2025年高考物理 人教版必修第1册第4章　3含答案含答案

2025年高考物理人教版必修第1册第4章3含答案含答案第四章3课后知能作业基础巩固练知识点一牛顿第二定律的理解和应用1．(多选)关于牛顿第二定律，下列说法正确的是()A．公式F＝ma中，各量的单位可以任意选取B．某一瞬间的加速度只取决于这一瞬间物体所受的合外力，而与这之前或之后的受力无关C．公式F＝ma中，a实际上是作用于物体上每一个力所产生的加速度的矢量和D．物体的运动方向一定与它所受合外力的方向一致解析：公式F＝ma中，各量的单位要取国际单位制；某一瞬间的加速度正比于这一瞬间物体所受的合外力；根据力的独立作用原理，作用于物体上的每一个力都会产生一个加速度，所以物体的加速度实际上是每一个加速度的矢量和；物体的运动方向与它所受合外力的方向无关。故选BC。2．(2024·辽宁盘锦高一期末)质量为6.0×103kg的汽车，以2.0m/s2的加速度做匀加速直线运动。若阻力为3.0×103N，则汽车的牵引力为()A．6.0×103N B．9.0×103NC．1.2×104N D．1.5×104N解析：汽车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有F－Ff＝ma，代入数据解得F＝1.5×104N，则汽车的牵引力为1.5×104N，故D正确，A、B、C错误。故选D。3.如图，运动员手持网球拍托着一个乒乓球沿水平面匀加速跑，球拍平面和水平面之间保持恒定的夹角，且球拍与球保持相对静止，它们间摩擦及空气阻力不计，则要做到这一点，运动员的加速度必须()A．大于某一特定值B．等于某一特定值C．小于某一特定值D．大于或小于某一特定值解析：对乒乓球进行受力分析如图所示，则有mgtanθ＝ma，解得a＝gtanθ，即球拍与球保持相对静止，运动员的加速度大小等于gtanθ，方向水平，与运动员的运动方向相同。故选B。4．(多选)(2024·四川眉山高一期末)一个质量为2kg的物体，在5个共点力的作用下做匀速直线运动。若同时撤去其中大小分别为4N和5N的两个力，其余的力保持不变，此时该物体的加速度大小可能是()A．1m/s2 B．2m/s2C．6m/s2 D．11m/s2解析：4N和5N的两个力的合力F的取值范围为5N－4N≤F≤5N＋4N，解得1N≤F≤9N，由于物体在5个共点力的作用下做匀速直线运动，物体处于平衡状态，当撤去其中大小分别为4N和5N的两个力后，其余力的合力与4N和5N的两个力的合力F等大反向，根据a＝eq\f(F,m)，解得此时该物体的加速度大小范围0.5m/s2≤a≤4.5m/s2，则题中给出的加速度可能值为1m/s2与2m/s2。故选AB。5.(2024·河北高一月考)如图所示，有一辆满载西瓜的汽车在水平路面向左沿直线做匀加速运动，加速度大小为a，其中一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的合力为F，则关于F的大小和方向的判断正确的是()A．F的大小为meq\r(g2＋a2)B．F的大小为maC．F的方向向右偏上D．F的方向水平向左解析：由题意可得，质量为m的西瓜A所受合外力向左，又因为受竖直向下的重力，可得其他西瓜对它的作用力的合力为F，力之间的关系如图所示，由三角形知识以及牛顿第二定律可得F＝eq\r(mg2＋F\o\al(2,合))＝eq\r(mg2＋ma2)＝meq\r(g2＋a2)，由图还可得F的方向向左偏上，故A正确，B、C、D错误。故选A。知识点二瞬时加速度的计算6.(多选)如图所示，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细绳悬挂于固定点O。整个系统处于静止状态。现将细绳剪断，将物块a的加速度的大小记为a1，S1和S2相对于原长的伸长量分别记为Δl1和Δl2，重力加速度大小为g，在剪断的瞬间()A．a1＝3g B．a1＝0C．Δl1＝2Δl2 D．Δl1＝Δl2解析：设三个物块质量均为m，对a、b、c分别受力分析如图，根据平衡条件，对a有F2＝F1＋mg，对b有F1＝F＋mg，对c有F＝mg，所以F1＝2mg。因形变恢复需要过程，弹簧的弹力不能突变，绳的弹力可以突变，绳断拉力立即为零。当绳断后，b与c受力不变，仍然平衡，故a＝0；对a，绳断后合力为F合＝F1＋mg＝3mg＝ma1，a1＝3g，方向竖直向下，故A正确，B错误；当绳断后，b与c受力不变，则F1＝kΔl1，Δl1＝eq\f(2mg,k)；同时F＝kΔl2，所以：Δl2＝eq\f(mg,k)，联立得Δl1＝2Δl2，故C正确，D错误。故选AC。7.(多选)(2024·吉林通化高一期末)如图所示，细绳OA一端系在小球上，另一端固定在倾斜天花板上的A点，细绳OA恰好竖直；轻质弹簧OB一端与小球连接，另一端固定在竖直墙上的B点，轻质弹簧OB恰好水平，小球处于静止状态，则下列说法正确的是()A．此时弹簧OB被压缩B．若将细绳剪断的瞬间，小球的加速度方向竖直向下C．若将细绳剪断的瞬间，小球的加速度方向沿右下方D．若将弹簧剪断的瞬间，小球的加速度为0解析：由于细绳恰好竖直，故对小球分析受力可知，此时小球只受绳子的拉力和重力。故此时弹簧处于原长状态，故A错误；若将细绳剪断的瞬间，小球只受重力作用，根据牛顿第二定律可知，小球的加速度方向竖直向下，故B正确，C错误；若将弹簧剪断的瞬间，小球的受力情况不变，故小球仍保持平衡状态，所受合外力为零，故小球的加速度也为0，故D正确。故选BD。知识点三合外力、加速度和速度的关系8．(多选)雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向下落，下落过程中雨滴所受重力保持不变，其v－t图像如图，则雨滴下落过程中()A．速度先增大后减小B．加速度先减小后不变C．受到的合力先减小后不变D．受到的空气阻力先减小后不变解析：故选BC。9．(多选)如图所示，一物块从光滑斜面上某处由静止释放，与一端固定在斜面底端的轻弹簧相碰。当物块与弹簧接触后，下列说法中正确的是()A．物块与弹簧接触后立即做减速运动B．物块与弹簧接触后先加速后减速C．当弹簧处于最大压缩量时，物块的加速度不为零D．当物块的速度为零时，它所受的合力为零解析：物块与弹簧接触后，开始的一段时间内，重力沿斜面向下的分力大于弹簧弹力，物块加速度沿斜面向下，所以物块先做加速运动，加速运动一段时间后，弹簧弹力大于重力沿斜面向下的分力，加速度沿斜面向上，物块开始做减速运动，A错误，B正确；物块速度减为零时，弹簧被压缩到最短，压缩量最大，此时弹簧弹力大于重力沿斜面向下的分力，物块的加速度不为零，C正确，D错误。故选BC。综合提升练10．如图所示，一个质量为50kg的沙发静止在水平地面上，甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1＝120N、F2＝160N的力推沙发，F1与F2相互垂直，且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数μ＝0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是()A．沙发不会被推动B．沙发将沿着F1的方向移动，加速度为0.6m/s2C．由于F1小于滑动摩擦力，沙发将沿着F2的方向移动，加速度为0.2m/s2D．沙发的加速度大小为1m/s2解析：两推力的合力F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝eq\r(1202＋1602)N＝200N，滑动摩擦力Ff＝μmg＝0.3×50×10N＝150N<F，由牛顿第二定律得F－Ff＝ma，代入数据得a＝1m/s2，故D正确，A、B、C错误。故选D。11．在静止的车厢内，用细绳a和b系住一个小球，绳a斜向上拉，绳b水平拉，如图所示。现让车从静止开始向右做匀加速运动，小球相对于车厢的位置不变，与小车静止时相比，绳a、b的拉力Fa、Fb的变化情况是()A．Fa变大，Fb不变 B．Fa变大，Fb变小C．Fa不变，Fb变小 D．Fa不变，Fb变大解析：以小球为研究对象，分析受力情况，如图所示，小车运动时，根据牛顿第二定律得水平方向，Fasinα－Fb＝ma①，竖直方向，Facosα－mg＝0②，由题知α不变，由②分析知Fa不变，由①知Fb＝Fasinα－ma<Fasinα，即Fb变小。故选C。12．完全相同的三个物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数相同。现用大小相同的外力F沿如图所示方向分别作用在1和2上，用eq\f(1,2)F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，用a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度，则()A．a1＝a2＝a3 B．a1＝a2，a2>a3C．a1>a2，a2<a3 D．a1>a2，a2>a3解析：对物块1，由牛顿第二定律得Fcos60°－Ff＝ma1，即eq\f(F,2)－μ(mg－Fsin60°)＝ma1，对物块2，由牛顿第二定律得Fcos60°－Ff′＝ma2，即eq\f(F,2)－μ(mg＋Fsin60°)＝ma2，对物块3，由牛顿第二定律得eq\f(1,2)F－Ff″＝ma3，即eq\f(F,2)－μmg＝ma3，比较得a1>a3>a2，选项C正确。故选C。13.如图所示，手拉着小车静止在倾角为30°的光滑斜面上，已知小车的质量为2.6kg，取g＝9.8m/s2。(1)求绳子对小车的拉力大小；(2)求斜面对小车的支持力大小；(3)如果绳子突然断开，求小车的加速度大小；(4)如果让小车以加速度2m/s2沿斜面向上运动，需要的拉力为多大？答案：(1)12.74N(2)22.07N(3)4.9m/s2(4)17.94N解析：(1)小车沿斜面方向受力平衡，得绳子对小车的拉力大小F拉＝mgsin30°＝2.6×9.8×eq\f(1,2)N＝12.74N。(2)小车沿垂直斜面方向受力平衡，得斜面对小车的支持力大小FN＝mgcos30°＝2.6×9.8×eq\f(\r(3),2)N≈22.07N。(3)绳子突然断开，沿斜面方向小车受到的合力为mgsin30°，由mgsin30°＝ma得小车的加速度大小a＝gsin30°＝9.8×eq\f(1,2)m/s2＝4.9m/s2。(4)以小车为研究对象，受力分析如图所示。利用正交分解法，由牛顿第二定律得F－mgsin30°＝ma′，其中a′＝2m/s2，所以需要的拉力大小F＝ma′＋mgsin30°＝2.6×2N＋2.6×9.8×eq\f(1,2)N＝17.94N。第四章4课后知能作业基础巩固练知识点一基本单位和国际单位制1．(多选)下列关于单位制及其应用的说法正确的是()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C．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，其结果的单位就一定是用这个单位制中的单位来表示的D．一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定能确定单位关系解析：基本单位和导出单位一起组成了单位制，选项A正确；选用的基本单位不同，构成的单位制也不同，选项B正确；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，其结果的单位一定是用这个单位制中的单位来表示的，选项C正确；物理公式可以确定各物理量间的数量关系，同时也可以确定单位关系，选项D错误。故选ABC。2．(2024·吉林松原高一期末)在国际单位制中，力学中的三个基本单位是()A．牛顿、千克、米 B．厘米、克、牛顿C．长度、质量、力 D．米、千克、秒解析：国际单位制中，力学的三个基本物理量是长度、质量和时间，它们的单位分别是米、千克和秒。故选D。3．(多选)导出单位是由基本单位组合而成的，下列说法正确的是()A．加速度的单位是m/s2，是由m、s两个基本单位组合而成的B．加速度的单位是m/s2，由公式a＝eq\f(Δv,t)可知它是由m/s和s两个基本单位组合而成的C．加速度的单位是m/s2，由公式a＝eq\f(F,m)可知它是由N、kg两个基本单位组合而成的D．使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N解析：加速度的单位是m/s2，是由m、s两个基本单位组合而成的。m/s、N是导出单位，选项A正确，选项B、C错误；根据F＝ma知，使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力为1N，选项D正确。故选AD。4．(多选)(2024·广东深圳高一校考期末)关于单位制，下列说法中正确的是()A．在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位中的基本单位B．因为力的单位是牛顿，而1N＝1kg·m/s2，所以牛顿是导出单位C．各物理量采用国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制中的单位D．物理公式只能确定物理量之间的数量关系，无法确定物理量间的单位关系解析：力的单位是牛顿，由牛顿第二定律可知1N＝1kg·m/s2，牛顿是导出单位，A错误，B正确；各物理量采用国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制中的单位，C正确；物理公式不仅能确定物理量之间的数量关系，也能确定物理量间的单位关系，D错误。故选BC。5．下列关于重力和质量的单位及其关系的说法正确的是()A．1kg＝10NB．1kg的质量约为10NC．10N的力约为1kg的质量D．在地面上质量为1kg的物体，其重力约为10N解析：在地球上不同的地理位置，不同的高度，重力加速度有所不同，故同一物体的重力也有所不同，可以说在地面上质量为1kg的物体，其重力约为10N，但不能说1kg的质量约为10N，或10N的力约为1kg的质量，质量和重力是两个不同的物理量，故选项A、B、C错误，选项D正确。故选D。6.(2024·吉林松原高一期末)据报道，我国人造太阳高11米、直径8米、重达400吨，成功实现5000万摄氏度持续放电101.2秒的成果，打破了世界纪录。在这则新闻中涉及了长度、质量、温度和时间及其单位，在国际单位制中，下列说法正确的是()A．力学基本量是长度、质量、时间，所有的物理量都有单位B．kg、N、m/s都是导出单位C．根据牛顿第二定律表达式可知：1N＝1kg·m/sD．新闻中涉及的1米、400吨和101.2秒中，米和秒是国际单位制中的基本单位解析：力学基本量是长度、质量、时间，并非所有的物理量都有单位，如动摩擦因数就没有单位，A错误；kg是基本单位，N、m/s是导出单位，B错误；根据牛顿第二定律表达式可知：1N＝1kg·m/s2，C错误；新闻中涉及的1米、400吨和101.2秒中，米和秒是国际单位制中的基本单位，D正确。故选D。7.如图为汽车常用的剪式千斤顶。若车轮刚被顶起时，千斤顶两臂间的夹角为120°，汽车对千斤顶的压力为1.5×104N，若用国际单位制基本单位来表示这一数据，正确的是()A．1.5×104kg·m·s－2 B．1.5×104kg·m·s－1 C．1.5×104kg·m·s D．1.5×104kg·m·s2解析：根据牛顿第二定律F＝ma可得1.5×104N＝1.5×104kg·m·s－2，故A正确，B、C、D错误。故选A。知识点二单位制的应用8．物理学家于1995年在实验室观察到了顶夸克，这是近二十几年粒子物理研究最重要的实验进展之一。正、反顶夸克之间的强相互作用势能可写为Ep＝－Keq\f(4as,3r)，式中r是正、反顶夸克之间的距离，as＝0.12是强相互作用耦合常数，无单位，K是与单位制有关的常数，Ep的单位为焦耳(J)，则在国际单位制中常数K的单位是()A．J B．NC．J·m D．J/m解析：由题意知Ep＝Keq\f(4as,3r)，则K＝eq\f(3Epr,4as)，as无单位，r的单位为m，Ep的单位为J，则K的单位为J·m，选项C正确。故选C。9．(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＝eq\f(v,2a) B．x＝eq\f(mv3,F)C．x＝Ft D．x＝eq\f(mv2,2F)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/s2，F的单位为kg·m/s2，x的单位为m。由此可解出A、B、C、D的单位分别为s、m2/s、kg·m/s、m，故A、B、C一定错误，D可能正确。故选ABC。综合提升练10．(2024·山东潍坊高一校考期末)日本拟向太平洋排放核废水引发国际社会的广泛关注与谴责。辐射的危害程度常用“当量剂量”这一物理量衡量，其国际单位是希沃特，记作Sv。每千克(kg)人体组织吸收1焦耳(J)为1希沃特。下列选项中用国际单位制的基本单位表达希沃特，正确的是()A．m2/s2 B．W/kgC．J/kg D．m2/s解析：根据相应物理量单位之间的换算关系可得1Sv＝1J·kg－1＝1N·m·kg－1＝1kg·m2·s－2·kg－1＝1m2·s－2，故选A。11．普朗克常量h＝6.626×10－34N·m·s，光速为c，电子质量为me，则eq\f(h,mec)在国际单位制下的单位是()A．N·m/s B．mC．N·m2 D．m/s解析：根据eq\f(h,mec)可得其单位为eq\f(N·m·s,kg·m/s)＝eq\f(kg·m/s2·m