高一运动和力的关系单元测试卷附答案

一、第四章 运动和力的关系易错题培优（难）

1．沿平直公路匀速行驶的汽车上，固定着一个正四棱台，其上、下台面水平，如图为俯视示意图。在顶面上四边的中点a 、b 、c 、d 沿着各斜面方向，同时相对于正四棱台无初速释放4个相同小球。设它们到达各自棱台底边分别用时T a 、T b 、T c 、T d ，到达各自棱台底边时相对于地面的机械能分别为E a 、E b 、E c 、E d （取水平地面为零势能面，忽略斜面对小球的摩擦力）。则有（ ）

A ．a b c d T T T T ===，a b d c E E E E >=>

B ．a b c d T T T T ===，a b d c E E E E ==>

C ．a b d d T T T T <=<，a b d c E E E E >=>

D ．a b d d T T T T <=<，a b d c

E E E E === 【答案】A 【解析】 【分析】

由题意可知，根据相对运动规律可以确定小球的运动状态，根据功的计算式，通过判断力和位移的夹角可判断弹力做功的情况，从而确定落地时的动能。 【详解】

根据“沿平直公路匀速行驶的汽车上，固定着一个正四棱台”，因为棱台的运动是匀速运动，可以选棱台作为参考系，则a 、b 、c 、d 的加速度大小相等，故有

a b c d T T T T ===

判断a 、b 、c 、d 的机械能的变化，只需比较弹力做功的情况即可，根据弹力方向与位移方向的夹角可知，由于b 、d 弹力不做功，机械能不变；a 弹力做正功，机械能增加；c 弹力做负功，机械能减小。故有

a b d c E E E E >=>

结合上面二个关系式，故A 正确。 故选A 。 【点睛】

本题要注意正确选择参考平面，机械能的变化看除重力之外的其它力做功的情况即可。其它力做正功，机械能增加；其它力做负功，机械能减小，其它力不做功，机械能守恒。

2．如图所示是滑梯简化图，一小孩从滑梯上A 点开始无初速度下滑，在AB 段匀加速下滑，在BC 段匀减速下滑，滑到C 点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态．假设小孩在AB 段和BC 段滑动时的动摩擦因数分别为1μ和2μ，AB 与BC 长度相等，则

A ．整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用

B ．动摩擦因数12+=2tan μμθ

C ．小孩从滑梯上A 点滑到C 点先超重后失重

D ．整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力 【答案】B 【解析】 【详解】

小朋友在AB 段做匀加速直线运动，将小朋友的加速度1a 分解为水平和竖直两个方向，由于小朋友有水平向右的分加速度，根据牛顿第二定律知，地面对滑梯的摩擦力方向水平向右；有竖直向下的分加速度，则由牛顿第二定律分析得知：小孩处于失重，地面对滑梯的支持力N F 小于小朋友和滑梯的总重力．同理，小朋友在BC 段做匀减速直线运动时，小孩处于超重，地面对滑梯的支持力大于小朋友和滑梯的总重力，地面对滑梯的摩擦力方向水平向左，故ACD 错误；设AB 的长度为L ，小孩在B 点的速度为v ．小孩从A 到B 为研究对象，由牛顿第二定律可得：11sin cos mg mg ma θμθ-=，由运动学公式可得：

212v a L =；小孩从B 到C 为研究过程，由牛顿第二定律可得：

22cos sin mg mg ma μθθ-=，由运动学公式可得：222v a L =；联立解得：122tan μμθ+=，故B 正确．

3．如图所示，斜面体ABC 放在水平桌面上，其倾角为37o，其质量为M=5kg ．现将一质量为m=3kg 的小物块放在斜面上，并给予其一定的初速度让其沿斜面向上或者向下滑动．已知斜面体ABC 并没有发生运动，重力加速度为10m/s 2，sin37o=0.6．则关于斜面体ABC 受到地面的支持力N 及摩擦力f 的大小，下面给出的结果可能的有( )

A ．N=50N ，f=40N

B ．N=87.2N ，f=9.6N

C ．N=72.8N ，f=0N

D ．N=77N ，f=4N

【答案】

ABD 【解析】 【分析】 【详解】

设滑块的加速度大小为a ，当加速度方向平行斜面向上时，对Mm 的整体，根据牛顿第二定律，有：竖直方向：N-（m+M ）g=masin37° 水平方向：f=macos37°

解得：N=80+1.8a ① f=2.4a ②

当加速度平行斜面向下，对整体，根据牛顿第二定律，有：竖直方向：-N+（m+M ）g=masin37°

水平方向：f=macos37°

解得：N=80-1.8a ③ f=2.4a ④ A 、如果N=50N ，f=40N ，则250

a=

m/s 3

，符合③④式，故A 正确； B 、如果N=87.2N ，f=9.6N ，则a=-4m/s 2，符合①②两式，故B 正确； C 、如果N=72.8N ，f=0N ，不可能同时满足①②或③④式，故C 错误； D 、如果N=77N ，f=4N ，则25

a=m/s 3

，满足③④式，故D 正确； 故选ABD.

4．如图所示，质量为3 kg 的物体A 静止在竖直的轻弹簧上面。质量为2 kg 的物体B 用细线悬挂起来，A 、B 紧挨在一起但A 、B 之间无压力。某时刻将细线剪断，A 、B 一起向下运动过程中（弹簧在弹性限度范围内，g 取10 m/s 2） ，下列说法正确的是（ ）

A ．细线剪断瞬间，

B 对A 的压力大小为12 N B ．细线剪断瞬间，B 对A 的压力大小为8 N

C ．B 对A 的压力最大为28 N

D ．B 对A 的压力最大为20 N

【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】

AB ．剪断细线前，A 、B 间无压力，则弹簧的弹力为

30N A F m g ==

剪断细线的瞬间，对整体分析，整体的加速度为

()22

5030m s 4m s 5

A B A B

m m g F a m m +--=

==+

隔离B 进行分析有

B B m g N m a -=

解得

12N N =

故A 正确，B 错误；

CD ．细线剪断后，整体一起向下运动，先加速后减速，当弹簧被压缩最短时，反向加速度最大，两个物体之间有最大作用力，则有

B B N m g m a ''-=

根据对称性法则可知

24m s a a '==

解得

28N N '=

所以C 正确，D 错误。 故选AC 。

5．如图所示，A 、B 、C 三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A 的质量为2m ，B 和C 的质量都是m ，A 、B 间的动摩擦因数为μ，B 、C 间的动摩擦因数为4

μ

，B 和地面间的动摩

擦因数为

8

μ

.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g .现对A 施加一水平向右的拉力F ，则下列判断正确的是

A ．若A 、

B 、

C 三个物体始终相对静止，则力F 不能超过3

2

μmg B ．当力F ＝μmg 时，A 、B 间的摩擦力为

3

4

mg μ C ．无论力F 为何值，B 的加速度不会超过

34

μg D ．当力F >

7

2

μmg 时，B 相对A 滑动 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】

A.A 与B 间的最大静摩擦力大小为：2μmg,C 与B 间的最大静摩擦力大小为：4

mg

μ，B 与

地面间的最大静摩擦力大小为：

8μ（2m+m+m ）=2

mg μ；要使A ，B ，C 都始终相对静止，

三者一起向右加速，对整体有：F-2

mg

μ=4ma ，假设C 恰好与B 相对不滑动，对C

有：

4

mg

μ=ma ，联立解得：a=

4g μ，F=3

μ2

mg ；设此时A 与B 间的摩擦力为f ，对A 有：F-f=2ma ，解得f=μmg 2μ

3

2

μmg ，故A 正确. B.当力F ＝μmg 时，由整体表达式F-2

mg

μ=4ma 可得：a=1μ8

g ，代入A 的表达式可

得：f=

3

μ4

mg,故B 正确. C.当F 较大时，A,C 都会相对B 滑动，B 的加速度就得到最大，对B 有：2μmg -

4

mg

μ-

2

mg

μ=ma B ，解得a B =

5

μ4

g ，故C 错误. D.当A 恰好相对B 滑动时，C 早已相对B 滑动，对A 、B 整体分析有:F-

2

mg

μ-

4

mg

μ=3ma 1，对A 有：F-2μmg=2ma 1，解得F=

92μmg ，故当拉力F>9

2

μmg 时，B 相对A 滑动，D 错误.胡选：A 、B.

6．如图所示，A 、B 两个物体的质量分别为m 1、m 2，两物体之间用轻质弹性细线连接，两物体与水平面的动摩擦因数相等。现对B 物体施加一水平向右的拉力F ，使A 、B 一起向右做匀加速运动。下列说法正确的是（ ）

A ．若某时刻撒去F ，则撤去F 的瞬间，A 、

B 的加速度保持不变 B ．若F 保持不变，水平面改为光滑的，则弹性细线的拉力大小不变

C ．若将F 增大一倍，则两物体的加速度将增大一倍

D ．若F 逐渐减小，A 、B 依然做加速运动，则在F 减小的过程中，弹性细线上的拉力与F 的比值不变 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】

A ．有F 作用时，

B 物体水平方向受F 、弹性细绳的拉力和地面对B 的滑动摩擦力作用，撤去F 后，B 物体受弹性细绳的拉力和地面对B 的滑动摩擦力作用，故B 物体的受力情况发生变化，所以B 物体的加速度变化，故A 错误； B ．有F 作用时，水平面粗糙，由牛顿第二定律，得

()()1212F m g m g m m a μ-+=+

11=F m g m a μ-绳

联立解得

1

12

=

m F F m m +绳

若F 保持不变，水平面改为光滑的，由牛顿第二定律，得

()12F m m a =+

1=F m a 绳

联立解得

1

12

=

m F F m m +绳

可知弹性细线的拉力大小不变，故B 正确； C ．有F 作用时，水平面粗糙，由牛顿第二定律，得

()()1212F m g m g m m a μ-+=+

若将F 增大一倍，滑动摩擦力不变，故两物体的加速度不会增大一倍，C 错误； D ．有F 作用时，水平面粗糙，由牛顿第二定律，得

()()1212F m g m g m m a μ-+=+

11=F m g m a μ-绳

联立解得

1

12

=

m F F m m +绳

可知，F 减小，弹性绳上的拉力与F 的比值不变，故D 正确。 故选BD 。

7．如图所示，带有长方体盒子的斜劈A 放在固定的斜面体C 的斜面上，长方体盒子底面水平，在盒子内放有光滑球B ，B 恰与盒子前、后壁P 、Q 相接触。现将斜劈A 在斜面体C 上由静止释放，以下说法正确的是（ ）

A ．若C 的斜面光滑，斜劈A 由静止释放，则P 对球

B 有压力

B ．若

C 的斜面光滑，斜劈A 以一定的初速度沿斜面向上滑行，则P 、Q 对球B 均无压力 C ．若C 的斜面粗糙，斜劈A 沿斜面匀速下滑，则P 、Q 对球B 均无压力

D ．若C 的斜面粗糙，斜劈A 沿斜面加速下滑，则Q 对球B 有压力 【答案】CD 【解析】

【分析】

【详解】

A．当斜面光滑，斜劈A由静止释放，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下。所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力。知P点对球无压力，Q点对球有压力。故A错误；

B．当斜面光滑，斜劈A以一定的初速度沿斜面上滑，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下。所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力，故B错误；

C．斜劈A沿斜面匀速下滑，知B球处于平衡状态，受重力和底部的支持力平衡。所以P、Q对球均无压力。故C正确；

D．斜劈A沿斜面加速下滑，斜劈和球这个整体具有相同的加速度，方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律，知B球的合力方向沿斜面向下。所以B球受重力、底部的支持力、以及Q对球的弹力。故D正确。

故选CD。

【点睛】

斜劈A在斜面体C上静止不动，则B受重力和支持力平衡。当斜面光滑，斜劈A和B球具有相同的加速度沿斜面向上减速，通过对B球进行受力分析，判断P、Q对球有无压力。当斜面粗糙，按照同样的方法，先判断出整体的加速度方向，再隔离对B进行受力分析，从而判断P、Q对球有无压力。

8．如右图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为

A．加速下降B．加速上升

C．减速上升D．减速下降

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】

木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到箱顶向下的压力，当物块对箱顶刚好无压力时，物体受到的合力向上，所以系统应该有向上的加速度，是超重，物体可能是向上加速，也可能是向下减速，所以B正确．

【点睛】

当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度；当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向

下的加速度；

9．如图甲所示，为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x 与斜面倾角θ的关系，将某一物体每次以不变的初速率沿足够长的斜面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角θ，实验测得x 与斜面倾角θ的关系如图乙所示，g 取10m/s 2，根据图象可求出( )

A ．物体的初速率v 0＝3m/s

B ．物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.75

C ．取不同的倾角θ，物体在斜面上能达到的位移x 的最小值x 小＝1.44m

D ．当某次θ＝300时，物体达到最大位移后将不会沿斜面下滑 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】

ABC ．当=90θ? 时a g = 据

2012v ax =

得

0126m/s v gx ==

当0θ=?时，a g μ'= 由

2022v a x '=

得

2

2

0.752v gx μ==

设斜面倾角为θ时，沿斜面上升的最大位移达最小

1sin cos a g g θμθ=+

201

2v x a =

联立得

2200

22(sin cos )21sin()

v x g g g θμθμθα==+++

所以

min 1.44m x =

故A 错误，BC 正确；

D ．当某次θ＝300时，物体达到最大位移后，根据

sin 30cos30mg mg μ?

重力沿斜面的分力小于最大静摩擦力，将不会沿斜面下滑，故D 正确。 故选BCD 。

10．质量为m 的光滑圆柱体A 放在质量也为m 的光滑“ V ”型槽B 上，如图，α=60°，另有质量为M 的物体C 通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B 相连，现将C 自由释放，则下列说法正确的是( )

A ．当M= m 时，A 和

B 保持相对静止，共同加速度为0.5g B ．当M=2m 时，A 和B 保持相对静止，共同加速度为0.5g

C ．当M=6m 时，A 和B 保持相对静止，共同加速度为0.75g

D ．当M=5m 时，A 和B 之间的恰好发生相对滑动 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

D.当A 和B 之间的恰好发生相对滑动时，对A 受力分析如图

根据牛顿运动定律有：cot 60mg ma ?= 解得3cot 603

a g g =?=

B 与

C 为绳子连接体，具有共同的运动情况，此时对于B 和C 有：

(2)Mg M m a =+

所以323M a g g M m =

=+，即3

23

M M m =

+ 解得23

2.3733

M m m =

≈- 选项D 错误；

C.当 2.37M m >，A 和B 将发生相对滑动，选项C 错误；

A. 当 2.37M m <，A 和B 保持相对静止。若A 和B 保持相对静止，则有

(2)Mg M m a =+

解得2M

a g M m

=

+

所以当M= m 时，A 和B 保持相对静止，共同加速度为1

3

a g =，选项A 错误； B. 当M=2m 时，A 和B 保持相对静止，共同加速度为1

0.52

a g g ==，选项B 正确。 故选B 。

11．用长度为L 的铁丝绕成一个高度为H 的等螺距螺旋线圈，将它竖直地固定于水平桌面。穿在铁丝上的一小珠子可沿此螺旋线圈无摩擦地下滑（下滑过程线圈形状保持不变），已知重力加速度为g 。这个小珠子从螺旋线圈最高点无初速滑到桌面（小珠子滑入线圈点到滑出线圈点间的位移为H ）这过程中小珠子的平均速度为（ ）

A 2

gH

B 2H gH L

C H gH L

D 2

H gH

L 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

将螺线圈分割为很多小段，每一段近似为一个斜面，由于螺旋线圈等螺距，说明每一小段的斜面倾角相同，设为θ，根据几何关系，有

sin H L

θ=

珠子做加速度大小不变的加速运动，根据牛顿第二定律，有

sin mg ma θ=

解得

sin a g θ=

由于珠子与初速度和加速度大小相同的匀加速直线运动的运动时间完全相同，故根据位移时间关系公式，有

212

L at =

联立解得

2t L

gH = 对珠子，整个过程中小球的位移为H ，故平均速度为

2

H gH

v L

=

故选D 。

12．下图是某同学站在压力传感器上做下蹲-起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间．由图线可知，该同学的体重约为650N ，除此以外，还可以得到以下信息

A ．1s 时人处在下蹲的最低点

B ．2s 时人处于下蹲静止状态

C ．该同学做了2次下蹲-起立的动作

D ．下蹲过程中人始终处于失重状态 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

人在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故下半段是人减速向下的过程，此时加速度方向向上，人处于超重状态，故下蹲过程中先是失重后超重，选项D 错误；在1s 时人的失重最大，即向下的加速度最大，故此时人并没有静止，它不是下蹲的最低点，选项A 错误；2s 时人经历了失重和超重两个过程，故此时处于下蹲静止状态，选项B 正确；该同学在前2s 时是下蹲过程，后2s 是起立的过程，所以共做了1次下蹲-起立的动作，选项C 错误．

13．如图甲所示，足够长的木板B 静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A 。小滑块A 受

到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出小滑块A的加速度a，得到如图乙所示的a-F图象，已知g取10 m/s2，则（）

A．小滑块A的质量为3kg

B．木板B的质量为1kg

C．当F=6N时木板B加速度为2 m/s2

D．小滑块A与木板B间动摩擦因数为0．1

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

ABD．刚开始两者相对静止一起在水平面上运动，当F=3N时有

()

A B

F m m a

=+

之后F再增大，两者发生相对运动，此过程中对A分析有

A A

F m g m a

μ

-=

变形可得

A

F

a g

m

μ

=-

之后图像的斜率

1

A

k

m

=，故有

1211

532

A

k

m

-

===

-

所以2kg

A

m=，当F=5N时有

5

2

2

g

μ

=-

解得0.05

μ=，将2kg

A

m=代入

3()1

A B

m m

=+?

得

1kg

B

m=

B正确AD错误；

C．3N

F>过程中B在A给的摩擦力作用下向右加速运动，所以对B分析可得

'A B m g m a μ=

解得

2'1m/s a =

C 错误； 故选：B 。

14．如图所示，将小砝码置于水平桌面上的薄纸板上，用向右的水平拉力 F 将纸板迅速抽出，砝码最后停在桌面上。若增加 F 的大小，则砝码（ ）

A ．与纸板之间的摩擦力增大

B ．在纸板上运动的时间减小

C ．相对于桌面运动的距离增大

D ．相对于桌面运动的距离不变 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】

A ．砝码对纸板的压力不变，大小等于砝码的重力大小，由f =μN 知砝码与纸板之间的摩擦力不变，故A 错误；

B ．增加F 的大小，纸板的加速度增大，而砝码的加速度不变，所以砝码在纸板上运动的时间减小，故B 正确；

CD ．设砝码在纸板上运动时的加速度大小为a 1，在桌面上运动时的加速度为a 2；则砝码相对于桌面运动的距离为

2212

22v v s a a =+

由

v =a 1t 1

知a 1不变，砝码在纸板上运动的时间t 1减小，则砝码离开纸板时的速度v 减小，由上知砝码相对于桌面运动的距离s 减小，故CD 错误。 故选B 。

15．如图所示为粮袋的传送装置，已知A 、B 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，以下说法正确的是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（ ）

A．粮袋到达B点的速度与v相比较，可能大，也可能相等或小

B．粮袋开始运动的加速度为g（sinθ? μcosθ），若L足够大，则粮袋最后将以速度v做匀速运动

C．若μ≥ tanθ，则粮袋从A到B一定一直做加速运动

D．不论μ大小如何，粮袋从A到B一直做匀加速运动，且a≥ g sinθ

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

A．粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B点时的速度小于或等于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；

B．粮袋开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，大小为μmg cosθ，根据牛顿第二定律得到，加速度a = g（sinθ + μcosθ），若μ < tanθ，则重力沿传送带的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（sinθ + μcosθ）的加速度匀加速，也可能先以g（sinθ + μcosθ）的加速度匀加速，后以g（sinθ? μcosθ）匀加速；故B错误；

C．若μ≥ tanθ，粮袋从A到B可能是一直做加速运动，有可能在二者的速度相等后，粮袋做匀速直线运动，故C错误；

D．由上分析可知，粮袋从A到B不一定一直匀加速运动，故D错误。

故选A。