2019版物理(人教版)练习：第四章 章末检测含解析

2.实验：探究加速度与力、质量的关系必备知识基础练1.图甲为探究加速度与力、质量的关系的实验装置。

(1)在补偿阻力的过程中，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，根据纸带点迹可判断应适当(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，直至小车匀速运动；(2)补偿阻力后，当满足小车质量m0远大于钩码质量m的条件时，小车所受的合力可近似等于钩码的重力。

实验中，当所挂钩码数量一定时，研究小车加速度a与其质量m0的关系，由于未满足上述质量条件，实验结果得到的图像可能是；(3)图丙为实验中打出的一条纸带，纸带上有七个相邻的计数点，每个相邻计数点间有4个点未标出，经测量：x AB=4.21cm、x BC=4.63cm、x CD=5.04cm、x DE=5.50cm，x E=5.92cm，x FG=6.35cm。

F已知电源的频率为50Hz，则小车的加速度a=m/s2。

(结果保留2位有效数字)丙2.(2022山东菏泽高一期末)某同学用带有滑轮的长木板、小车、打点计时器、沙和沙桶等，做探究物体的加速度与力的关系的实验。

甲乙丙(1)图甲为其安装的实验装置，在该装置中有一处明显的错误，是(选填“a”“b”“c”或“d”)处。

(2)纠正错误后，正确操作实验中打出了一条纸带，从比较清晰的点开始，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点没有标出，测出各计数点到A点的距离，如图乙所示。

已知打点计时器工作电源的频率为50Hz，则此次实验中打C点时小车运动的速度v C=m/s，小车的加速度a=m/s2(结果保留两位有效数字)。

(3)实验时改变沙桶内沙的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度，根据测得的多组数据画出a-F关系图像，如图丙所示。

图线的上端明显偏离直线，造成此现象的主要原因是(选填下列选项的序号)。

A.小车与平面轨道之间存在摩擦B.平面轨道倾斜角度过大C.所挂沙桶和沙的总质量过大D.所用小车的质量过大关键能力提升练3.(2022广西玉林模拟)图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。

第四章光1光的折射必备知识基础练1.(多选)光从某介质射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是()A.比值θ1不变θ2不变B.比值sinθ1sinθ2C.比值sinθ1是一个大于1的常数sinθ2D.比值sinθ1是一个小于1的常数sinθ22.光线由空气射向某介质,当入射角为i时,折射光线与反射光线正好垂直,那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为()A.n=sin i,v=c·sin iB.n=tan i,v=c·tan iC.n=tan i,v=ctaniD.n=cos i,v=ccosi3. (多选)(2021山东青岛模拟)如图所示,虚线表示两种介质的界面及其法线,实线表示一条光线射向界面后发生反射和折射的光线,以下说法正确的是()A.bO是入射光线B.aO是入射光线C.cO是入射光线D.Ob是反射光线4.(2021河北唐山检测)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目。

这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的,如图所示,反光膜内均匀分布着直径为10 μm 的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为√3,为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角应是()A.15°B.30°C.45°D.60°5.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体()A.比物体所处的实际位置高B.比物体所处的实际位置低C.跟物体所处的实际位置一样高D.以上三种情况都有可能6. 如图所示,一根竖直插入水中的杆AB ,在水中部分长1.0 m,露出水面部分长0.3 m,已知水的折射率为43,则当阳光与水平面成37°时,杆AB 在水下的影长为多少?sin 37°=35,cos 37°=457. (2021湖南高二期末)如图所示为一个半径为R 的透明介质球体,M 、N 两点在一条直线上关于球心O 对称,与球心的距离均为85R ,一细束单色光从M 点射向透明介质球体,从P 点射入,穿过球体后到达N 点。

5.牛顿运动定律的应用必备知识基础练1.在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。

在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度为()A.7m/sB.14m/sC.10m/sD.20m/s2.(2022山东潍坊高一期末)近年来我国的航天事业取得了举世瞩目的成就。

如图所示是航天员在空间站完全失重状态下用质量测量仪测定质量的情景：一个支架形状的质量测量仪固定在舱壁上，测量时，航天员把自己固定在支架的一端，将支架打开到指定位置，松手后支架拉着航天员从静止返回舱壁，此过程支架产生恒定拉力F，用光栅测速装置测得支架复位时的速度v和复位经历的时间t，则航天员的质量为()A.FvtB.FtvC.FtvD.vtF3.(多选)(2022山东聊城检测)某商场为了节能安装了智能化电动扶梯。

在无人乘梯时，扶梯缓慢运转；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速再匀速运转。

如图所示，一顾客乘该扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，则下列说法正确的是()A.顾客仅在加速阶段受摩擦力的作用B.顾客受到摩擦力作用时，摩擦力的方向斜向右上方C.顾客受到的支持力总是大于重力D.扶梯对顾客作用力的合力方向先指向右上方，再竖直向上4.(2021河南焦作高一期末)从距地面h高度处由静止释放一小球，与地面碰撞后竖直返回且碰撞前后速率不变，返回的高度为原高度的一半，已知重力加速度为g，小球的质量为m，运动过程中阻力大小不变，则小球所受阻力大小为()mgA.45B.1mg2mgC.34mgD.135.(2021湖北黄冈高一期末)手机给人们带来便利的同时也带来了很多困扰，人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。

若手机从离人约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.2s。

力学单位制A 级　抓基础1．下列说法中正确的是( )A ．物体的质量不变，a 正比于F ，对F 与a 的单位不限B ．对于相同的合外力，a 反比于m ，对m 与a 的单位不限C ．在公式F ＝ma 中，当m 和a 分别以kg 、m/s 2做单位时，F 必须用N 做单位D ．在公式F ＝ma 中，F 、m 、a 三个量可以取不同单位制中的单位答案：C2．在国际单位制中属于选定的物理量和基本单位的是( )A ．力的单位牛顿 B ．热力学温度的单位开尔文C ．路程的单位米D ．电压的单位伏特答案：B3．已知物理量λ的单位为“m”、物理量v 的单位为“m/s”、物理量f 的单位为“s －1”，则由这三个物理量组成的关系式正确的是( )A ．v ＝B ．v ＝λfλf C ．f ＝vλD ．λ＝vf 解析：由于1 m/s ＝1 m×1 s －1，故v ＝λf ，B 正确．答案：B4．质量m ＝20 g 的物体，测得它的加速度a ＝20 cm/s 2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又规范简洁的是( )A ．F ＝ma ＝20×20＝400 NB ．F ＝ma ＝0.02×0.2＝0.004 NC ．F ＝ma ＝0.02 kg×0.2 m/s 2＝0.004 ND ．F ＝ma ＝0.02×0.2 N ＝0.004 N解析：统一单位，m ＝0.02 kg ，a ＝20 cm/s 2＝0.2 m/s 2，由牛顿第二定律可得F ＝ma ＝0.02×0.2 N ＝0.004 N ，D 选项既正确又规范简洁．答案：D5．雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即F ＝kSv 2，则比例系数k 的单位是( )A ．kg/m 4B ．kg/m 3C ．kg/m 2D ．kg/m解析：由F ＝kSv 2得1 kg·m/s 2＝k ·m 2·m 2/s 2，则k 的单位为kg/m 3.B 正确．答案：B6．(多选)有几个同学在一次运算中，得出了某物体位移x 的大小同其质量m 、速度v 、作用力F 和运动时间t 的关系式分别如下，其中一定错误的是( )A ．x ＝B ．x ＝v 2amv 3F C ．x ＝Ft D ．x ＝mv 22F解析：把各物理量的单位都用基本单位表示，v 的单位为m/s ，a 的单位为m/s 2，F 的单位为kg·m/s 2，x 的单位为m.由此可解出A 、B 、C 、D 的单位分别为s 、m 2/s 、kg·m/s 、m ，故A 、B 、C 一定错误，D 可能正确．答案：ABC7．(多选)用国际单位制验证下列表达式，可能正确的是( )A ．x ＝at (x 为位移、a 为加速度、t 为时间)B ．a ＝μg (a 为加速度、μ为动摩擦因数、g 为重力加速度)C ．F ＝m (F 为作用力、m 为质量、v 为速度、R 为半径)v RD ．v ＝(v 为速度、R 为半径、g 为重力加速度)gR 解析：将等式两边各物理量的国际单位制单位代入后进行单位运算，经过验证可知B 、D 可能正确．答案：BD8．选定了长度的单位m ，质量的单位kg ，时间的单位s 之后，就足以导出力学中其他所有的物理量的单位，但必须依据相关的公式．现有一个物理量及其表达式为A ＝，其GM r中M 是质量，r 是长度，又已知G 的单位是N·m 2·kg －2，据此能否推知A 表示什么物理量？解析： 的相应单位是GM r ＝＝N·m 2·kg －2·kg mN·m·kg －1＝m/s.kg·m·s －2·m·kg －1该表达式是速度的单位，所以物理量A 表示速度．答案：A 表示速度B 级　提能力9.如图所示，质量分别为m 和2m 的A 和B 两球用轻弹簧连接，A 球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂A 球的细线剪断，此时A 和B 两球的瞬时加速度a A 、a B 的大小分别是( )A ．a A ＝0，aB ＝0B ．a A ＝g ，a B ＝gC ．a A ＝3g ，a B ＝gD ．a A ＝3g ，a B ＝0解析：分析B 球原来受力如图甲所示，F ′＝2mg剪断细线后瞬间弹簧形变不变，故B 球受力不变，a B ＝0.分析A 球原来受力如图乙所示，F T ＝F ＋mg ，F ′＝F ，故F T ＝3mg .剪断细线，F T 变为0，F 大小不变，物体A 受力如图丙所示．由牛顿第二定律得：F ＋mg ＝ma A ，解得a A ＝3g .答案：D10.如图所示，两小球悬挂在天花板上，a 、b 两小球用细线连接，上面是一轻质弹簧，a 、b 两球的质量分别为m 和2m ，在细线烧断瞬间，a 、b 两球的加速度为(取向下为正方向)( )A ．0，gB ．－g ，gC ．－2g ，gD ．2g ，0解析：在细线烧断之前，a 、b 可看成一个整体，由二力平衡知，弹簧弹力等于整体重力，故弹力向上且大小为3mg .当细线烧断瞬间，弹簧的形变量不变，故弹力不变，故a 受向上3mg 的弹力和向下mg 的重力，取向下为正方向，故a 的加速度a 1＝＝－2g ，负号表示mg －3mg m方向向上．对b 而言，细线烧断后只受重力作用，故b 的加速度为a 2＝＝g ，方向向2mg 2m下．故C 正确．答案：C11．如图所示，A 、B 两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中，A 、B 两球用轻弹簧相连，图乙中A 、B 两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C 与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有( ) 图甲 图乙A ．两图中两球加速度均为g sin θB ．两图中A 球的加速度均为零C ．图乙中轻杆的作用力一定不为零D ．图甲中B 球的加速度是图乙中B 球加速度的2倍解析：撤去挡板前，挡板对B 球的弹力大小为2mg sin θ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，题图甲中A 球所受合力为零，加速度为零，B 球所受合力为2mg sin θ，加速度为2g sin θ；题图乙中杆的弹力突变为零，A 、B 球所受合力均为mg sin θ，加速度均为g sin θ，故题图甲中B 球的加速度是题图乙中B 球加速度的 2倍，故选项A 、B 、C 错误，选项D 正确．答案：D12．如图所示，质量为m ＝1 kg 的小球分别与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，当剪断轻绳的瞬间，取g ＝10 m/s 2，求此时轻弹簧的弹力大小和小球的加速度大小.解析：未剪断轻绳时，小球的受力分析图如图所示，根据共点力平衡，得弹簧的弹力F ＝mg ＝10 N.剪断细线的瞬间，弹簧弹力不变，则轻弹簧的弹力F ＝10 N.此时小球所受的合力F 合＝ mg ，则小球的加速度a ＝＝g ＝14.14 m/s 2.2F 合m2答案：10 N 14.14 m/s 2。

(对应学生用书第74页)[知识结构导图]：[导图填充]：①等时、等效、独立 ②自由落体运动 ③匀速直线运动 ④匀变速⑤G m 1m 2r 2 ⑥m v 2r ⑦m ω2r⑧m (2πT )2r ⑨gR 2[思想方法]： 1．分解法 2．合成法 3．等效法 4．填补法 5．代换法 [高考热点]：1．平抛运动的临界问题 2．卫星的变轨、运行 3．航天器的对接物理方法|类平抛运动的求解技巧1．类平抛运动的特点(1)受力特点物体所受合力为恒力，且与初速度的方向垂直． (2)运动特点在初速度v 0方向做匀速直线运动，在合外力方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a ＝F 合m ．2．类平抛运动的求解技巧(1)常规分解法将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力方向)的匀加速直线运动，两分运动彼此独立，互不影响，且与合运动具有等时性． (2)特殊分解法对于有些问题，可以过抛出点建立适当的直角坐标系，将加速度分解为a x 、a y ，初速度v 0分解为v x 、v y ，然后分别在x 、y 方向列方程求解．在光滑的水平面内，一质量m ＝1 kg 的质点以速度v 0＝10 m/s 沿x 轴正方向运动，经过原点后受一沿y 轴正方向(竖直方向)的恒力F ＝15 N 作用，直线OA 与x 轴成α＝37°，如图4­1所示曲线为质点的轨迹图(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0．6，cos 37°＝0．8)，求：图4­1(1)如果质点的运动轨迹与直线OA 相交于P 点，质点从O 点到P 点所经历的时间以及P 点的坐标；(2)质点经过P 点时的速度大小．[解析]： (1)质点在水平方向上无外力作用做匀速直线运动，竖直方向受恒力F 和重力mg 作用做匀加速直线运动． 由牛顿第二定律得：a ＝F －mg m ＝15－101 m/s 2＝5 m/s 2设质点从O 点到P 点经历的时间为t ，P 点坐标为(x P ，y P ) 则x P ＝v 0t ，y P ＝12at 2又tan α＝y Px P联立解得：t ＝3 s ，x P ＝30 m ，y P ＝22.5 m ． (2)质点经过P 点时沿y 轴正方向的速度v y ＝at ＝15 m/s故过P 点时的速度大小v P ＝v 20＋v 2y ＝513 m/s ． [答案]：(1)3 s (30 m,22．5 m) (2)513 m/s [突破训练]：1．(2018·河北正定中学月考)风洞实验室能产生大小和方向均可改变的风力．如图4­2所示，在风洞实验室中有足够大的光滑水平面，在水平面上建立xOy 直角坐标系．质量m ＝0.5 kg 的小球以初速度v 0＝0.40 m/s 从O 点沿x 轴正方向运动，在0～2.0 s 内受到一个沿y 轴正方向、大小F 1＝0．20 N 的风力作用；小球运动2.0s 后风力方向变为沿y 轴负方向、大小变为F 2＝0．10 N(图中未画出)．试求：图4­2(1)2.0 s 末小球在y 轴方向的速度大小和2.0 s 内运动的位移大小；(2)风力F 2作用多长时间，小球的速度变为与初速度相同． [解析]： (1)设在0～2.0 s 内小球运动的加速度为a 1， 则F 1＝ma 12.0 s 末小球在y 轴方向的速度v 1＝a 1t 1 代入数据解得v 1＝0.8 m/s 沿x 轴方向运动的位移x 1＝v 0t 1 沿y 轴方向运动的位移y 1＝12a 1t 21 2.0 s 内运动的位移s 1＝x 21＋y 21 代入数据解得s 1＝0.82 m ≈1.1 m ．(2)设2.0 s 后小球运动的加速度为a 2，F 2的作用时间为t 2时小球的速度变为与初速度相同．则F 2＝ma 2 0＝v 1－a 2t 2 代入数据解得t 2＝4.0 s ．[答案]：(1)0．8 m/s 1.1 m (2)4.0 s物理模型|双星模型和多星模型1．双星模型(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图4­3所示．图4­3(2)特点：①各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即Gm 1m 2L2＝m 1ω21r 1， Gm 1m 2L2＝m 2ω22r 2． ②两颗星的周期及角速度都相同，即T 1＝T 2，ω1＝ω2．③两颗星的半径与它们之间的距离关系为：r 1＋r 2＝L ．(3)两颗星到圆心的距离r 1、r 2与星体质量成反比，即m 1m 2＝r 2r 1．2．多星模型(1)定义：所研究星体的万有引力的合力提供做圆周运动的向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同． (2)三星模型①如图4­4所示，三颗质量相等的行星，一颗行星位于中心位置不动，另外两颗行星围绕它做圆周运动．这三颗行星始终位于同一直线上，中心行星受力平衡．运转的行星由其余两颗行星的引力提供向心力：Gm 2r 2＋Gm 22r 2＝ma 向．图4­4两行星转动的周期、角速度、线速度的大小相等．②如图4­5所示，三颗质量相等的行星位于一正三角形的顶点处，都绕三角形的中心做圆周运动．每颗行星运行所需向心力都由其余两颗行星对其万有引力的合力来提供．图4­5Gm 2L 2×2×cos 30°＝ma 向，其中L ＝2r cos 30°．三颗行星转动的方向相同，周期、角速度、线速度的大小相等． (3)四星模拟①如图4­6所示，四颗质量相等的行星位于正方形的四个顶点上，沿外接于正方形的圆轨道做匀速圆周运动．图4­6Gm 2L 2×2×cos 45°＋Gm 22L2＝ma ，其中r ＝22L ．四颗行星转动的方向相同，周期、角速度、线速度的大小相等． ②如图4­7所示，三颗质量相等的行星位于正三角形的三个顶点，另一颗恒星位于正三角形的中心O 点，三颗行星以O 点为圆心，绕正三角形的外接圆做匀速圆周运动．图4­7Gm 2L 2×2×cos 30°＋GMmr 2＝ma ，其中L ＝2r cos 30°．外围三颗行星转动的方向相同，周期、角速度、线速度的大小相等．宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m ，半径均为R ，四颗星稳定分布在边长为a 的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G ．关于宇宙四星系统，下列说法错误的是( )A ．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B ．四颗星的轨道半径均为a2C ．四颗星表面的重力加速度均为GmR 2D ．四颗星的周期均为2πa2a 4＋2GmB [四星系统中任一颗星体均受其他三颗星体的万有引力作用，合力方向指向对角线的交点，围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由几何知识可得轨道半径均为22a ，故A 正确，B 错误；在星体表面，根据万有引力等于重力，可得G mm ′R 2＝m ′g ，解得g ＝GmR 2，故C 正确；由万有引力定律和向心力公式得Gm 22a2＋2Gm2a 2＝m4π2T 22a2，所以T ＝2πa 2a 4＋2Gm ，故D 正确．]：[突破训练]：2．(2018·河北冀州2月模拟)2016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波．双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a 、b 两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动，测得a 星的周期为T ，a 、b 两颗星的距离为l ，a 、b 两颗星的轨道半径之差为Δr (a 星的轨道半径大于b 星的轨道半径)，则( )A ．b 星的周期为l －Δr l ＋Δr TB ．a 星的线速度大小为πl ＋ΔrTC ．a 、b 两颗星的半径之比为ll －ΔrD ．a 、b 两颗星的质量之比为l ＋Δrl －ΔrB [由双星系统的运动规律可知，两星周期相等，均为T ，则A 错．由r a ＋r b ＝l ，r a －r b ＝Δr ，得r a ＝12(l ＋Δr )，r b ＝12(l －Δr )，则a 星的线速度大小v a ＝2πr a T ＝πl ＋ΔrT，则B 正确．r a r b ＝l ＋Δr l －Δr ，则C 错．双星运动中满足m a m b ＝r b r a ＝l －Δrl ＋Δr ，则D 错．]：3．(多选)宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三星质量也相同．现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星做圆周运动，如图4­8甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示．设两种系统中三个星体的质量均为m ，且两种系统中各星间的距离已在图甲、图乙中标出，引力常量为G ，则下列说法中正确的是( )甲 乙 图4­8A ．直线三星系统中星体做圆周运动的线速度大小为Gm LB ．直线三星系统中星体做圆周运动的周期为4πL 35GmC ．三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为2L 33GmD ．三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为3GmL 2 BD [在直线三星系统中，星体做圆周运动的向心力由其他两星对它的万有引力的合力提供，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有G m 2L 2＋G m 22L 2＝m v 2L ，解得v ＝125GmL ，A 项错误；由周期T ＝2πrv 知，直线三星系统中星体做圆周运动的周期为T ＝4πL 35Gm ，B 项正确；同理，对三角形三星系统中做圆周运动的星体，有2G m 2L 2cos 30°＝m ω2·L2cos 30°，解得ω＝3Gm L 3，C 项错误；由2G m 2L 2cos 30°＝ma 得a ＝3GmL 2，D 项正确．]：高考热点|平抛中的临界问题1．临界问题的出现原因在平抛运动中，由于时间由高度决定，水平位移由高度和初速度决定，因而在越过障碍物时，有可能会出现恰好过去或恰好过不去的临界状态，还会出现运动位移的极值等情况． 2．临界问题的分析方法(1)根据题意确定临界状态；(2)确定临界轨迹，在轨迹示意图上寻找出几何关系． (3)应用平抛运动规律结合临界条件列方程求解．在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图4­9所示，P 是个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒．高度为h 的探测屏AB 竖直放置，离P 点的水平距离为L ，上端A 与P 点的高度差也为h ．图4­9(1)若微粒打在探测屏AB 的中点，求微粒在空中飞行的时间； (2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围． [解析]： (1)打在中点的微粒 32h ＝12gt 2t ＝3hg ．(2)打在B 点的微粒 v 1＝L t 1，2h ＝12gt 21 v 1＝Lg 4h同理，打在A 点的微粒初速度 v 2＝L g 2h所以微粒初速度的范围为：L g4h ≤v ≤L g 2h ． [答案]：(1)3hg (2)Lg4h ≤v ≤Lg 2h[突破训练]：4．(2015·全国Ⅰ卷)一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图4­10所示．水平台面的长和宽分别为L 1和L 2，中间球网高度为h ．发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为 3 h ．不计空气的作用，重力加速度大小为g ．若乒乓球的发射速率v 在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v 的最大取值范围是( )【导学号：84370204】图4­10A ．L 12g6h <v <L 1g 6hB ．L 14g h <v <4L 21＋L 22g6h C ．L 12g 6h <v <124L 21＋L 22g 6h D ．L 14g h <v <124L 21＋L 22g 6hD [设以速率v 1发射乒乓球，经过时间t 1刚好落到球网正中间．则竖直方向上有3h －h ＝12gt 21 ①，水平方向上有L 12＝v 1t 1 ②．由①②两式可得v 1＝L 14g h ．设以速率v 2发射乒乓球，经过时间t 2刚好落到球网右侧台面的两角处，在竖直方向有3h ＝12gt 22 ③，在水平方向有⎝ ⎛⎭⎪⎫L 222＋L 21＝v 2t 2 ④． 由③④两式可得v 2＝124L 21＋L 22g6h．则v 的最大取值范围为v 1＜v ＜v 2．故选项D 正确．]：如图所示，装甲车在水平地面上以速度v 0＝20 m/s 沿直线前进，车上机枪的枪管水平，距地面高为h ＝1．8 m ．在车正前方竖直立一块高为两米的长方形靶，其底边与地面接触．枪口与靶距离为L 时，机枪手正对靶射出第一发子弹，子弹相对于枪口的初速度为v ＝800 m/s ．在子弹射出的同时，装甲车开始匀减速运动，行进s ＝90 m 后停下．装甲车停下后，机枪手以相同方式射出第二发子弹．(不计空气阻力，子弹看成质点，重力加速度g 取10 m/s 2)(1)求装甲车匀减速运动时的加速度大小；(2)当L ＝410 m 时，求第一发子弹的弹孔离地的高度，并计算靶上两个弹孔之间的距离；(3)若靶上只有一个弹孔，求L 的范围． [解析]： (1)装甲车匀减速运动的加速度大小a ＝v 202s ＝209 m/s 2．(2)第一发子弹飞行时间t 1＝Lv ＋v 0＝0.5 s 弹孔离地高度h 1＝h －12gt 21＝0．55 m 第二发子弹的弹孔离地的高度 h 2＝h －12g ⎝ ⎛⎭⎪⎫L －s v 2＝1.0 m两弹孔之间的距离Δh ＝h 2－h 1＝0.45 m ．(3)第一发子弹打到靶的下沿时(第二发打到靶上)，装甲车离靶的距离为L 1L 1＝(v 0＋v )2hg ＝492 m第二发子弹打到靶的下沿时(第一发打到地上)，装甲车离靶的距离为L 2L 2＝v2hg ＋s ＝570 m故L 的范围为492 m<L ≤570 m ．[答案]：(1)209 m/s 2(2)0．55 m 0.45 m (3)492 m<L ≤570 m。

[课时作业] 单独成册 方便使用[基础题组]一、单项选择题1.在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111 m 的短道竞赛．运动员比赛过程中在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线．图中圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa 为运动员在O 点时的速度方向(研究时可将运动员看成质点)．下列论述正确的是( )A ．发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心B ．发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力C ．若在O 点发生侧滑，则滑动的方向在Oa 左侧D ．若在O 点发生侧滑，则滑动的方向在Oa 右侧与Ob 之间解析：运动员发生侧滑是因为运动员受到指向圆心的合力小于所需要的向心力，A 、B 错误．若在O 点发生侧滑，如果向心力突然消失，则沿切线Oa 运动，而现在是由于所提供的向心力小于所需要的向心力，因此滑动的方向在Oa 与Ob 之间，D 正确．答案：D2．如图是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为r 1的大齿轮，Ⅱ是半径为r 2的小齿轮，Ⅲ是半径为r 3的后轮．假设脚踏板的转速为n ，则自行车前进的速度为( )A.2πnr 1r 3r 2B.πnr 2r 3r 1C.πnr 1r 3r 2D.2πnr 2r 3r 1 解析：前进速度即为Ⅲ轮的线速度，由同一个轮上的点角速度相等，同一链条上的点线速度大小相等可得：ω1r 1＝ω2r 2，ω3＝ω2，又有ω1＝2πn ，v ＝ω3r 3，所以v ＝2πnr 1r 3r 2，A 正确． 答案：A3.如图所示，圆弧形凹槽固定在水平地面上，其中ABC 是以O 为圆心的一段圆弧，位于竖直平面内．现有一小球从一水平桌面的边缘P 点向右水平飞出，该小球恰好能从A点沿圆弧的切线方向进入圆轨道．OA 与竖直方向的夹角为θ1，P A 与竖直方向的夹角为θ2.下列关系式正确的是( )A ． tan θ1tan θ2＝2B ．cot θ1tan θ2＝2C ．cot θ1cot θ2＝2D ．tan θ1cot θ2＝2解析：小球在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，小球在A 点时速度与水平方向的夹角为θ1，tan θ1＝v y v 0＝gt v 0，位移与竖直方向的夹角为θ2，tan θ2＝x y ＝v 0t 12gt 2＝2v 0gt ，则tan θ1tan θ2＝2.故A 正确，B 、C 、D 错误． 答案：A4.(2018·安徽合肥高三模拟)如图所示，在粗糙水平木板上放一个物块，使木板和物块一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，ab 为水平直径，cd 为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，则( )A ．物块始终受到三个力作用B ．只有在a 、b 、c 、d 四点，物块受到合外力才指向圆心C ．从a 到b ，物块所受的摩擦力先增大后减小D ．从b 到a ，物块处于超重状态解析：在c 点处，物块可能只受重力作用，在d 点处，物块只受重力和支持力作用，在其他位置处，物块受到重力、支持力、静摩擦力作用，选项A 错误；物块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，且始终指向圆心，选项B 错误；从a 运动到b ，向心力的水平分量先减小后增大，所以摩擦力先减小后增大，选项C错误；从b 运动到a ，向心加速度有向上的分量，所以物块处于超重状态，选项D 正确．答案：D5.如图所示，长为L 的细绳一端固定在O 点，另一端拴住一个小球．在O 点的正下方与O 点相距2L 3的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子A .把球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子后的瞬间(细绳没有断)，下列说法中正确的是( )A ．小球的向心加速度突然增大到原来的3倍B ．小球的线速度突然增大到原来的3倍C ．小球的角速度突然增大到原来的1.5倍D ．细绳对小球的拉力突然增大到原来的1.5倍解析：细绳碰到钉子的瞬间，线速度不变，B 错误．圆周运动的半径由L 变为L 3，由a ＝v 2r 知，a 增大到原来的3倍，A 正确．根据v ＝rω知，角速度ω增大到原来的3倍，C 错误．细绳碰到钉子前瞬间F T －mg ＝m v 2L ，碰后瞬间F T ′－mg ＝m v 2L 3，再根据机械能守恒有mgL ＝12m v 2，由此可得F T ′＝73F T ，D 错误． 答案：A二、多项选择题6.(2018·安徽皖江名校高三模拟)摩擦传动是传动装置中的一个重要模型，如图所示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动，其中O 、O ′分别为两轮盘的轴心，已知两个轮盘的半径之比r 甲∶r 乙＝3∶1，且在正常工作时两轮盘不打滑．今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A 、B ，两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同，两滑块距离轴心O 、O ′的间距R A ＝2R B .若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来，且转速逐渐增加，则下列叙述正确的是()A ．滑块A 和B 在与轮盘相对静止时，角速度之比为ω甲∶ω乙＝1∶3B ．滑块A 和B 在与轮盘相对静止时，向心加速度的比值为a A ∶a B ＝2∶9C ．转速增加后滑块B 先发生滑动D ．转速增加后两滑块一起发生滑动解析：假设轮盘乙的半径为R ，由题意可知两轮盘边缘的线速度大小相等，有ω甲(3R )＝ω乙R ，得ω甲∶ω乙＝1∶3，所以滑块相对轮盘滑动前，A 、B 的角速度之比为1∶3，A 正确；滑块相对轮盘滑动前，根据a ＝ω2r 得A 、B 的向心加速度之比为a A ∶a B ＝2∶9，B 正确；据题意可得滑块的最大静摩擦力分别为F f A ＝μm A g ，F f B ＝μm B g ，最大静摩擦力之比为F f A ∶F f B ＝m A ∶m B ，滑块相对轮盘滑动前所受的静摩擦力之比为F f A ′∶F f B ′＝(m A a A )∶(m B a B )＝m A ∶(4.5 m B )，综上分析可得滑块B 先达到最大静摩擦力，先开始滑动，C 正确，D 错误．答案：ABC7.(2018·江苏如皋质检)质量为m 的小球由轻绳a 和b 分别系于一轻质细杆的A 点和B 点，如图所示，绳a 与水平方向成θ角，绳b 在水平方向且长为l ，当轻杆绕轴AB 以角速度ω匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )A ．a 绳的张力不可能为零B ．a 绳的张力随角速度的增大而增大C ．当角速度ω2＞g l tan θ，b 绳将出现弹力D ．若b 绳突然被剪断，则a 绳的弹力一定发生变化解析：对小球受力分析可得a 绳的弹力在竖直方向的分力平衡了小球的重力，解得F T a ＝mg sin θ，为定值，A 正确，B 错误．当F T a cos θ＝mω2l ，即ω＝gl tan θ时，b 绳的弹力为零，若角速度大于该值，则b 绳将出现弹力，C 正确．由于b 绳可能没有弹力，故b 绳突然被剪断，a 绳的弹力可能不变，D 错误．答案：AC8.如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径r＝0.4 m，最低点处有一小球(半径比r小很多)，现给小球一水平向右的初速度v0，要使小球不脱离圆轨道运动，v0应当满足(g取10 m/s2)()A．v0≥0 B．v0≥4 m/sC．v0≥2 5 m/s D．v0≤2 2 m/s解析：要使小球不脱离轨道运动，则需越过最高点或不越过四分之一圆周．越过最高点的临界情况：mg＝m v 2r ，得v＝gr＝2 m/s，由动能定理得－mg·2r＝12m v2－1 2m v2，解得v0＝2 5 m/s；若不通过四分之一圆周，根据机械能守恒定律有mgr＝12m v2，解得v0＝2 2 m/s.所以v≥2 5 m/s或v≤2 2 m/s均符合要求，C、D正确，A、B错误．答案：CD[能力题组]一、选择题9.如图所示，竖直面内的光滑圆轨道处于固定状态，一轻弹簧一端连接在圆轨道圆心的光滑转轴上，另一端与圆轨道上的小球相连，小球的质量为1 kg，当小球以2 m/s的速度通过圆轨道的最低点时，球对轨道的压力为20 N，轨道的半径r＝0.5 m，重力加速度g取10 m/s2，则小球要能通过圆轨道的最高点，小球在最高点的速度至少为()A．1 m/s B．2 m/sC．3 m/s D．4 m/s解析：设小球在轨道最低点时所受轨道支持力为F1、弹簧弹力大小为F N，则F1－mg－F N＝m v2 1r，求得F N＝2 N，可判断出弹簧处于压缩状态．小球以最小速度通过最高点时，球对轨道的压力刚好为零，则mg －F N ＝m v 22r ，求得v 2＝2 m/s ，B 项正确．答案：B10.如图所示，细绳长为L ，挂一个质量为m 的小球，小球离地面的高度h ＝2L ，当绳受到大小为2mg 的拉力时就会断裂，绳的上端系一质量不计的环，环套在光滑水平杆上．现让环与小球一起以速度v ＝gL 向右运动，在A 处环被挡住而立即停止，A 离墙的水平距离也为L ，小球在以后的运动过程中，小球第一次碰撞点离墙角B 点的距离是ΔH (不计空气阻力)，则( )A ．ΔH ＝12LB ．ΔH ＝53LC ．ΔH ＝23LD ．ΔH ＝32L解析：环被A 挡住时，小球做圆周运动，受到重力和绳子的拉力作用，两者的合力充当向心力，故有F T －mg ＝m v 2L ，因为v ＝gL ，代入解得F T ＝2mg ，故绳子会断开，断开之后小球做平抛运动，设小球直接落地，则h ＝12gt 2，小球的水平位移x ＝v t ＝2L ＞L ，所以小球先与墙壁碰撞．设小球平抛后经时间t ′与墙壁碰撞，则t ′＝L v ＝L g ，小球下落高度h ′＝12gt ′2＝L2，碰撞点距B 的距离ΔH＝2L －L 2＝32L ，故D 正确．答案：D11.(多选)(2018·湖南长沙高三联考)如图所示，质量为m 的小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的有( ) A ．小球通过最高点的速度可能小于gRB ．小球通过最低点时对轨道的压力大小等于小球的重力C ．小球在水平线ab 以下管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力D ．小球在水平线ab 以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力解析：小球在光滑圆形管道内做圆周运动，只受重力和弹力，两者的合力提供向心力．小球通过最高点时，速度可以无限接近于零，选项A正确；小球通过最低点时，受到重力和弹力，两者合力提供向心力，有F N－mg＝m v 2R，选项B错误；小球在水平线ab以下管道中运动时，受到重力和弹力，合力沿半径方向的分力提供向心力，由于重力有背离圆心的分量，所以弹力一定指向圆心，因此外侧管壁必然对小球有作用力，选项C正确；同理，小球在水平线ab以上管道中运动时，由于重力有指向圆心的分量，所以弹力可以背离圆心，也可以指向圆心，选项D错误．答案：AC二、非选择题12.(2018·陕西西安质检)某工厂生产流水线示意图如图所示，半径R＝1 m的水平圆盘边缘E点固定一小桶，在圆盘直径DE正上方平行放置的水平传送带沿顺时针方向匀速转动，传送带右端C点与圆盘圆心O在同一竖直线上，竖直高度h＝1.25 m．AB为一个与CO在同一竖直平面内的四分之一光滑圆轨道，半径r＝0.45 m，且与水平传送带相切于B点．一质量m＝0.2 kg 的滑块(可视为质点)从A点由静止释放，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，当滑块到达B点时，圆盘从图示位置以一定的角速度ω绕通过圆心O的竖直轴匀速转动，滑块到达C点时恰与传送带同速并水平抛出，刚好落入圆盘边缘的小桶内．取g＝10 m/s2，求：(1)滑块到达圆弧轨道B点时对轨道的压力N B；(2)传送带BC部分的长度L；(3)圆盘转动的角速度ω应满足的条件．解析：(1)滑块从A到B过程中，由动能定理有mgr＝12m v2B解得v B＝2gr＝3 m/s滑块到达B 点时，由牛顿第二定律有N B ′－mg ＝m v 2B r解得N B ′＝6 N根据牛顿第三定律，滑块到达B 点时对轨道的压力大小为6 N ，方向竖直向下．(2)滑块离开C 点后做平抛运动，h ＝12gt 21解得t 1＝2h g＝0.5 s v C ＝R t 1＝2 m/s 滑块由B 到C 过程中，根据动能定理，有－μmgL ＝12m v 2C －12m v 2B解得L ＝v 2B －v 2C 2μg ＝1.25 m(3)滑块由B 到C 过程中，根据运动学公式，有L ＝v B ＋v C 2t 2解得t 2＝2L v B ＋v C＝0.5 s 则t ＝t 1＋t 2＝1 s圆盘转动的角速度ω应满足条件t ＝n ·2πω(n ＝1,2,3，…)解得ω＝2n π rad/s(n ＝1,2,3，…)．答案：(1)6 N ，方向竖直向下 (2)1.25 m(3)ω＝2n π rad/s(n ＝1,2,3，…)13．(2018·湖南六校联考)如图所示为水上乐园的设施，由弯曲滑道、竖直平面内的圆形滑道、水平滑道及水池组成，圆形滑道外侧半径R ＝2 m ，圆形滑道的最低点的水平入口B 和水平出口B ′相互错开，为保证安全，在圆形滑道内运动时，要求紧贴内侧滑行．水面离水平滑道高度h ＝5 m ．现游客从滑道A 点由静止滑下，游客可视为质点，不计一切阻力，重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)起滑点A 至少离水平滑道多高？(2)为了保证游客安全，在水池中放有长度L ＝5 m 的安全气垫MN ，其厚度不计，满足(1)的游客恰落在M 端，要使游客能安全落在气垫上，安全滑下点A 距水平滑道的高度取值范围为多少？ 解析：(1)游客在圆形滑道内侧恰好滑过最高点时，有mg ＝m v 2R ①从A 到圆形滑道最高点，由机械能守恒，有mgH 1＝12m v 2＋mg ×2R ②解得H 1＝52R ＝5 m ③(2)落在M 点时抛出速度最小，从A 到C 由机械能守恒mgH 1＝12m v 21④v 1＝2gH 1＝10 m/s ⑤水平抛出，由平抛运动规律可知h ＝12gt 2⑥得t ＝1 s则s 1＝v 1t ＝10 m落在N点时s2＝s1＋L＝15 m则对应的抛出速度v2＝s2t＝15 m/s⑧由mgH2＝12m v2 2得H2＝v2 22g＝11.25 m安全滑下点A距水平滑道高度范围为5 m≤H≤11.25 m⑨答案：(1)5 m(2)见解析。

章末检测(满分：100分，时间：45分钟)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分.1～5题只有一个选项正确，6～8题有多个选项正确)1．关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是( )A ．物体在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变B ．物体做曲线运动时，某点的加速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向C ．物体受到变化的合力作用时，它的速度大小一定改变D ．做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用解析：物体在垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变，故A 错误；物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向，而不是加速度方向，故B 错误；物体受到变化的合力作用时，它的速度大小可以不改变，比如匀速圆周运动，故C 错误；物体做曲线运动的条件：一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用，故D 正确．答案：D2.2016年8月6日里约奥运会自行车项目比赛开始，自行车是奥运比赛的金牌大户，总共将决出16块金牌．如图所示，在室内自行车比赛中，运动员以速度v 在倾角为θ的赛道上做匀速圆周运动．已知运动员的质量为m ，做圆周运动的半径为R ，重力加速度为g ，则( )A ．将运动员和自行车看作一个整体，整体受重力、支持力、摩擦力、向心力的作用B ．运动员受到的合力大小为m v 2R ，受到的向心力大小也是m v 2RC ．运动员做圆周运动的角速度为v RD ．如果运动员减速，运动员将做离心运动解析：受力分析不能分析向心力，选项A 错误；做匀速圆周运动的物体，向心力等于合力，选项B 正确；运动员做圆周运动的角速度为ω＝v R ，选项C 错误；如果运动员减速，运动员将做近心运动，选项D 错误．。

第四章测评(时间：75分钟满分：100分)一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.如图所示是用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察光源时所得到的三种图像。

当游标卡尺两测量爪间的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时，所得到的图像的顺序是()A.abcB.cbaC.bacD.cab2.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光()A.在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大3.有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能增大紫外线反射的眼镜。

他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，紫外线的频率为8.1×1014Hz。

那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是()A.9.25×10-8mB.1.85×10-7mC.1.23×10-7mD.6.18×10-8m4.(2021山东临沂月考)如图所示为一个透明球体，其半径为R，AB是一竖直直径，现有一半径为√3R的圆环形平行细光束沿AB方向射向球体(AB直径为圆环中心轴线)，所有光线经折射后恰好经2过B点射出，则透明球体的折射率为()A.√3B.√2C.2√3D.√55.(2021山东潍坊一模)如图甲所示为双缝干涉的实验装置，光源发出的光经滤光片，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。

如图乙所示，屏上P、P1、P2处出现明条纹，Q1、Q2处出现暗条纹，P到S1、S2的距离相等。

若遮光筒内装满水，其他条件不变，则光屏上()甲乙A.不再出现明暗相间的条纹B.P处可能出现暗条纹C.P1处一定为明条纹D.明暗相间的条纹间距变小6.如图所示，空气中有一折射率为√2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB。

2020—2021高中物理人教版（新教材）必修第一册第4章运动和力的关系练习含答案（新教材）人教物理必修第一册第四章运动和力的关系1、如图所示，对下列插图描述正确的是()A．图甲右上方的路牌所标的“50”应为车辆通行的平均速度B．由图乙可推出所有形状规则的物体重心均在其几何中心处C．图丙中掷出后的冰壶能继续运动说明其具有惯性D．图丁中汽车速度减小时速度变化方向与汽车运动方向相同2、如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图．当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动．若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是()A．向右行驶、匀速直线运动B．向左行驶、匀速直线运动C．向右行驶、突然刹车D．向左行驶、突然刹车3、如图所示，质量m＝10 kg的物体在水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向左的推力F＝20 N的作用，g 取10 m/s2，则物体的加速度是()A．0 B．4 m/s2，水平向右C．4 m/s2，水平向左D．2 m/s2，水平向右4、关于力学单位制，下列说法中正确的是()A．厘米、米/秒、牛顿都是导出单位B．千克、米、秒都是基本单位C．在国际单位制中，长度的单位可以是米，也可以是厘米D．牛顿第二定律的表达式F＝ma，在任何单位制中都成立5、在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是15 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.75，该路段限速60 km/h，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度以及是否超速的情况是() A．速度为7.5 m/s，超速B．速度为15 m/s，不超速C．速度为15 m/s，超速D．速度为7.5 m/s，不超速6、某人在地面上最多可举起50 kg的物体，某时他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向(g取10m/s2)()A．2 m/s2，竖直向上 B.53m/s2，竖直向上C．2 m/s2，竖直向下 D.53m/s2，竖直向下7、(双选)“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的纸杯．若突然发现纸杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是()A．高铁匀速向左运动B．高铁可能突然向左加速运动C．高铁可能突然向左减速运动D．高铁可能突然向右减速运动8、如图，某人在粗糙水平地面上用水平恒力F推一购物车沿直线前进，已知推力大小是80 N，购物车的质量是20 kg，购物车与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10 m/s2，下列说法正确的是()A．购物车受到地面的支持力是40 NB．购物车受到地面的摩擦力大小是40 NC．购物车沿地面将做匀速直线运动D．购物车将做加速度为a＝4 m/s2的匀加速直线运动9、2018年11月16日，第26届国际计量大会(CGPM)表决通过了《关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议》，摩尔等4个SI基本单位的定义将改由常数定义．下列各组单位中，属于国际单位制基本单位的是()A．kg'm'A B．kg's'NC．m's'N D．s'A'T10、假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，做匀速行驶，洒水时它的运动将是()A．做变加速运动B．做初速度不为零的匀加速直线运动C．做匀减速运动D．继续保持匀速直线运动11、电梯地板上放一质量为m的木箱，电梯以0.2g的加速度向上加速运动的过程中，木箱()A．处于失重状态，所受支持力为0.8mgB．处于失重状态，所受支持力为0.2mgC．处于超重状态，所受支持力为1.2mgD．处于超重状态，所受支持力为0.8mg12、磁悬浮飞机的运行速度可达v＝150 m/s，假设“飞机”的总质量m＝5 t，沿水平直轨道以a＝1 m/s2的加速度从静止匀加速至最大速度，忽略一切阻力的影响，求：(1)“飞机”所需的动力F；(2)“飞机”由起动至最大速度所需的时间t.13、某同学用图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系．(1)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________(选填“大于”“小于”或“等于”)槽码的重力，为了便于实验探究并减小实验误差，应使小车质量M与槽码质量m满足________的条件．(2)该同学实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)．x1＝3.59 cm，x2＝4.41 cm，x3＝5.19 cm，x4＝5.97 cm，x5＝6.78 cm，x6＝7.64 cm.则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度v B＝________m/s.(结果均保留两位有效数字)(3)通过实验得到如图丙所示的a - F图像，造成这一结果的原因是在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角________(选填“偏大”或“偏小”)．2020—2021高中物理人教版（新教材）必修第一册第4章运动和力的关系练习含答案（新教材）人教物理必修第一册第四章运动和力的关系1、如图所示，对下列插图描述正确的是()A．图甲右上方的路牌所标的“50”应为车辆通行的平均速度B．由图乙可推出所有形状规则的物体重心均在其几何中心处C．图丙中掷出后的冰壶能继续运动说明其具有惯性D．图丁中汽车速度减小时速度变化方向与汽车运动方向相同答案：C2、如图所示是一种汽车安全带控制装置示意图．当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动．若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是()A．向右行驶、匀速直线运动B．向左行驶、匀速直线运动C．向右行驶、突然刹车D．向左行驶、突然刹车解析：若汽车做匀速直线运动，则摆锤竖直悬挂，不会从实线位置摆到虚线位置，故A、B均错误；由图可知摆锤向右摆动，根据惯性知识可推知，汽车可能向左加速或向右减速，故C正确，D错误．答案：C3、如图所示，质量m＝10 kg的物体在水平面上向右运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向左的推力F＝20 N的作用，g 取10 m/s2，则物体的加速度是()A．0 B．4 m/s2，水平向右C．4 m/s2，水平向左D．2 m/s2，水平向右解析：取向右为正方向，物体受到的摩擦力F f＝－μmg＝－0.2×10×10 N＝－20 N，由牛顿第二定律得F＋F f＝ma，解得a＝－4 m/s2.答案：C4、关于力学单位制，下列说法中正确的是()A．厘米、米/秒、牛顿都是导出单位B．千克、米、秒都是基本单位C．在国际单位制中，长度的单位可以是米，也可以是厘米D．牛顿第二定律的表达式F＝ma，在任何单位制中都成立解析：米/秒、牛顿是导出单位，厘米不是导出单位，故A错误；千克、米、秒都是基本单位，故B项正确；在国际单位制中，长度的单位是米，故C项错误；牛顿第二定律的表达式F＝ma，在有些单位制中不成立，故D项错误．答案：B5、在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是15 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.75，该路段限速60 km/h，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度以及是否超速的情况是() A．速度为7.5 m/s，超速B．速度为15 m/s，不超速C．速度为15 m/s，超速D．速度为7.5 m/s，不超速10．解析：由牛顿第二定律得：μmg＝ma，即a＝μg.由v2－v20＝2ax得0－v20＝－2ax，代入数据得v0＝15 m/s＝54 km/h<60 km/h，故选项B正确．答案：B6、某人在地面上最多可举起50 kg的物体，某时他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向(g取10m/s2)()A．2 m/s2，竖直向上 B.53m/s2，竖直向上C．2 m/s2，竖直向下 D.53m/s2，竖直向下解析：此人最大的举力为F＝mg＝50×10 N＝500 N，在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体，说明物体处于失重状态．由牛顿第二定律得m′g－F＝m′a，解得a＝m′g－Fm′＝60×10－50060m/s2＝53m/s2，方向竖直向下．故选D.答案：D7、(双选)“复兴号”高铁在某段水平轨道上匀速行驶，假设高铁上固定着盛满水的纸杯．若突然发现纸杯中的水向右洒出，如图所示，则关于高铁在此种情况下的运动，下列描述正确的是()A．高铁匀速向左运动B．高铁可能突然向左加速运动C．高铁可能突然向左减速运动D．高铁可能突然向右减速运动解析：若高铁匀速向左运动，则水也匀速运动，速度相等，水不会从纸杯中洒出，A错误；高铁突然向左加速，由于惯性，水还没有来得及加速，所以高铁向左的速度大于水向左的速度，可以出现图示情况，B正确；高铁突然向左减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以高铁向左的速度小于水向左的速度，水应向左洒出，C错误；高铁突然向右减速，由于惯性，水还没有来得及减速，所以高铁向右的速度小于水向右的速度，水应向右洒出，D正确．答案：BD8、如图，某人在粗糙水平地面上用水平恒力F推一购物车沿直线前进，已知推力大小是80 N，购物车的质量是20 kg，购物车与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10 m/s2，下列说法正确的是()A．购物车受到地面的支持力是40 NB．购物车受到地面的摩擦力大小是40 NC．购物车沿地面将做匀速直线运动D．购物车将做加速度为a＝4 m/s2的匀加速直线运动解析：购物车沿水平面运动，则在竖直方向受到的支持力与重力大小相等，方向相反，所以支持力F N＝20×10 N＝200 N，A错误；购物车受到地面的摩擦力大小是：F f＝μF N＝0.2×200 N＝40 N，B正确；推力大小是80 N，所以购物车沿水平方向受到的合外力：F合＝F－F f＝80 N－40 N＝40 N，所以购物车做匀变速直线运动，C错误；购物车的加速度：a＝F合m＝4020m/s2＝2 m/s2，D错误．答案：B9、2018年11月16日，第26届国际计量大会(CGPM)表决通过了《关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议》，摩尔等4个SI基本单位的定义将改由常数定义．下列各组单位中，属于国际单位制基本单位的是()A．kg'm'A B．kg's'NC．m's'N D．s'A'T解析：m、kg、A、s是国际单位制中的基本单位，A正确；N、T是导出单位，B、C、D错误．答案：A10、假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，做匀速行驶，洒水时它的运动将是()A．做变加速运动B．做初速度不为零的匀加速直线运动C．做匀减速运动D．继续保持匀速直线运动答案：A11、电梯地板上放一质量为m的木箱，电梯以0.2g的加速度向上加速运动的过程中，木箱()A．处于失重状态，所受支持力为0.8mgB．处于失重状态，所受支持力为0.2mgC．处于超重状态，所受支持力为1.2mgD．处于超重状态，所受支持力为0.8mg解析：电梯向上加速运动，所以木箱处于超重状态．对木箱，由牛顿第二定律得F N－mg＝ma，即F N＝mg＋m×0.2g＝1.2 mg，选项C正确．答案：C12、磁悬浮飞机的运行速度可达v＝150 m/s，假设“飞机”的总质量m＝5 t，沿水平直轨道以a＝1 m/s2的加速度从静止匀加速至最大速度，忽略一切阻力的影响，求：(1)“飞机”所需的动力F；(2)“飞机”由起动至最大速度所需的时间t. 解析：m ＝5 t ＝5 000 kg(1)由牛顿第二定律得：“飞机”所需的动力F ＝ma ＝5 000 N.(2)从起动至最大速度所需时间t ＝v a ＝150 s.答案：(1)5 000 N (2)150 s13、某同学用图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系．(1)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________(选填“大于”“小于”或“等于”)槽码的重力，为了便于实验探究并减小实验误差，应使小车质量M 与槽码质量m 满足________的条件．(2)该同学实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)．x 1＝3.59 cm ，x 2＝4.41 cm ，x 3＝5.19 cm ，x 4＝5.97 cm ，x 5＝6.78 cm ，x 6＝7.64 cm.则小车的加速度a ＝________m/s 2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B 点时小车的速度v B ＝________m/s.(结果均保留两位有效数字)(3)通过实验得到如图丙所示的a - F 图像，造成这一结果的原因是在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角________(选填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)小车运动过程中，槽码对细线的拉力小于其重力，则小车在运动过程。