2023人教版带答案高中物理必修一第四章运动和力的关系微公式版考点题型与解题方法.pdf

1 20232023 人教版带答案高中物理必修一第四章运动和力的关系微公式版考点题型人教版带答案高中物理必修一第四章运动和力的关系微公式版考点题型与解题方法与解题方法 单选题 1、如图所示为课堂的演示实验，A1、A2、A3和B1、B2、B3为完全相同的较大刚性球，A1、A2、A3之间用轻质软弹簧连接，B1、B2、B3之间用轻质细线连接，A1和B1用细线挂在水平木杆上，且离地面高度相等，A1、A2、A3之间距离和B1、B2、B3之间距离均相等现同时将与木杆相连的细线剪断，不计空气阻力，重力加速度为g，则（）AA3和B3一定会同时落地 B剪断瞬间A2与B2的加速度均为g CB1与B2的落地时间差与B2与B3的落地时间差相等 D落地前，A1、A2、A3之间可能碰撞，B1、B2、B3之间不会碰撞 答案：D AB由于剪断细线时弹簧的弹力不能突变，所以A2、A3的合力仍然等于零，其加速度也为零，而细线的拉力可以突变，所以细线剪断瞬间由于重力作用B1、B2、B3均做自由落体运动，所以B3比A3先着地，故 AB 错误；2 C由于B1、B2、B3均做自由落体运动，所以时间越长速度越大，而B1、B2之间的距离和B2、B3之间的距离相等，所以B1与B2的落地时间差小于B2与B3的落地时间差，故 C 错误；D由于B1、B2、B3均做自由落体运动，所以三小球的速度总是相同，不会相撞，而剪断细线的瞬间A1具有向下的加速度，A2、A3的加速度为零，所以之后A1比A2、A3运动得快，A1、A2、A3之间可能碰撞，故 D 正确。故选 D。2、如图所示，在一光滑球面上有质量不计的力传感器通过轻绳连接在甲、乙两物体之间，甲、乙两物体的质量均为 2kg，无初速度释放后某一瞬间位于图中位置，不计一切摩擦，g取 10m/s2，则此时传感器的示数为（）A20NB15N C10ND5N 答案：B 对甲、乙整体进行受力分析，由牛顿第二定律可知绳上的加速度 乙 甲sin30=（乙甲）对乙有 乙 =乙 联立解得 =15N 故选 B。3、一个倾角为=37的斜面固定在水平面上，一个质量为m=1.0kg 的小物块（可视为质点）以v0=4.0m/s 的初速度由底端沿斜面上滑，小物块与斜面的动摩擦因数=0.25。若斜面足够长，已知 sin37=0.6，cos37=0.8，g取3 10m/s2。小物块上滑的最大距离为（）A1.0 mB2.2 mC0.8 mD0.4 m 答案：A 小物块在斜面上上滑过程受力情况如图所示 根据牛顿第二定律有 sin+cos=解得 =sin37+cos37=8m/s2 小物块沿斜面上滑做匀减速运动，到达最高点时速度为零，则有 12 02=2 解得 x=022=1.0m 故 A 正确，BCD 错误。4 故选 A。4、三个表面粗糙程度不同的木板 A、B、C 质量均为m，它们叠放在一起置于光滑的水平面上，木板 A、B 之间的动摩擦因数为，木板 B、C 之间的动摩擦因数为5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现用水平向右的力F推木板 A，下列说法正确的是（）A若=1.5，A 与 B 会相对静止，但 B 与 C 相对滑动 B若=1.1，A 与 B 会相对滑动，但 B 与 C 相对静止 C若=1.3，A 与 B 会相对滑动，B 与 C 也相对滑动 D若=0.5，A 与 B 会相对静止，但 B 与 C 相对滑动 答案：A BDA 对 B 的最大静摩擦力 ABm=B 对 C 的最大静摩擦力 BCm=25 假设 B 与 C 恰好发生相对滑动时，A 与 B 不发生相对滑动，以 C 为研究对象，根据牛顿第二定律可有 BCm=解得 =25 此时对 B、C 组成的整体受力分析，根据牛顿第二定律有 5 AB=2=45 1.2时，B 与 C 一定会发生相对滑动，A 与 B 不一定会发生滑动，设=0时 A 与 B 恰好发生相对滑动，则有 0=25 解得 0=1.6 故当1.2 1.6，A 与 B 会相对静止，B 与 C 相对滑动，A 正确，C 错误。故选。5、如图，在倾角为的光滑斜面上，有两个物块P和Q，质量分别为1和2，用与斜面平行的轻质弹簧相连接，在沿斜面向上的恒力F作用下，两物块一起向上做匀加速直线运动，则（）A两物块一起运动的加速度大小为=1+2 6 B弹簧的弹力大小为=21+2 C若只增大2，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变小 D若只增大，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 答案：B A对整体受力分析，根据牛顿第二定律有 (1+2)sin=(1+2)解得 =1+2 sin 故 A 错误；B对m2受力分析，根据牛顿第二定律有 2sin=2 解得 =21+2 故 B 正确；C根据 =21+2=12+1 可知若只增大2，两物块一起向上匀加速运动时，弹力变大，根据胡克定律，可知伸长量变大，故它们的间距变大，故 C 错误；D根据 =21+2 7 可知T与无关，只增大，两物块一起向上匀加速运动时，弹力不变，根据胡克定律，可知伸长量不变，故它们的间距不变，故 D 错误。故选 B。6、如图所示。质量均为m的a、b两物块用轻杆连接放在倾角为 37的斜面上、a在斜面上的段、b在斜面上的段。斜面上段粗糙，b与段间的动摩擦因数为 0.5，段光滑，重力加速度为g。同时释放a、b，则释放的一瞬间（已知sin37=0.6，cos37=0.8）（）A物块a的加速度大小为 0.4g B物块a的加速度大小为 0.5g C杆对物块a的拉力大小为 0.4mg D杆对物块a的拉力大小为 0.3mg 答案：A 释放a、b的一瞬间、对a、b整体研究，有 2sin37 cos37=2 解得 =0.4 对a研究，有 sin37 =解得 =0.2 8 故选 A。7、物体A、B均静止在同一水平面上，它们的质量分别为、，与水平面的动摩擦因数分别为、，用水平拉力分别拉物体A、B，得到加速度与拉力的关系如图所示，则以下关系正确的是（）A=，B，D，=答案：A 根据牛顿第二定律有 F-mg=ma 所以有 =由此可知图象斜率为质量的倒数，在纵轴上的截距大小为 g，故由图象可知 A=B mAmB 故选 A。8、如图所示，A，B 两木块放在粗糙水平面上，它们之间用不可伸长的轻绳相连，两次连接情况中轻绳倾斜方向不同，已知两木块与水平面间的动摩擦因数分别为 A和 B，且 0BA，先后用水平拉力F1和F2拉着 A、B 一起水平向右匀速运动，则匀速运动过程中（）9 AF1F2CF1=F2D无法确定 答案：A 设两绳子与水平夹角为，对第一个图进行受力分析，根据平衡条件可得 F1=fA+fB 其中 fA=A（mAgT1sin）fB=B（mBg+T1sin）联立解得 F1=AmAg+BmBg+（BA）T1sin 同理可知，第二个图的拉力 F2=AmAg+BmBg（BA）T1sin 由题意可知 0BA可知 F1F2 故选 A。9、探究加速度与力的关系的实验装置如图所示，沙和沙桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，对质量m和M的选取，以下最合理的一组是（）10 AM=300g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g BM=300g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g CM=500g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g DM=500g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g 答案：C 平衡摩擦力后，根据牛顿第二定律可知，对小车 =对整体 =解得 =+要使细线的拉力近似等于小车的牵引力，则需满足 则题中 C 组最合理。故选 C。10、如图所示，位于倾角为的斜面上的物体 B 由跨过定滑轮的轻绳与物块 A 相连，从滑轮到 A、B 的两段绳都与斜面平行。已知 A 与 B 之间及 B 与斜面之间的动摩擦因数均为；A、B 两物块质量分别为和，滑轮的质量、绳与滑轮及滑轮轴上的摩擦都不计。若用一沿斜面向下的力拉 B 使它做加速度为的匀加速直线运动，重11 力加速度为，以下说法正确的是（）A绳子的拉力为=cos+B绳子的拉力为=sin+C拉力的值为=()sin+(+3)cos+(+)D拉力的值为=(+)sin+(+2)cos+(+)答案：C AB对A物体分析 sin cos=解得 =sin+cos+选项 AB 错误；CD对 B 物体分析 +sin (+)cos cos =带入解得 =()sin+(+3)cos+(+)选项 C 正确，选项 D 错误。故选 C。11、如图所示，一条不可伸长的轻绳绕过光滑的轻质定滑轮分别与物块 A、B 相连，细绳两部分分别处于水平和12 竖直状态，桌面光滑，物块 A 和 B 的质量分别为和，重力加速度为。现将系统由静止释放，在 B 没有落地且 A 没有碰到滑轮前，下列判断正确的是（）A物体 A 运动的加速度大小为 B物体 A 运动的加速度大小为(+)C物体 B 对轻绳的拉力大于 D物体 A 处于超重状态 答案：B ABC依题意，设绳的拉力为，对物体 B 研究，根据牛顿第二定律有 =对物体 A，可得 =联立可求得加速度大小为 =+=+3m/s，D 错误。故选 AC。18、图甲是张明同学站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，点是他的重心位置。图乙是根据传感器采集到的数据画出的力时间图线。两图中 各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。取重力加速度=10m/s2。根据图像分析可知（）A张明的重力为1500N B点位置张明处于失重状态 C点位置张明处于超重状态 D张明在点的加速度大于在点的加速度 答案：CD A由图甲和图乙可知，张明同学在点时处于平衡状态，力传感器的读数为500N，由牛顿第三定律可知，力传感器对人的支持力为500N，由平衡条件可知，张明的重力为500N，故 A 错误；18 BC由图乙可知，张明同学在点和点时，力传感器的读数均大于500N，则张明同学处于超重状态，故 B 错误，C 正确；D由图乙可知，张明同学在点时，力传感器的读数为1500N，由牛顿第二定律有 =解得 =20m s2 由图乙可知，张明同学在点时，力传感器的读数为0，由牛顿第二定律有 =1 解得 1=10m s2 则张明在点的加速度大于在点的加速度，故 D 正确。故选 CD。19、如图，质量相等的两滑块 P、Q 置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为。重力加速度大小为g。用水平向右的拉力F拉动 P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前（）AP 的加速度大小的最大值为2 BQ 的加速度大小的最大值为2 CP 的位移大小一定大于 Q 的位移大小 DP 的速度大小均不大于同一时刻 Q 的速度大小 答案：AD 设两物块的质量均为m，撤去拉力前，两滑块均做匀速直线运动，则拉力大小为 19 =2 撤去拉力前对 Q 受力分析可知，弹簧的弹力为 0=AB从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前的过程中，以向右为正方向，撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为，两滑块与地面间仍然保持相对滑动，此时滑块 P 的加速度为 0 =P1 解得 P1=2 此刻滑块 Q 所受的外力不变，加速度仍为零，过后滑块 P 做减速运动，故 PQ 间距离减小，弹簧的伸长量变小，弹簧弹力变小。根据牛顿第二定律可知 P 减速的加速度减小，滑块 Q 的合外力增大，合力向左，做加速度增大的减速运动。故 P 加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为2。Q 加速度大小最大值为弹簧恢复原长时 =Qm 解得 Qm=故滑块 Q 加速度大小最大值为，A 正确，B 错误；C滑块 PQ 水平向右运动，PQ 间的距离在减小，故 P 的位移一定小于 Q 的位移，C 错误；D滑块 P 在弹簧恢复到原长时的加速度为 =P2 解得 P2=20 撤去拉力时，PQ 的初速度相等，滑块 P 由开始的加速度大小为2做加速度减小的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小为；滑块 Q 由开始的加速度为 0 做加速度增大的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小也为。分析可知 P 的速度大小均不大于同一时刻 Q 的速度大小，D 正确。故选 AD。20、如图所示，大圆环质量为M，经过环心的竖直钢丝 AB（质量不计）上套有一质量为m的橡皮球。现让橡皮球沿钢丝以一定的初速度v0竖直向上运动，大圆环对地面无压力，重力加速度为g，则橡皮球上升过程中（）A钢丝对橡皮球的摩擦力为Mg，方向竖直向下 B钢丝对橡皮球的摩擦力为 0 C橡皮球的加速度大小为 D橡皮球的加速度大小为+答案：AD AB大圆环对地面无压力，由牛顿第三定律可知，地面对大圆环无支持力，大圆环受力平衡，橡皮球对钢丝的摩擦力 =方向竖直向上，由牛顿第三定律可知，钢丝对橡皮球的摩擦力 =方向竖直向下，故 A 正确，B 错误；CD对橡皮球进行受力分析，由牛顿第二定律有 21 +=解得橡皮球的加速度大小 =+故 D 正确，C 错误。故选 AD。21、为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示。当此车减速上坡时，乘客（）A座椅的支持力小于乘客的重力 B受到水平向右的摩擦力作用 C受到水平向左的摩擦力作用 D所受力的合力沿斜坡向上 答案：AC BCD当车减速上升时，人、车具有相同的加速度，方向沿斜面向下，则乘客受到合力方向沿斜面向下；由于座椅的上表面是水平的，所以人受到重力、支持力、水平向左的静摩擦力，故 BD 错误，C 正确；A在竖直方向，由牛顿第二定律有 mgFNmay 得 FNmgmay 故 A 正确。故选 AC。22 22、抖空竹是人们喜爱的一项体育活动。最早的空竹是两个如同车轮的竹筒，中间加一个转轴，由于外形对称，其重心在中间位置，初玩者能很好地找到支撑点而使之平衡。随着制作技术的发展，如图所示的不对称的空竹也受到人们的欢迎，现在的空竹大多是塑料制成的，也有天然竹木制成的。关于抖空竹，在空气阻力不可忽略的情况下，下列说法中正确的是（）A空竹启动前用绳子拉住提起，要保证支持力和重力在同一条直线上 B空竹的转动是依靠绳子的拉动，绳子与转轴之间的摩擦力越小越好 C空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和惯性作用 D空竹从抛起到接住，转速会减小，表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动 答案：AD A空竹启动前用绳子拉住提起，此时要选择恰当的位置，保证支持力和重力在同一条直线上，否则空竹会在力矩作用下而翻倒从绳子上落下，选项 A 正确；B空竹是利用绳子与转轴之间的摩擦力使其转动的，所以绳子与转轴之间的摩擦力不能过小，选项 B 错误；C空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和空气阻力的作用，惯性不是力，所以不能说空竹受到惯性作用，选项 C 错误；D空竹从抛起到接住，由于空气阻力的作用，转速比抛出前减小，因此表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动，选项 D 正确。故选 AD。23、水平地面上有一质量为m1的长木板，木板的左端上有一质量为m2的物块，如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图(b)所示，其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a123 随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为 1，物块与木板间的动摩擦因数为 2。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则()A1=11 B2=2(1+2)1(21)C22(1+2)11 D在 0t2时间段物块与木板加速度相等 答案：BD A根据题意，由图(c)可知，t1时刻长木板和物块刚要一起滑动，此时有 1=1(12)故 A 错误；C由图(c)可知，1 2时间内，长木板向右做加速度增大的加速运动，则长木板和物块保持静止，一定有 22 1(12)可得 22+121 故 C 错误；BD由图(c)可知，0 1时间内长木板和物块均静止，1 2时间内长木板和物块一起加速，设一起加速的最大加速度为m，由牛顿第二定律有 22 1(12)=1m 24 2 1(1+2)=(1+2)m 解得 2=2(1+2)1(21)故 BD 正确。故选 BD。24、如图所示，一传送带水平放置，以恒定的速度顺时针转动，一物块以某初速度滑上传送带左端，关于物块在传送带上运动的情况，下列说法正确的是（）A物块一定一直做匀加速直线运动 B物块可能先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动 C物块可能一直做匀速直线运动 D物块可能先做匀减速直线运动，后做匀加速直线运动 答案：BC AB若物块的速度小于传送带的速度，物块先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，A 错误，B 正确；C若物块的速度等于传送带的速度，物块一直做匀速直线运动，C 正确；D若物块的速度大于传送带的速度，物块先做匀减速直线运动，后做匀速直线运动，D 错误。故选 BC。25、下列关于单位制及其应用的说法中正确的是（）A基本单位和导出单位一起组成了单位制 B选用的基本单位不同，构成的单位制也不同 25 C一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定同时确定单位关系 D在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用公式，其结果就一定是用这个单位制中的单位来表示的 答案：ABD A基本单位和导出单位一起组成了单位制，A 正确；B选用的基本单位不同，构成的单位制也不同，B 正确；C一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，同时也确定单位关系，C 错误；D在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用公式，其结果就一定是用这个单位制中的单位来表示的，D 正确。故选 ABD。填空题 26、一辆高速行驶的F1赛车与一架静止在发射场的航天飞机，两者运动状态较难改变的是_，你判断时依据的物理规律是_，请写出你判断的逻辑过程：_。答案：航天飞机 牛顿第二定律 见解析 1 两者运动状态较难改变的是航天飞机 23 根据牛二定律 =物体质量m越大，同样力F产生的加速度a越小，即在相同时间内，速度变化越小，速度是描述运动状态的物理量，越小说明运动状态改变越小，运动状态越难改变 27、应用于机场和火车站的安全检查仪的传送装置可简化为如图所示的模型。传送带始终保持v=0.4 m/s 的恒定速率逆时针运行，行李与传送带之间的动摩擦因数=0.2，A、B 间的距离为 2 m，g取 10 m/s2旅客把行李（可视为质点）无初速度地放在 A 处，开始时行李的加速度大小为_ m/s2，行李到达 B 处时速度大小为_ m/s，行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为_ m。26 答案：2 0.4 0.04 12开始时，对行李，根据牛顿第二定律有 =解得 =2m/s2 设行李做匀加速运动的时间为t1，行李匀加速运动的末速度为=0.4m/s，则 1=0.2s 匀加速运动的位移大小 =1212=0.04m 3之后以速度v匀速运动；行李在传送带上留下的摩擦痕迹长度为 =1 =(0.4 0.2m 0.04m)=0.04m 28、现有以下一些物理量和单位：A特斯拉 B米/秒 C牛顿 D焦耳 E电功率 F秒 G厘米 H库仑 其中属于物理量的有_；在国际单位制中被选定为基本单位的有_。答案：E F 1特斯拉是磁感应强度单位的国际单位，不是基本单位，米/秒是速度的国际单位，不是基本单位，牛顿是力的国际单位，不是基本单位，焦耳是功和能量的国际单位，不是基本单位，秒是时间的国际单位，也是基本单位，厘米是长度的单位，是基本单位，但不是其国际单位，库仑是电量的国际单位，不是基本单位，所以属于物理量的只有电功率这一个，所以填“E”；2题中各单位属于国际单位且是基本单位的只有秒，其余都不是国际单位中的基本单位，所以填“F”。27 29、如图所示，一根轻绳跨过光滑的定滑轮连接人和板，人站在板上以100N的拉力拉绳，人和板一起向右匀速运动，已知人的重力为600N，板的重力为400N，则地面与板之间的动摩擦因数为_，人受到的摩擦力大小为_N，方向_。答案：0.2 100N 向左 1将人与板整体作为研究对象，根据受力关系可知 竖直方向 N=人+板 水平方向 N=2T 联立解得 =0.2 23将板作为研究对象，根据受力关系可知 竖直方向 N=+板 水平方向 N=+T 联立解得人对板的摩擦力 =100N 方向向右 人受到的摩擦力与人对板的摩擦力等大反向，故人受的摩擦力大小为 100N，方向向左。28 30、如图所示，光滑半球形容器质量=0.8kg，O为球心，若将一水平恒力F作用于光滑半球形容器，使质量=0.2kg物块在P点与半球形容器保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动，半球形容器与地面间的动摩擦因数=0.1，OP与水平方向的夹角为=45，取=10m/s2，那么水平恒力=_。答案：11N 根据题意，对物块受力分析，受重力和光滑半球形容器的支持力，由牛顿第二定律有 tan45=由于物块在P点与半球形容器保持相对静止，对整体，由牛顿第二定律有 (+)=(+)联立解得 =(+)tan45+(+)代入数据解得 =11N