2021学年新教材高中物理第四章运动和力的关系单元综合练习含解析新人教版必修第一册

1、-1-第4章单元综合专题突破专练专题1连接体问题1.(河南漯河2018高三质检)(多选)如图4-1所示,5块质量相同的木块并排放在水平地面上,它们与地面间的动摩擦因数均相同,当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时,下列说法中正确的是()。图4-1A.由右向左,相邻两块木块之间的相互作用力依次变小B.由右向左,相邻两块木块之间的相互作用力依次变大C.第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6FD.第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F答案：BC解析：取整体为研究对象,由牛顿第二定律得F-5μmg=5ma。再选取1、2两块木块为研究对象,由牛顿第二定律得F-2μmg-FN=2ma,联立两式解得FN=0.6F,进一步分析可得,从左向右,相邻两块木块间的相互作用力是依次变小的,选项B、C正确。2.(湖北团风中学2019高三诊断)在两个足够长的固定的相同斜面体上(其斜面光滑),分别有如图4-2甲、乙所示的两套装置,斜面体B的上表面水平且光滑、长方体D的上表面与斜面平行且光滑,P是固定在B、D上的小柱,完全相同的两根弹簧一端固定在P上,另一端分别连在A和C上,在A与B、C与D分别保持。

2、相对静止状态沿斜面自由下滑的过程中,下列说法正确的是()。图4-2A.两弹簧都处于拉伸状态B.两弹簧都处于压缩状态C.弹簧L1处于压缩状态,弹簧L2处于原长-2-D.弹簧L1处于拉伸状态,弹簧L2处于压缩状态答案：C解析：A与B保持相对静止,则二者向下的加速度是相等的,设它们的总质量为M,则Ma=Mgsinα,所以a=gsinα,方向沿斜面向下。以A为研究对象,若A只受重力和支持力,则不会具有沿斜面向下的加速度,故A受到弹簧水平向左的弹力,即弹簧L1处于压缩状态。同理,若以C、D为研究对象,则C、D整体受到重力、斜面的支持力作用时,合力的大小F合=mgsinα,C受到的重力、斜面的支持力作用提供的加速度为a=gsinα,即C没有受到弹簧的弹力,弹簧L2处于原长状态,故选项C正确,A、B、D错误。故选C。3.(江西九江2019高三质检)如图4-3所示,车内轻绳AB与BC拴住一小球,BC水平,开始时车在水平面上向右做匀速直线运动。现突然刹车做匀减速直线运动,小球仍处于图中所示的位置,则()。图4-3A.AB绳、BC绳拉力都变小B.AB绳拉力变大,BC绳拉力不变C.AB绳拉力不变,BC绳拉力。

3、变小D.AB绳拉力不变,BC绳拉力变大答案：C解析：对球受力分析,可知球受重力、BC绳子的拉力FT2、AB绳子的拉力FT1,如图,根据牛顿第二定律,水平方向:FT2-FT1sinθ=ma,竖直方向:FT1cosθ-mg=0,解得FT1=①,FT2=mgtanθ+ma②。匀速运动时加速度为零,刹车后,加速度向左,AB绳子的拉力不变,BC绳子的拉力变小,故C正确,A、B、D错误。故选C。4.由同种材料制成的物体A和B放在足够长的木板上,随木板一起以速度v向右做匀速直线运动,如图4-4所示。已知物体A的质量大于B的质量。某时刻木板突然停止运动,下列说法正确的是()。-3-图4-4A.若木板光滑,物体A和B之间的距离将增大B.若木板光滑,物体A和B之间的距离将减小C.若木板粗糙,物体A和B一定会相碰D.无论木板光滑还是粗糙,物体A和B之间的距离保持不变答案：D解析：物体A和B放在足够长的木板上,随木板一起以速度v向右做匀速直线运动,若木板光滑,A和B仍以速度v向右做匀速直线运动,物体A和B之间的距离保持不变;若木板粗糙,因为物体A和B是由同种材料制成的,故在木板突然停止运动时,A和B以相同大小。

4、的加速度做匀减速直线运动,考虑到它们有相同的初速度,故它们在相同的时间内发生的位移相等,所以A和B之间的距离也保持不变,所以D正确,A、B、C错误。5.如图4-5所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一质量为m0的平盘,盘中有一质量为m的物体。当盘静止时,弹簧伸长了l,现在向下拉盘使弹簧再伸长Δl后停止,然后松手。设弹簧总处在弹性限度内,则刚刚松开手时盘对物体的支持力等于()。图4-5A.(Δ)(m+m0)gB.(Δ)mgC.ΔmgD.Δ(m+m0)g答案：B解析：当盘静止时,由平衡条件得kl-(m+m0)g=0。当弹簧再伸长Δl时,刚放手瞬间,由牛顿第二定律得k(l+Δl)-(m+m0)g=(m+m0)a,FN-mg=ma,联立解得FN=(Δ)mg。6.(多选)如图4-6所示,质量为2m的物块A与质量为m的物块B放在水平地面上,在已知水平推力F的作用下,A、B做加速运动()。图4-6-4-A.若F作用在A上,且A、B与地面的摩擦不计,则A对B的作用力为B.若F作用在B上,且A、B与地面的摩擦不计,则A对B的作用力为C.若F作用在A上,且A、B与地面的动摩擦因数均为μ,则A对B的作用力为D。

5、.若F作用在A上,且A、B与地面的动摩擦因数均为μ,则A对B的作用力为答案：ABD解析：选项A:对AB整体由牛顿第二定律得F=3ma,①设A对B的作用力为F1,对B由牛顿第二定律得F1=ma,②由①②得F1=,A正确;选项B:设B对A的作用力为F2,对A由牛顿第二定律得F2=2ma,③由①③得F2=F,由牛顿第三定律知A对B的作用力为F2'=F2=F,B正确;选项C、D:对AB整体由牛顿第二定律得F-μ·3mg=3ma',④设A对B的作用力为F3,对B由牛顿第二定律得F3-μmg=ma',⑤由④⑤得F3=,C错误,D正确。专题2临界极值问题7.(福建师大附中2018期中考试)如图4-7所示,质量都为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离为h时B与A分离。下列说法正确的是()。图4-7A.B和A刚分离时,弹簧为原长-5-B.B和A刚分离时,它们的加速度为gC.弹簧的劲度系数等于D.在B与A分离之前,它们做匀加速运动答案：C解析：解答本题的关键在于A、B间的弹力为零时,两物体开始分离。开始时,A和B一起向上做加速运动,对A和B组成的整体有F+k。

6、Δx-2mg=2ma,因F=mg,Δx逐渐减小,故加速度a变小,即在B和A分离前,它们做加速度减小的变加速运动。当A和B间的作用力为零时,B和A将要分离,此时B和A的加速度相等,对物体B有F-mg=maB,得aB=0,故aA=0,对物体A有F弹2-mg=maA,故F弹2=mg。开始时弹力F弹1=2mg,B和A刚分离时弹簧弹力F弹2=mg,故弹簧的劲度系数k=弹-弹=,选项C正确。8.(东北育才学校2018期中考试)如图4-8所示,完全相同的磁铁A、B分别位于铁质车厢竖直面和水平面上,A、B与车厢间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,小车静止时,A恰好不下滑。现使小车加速运动,为保证A、B无滑动,则()。图4-8A.加速度可能向右,大小小于μgB.加速度一定向右,大小不能超过(1+μ)gC.加速度一定向左,大小不能超过μgD.加速度一定向左,大小不能超过(1+μ)g答案：D解析：解答本题的关键是把握“恰好”两个字,即可得出A与小车之间的弹力不能减小,得出加速度的方向,然后根据要保证B无滑动,则受到的摩擦力不能超过最大静摩擦力,根据牛顿第二定律列式求解。当小车静止时,A恰好不下。

7、滑,此时mg=f=μFN,要保证A恰好不下滑,则A与小车之间的弹力不能减小,所以加速度一定向左,B在水平方向上受到摩擦力,竖直方向上受到小车的支持力、重力和吸引力,要保证B无滑动,则受到的摩擦力不能超过最大静摩擦力,即ma=μ(mg+FN),解得a=(1+μ)g,故选项D正确。-6-9.(湖北黄冈2019高一诊断)如图4-9所示,一个质量为M、长为L的圆管竖直放置,顶端塞有一个质量为m的弹性小球,M=4m,球和管间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小均为4mg,管下端离地面高度H=5m。现让管自由下落,运动过程中管始终保持竖直,落地时向上弹起的速度与落地时速度大小相等。若管第一次弹起上升过程中,球恰好没有从管中滑出,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。求:图4-9(1)管第一次落地弹起刚离开地面时,管与球各自的加速度大小;答案：管第一次落地弹起时,管的加速度大小为a1,球的加速度大小为a2,由牛顿第二定律对管:Mg+4mg=Ma1,对球:4mg-mg=ma2,解得a1=20m/s2,方向向下;a2=30m/s2,方向向上。(2)从管第一次落地弹起到球与管达到相同速度时所用的时间;答案：。

8、管第一次碰地时,v0=√,碰后管速v1=√,方向向上;碰后球速v2=√,方向向下。设经过时间t,球、管速度相同,球刚好没有从管中滑出,则有对管:v=v1-a1t,对球:v=-v2+a2t,联立并代入数值,解得t=0.4s。(3)圆管的长度L。答案：管经时间t上升的高度h1=v1t-a1t2,球下降的高度h2=v2t-a2t2,代入数据,解得管长L=h1+h2=4m。10.(河北衡水中学2019高一月考)如图4-10所示,倾角为α的光滑斜面体上有一个小球m被平行于斜面的细绳系于斜面上,斜面体放在水平面上。-7-图4-10(1)要使小球对斜面无压力,求斜面体运动的加速度范围,并说明其方向;答案：当系统加速度向右时,小球对斜面可能没有压力。当小球对斜面恰好没有压力时,对球,由牛顿第二定律得mgcotα=ma1,解得a1=gcotα,方向水平向右,则当加速度a≥a1=gcotα,方向水平向右时,小球对斜面没有压力。(2)要使小球对细绳无拉力,求斜面体运动的加速度范围,并说明其方向;答案：当系统加速度向左时,小球对绳子可能没有拉力。当小球对细绳恰好没有拉力时,对球,由牛顿第二定律得mgtanα=。

9、ma2,解得a2=gtanα,方向水平向左,则当a≥a2=gtanα,方向水平向左时,小球对细绳无拉力。(3)若已知α=60°,m=2kg,当斜面体以a=10m/s2的加速度向右做匀加速运动时,绳对小球的拉力有多大?(g取10m/s2)答案：α=60°,斜面体以a=10m/s2的加速度向右做匀加速运动时,临界加速度为a0=gcot60°=√m/s210m/s2,则小球飘起来,与斜面不接触,设此时绳子与水平方向夹角为θ,由牛顿第二定律得mgcotθ=ma,解得cotθ=1,则θ=45°,绳对小球的拉力T==20√N。专题3图像问题11.(河南郑州2018十一中期末考试)一个小球从空中某点自由释放,落地后立即以大小相等的速度竖直向上弹起,然后上升到最高点。假设小球在上升和下降过程中受到大小恒定的阻力,规定竖直向下的方向为正方向,则图4-11所示v-t图像中能正确反映这一过程的是()。图4-11答案：C解析：本题易错之处在于不能正确理解合力的变化与速度变化的关系。开始时小球做竖直向下的匀加速直线运动,因为选竖直向下为正方向,则速度为正且一直增大,加速度方向竖直向下,且大小为a=g-,保持不变。

10、;落地后弹起的过程中,小球向上做减速运动,速度为负且一直-8-减小,加速度大小为a'=g+,保持不变,方向竖直向下,故上升过程的加速度大于下落过程的加速度,C正确。12.(重庆十八中2018期末考试)一物体在多个力的作用下处于静止状态,如果仅使其中某个力的大小逐渐减小到零,然后又逐渐从零恢复到原来大小,在上述过程中,此力的方向一直保持不变,那么如图4-12所示的v-t图像中,可能符合此过程中物体运动情况的是()。图4-12答案：D解析：其中的一个力逐渐减小到零的过程中,物体受到的合力逐渐增大,则其加速度逐渐增大,速度时间图像中图线的斜率表示加速度,所以在力逐渐减小到零的过程中,图线的斜率的绝对值逐渐增大;当这个力又从零恢复到原来大小时,合力逐渐减小,加速度逐渐减小,图线斜率的绝对值逐渐减小。只有D符合题意。13.(广东广州六中2018期中考试)(多选)如图4-13所示,物体沿斜面由静止开始下滑,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接,图中v、a、f、s、t分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小、路程、时间。下列选项可能正确的是()。