；由牛顿第二定律FN－mg＝ma，所以砖块间作用力FN＝m(g＋a)>mg，B错误；工人甲在将砖块抛出后，砖块受重力作用具有向下的加速度，处于失重状态，C正确；工人甲在将砖块抛出后，砖块间的作用力等于0，D错误.
5.如图3所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端.B与小车平板间的动摩擦因数为μ.假设某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角，那么此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为(　　)
图3
A.mg，竖直向上
B.mg，斜向左上方
C.mgtan θ，水平向右
D.mg，斜向右上方
答案　D
解析　以A为研究对象，受力分析如以下图所示
根据牛顿第二定律得：mAgtan θ＝mAa，得：a＝gtan θ，方向水平向右.再对B研究得：小车对B的摩擦力为：f＝ma＝mgtan θ，方向水平向右，小车对B的支持力大小为FN＝mg，方向竖直向上，那么小车对物块B产生的作用力的大小为：F＝＝mg，方向斜向右上方，D正确.
6.细绳拴着一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图4所示.(cos 53°＝0.6，sin 53°＝0.8，重力加速度为g)以下说法正确的选项是(　　)
图4
A.小球静止时弹簧的弹力大小为mg
B.小球静止时细绳的拉力大小为mg
C.细绳烧断瞬间小球的加速度立即为g
D.细绳烧断瞬间小球的加速度立即为g
答案　D
解析　小球静止时，分析受力情况，如图，由平衡条件得：
弹簧的弹力大小为：F＝mgtan 53°＝mg，细绳的拉力大小为：FT＝＝mg，故A、B错误；细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变，那么小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反，那么此瞬间小球的加速度大小为：a＝＝g，故C错误，D正确.
【考点】瞬时加速度问题
【题点】瞬时加速度问题
7.如图5所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30°，弹簧C水平，那么弹簧A、C的伸长量之比为(　　)
图5
A.∶4 B.4∶
C.1∶2 D.2∶1
答案　D
解析　将两小球及弹簧B视为一个整体，对整体正交分解知，水平方向二力平衡，故有kΔxAsin 30°＝kΔxC，可得ΔxA∶ΔxC＝2∶1，选项D正确.
8.静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用，该力随时间变化的关系如图6所示，那么以下说法中正确的选项是(　　)
图6
A.物体在2 s内的位移为零
B.4 s末物体将回到出发点
C.2 s末物体的速度为零
D.物体做往复运动
答案　C
解析　由题图可知，物体先朝正方向做匀加速直线运动，接着做匀减速直线运动，再做正方向的匀加速直线运动，周期性的朝单方向运动，由于加速和减速阶段的加速度大小相等，所以2 s末的速度为零，位移不为零，A、B、D错误，C正确.
9.将一个小球以某一初速度竖直上抛，空气阻力与速度大小成正比，且始终小于小球的重力.从抛出到落回抛出点的全过程中，以下判断正确的选项是(　　)
A.上升经历的时间一定小于下降经历的时间
B.小球的加速度方向不变，大小一直在减小
C.小球的加速度方向不变，大小先减小后增大
D.上升到最高点时，小球的速度为零，加速度也为零
答案　AB
解析　由于空气阻力的影响，球上升和下降经过同一高度处时，一定是上升的速度大于下降的速度，因此上升过程的平均速度一定大，故上升经历的时间一定小于下降经历的时间，故A正确；无论上升还是下降，合力始终向下，上升过程mg＋kv＝ma，v减小因此a减小；下降过程mg－kv＝ma，v增大因此a减小，即小球的加速度一直减小，故B正确，C错误；最高点处速度为零，加速度为g，故D错误.
10.如图7所示，某旅游景点的倾斜索道与水平线夹角θ＝30°，当载人车厢以加速度a斜向上加速运动时，人对车厢的压力为体重的1.25倍，此时人与车厢相对静止，设车厢对人的摩擦力为f，人的体重为G，重力加速度为g，下面正确的选项是(　　)
图7
A.a＝ B.a＝
C.f＝G D.f＝G
答案　BD
解析　由于人对车厢底的正压力为其重力的1.25倍，所以在竖直方向上有Fy－mg＝ma上，解得a上＝0.25g，设水平方向上的加速度为a水，那么＝tan 30°＝，所以a水＝g，那么a＝＝g，f＝ma水＝G，B、D正确.
11.如图8所示，一小球从空中自由落下，在与正下方的直立轻质弹簧接触直至速度为零的过程中，关于小球的运动状态，以下说法中正确的选项是(　　)
图8
A.接触后，小球做减速运动，加速度的绝对值越来越大，速度越来越小，最后等于零
B.接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其速度先增大后减小直到为零
C.接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处
D.接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方
答案　BD
解析　从小球下落到与弹簧接触开始，一直到把弹簧压缩到最短的过程中，弹簧弹力与小球重力相等的位置是转折点，之前重力大于弹力，之后重力小于弹力，而随着小球向下运动，弹力越来越大，重力恒定，所以之前重力与弹力的合力越来越小，之后重力与弹力的合力越来越大，且反向(竖直向上).由牛顿第二定律知，加速度的变化趋势和合力的变化趋势一样，而在此过程中速度方向一直向下.
12.如图9所示为运送粮袋的传送装置，AB间长度为L，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A到B的运动(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，以下说法正确的选项是(　　)
图9
A.粮袋到达B点的速度可能大于、等于或小于v
B.粮袋开始运动的加速度为g(sin θ－cos θ)，假设L足够大，那么以后将以速度v做匀速运动
C.假设μ＜tan θ，那么粮袋从A到B一直做加速运动
D.不管μ大小如何，粮袋从A到B一直做匀加速运动，且a＞gsin θ
答案　AC
解析　粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B点时的速度小于v；可能先匀加速运动，当速度与传送带相同后，做匀速运动，到达B点时速度与v相同；也可能先做加速度较大的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度较小的匀加速运动，到达B点时的速度大于v；故A正确.粮袋开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，大小为μmgcos θ，根据牛顿第二定律得，加速度a＝g(sin θ＋μcos θ)，故B错误.假设μ＜tan θ，那么重力的下滑分力大于滑动摩擦力，故a的方向一直向下，粮袋从A到B一直是做加速运动，可能是一直以g(sin θ＋μcos θ)的加速度匀加速；也可能先以g(sin θ＋μcos θ)的加速度匀加速，后以g(sin θ－μcos θ)的加速度匀加速，故C正确.由以上分析可知，粮袋从A到B不一定一直做匀加速运动.故D错误.
二、实验题(此题共2小题，共14分)
13.(6分)某探究学习小组的同学们要“探究加速度与力、质量的定量关系〞，他们在实验室组装了一套如图10所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘.实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出).
图10
(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于〞或“不等于〞)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要〞或“不需要〞).
(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1和光电门2的中心距离为s.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，重力加速度为g，那么该实验要验证的关系式是________________.
答案　(1)等于　不需要　(2)F＝(－)
解析　(1)由于力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量.
(2)由于挡光板的宽度l很小，故小车在光电门1处的速度v1＝，在光电门2处的速度为v2＝，由v22－v12＝2as，得a＝＝(－).故验证的关系式为F＝Ma＝(－)＝(－).
14.(8分)如图11所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机DIS直接显示物体加速度)探究加速度与力的关系〞的实验装置.
图11
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持______________不变，用钩码所受的重力大小作为__________，用DIS测小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量，屡次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据画出a－F关系图线(如图12所示).
图12
①分析此图线OA段可得出的实验结论是____________________________.
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______.(填选项前字母)
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.轨道保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
答案　(1)小车总质量　小车所受的合外力　(2)①在质量不变时，加速度与合外力成正比　②C
解析　(1)保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力，用DIS测加速度.
(2)①OA段为直线，说明在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比.
②设小车质量为M，所挂钩码的质量为m，由实验原理得mg＝F＝Ma，即a＝＝，而实际上a′＝，可见a′＜a，AB段明显偏离直线是由于没有满足M≫m造成的，故A、B、D错误，C正确.
三、计算题(此题共3小题，共38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)
图13
15.(10分)在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动.10 s后拉力大小减小为，并保持恒定.该物体的速度－时间图象如图13所示(取g＝10 m/s2).求：
(1)物体所受到的水平拉力F的大小；
(2)该物体与地面间的动摩擦因数.
答案　(1)9 N　(2)0.125
解析　(1)物体的运动分为两个过程，由题图可知两个过程的加速度分别为：
a1＝1 m/s2，a2＝－0.5 m/s2
对物体受力分析如图甲、乙所示：
甲　　　　　　　　乙
对于两个过程，由牛顿第二定律得：
F－f＝ma1
－f＝ma2
联立以上二式解得：
F＝9 N，f＝5 N
(2)由滑动摩擦力公式得：
f＝μFN＝μmg
解得μ＝0.125.
16.(12分)如图14所示，某人用轻绳牵住一只质量m＝0.6 kg的氢气球，因受水平风力的作用，系氢气球的轻绳与水平方向成37°角.空气对气球的浮力为15 N，人的质量M＝50 kg，且人受的浮力忽略不计.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
图14
(1)求水平风力的大小；
(2)求人对地面的压力大小；
(3)假设水平风力增强，人对地面的压力如何变化？并说明理由.
答案　(1)12 N　(2)491 N　(3)见解析
解析　(1)对氢气球进行受力分析，如图甲所示.
由平衡条件可知，
竖直方向，F浮＝mg＋FTsin 37°；
水平方向，F风＝FTcos 37°，
解得F风＝12 N，FT＝15 N.
(2)对人进行受力分析，如图乙所示.
由平衡条件可知，
竖直方向，FN＝Mg－FT′sin 37°＝500 N－15 N×0.6＝491 N；
根据牛顿第三定律，人对地面的压力大小为491 N.
(3)假设风力增强，只改变了水平方向的力，视氢气球及人为一整体，所以竖直方向上的受力情况没有改变，人对地面的压力不变.
17.(16分)如图15所示，一质量为mB＝2 kg的木板B静止在光滑的水平面上，其右端上外表紧靠一固定斜面轨道的底端(斜面底端与木板B右端的上外表之间有一段小圆弧平滑连接)，轨道与水平面的夹角θ＝37°，一质量为mA＝2 kg的物块A由斜面轨道上距轨道底端s0＝8 m处由静止释放，物块A刚好没有从木板B的左端滑出，物块A与斜面轨道间的动摩擦因数为μ1＝0.25，与木板B上外表间的动摩擦因数为μ2＝0.2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，物块A可看做质点，请问：
图15
(1)物块A刚滑上木板B时的速度为多大？
(2)物块A 从刚滑上木板B到相对木板B静止共经历了多长时间？木板B有多长？
答案　(1)8 m/s　(2)2 s　8 m
解析　(1)设物块A沿斜面下滑的加速度为a1，那么
mAgsin θ－μ1mAgcos θ＝mAa1
解得a1＝4 m/s2
物块A滑到木板B上时的速度为
v1＝＝ m/s＝8 m/s.
(2)物块A在木板B上滑动时，它们在水平方向上的受力大小相等，质量也相等，故它们的加速度大小相等，
数值为a2＝＝μ2g＝2 m/s2
设木板B的长度为L，二者相对静止时经历的时间为t2，最终的共同速度为v2，在到达共同速度时，木板B滑行的距离为s，
利用位移关系得v1t2－a2t22－a2t22＝L
对物块A有v2＝v1－a2t2
v22－v12＝－2a2(s＋L)
对木板B有v22＝2a2s
联立解得相对滑行时间和木板B的长度分别为：
t2＝2 s，L＝8 m.