（2021新人教版）高中物理必修第一册第四章综合测试（含答案与解析）.docx

1、高中物理 必修第一册 1 / 13 第四章综合测试第四章综合测试 一一、选择题选择题（本题共本题共 10 小题小题，每小题每小题 4 分分，共共 40 分分，在每小题给出的四个选项中在每小题给出的四个选项中，第第 16 题只有一项符题只有一项符 合题目要求合题目要求，第第 710 题有多项符合题目要求题有多项符合题目要求，全部选对的得全部选对的得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的分，错选或不答的 得得 0 分）分） 1牛顿在总结 C雷恩、J沃利斯和 C惠更斯等人的研究结果后，提出了著名的牛顿第三定律，阐述了 作用力和反作用力的关系，从而与牛顿第一和第二定律形成了完

2、整的牛顿力学体系，下列说法中正确的是 （） A物体的惯性大小与物体的速度和质量都有关系 B物体对地面的压力和地面对物体的支持力互为平衡力 C当物体不受力或所受合力为零时，物体一定静止 D马拉着车能加速跑的原因是马对车的拉力大于车受到的阻力 2下列描述正确的是（） A路牌所标的“50”为车辆通行的平均速度 B所有形状规则的物体重心均在其几何中心处 C掷出后的冰壶能继续运动，说明其具有惯性 D电梯向上制动时体重计的读数变小，说明人所受重力减小 3伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展，利用如 图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面的O点由静止释放后沿斜面

3、向下运动，并沿右侧斜面上升。斜 面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为 1、2、3，根据三 次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（） A如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态 C如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D小球受到力的一定时，质量越大，它的加速度越小 4A、B 两物体的质量之比:1:2 AB mm ，它们以相同的初速度 0 v在水平面上做匀减速滑行，直到停止， 高中物理 必修第一册 2 / 13 其速度时间图像如图所示。则该过程 A、B 两物体所受的摩擦力之比 fAfB :F

4、F与 A、B 两物体的动摩擦因 数之比:AB分别为（） A1:1，1:1 B1:2，1:4 C2:1，1:2 D1:1，2:1 5如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平 行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的 拉力T和斜面的支持力 N F分别为（重力加速度为g） （） A( sincosTm ga），( cossin ) N Fm ga B( cossinTm ga），( sincos ) N Fm ga C(acossinTmg），( cos + sin ) N Fm ga D( sinc

5、osTm ag），( sincos ) N Fm ga 6我国载人飞船已多次成功发射和回收。假设载人舱在竖直降落时所受空气阻力与速度的平方成正比，即 2 t Fkv，其中k为比例系数。若载人舱的质量为m，重力加速度为g。则下列说法错误的是（） Ak的单位用国际单位制中的基本单位表示是/kg m B载人舱降落过程加速度大小先减小后增大 C降落距离足够大时，裁人舱最终的速度大小为 mg k D载人舱的速度大小为 2 mg k 时，加速度大小为 2 g 7在一节火车车厢内有一个光滑的水平桌面，桌上有一个小球，旁边的乘客观察到，如果火车在水平铁轨 上做匀速直线运动，小球在桌面上保持静止。如果火车做加速

6、直线运动，小球就会由静止开始向后加速运 高中物理 必修第一册 3 / 13 动。由此判断下列说法正确的是（） A此实验可以证明牛顿第一、第二定律都是错误的 B以匀速运动的车厢为参考系，牛顿第一定律成立 C以加速运动的车厢为参考系，牛顿第一定律、牛顿第二定律都不成立 D牛顿定律是被证明了的结论，什么条件下都是成立的 8如图所示，建设房屋时，保持底边L不变，要设计好屋顶的倾角，以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快 地滑离屋顶，雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动。下列说法正确的是（） A倾角越大，雨滴对屋顶压力越大 B倾角越大，雨滴下滑时的加速度越大 C倾角越大，雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度

7、越短 D倾角越大，雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大 9如图所示，材料相同、质量分别为 1 m和 2 m的两物块放在粗糙的水平地面上，用轻质弹簧将两物块接在 一起，当用水平力F作用在 1 m上时，两物块均以加速度a一起做匀加速运动，此时弹簧形变量为 x，则下 列关系正确的是（） A2aa B2xx C2aa D2xx 10在倾角为的光滑斜面上有两个用轻弹簧连接的物块 A 和 B，它们的质量分别为3 m和2 m，弹簧的 劲度系数为k，C 为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面向上的恒力F拉物块 A 使之沿斜面向 上运动，当 B 刚要离开 C 时，A 的加速度方向沿斜面向上，大小为a，则（

8、） A物体 A 始终做匀加速运动 B从静止到 B 刚离开 C 的过程中，弹簧的弹力先减小后增大 C从静止到 B 刚离开 C 的过程中，A 运动的距离为 5sinmg k 高中物理 必修第一册 4 / 13 D恒力F的大小为5sin2mgma 二二、实验题实验题（本题共（本题共 2 小题，共小题，共 16 分分） 11 （8 分）某实验小组要做“探究小车的加速度与合外力的关系”采用的实验装置如图甲。 （1）本实验首先要平衡摩擦力，其目的是_。 A实验时细线的拉力近似等于所挂钩码的重力 B实验时小车所受的合外力等于细线的拉力 C实验时小车所受的合外力等于所挂钩码的重力 （2）本实验_（填“需要”或

9、“不需要” ）钩码的质量远小于小车的质量。 （3）该同学在研究小车运动时打出了一条纸带，在纸带上每连续 5 个间隔取一个计数点，相邻两个计数点 之间的距离如图乙，打点计时器的频率50fHz，则小车的平均加速度为_ 2 m/s（结果保留三位有 效数字） （4）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的aF图像，可能是图丙中的 图线_。 12 （8 分）某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系” 。 （1） 实验前必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。 关于平衡摩擦力的操作方法， 下列说法正确的是_。 A要保持砂桶和小车始终相连 B逐渐垫高木板右侧，直到小车恰好

10、开始滑动 C逐渐垫高木板右侧，直到轻推小车能让小车恰好匀速滑动 D每次改变小车上砝码的数量，都要重新平衡摩擦力 （2）如果该同学平衡好了摩擦力，保持小车和砝码的质量M不变，多次改变砂桶与砂的总重力F（砂的 质量最终达到 1 3 M） ，分别测小车加速度a，根据得到的数据，在aF图像中描点得到的图像应是如图乙 高中物理 必修第一册 5 / 13 中的_， 简述你的判断依据： _ _。 （3）该同学又设计了如图丙所示的装置来进行实验，在自制的双层架子上固定带有刻度标记的木板，架子 放在水平桌面上，两辆相同小车的质量均为M（足够大） ，两个相同托盘的质量均为 0 m，每个砝码的质量 均为m，实验主要

11、操作步骤如下： 平衡车子与木板间的摩擦力； 让两辆小车紧靠右边的挡板，记下小车前端刻度尺读数 0 s，在乙托盘中放入 1 个砝码，在甲托盘中放入 2 个砝码； 同时释放两小车，当小车运动一段时间后（未到滑轮处） ，用手机对整个装置进行拍照，读出照片中甲、 乙前端刻度尺的读数，分别为 1 s、 2 s。 根据本实验方案的原理，在本次实验中验证表达式_（用题中所给物理量表示）成 立，多次实验后即可验证“物体质量一定时，加速度与所受合外力成正比” 。 三三、计算题计算题（本题共本题共 4 小题小题，共共 44 分分，解答时请写出必要的文字说明解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤方程式和

12、重要的演算步骤，只写出只写出 最后答案的不能得分最后答案的不能得分，有数值计算的题有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位答案中必须明确写出数值和单位） 13 （10 分）如图所示，1 kg A m ，2 kg B m ，A、B 间静摩擦力的最大 值是5 N，水平面光滑。用水平力F拉B。求： （1）当拉力大小为12 NF 时，A、B 的加速度大小。 （2）当拉力大小为20 NF 时，A、B 的加速度大小。 高中物理 必修第一册 6 / 13 14 （10 分）如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛 的应用。一架质量2 kgm 的无人机，其动力系统

13、所能提供的最大升力36 NF ，运动过程中所受空气阻 力大小恒为4 N t F 。g取 2 10 m/s。 （1）无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞。求在5 st 时离地面的高度h。 （2）当无人机悬停在距离地面高度100 mH 处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无 人机坠落地面时的速度v。 （3）在无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升力。为保证安全着地， 求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间 1 t。 15 （12 分）如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机，在起重机将质量 3 5 10 kgm 的重物竖直吊起 的过程中，若重物

14、先以加速度 1 a做匀加速运动，达到最大速度2 m/sv ，然后以最大速度匀速运动，最后 以加速度 2 a做匀减速运动恰好到达高层建筑平台时速度为零。 假定高层建筑平台离地面的高度为36 mH ， 重物经过10 s匀加速达到最大速度v，从地面到达高层建筑平台仅用时间28 s。g取 2 9.8 m/s。求： （1）匀加速上升过程中的加速度 1 a及上升高度h。 （2）在匀加速上升过程中，重物对缆绳的拉力。 （3）重物匀速运动的时间。 高中物理 必修第一册 7 / 13 16 （12 分）如图所示，质量为M的矩形木箱与传送带间的动摩擦因数为 3 2 。传送带与水平面成30角， 传送带两端 A、B

15、长15.6 mL ，以4 3 m/sv 的速度顺时针转动 2 10 m/s )g （。求： （1）视木箱为质点，且木箱由静止放到传送带上，求经过多长时间木箱能够从 A 端运动到传送带的 B 端。 （2）现在木箱内用两轻绳将一质量2.0 kgm 的小球悬挂于 P、Q 两点，两细绳绷紧时与车顶面的夹角分 别为30和60。再将木箱由静止放到传送带上，在木箱加速的过程中，当小球相对木箱静止时，P 点绳和 Q 点绳的张力大小分别为多少？ 高中物理 必修第一册 8 / 13 第四章综合测试第四章综合测试 答案解析答案解析 一一、 1 【答案】D 【解析】物体的惯性只和物体的质量有关，与物体的运动状态无关，

16、A 错误；物体对地面的压力和地面对 物体的支持力分别作用在两个物体上，是一对相互作用力，B 错误；根据牛顿第一定律可知，当物体不受 力或所受合力为零时，物体做匀速直线运动或者处于静止状态，C 错误；马拉着车能加速跑是由于对车的 拉力大于车所受的阻力，合力向前，故有向前的加速度，D 正确。 2 【答案】C 【解析】路牌所标的“50”为车辆通行的瞬时速度不超过50 km/h，故 A 错误；所有形状规则且质量分布 均匀的物体重心均在其几何中心处，故 B 错误；惯性是物体保持原来速度不变的性质，掷出后的冰壶能继 续运动说明其具有惯性，故 C 正确；电梯向上制动时体重计的数变小说明人所受支持力减小，但重

17、力不变， 故 D 错误。故选 C。 3 【答案】A 【解析】从实验中小球的三种运动情况可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，如果不受阻力， 就会升到与O点相等的高度，A 正确；其他选项都不能由实验直接得到，需要进一步推理或实验验证，B、 C、D 错误。 4 【答案】D 【解析】根据速度时间图线的斜率表示加速度，可知，:2:1 AB aa ；物体的合力等于摩擦力，由牛顿第 二定律可知，物体所受的摩擦力大小 f Fma，所以摩擦力之比 fAfB :1:1 AA FFm a；根据ag可知， :2:1 ABAB aa，故选 D。 5 【答案】A 【解析】当加速度a较小时，小球与斜面一起运动，此

18、时小球受重力mg、绳子拉 力T和斜面的支持力 N F，绳子平行于斜面，小球的受力如图所示。由牛顿第二定 律得， 水平方向上有cossin N TFma； 竖直方向上有sincos N TFmg， 高中物理 必修第一册 9 / 13 联立得( cossin ) N Fm ga，( sincos )Tm ga，故 A 正确，B、C、D 错误。 6 【答案】B 【解析】 根据 2 f Fkv可知， f 2 F k v ，k的单位为 2 222 / (/ )/ Nkg m skg m smsm ， 选项 A 正确； 根据 2 mgkvma 可知，随速度的增加，加速度逐渐减小，直到加速度等于零时匀速运动

19、，选项 B 错误；当达到最终速度时 满足 2 mgkv， 解得 mg v k ， 选项C正确； 载人舱的速度大小为 2 mg k 时， 代入 2 mgkvma可得 1 g 2 a ， 选项 D 正确。故选 B。 7 【答案】BC 【解析】牛顿运动定律成立的条件是在惯性系中。火车匀速运动时，以火车为参考系，这样的参考系是惯 性系，故牛顿运动定律是成立的；火车加速运动时，以火车为参考系，这样的参考系是非惯性系，故牛顿 运动定律是不成立的，故 A、D 错误，B、C 正确。选 BC。 8 【答案】BD 【解析】屋檐的倾角为，底边为L，设屋顶的坡面长度为s，雨滴下滑时加速度为a。对水滴受力分析， 只受重

20、力mg和屋顶对水滴的支持力 N F， 垂直于屋顶方向有cos N mgF， 平行于屋顶方向有sinmgma， 可知，倾角越大， N F越小，则由牛顿第三定律知雨滴对屋顶的压力N N FF，所以倾角越大，雨滴对 屋顶压力越小，故 A 错误；雨滴下滑的加速度为sinag，则倾角越大，雨滴下滑时的加速度越大，故 B 正确； 设从O到M的时间为t， 水滴的运动位移为 2cos L x ， 由位移时间公式得 2 1 sin 2cos2 L xgt ， 则 2 sin2 L t ，故当=45时，用时最短，故 C 错误；雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度为 22 sintan 2cos L vaxggL ，知

21、倾角越大，雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大，故 D 正确。 9 【答案】BC 【解析】以两个物体和轻质弹簧整体为研究对象，由牛顿第二定律得 1212 ()()Fmm gmm a， 1212 2()() Fmm gmm a，显然，2aa。故 A 错误，C 正确。由上式得 12 F ag mm ， 高中物理 必修第一册 10 / 13 12 2 F ag mm ， 以 2 m为 研 究 对 象 ， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 22 kxm gm a， 得 2 12 m F kx mm ， 22 mkxgm a，得 2 12 2 m F kx mm ，则有2xx，故 B 正确，D 错误。 1

22、0 【答案】BC 【解析】物体 A 沿斜面方向受恒力F、重力沿斜面向下的分力sinmg、弹簧的弹力，弹簧的弹力是变化 的，则合力是变化的，所以加速度是变化的，故 A 错误；弹簧开始是被压缩的，物体 A 向上运动时，弹簧 先回复原长，后被拉长，所以弹力先减小后增大，故 B 正确；开始 A 处于静止状态，弹簧处于压缩状态， 根据平衡有 1 3sinmgkx，解得 1 3sinmg x k ，当 B 刚离开 C 时，B 对挡板的弹力为零，弹簧处于拉伸 状态，有 2 2sinkxmg，解得 2 2sinmg x k ，可知从静止到 B 刚离开 C 的过程中，A 发生的位移 12 5sinmg xxx

23、k ， 故 C 正确； 根据牛顿第二定律有 2 3sin3Fmgkxma， 解得5sin3Fmgma， 故 D 错误。 二二、 11 【答案】 （1）B （2）不需要 （3）0.999 （4）C 【解析】 （1）为了实验时小车所受的合外力等于细线的拉力，需要用小车重力沿长木板的分力与摩擦力平 衡，故 B 正确。 （2）使用传感器可以直接测量拉力的大小，不需要钩码的质量远小于小车的质量。 （3）频率50 Hzf ，则周期0.02 sT ，连续 5 个间隔取一个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔 5 T0.1 st ，根据逐差法可知小车加速度 -222 22 (4.445.456.46)(1.4

24、52.453.46) 10 m/s0.999 m/s 990.1 OFOC xx a T 。 （4）若没有平衡摩擦力，则当0F 时，0a 。也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为 0，可能是 图线 C。 12 【答案】 （1）C 高中物理 必修第一册 11 / 13 （2）C平衡了摩擦力，则a与F成正比，图线过原点，当砂桶和砂的总质量太大，其质量不能远远小 于小车和砝码的质量时，绳上拉力明显小于砂桶和砂的总重力，即小车受到的拉力偏小。 （3） 100 200 2ssmm ssmm 【解析】 （1）平衡摩擦力的方法是不挂砂桶，让小车与纸带相连，垫高木板右侧直到小车在木板上做匀速 直线运动，故

25、A、B 错误，C 正确；每次改变小车上砝码的数量，不需要重新平衡摩擦力，故 D 错误。 （2）如果已经平衡摩擦力，则刚开始aF的图线是一条过原点的直线，不断往桶里加砂，砂的质量最终 达到 3 M ，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，绳上拉力明显小于砂桶和砂的总重力，即小车受 到的拉力偏小，此时图线发生弯曲，故 C 正确。A、B、D 错误.。 （3）已知两小车运动的时间相同，根据 2 1 2 sat，可得 10 1 2 2()ss a t ， 20 2 2 2()ss a t ，若满足 01 02 2 ) () mm ga mm ga （ ，联立可得 100 200 2ssmm ssmm

26、 ，则表明小车的质量一定时，其小车的加速度与合力成正比。 三三、 13 【答案】 （1） 2 4 m/s AB aa （2） 2 5 m/s A a， 2 7.5 m/s B a 【解析】若两物体恰好相对静止时，对物体 A 以及整体的最大加速度为 22 fm 0 5 m/s5 m/s 1 A F a m ，此时 0 ()15 N AB Fmma。 （ 1 ）12 N15 NF ， 则 两 物 体 相 对 静 止 ， 则 运 用 牛 顿 第 二 定 律 得 整 体 的 加 速 度 22 12 m/s4 m/s 1+2 AB AB F aa mm 。 （2）20 N15 NF ，则两物体相对滑动，

27、此时 A 的加速度 2 5 m/s A a，对 B 运用牛顿第二定律得 22 fm 205 m/s7.5 m/s 2 B B FF a m 。 高中物理 必修第一册 12 / 13 14 【答案】 （1）75 m （2）40 m/s （3） 5 5 s 3 【解析】 （1）由牛顿第二定律得， 1 FmgFma，代入数据解得 2 6 m/sa ，上升高度 2 1 2 hat，代入 数据解得75 mh 。 （2） 下落过程中 f1 mgFma， 代入数据解得 2 1 8 m/sa ， 落地时速度 2 1 2va H， 代入数据解得40 m/sv 。 （3）恢复升力后向下减速运动过程 f2 FmgF

28、ma，代入数据解得 2 2 10 m/sa ，设恢复升力时的速度 为 m v，则有 22 12 22 mm vv H aa ， 40 5 / 3 m vm s，由 1 1m va t，代人数据解得 1 5 5 s 3 t 。 15 【答案】 （1） 2 0.2 m/s10 m （2） 4 5 10 N （3）8 s 【解析】 （1）由速度公式得 1 1 va t，解得 2 1 0.2 m/sa ，由位移公式得 2 1 1 1 2 ha t，解得10 mh 。 （2）由牛顿第二定律得 1 Fmgma，解得 4 5 10 NF 。由牛顿第三定律知，重物对缆绳的拉力为 4 5 10 N。 （3）设匀

29、减速运动的时间为 2 t，匀速运动的时间为 3 t，匀减速运动上升的高度为 2 h，匀速运动上升的高度 为 3 h，对匀减速运动，由位移公式得， 22 2 v ht。对匀速运动有 312 tttt 总 ， 323 hHhhvt，联立 解得 3 8 st 。 16 【答案】 （1） 21 3 s 10 （2）05 21 N 【解析】 （1）木箱由静止放在传送带上开始做匀加速运动，由牛顿第二律得cossinMgMgMa， 高中物理 必修第一册 13 / 13 2 cossin2.5 m/sagg， 木 箱 加 速 的 位 移 22 1 (4 3) m9.6 m 222.5 v x a ， 运 动

30、时 间 1 4 38 3 s= s 2.55 v t a ，由于 1 15.6 mxL，所以木箱还需做匀速运动，设匀速运动时间为 2 t， 1 2 15.69.63 s s 24 3 Lx t v ，木箱运动的总时间 12 21 3 s 10 AB ttt。 （2）木箱在加速阶段，P点绳变松弛，故P点绳的张力为 0。设Q点绳与竖直方向的夹角为，Q点绳的 弹力为T， 将加速度a分解到水平方向和竖直方向，如图乙所示，水平分量： 2 5 3 cos30 = m/s 4 x aa，竖直分量 2 5 sin30 = m/s 4 y aa， 由 牛 顿 第 二 定 律 可 得cos y Tmgma，sin x Tma， 联 立 解 得 22 ()()5 21 N yx Tmgmama。