还剩5页未读，
继续阅读
所属成套资源：人教版新高考物理一轮总复习
成套系列资料，整套一键下载
人教版新高考物理一轮总复习训练题 运动和力的关系
展开
这是一份人教版新高考物理一轮总复习训练题 运动和力的关系，共8页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
章末目标检测卷三 运动和力的关系
(时间:90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。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.关于力学单位制的说法正确的是( )
A.kg、m/s、N是导出单位
B.kg、m、J是基本单位
C.在国际单位制中,质量的基本单位是kg,也可以是g
D.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是F=ma
2.如图甲所示,一质量m=65 kg的同学双手抓住单杠做引体向上,他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示,0~1.0 s内图线为直线。已知重力加速度大小g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.t=0.7 s时,该同学的加速度大小为3 m/s2
B.t=0.5 s时,该同学处于超重状态
C.t=1.1 s时,该同学受到单杠的作用力大小为6 500 N
D.t=1.4 s时,该同学处于超重状态
3.一伞兵从悬停在空中的直升机上由静止跳下,2 s时开启降落伞,其跳伞过程中的v-t图像如图所示,根据图像可知该伞兵( )
A.在0~2 s内做自由落体运动
B.在2~6 s内加速度方向先向上后向下
C.在0~14 s内先处于失重状态后处于超重状态
D.在0~24 s内先匀加速再匀减速最终匀速直线运动
4.如图所示,AB为一固定在小车上的竖直杆,BC为一光滑弯曲管道,橡皮筋一端固定在支架上的B点,穿过管道的另一端悬挂一个小球,系统平衡时,BC弧长恰好为橡皮筋的原长,现使小车向左做匀加速运动,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)与稳定在竖直位置时相比,小球的高度( )
A.一定升高
B.一定降低
C.保持不变
D.升高或降低由橡皮筋劲度系数决定
5.下图为某一游戏的局部简化示意图。D为弹射装置,AB是长为21 m的水平轨道,倾斜直轨道BC固定在竖直放置的半径R=10 m的圆形支架上,B为圆形的最低点,轨道AB与BC平滑连接,且在同一竖直平面内。某次游戏中,无动力小车在弹射装置D的作用下,以v0=10 m/s的速度滑上轨道AB,并恰好能冲到轨道BC的最高点。已知小车在轨道AB上受到的摩擦力为其重力的15,轨道BC光滑,则小车从A到C的运动时间是( )
A.5 s B.4.8 s
C.4.4 s D.3 s
6.(2020·山东泰安一模)如图所示,质量为m的小球被非弹性绳A和B系住,其中B绳水平,下列说法正确的是( )
A.平衡时水平绳的拉力为mgsin α
B.剪断水平绳,斜绳的拉力不变
C.剪断水平绳,小球的加速度为gsin α
D.剪断斜绳,小球的加速度为gtan α
7.(2020·湖北咸宁模拟)如图所示,竖直平面内有一光滑直杆AB,直杆AB长为l,杆与水平方向的夹角θ(0°≤θ≤90°),一质量为m的小圆环套在直杆上。给小圆环施加一与该竖直平面平行的水平向右的恒力F,并从A端由静止释放。现改变直杆和水平方向的夹角θ,已知F=2mg,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.θ=30°时,小圆环在直杆上运动的时间最短
B.当小圆环在直杆上运动的时间最短时,小圆环与直杆间一定有挤压
C.当小圆环在直杆上运动的时间最短时,直杆与水平方向的夹角θ满足tan θ=12
D.当小圆环在直杆上运动的时间最短时,小圆环的加速度为3g
二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
8.(2020·山东烟台统考)如图所示,固定在地面上的斜面足够长,其倾角为30°,用平行于斜面向上、大小为16 N的力F作用在质量为2 kg的物块上,物块恰好沿斜面匀速上滑。若g取10 m/s2,物块所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,则下列说法正确的是( )
A.在撤去力F的瞬间,物块所受摩擦力方向不变
B.在撤去力F的瞬间,物块的加速度大小为8 m/s2
C.物块与斜面间的动摩擦因数为0.4
D.撤去力F后,物块最终将静止在斜面上
9.如图所示,在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体,B的质量是A的2倍,B受到向右的恒力FB=2 N,A受到的水平力FA=9-2t(N)(t的单位是s)。从t=0开始计时,则( )
A.A物体在3 s末的加速度是初始时刻的511
B.t>4 s后,B物体做匀加速直线运动
C.t=4.5 s时,A物体的速度为零
D.t>4.5 s后,A、B的加速度方向相反
10.如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小。这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为m'和m,各接触面间的动摩擦因数均为μ,砝码与纸板左端的距离及桌面右端的距离均为d。现用水平向右的恒定拉力F拉动纸板,下列说法正确的是( )
A.纸板相对砝码运动时,纸板所受摩擦力的大小为μ(m'+m)g
B.要使纸板相对砝码运动,F一定大于2μ(m'+m)g
C.若砝码与纸板分离时的速度小于μgd,砝码不会从桌面上掉下
D.当F=μ(2m'+3m)g时,砝码恰好到达桌面边缘
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
11.(6分)物理小组探究滑块在水平木板上运动的加速度与所受拉力间的关系。实验装置如图甲所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮,木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列的点。
甲
乙
(1)图乙给出的实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出),计数点间的距离如图中所示,根据图中数据计算的加速度a= m/s2,计数点3的瞬时速度v3= m/s(结果保留三位有效数字)。
(2)为测出细线拉力,下列物理量中还应测量的是 (填入物理量前的字母)。
A.托盘和砝码的总质量m1
B.木板的质量m2
C.滑块的质量m3
(3)细线拉力大小FT= (用所测物理量符号表示,重力加速度为g)。
12.(9分)如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有砂子,砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子质量)记为m'。验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:甲同学从盒子中取出一些砂子,装入砂桶中,称量并记录砂桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a从打下的纸带中计算得出,多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度。本次实验中,桶内的砂子取自小车中,故系统的总质量不变,以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图像。
(1)实验前已经平衡好摩擦力,下图中的图线正确的是 。
(2)a-F图像的斜率是 (用题目中所给字母表示)。
(3)你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理? (选填“合理”或“不合理”)。
(4)本次实验中,是否应该满足m'≫m这样的条件? (选填“是”或“否”)。
(5)乙同学利用上述装置来探究加速度a和小车的质量m'的关系,在其他步骤正确的前提下,由于没有始终满足m'≫m的条件,结果得到的图像应是下列图中的 。
13.(12分)(2020·山东济宁期末)如图所示,一足够长斜面上铺有动物毛皮,毛皮表面具有一定的特殊性,物体上滑时顺着毛的生长方向,毛皮此时的阻力可以忽略;下滑时逆着毛的生长方向,会受到来自毛皮的滑动摩擦力。现有一物体自斜面底端以初速度v0=6 m/s冲上斜面,斜面的倾角θ=37°,经过2.5 s物体刚好回到出发点,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)求物体上滑的最大位移。
(2)若物体下滑时,物体与毛皮间的动摩擦因数μ为定值,试计算μ的数值。(结果保留两位有效数字)
14.(15分)(2020·辽宁沈阳三模)2020年1月,武汉爆发新冠疫情,辽宁驰援疫区物资紧急运往湖北。一辆运送抗疫物资的货车在一段平直公路上行驶,突然从前车掉下一片质量为100 g的橡胶垫飞落到货车前挡风玻璃上,驾驶室前挡风玻璃可视为倾角θ=45°的斜面,如图所示,橡胶垫再往上运动就会影响司机的视线。当汽车以v0=54 km/h的速度匀速行驶时,橡胶垫刚好要向上滑动;司机为了让橡胶垫下滑,立即以加速度a做匀减速直线运动,当货车速度减到v1=24 km/h时,橡胶垫刚好要向下滑动。设行驶中橡胶垫受到的空气阻力大小F阻=0.2v(v代表车速),方向始终与车运动方向相反,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)橡胶垫与车窗玻璃之间的动摩擦因数μ;
(2)汽车做匀减速运动的加速度大小a。
15.(18分)如图所示,一个质量m=15 kg 的小号粮食麻袋,从离地面高h1=6 m的天花板自由下落,一辆运粮平板车正沿着下落点正下方所在的平直路面以v0=6 m/s的速度匀速前进。已知麻袋开始自由下落时,平板车前端恰好运动到距离下落点正下方s=3 m处,该平板车总长l=7 m,平板车板面离地面高h2=1 m,麻袋可看作质点,不计空气阻力。假定麻袋落到板面后不弹起,在麻袋落到板面的瞬间,平板车开始以大小为a=4 m/s2的加速度做匀减速直线运动,直至停止,g取10 m/s2,麻袋与平板车板面间的动摩擦因数μ=0.2。
(1)麻袋将落在平板车上距车左端多远处?
(2)通过计算说明,麻袋是否会滑到平板车的最左端。
(3)求麻袋在平板车上相对滑动的过程中产生的总热量Q。
章末目标检测卷三 运动和力的关系
1.D 解析:kg是质量的单位,它是基本单位,所以选项A错误。国际单位制规定了七个基本物理量,分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、发光强度、物质的量。它们在国际单位制中的单位称为基本单位,J是导出单位,选项B错误。g也是质量的单位,但它不是质量在国际单位制中的基本单位,所以选项C错误。牛顿第二定律的表达式F=ma,是其中的物理量都取国际单位制中的单位时得出的,所以选项D正确。
2.B 解析:根据v-t图像的斜率表示加速度可知,t=0.7 s时,该同学的加速度大小为0.3 m/s2,选项A错误。t=0.5 s时,该同学向上做加速运动,故处于超重状态,选项B正确。t=1.1 s时,该同学的速度达到最大,加速度为零,则他受到单杠的作用力大小等于其重力,为650 N,选项C错误。t=1.4 s时,该同学向上做减速运动,加速度方向向下,故处于失重状态,选项D错误。
3.C 解析:0~2 s内做匀加速直线运动,但加速度小于重力加速度,不是自由落体运动,故A错误。图像的斜率表示加速度,则由题图可知,2~6 s内物体先做加速运动,再做减速运动,故加速度方向先向下再向上,故B错误。0~14 s内物体先做加速运动,再做减速运动,故加速度方向先向下再向上,先失重后超重,故C正确。在0~24 s内、2~12 s内的加速度大小会发生变化,故物体不是匀变速运动,D错误。
4.C 解析:设橡皮筋的原长为l0,橡皮筋的劲度系数为k。小车静止时,对小球受力分析得:FT1=mg,弹簧的伸长量为 x1=mgk,则小球与C点间的距离为h1=x1=mgk,当小车向左做匀加速运动,小球稳定时,对小球进行受力分析如图所示,得:
FT2cos α=mg,
FT2sin α=ma,
解得FT2=mgcosα,弹簧的伸长量为x2=mgkcosα,则小球相对于C点的竖直高度为h2=x2cos α=mgk,所以h1=h2,小球的高度保持不变,故C正确,A、B、D错误。
5.A 解析:小车在AB段,由题意知Ff=μmg,得μ=0.2,其加速度大小为a1=μg=2 m/s2,由运动学公式得lAB=v0t1-12a1t12,解得t1=3 s,或t1'=7 s(舍去)。从B到C运动时,如图所示,lBC=2Rsin θ,加速度为a2=gsin θ,所以lBC=12a2t22,得t2=2 s,所以从A到C的时间为t=t1+t2=5 s。
6.C 解析:由题图可知,平衡时水平绳的拉力为mgtan α,故选项A错误。剪断水平绳,斜绳的拉力在瞬间可以突变,剪断水平绳前,A绳的拉力为mgcosα,剪断水平绳瞬间,A绳的拉力为mgcos α,故选项B错误。剪断水平绳,将小球的重力沿绳的方向和垂直于绳的方向分解,沿垂直绳的方向产生加速度,大小为a=mgsinαm=gsin α,故选项C正确。剪断斜绳,水平绳的拉力瞬间变为零,则小球的加速度为g,故选项D错误。
7.C 解析:根据牛顿第二定律得mgsin θ+Fcos θ=ma,又F=2mg,得a=gsin θ+2gcos θ,根据l=12at2得:t=2la=2lgsinθ+2gcosθ=2l5gsin(θ+α),且tan α=2,根据数学知识可知,当θ+α=90°时t最短,此时有θ=90°-α,得tan θ=tan (90°-α)=cot α=12,θ≠30°,故A错误,C正确。当小圆环在直杆上运动的时间最短时,加速度a最大,由上知此时小圆环的加速度为a=5g,由于tan θ=mgF ,所以当小圆环在直杆上运动的时间最短时,力F与mg的合力方向沿杆向下,小圆环与直杆间无挤压,故B、D错误。
8.AB 解析:物块匀速上滑过程,受到力F、重力、支持力和摩擦力,根据共点力平衡条件,有F-Gsin 30°-Ff=0,代入数据解得Ff=6 N;撤去F后,物块由于惯性继续上滑,其余力均不变,则摩擦力Ff=6 N,方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律有Ff+Gsin 30°=ma1,解得a1=8 m/s2,选项A、B正确。滑动摩擦力Ff=μGcos 30°,解得μ=35,选项C错误。当物块上滑的速度减为零时,因Gsin 30°>μGcos 30°(即μ
10.BC 解析:对纸板分析,当纸板相对砝码运动时,所受的摩擦力为Ff2=μ(m'+m)g+μm'g,故A错误。设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有Ff1=m'a1,F-Ff1-Ff2=ma2,发生相对运动需要a2>a1,代入已知条件解得F>2μ(m'+m)g,故B正确。若砝码与纸板分离时的速度小于μgd,砝码匀加速运动的位移小于v22a1=μgd2μg=d2,匀减速运动的位移小于v22a1=μgd2μg=d2,则位移小于d,不会从桌面掉下,故C正确。当F=μ(2m'+3m)g时,砝码未脱离纸板时的加速度a1=μg,纸板的加速度a2=F-μ(m'+m)g-μm'gm=2μg,根据12a2t2-12a1t2=d,解得t=2dμg,则此时砝码的速度v=a1t=2μgd,砝码脱离纸板后做匀减速运动,匀减速运动的加速度大小a'=μg,则匀减速运动的位移为v22a'=2μgd2μg=d,而匀加速运动的位移x'=12a1t2=d,可知砝码恰好离开桌面,故D错误。
11.答案:(1)0.496 0.264 (2)A
(3)m1(g-a)
12.解析:(1)实验前已经平衡好摩擦力,根据题意可知:“整个系统的合力为mg,将该力视为合外力F”,则根据牛顿第二定律可知:mg=F=(m'+m)a,则a=1m'+mF,由于整个系统总质量恒定,故a-F图像为一条过原点的直线,故选项A正确,B、C、D错误。
(2)由(1)中分析可知:a=1m'+mF,故图线斜率为k=1m'+m。
(3)因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合外力等于mg,把mg当作合外力F是合理的。
(4)系统的合外力就等于所悬挂砂桶的重力mg,不必满足m'≫m这样的条件。
(5)本实验中,实验原理是加速度与(m'+m)的质量成反比,当满足m'≫m时,即m几乎忽略不计,a与m'成反比,由于没有始终满足m'≫m,所以a与m'的关系应为D。
答案:(1)A (2)1m'+m (3)合理 (4)否 (5)D
13.解析:(1)物体向上滑时不受摩擦力作用,设最大位移为x,由牛顿第二定律有mgsin 37°=ma1
代入数据得a1=6 m/s2
由运动学公式有v02=2a1x
联立解得物体上滑的最大位移为x=3 m。
(2)物体沿斜面上滑的时间为
t1=v0a1=66 s=1 s
物体沿斜面下滑的时间为
t2=t-t1=1.5 s
下滑过程中,由运动学公式有
x=12a2t22
由牛顿第二定律可得mgsin 37°-μmgcos 37°=ma2
联立解得μ=0.42。
答案:(1)3 m (2)0.42
14.解析:(1)设汽车做匀速运动时,橡胶垫受到挡风玻璃的支持力为FN,橡胶垫受到的空气阻力为F阻,橡胶垫受到的滑动摩擦力为Ff,则有空气阻力大小为F阻=kv0
由摩擦力公式有Ff=μFN
建立沿斜面和垂直斜面的直角坐标系,根据平衡条件得
FN-(mgcos θ+F阻sin θ)=0
mgsin θ+Ff-F阻cos θ=0
由题意知θ=45°,k=0.2,v0=54 km/h=15 m/s
联立解得 μ=0.5。
(2)设汽车匀减速运动时,橡胶垫受到挡风玻璃的支持力为FN',橡胶垫受到的空气阻力为F阻',橡胶垫受到的最大静摩擦力为Ff',有 Ff'=μFN'
F阻'=kv1
仍建立沿斜面和垂直斜面的直角坐标系,由牛顿第二定律得
mgcos θ+F阻'sin θ-FN'=masin θ
F阻'cos θ+Ff-mgsin θ=macos θ
由题意知 θ=45°,v1=24 km/h=203 m/s
联立并代入μ,解得 a=10 m/s2。
答案:(1)0.5 (2)10 m/s2
15.解析:(1)设麻袋经时间t1下落到平板车上,由运动学公式得h1-h2=12gt12,
平板车在t1时间内前进的距离为x1,则x1=v0t1
所以麻袋在平板车上的落点与车左端的距离
s'=l+s-x1=4 m。
(2)设麻袋落在车上后做匀加速运动的加速度为a1,经过时间t2麻袋和板车的速度相同,则
平板车的速度为v=v0-at2
麻袋的速度为v=a1t2
对麻袋应用牛顿第二定律得μmg=ma1
平板车的位移为x2=v0t2-12at22
在这段时间内麻袋的位移为x3=12a1t22
以上各式联立可得,在这段时间内麻袋相对平板车向后的位移为Δx1=x2-x3=3 m
Δx1<4 m,故不会滑至平板车的左端。
(3)速度相同后麻袋和平板车各自做匀减速运动直到静止,平板车的位移为x4=v22a
麻袋的位移为x5=v22a1
麻袋相对车向前的位移为Δx2=x5-x4
麻袋在平板车上来回摩擦产生的总热量
Q=μmg(Δx1+Δx2)=105 J。
答案:(1)4 m (2)见解析 (3)105 J
章末目标检测卷三 运动和力的关系
(时间:90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。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.关于力学单位制的说法正确的是( )
A.kg、m/s、N是导出单位
B.kg、m、J是基本单位
C.在国际单位制中,质量的基本单位是kg,也可以是g
D.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是F=ma
2.如图甲所示,一质量m=65 kg的同学双手抓住单杠做引体向上,他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示,0~1.0 s内图线为直线。已知重力加速度大小g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.t=0.7 s时,该同学的加速度大小为3 m/s2
B.t=0.5 s时,该同学处于超重状态
C.t=1.1 s时,该同学受到单杠的作用力大小为6 500 N
D.t=1.4 s时,该同学处于超重状态
3.一伞兵从悬停在空中的直升机上由静止跳下,2 s时开启降落伞,其跳伞过程中的v-t图像如图所示,根据图像可知该伞兵( )
A.在0~2 s内做自由落体运动
B.在2~6 s内加速度方向先向上后向下
C.在0~14 s内先处于失重状态后处于超重状态
D.在0~24 s内先匀加速再匀减速最终匀速直线运动
4.如图所示,AB为一固定在小车上的竖直杆,BC为一光滑弯曲管道,橡皮筋一端固定在支架上的B点,穿过管道的另一端悬挂一个小球,系统平衡时,BC弧长恰好为橡皮筋的原长,现使小车向左做匀加速运动,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)与稳定在竖直位置时相比,小球的高度( )
A.一定升高
B.一定降低
C.保持不变
D.升高或降低由橡皮筋劲度系数决定
5.下图为某一游戏的局部简化示意图。D为弹射装置,AB是长为21 m的水平轨道,倾斜直轨道BC固定在竖直放置的半径R=10 m的圆形支架上,B为圆形的最低点,轨道AB与BC平滑连接,且在同一竖直平面内。某次游戏中,无动力小车在弹射装置D的作用下,以v0=10 m/s的速度滑上轨道AB,并恰好能冲到轨道BC的最高点。已知小车在轨道AB上受到的摩擦力为其重力的15,轨道BC光滑,则小车从A到C的运动时间是( )
A.5 s B.4.8 s
C.4.4 s D.3 s
6.(2020·山东泰安一模)如图所示,质量为m的小球被非弹性绳A和B系住,其中B绳水平,下列说法正确的是( )
A.平衡时水平绳的拉力为mgsin α
B.剪断水平绳,斜绳的拉力不变
C.剪断水平绳,小球的加速度为gsin α
D.剪断斜绳,小球的加速度为gtan α
7.(2020·湖北咸宁模拟)如图所示,竖直平面内有一光滑直杆AB,直杆AB长为l,杆与水平方向的夹角θ(0°≤θ≤90°),一质量为m的小圆环套在直杆上。给小圆环施加一与该竖直平面平行的水平向右的恒力F,并从A端由静止释放。现改变直杆和水平方向的夹角θ,已知F=2mg,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.θ=30°时,小圆环在直杆上运动的时间最短
B.当小圆环在直杆上运动的时间最短时,小圆环与直杆间一定有挤压
C.当小圆环在直杆上运动的时间最短时,直杆与水平方向的夹角θ满足tan θ=12
D.当小圆环在直杆上运动的时间最短时,小圆环的加速度为3g
二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
8.(2020·山东烟台统考)如图所示,固定在地面上的斜面足够长,其倾角为30°,用平行于斜面向上、大小为16 N的力F作用在质量为2 kg的物块上,物块恰好沿斜面匀速上滑。若g取10 m/s2,物块所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,则下列说法正确的是( )
A.在撤去力F的瞬间,物块所受摩擦力方向不变
B.在撤去力F的瞬间,物块的加速度大小为8 m/s2
C.物块与斜面间的动摩擦因数为0.4
D.撤去力F后,物块最终将静止在斜面上
9.如图所示,在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体,B的质量是A的2倍,B受到向右的恒力FB=2 N,A受到的水平力FA=9-2t(N)(t的单位是s)。从t=0开始计时,则( )
A.A物体在3 s末的加速度是初始时刻的511
B.t>4 s后,B物体做匀加速直线运动
C.t=4.5 s时,A物体的速度为零
D.t>4.5 s后,A、B的加速度方向相反
10.如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小。这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为m'和m,各接触面间的动摩擦因数均为μ,砝码与纸板左端的距离及桌面右端的距离均为d。现用水平向右的恒定拉力F拉动纸板,下列说法正确的是( )
A.纸板相对砝码运动时,纸板所受摩擦力的大小为μ(m'+m)g
B.要使纸板相对砝码运动,F一定大于2μ(m'+m)g
C.若砝码与纸板分离时的速度小于μgd,砝码不会从桌面上掉下
D.当F=μ(2m'+3m)g时,砝码恰好到达桌面边缘
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
11.(6分)物理小组探究滑块在水平木板上运动的加速度与所受拉力间的关系。实验装置如图甲所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮,木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列的点。
甲
乙
(1)图乙给出的实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出),计数点间的距离如图中所示,根据图中数据计算的加速度a= m/s2,计数点3的瞬时速度v3= m/s(结果保留三位有效数字)。
(2)为测出细线拉力,下列物理量中还应测量的是 (填入物理量前的字母)。
A.托盘和砝码的总质量m1
B.木板的质量m2
C.滑块的质量m3
(3)细线拉力大小FT= (用所测物理量符号表示,重力加速度为g)。
12.(9分)如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有砂子,砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子质量)记为m'。验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:甲同学从盒子中取出一些砂子,装入砂桶中,称量并记录砂桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a从打下的纸带中计算得出,多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度。本次实验中,桶内的砂子取自小车中,故系统的总质量不变,以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图像。
(1)实验前已经平衡好摩擦力,下图中的图线正确的是 。
(2)a-F图像的斜率是 (用题目中所给字母表示)。
(3)你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理? (选填“合理”或“不合理”)。
(4)本次实验中,是否应该满足m'≫m这样的条件? (选填“是”或“否”)。
(5)乙同学利用上述装置来探究加速度a和小车的质量m'的关系,在其他步骤正确的前提下,由于没有始终满足m'≫m的条件,结果得到的图像应是下列图中的 。
13.(12分)(2020·山东济宁期末)如图所示,一足够长斜面上铺有动物毛皮,毛皮表面具有一定的特殊性,物体上滑时顺着毛的生长方向,毛皮此时的阻力可以忽略;下滑时逆着毛的生长方向,会受到来自毛皮的滑动摩擦力。现有一物体自斜面底端以初速度v0=6 m/s冲上斜面,斜面的倾角θ=37°,经过2.5 s物体刚好回到出发点,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)求物体上滑的最大位移。
(2)若物体下滑时,物体与毛皮间的动摩擦因数μ为定值,试计算μ的数值。(结果保留两位有效数字)
14.(15分)(2020·辽宁沈阳三模)2020年1月,武汉爆发新冠疫情,辽宁驰援疫区物资紧急运往湖北。一辆运送抗疫物资的货车在一段平直公路上行驶,突然从前车掉下一片质量为100 g的橡胶垫飞落到货车前挡风玻璃上,驾驶室前挡风玻璃可视为倾角θ=45°的斜面,如图所示,橡胶垫再往上运动就会影响司机的视线。当汽车以v0=54 km/h的速度匀速行驶时,橡胶垫刚好要向上滑动;司机为了让橡胶垫下滑,立即以加速度a做匀减速直线运动,当货车速度减到v1=24 km/h时,橡胶垫刚好要向下滑动。设行驶中橡胶垫受到的空气阻力大小F阻=0.2v(v代表车速),方向始终与车运动方向相反,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)橡胶垫与车窗玻璃之间的动摩擦因数μ;
(2)汽车做匀减速运动的加速度大小a。
15.(18分)如图所示,一个质量m=15 kg 的小号粮食麻袋,从离地面高h1=6 m的天花板自由下落,一辆运粮平板车正沿着下落点正下方所在的平直路面以v0=6 m/s的速度匀速前进。已知麻袋开始自由下落时,平板车前端恰好运动到距离下落点正下方s=3 m处,该平板车总长l=7 m,平板车板面离地面高h2=1 m,麻袋可看作质点,不计空气阻力。假定麻袋落到板面后不弹起,在麻袋落到板面的瞬间,平板车开始以大小为a=4 m/s2的加速度做匀减速直线运动,直至停止,g取10 m/s2,麻袋与平板车板面间的动摩擦因数μ=0.2。
(1)麻袋将落在平板车上距车左端多远处?
(2)通过计算说明,麻袋是否会滑到平板车的最左端。
(3)求麻袋在平板车上相对滑动的过程中产生的总热量Q。
章末目标检测卷三 运动和力的关系
1.D 解析:kg是质量的单位,它是基本单位,所以选项A错误。国际单位制规定了七个基本物理量,分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、发光强度、物质的量。它们在国际单位制中的单位称为基本单位,J是导出单位,选项B错误。g也是质量的单位,但它不是质量在国际单位制中的基本单位,所以选项C错误。牛顿第二定律的表达式F=ma,是其中的物理量都取国际单位制中的单位时得出的,所以选项D正确。
2.B 解析:根据v-t图像的斜率表示加速度可知,t=0.7 s时,该同学的加速度大小为0.3 m/s2,选项A错误。t=0.5 s时,该同学向上做加速运动,故处于超重状态,选项B正确。t=1.1 s时,该同学的速度达到最大,加速度为零,则他受到单杠的作用力大小等于其重力,为650 N,选项C错误。t=1.4 s时,该同学向上做减速运动,加速度方向向下,故处于失重状态,选项D错误。
3.C 解析:0~2 s内做匀加速直线运动,但加速度小于重力加速度,不是自由落体运动,故A错误。图像的斜率表示加速度,则由题图可知,2~6 s内物体先做加速运动,再做减速运动,故加速度方向先向下再向上,故B错误。0~14 s内物体先做加速运动,再做减速运动,故加速度方向先向下再向上,先失重后超重,故C正确。在0~24 s内、2~12 s内的加速度大小会发生变化,故物体不是匀变速运动,D错误。
4.C 解析:设橡皮筋的原长为l0,橡皮筋的劲度系数为k。小车静止时,对小球受力分析得:FT1=mg,弹簧的伸长量为 x1=mgk,则小球与C点间的距离为h1=x1=mgk,当小车向左做匀加速运动,小球稳定时,对小球进行受力分析如图所示,得:
FT2cos α=mg,
FT2sin α=ma,
解得FT2=mgcosα,弹簧的伸长量为x2=mgkcosα,则小球相对于C点的竖直高度为h2=x2cos α=mgk,所以h1=h2,小球的高度保持不变,故C正确,A、B、D错误。
5.A 解析:小车在AB段,由题意知Ff=μmg,得μ=0.2,其加速度大小为a1=μg=2 m/s2,由运动学公式得lAB=v0t1-12a1t12,解得t1=3 s,或t1'=7 s(舍去)。从B到C运动时,如图所示,lBC=2Rsin θ,加速度为a2=gsin θ,所以lBC=12a2t22,得t2=2 s,所以从A到C的时间为t=t1+t2=5 s。
6.C 解析:由题图可知,平衡时水平绳的拉力为mgtan α,故选项A错误。剪断水平绳,斜绳的拉力在瞬间可以突变,剪断水平绳前,A绳的拉力为mgcosα,剪断水平绳瞬间,A绳的拉力为mgcos α,故选项B错误。剪断水平绳,将小球的重力沿绳的方向和垂直于绳的方向分解,沿垂直绳的方向产生加速度,大小为a=mgsinαm=gsin α,故选项C正确。剪断斜绳,水平绳的拉力瞬间变为零,则小球的加速度为g,故选项D错误。
7.C 解析:根据牛顿第二定律得mgsin θ+Fcos θ=ma,又F=2mg,得a=gsin θ+2gcos θ,根据l=12at2得:t=2la=2lgsinθ+2gcosθ=2l5gsin(θ+α),且tan α=2,根据数学知识可知,当θ+α=90°时t最短,此时有θ=90°-α,得tan θ=tan (90°-α)=cot α=12,θ≠30°,故A错误,C正确。当小圆环在直杆上运动的时间最短时,加速度a最大,由上知此时小圆环的加速度为a=5g,由于tan θ=mgF ,所以当小圆环在直杆上运动的时间最短时,力F与mg的合力方向沿杆向下,小圆环与直杆间无挤压,故B、D错误。
8.AB 解析:物块匀速上滑过程,受到力F、重力、支持力和摩擦力,根据共点力平衡条件,有F-Gsin 30°-Ff=0,代入数据解得Ff=6 N;撤去F后,物块由于惯性继续上滑,其余力均不变,则摩擦力Ff=6 N,方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律有Ff+Gsin 30°=ma1,解得a1=8 m/s2,选项A、B正确。滑动摩擦力Ff=μGcos 30°,解得μ=35,选项C错误。当物块上滑的速度减为零时,因Gsin 30°>μGcos 30°(即μ
10.BC 解析:对纸板分析,当纸板相对砝码运动时,所受的摩擦力为Ff2=μ(m'+m)g+μm'g,故A错误。设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有Ff1=m'a1,F-Ff1-Ff2=ma2,发生相对运动需要a2>a1,代入已知条件解得F>2μ(m'+m)g,故B正确。若砝码与纸板分离时的速度小于μgd,砝码匀加速运动的位移小于v22a1=μgd2μg=d2,匀减速运动的位移小于v22a1=μgd2μg=d2,则位移小于d,不会从桌面掉下,故C正确。当F=μ(2m'+3m)g时,砝码未脱离纸板时的加速度a1=μg,纸板的加速度a2=F-μ(m'+m)g-μm'gm=2μg,根据12a2t2-12a1t2=d,解得t=2dμg,则此时砝码的速度v=a1t=2μgd,砝码脱离纸板后做匀减速运动,匀减速运动的加速度大小a'=μg,则匀减速运动的位移为v22a'=2μgd2μg=d,而匀加速运动的位移x'=12a1t2=d,可知砝码恰好离开桌面,故D错误。
11.答案:(1)0.496 0.264 (2)A
(3)m1(g-a)
12.解析:(1)实验前已经平衡好摩擦力,根据题意可知:“整个系统的合力为mg,将该力视为合外力F”,则根据牛顿第二定律可知:mg=F=(m'+m)a,则a=1m'+mF,由于整个系统总质量恒定,故a-F图像为一条过原点的直线,故选项A正确,B、C、D错误。
(2)由(1)中分析可知:a=1m'+mF,故图线斜率为k=1m'+m。
(3)因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合外力等于mg,把mg当作合外力F是合理的。
(4)系统的合外力就等于所悬挂砂桶的重力mg,不必满足m'≫m这样的条件。
(5)本实验中,实验原理是加速度与(m'+m)的质量成反比,当满足m'≫m时,即m几乎忽略不计,a与m'成反比,由于没有始终满足m'≫m,所以a与m'的关系应为D。
答案:(1)A (2)1m'+m (3)合理 (4)否 (5)D
13.解析:(1)物体向上滑时不受摩擦力作用,设最大位移为x,由牛顿第二定律有mgsin 37°=ma1
代入数据得a1=6 m/s2
由运动学公式有v02=2a1x
联立解得物体上滑的最大位移为x=3 m。
(2)物体沿斜面上滑的时间为
t1=v0a1=66 s=1 s
物体沿斜面下滑的时间为
t2=t-t1=1.5 s
下滑过程中,由运动学公式有
x=12a2t22
由牛顿第二定律可得mgsin 37°-μmgcos 37°=ma2
联立解得μ=0.42。
答案:(1)3 m (2)0.42
14.解析:(1)设汽车做匀速运动时,橡胶垫受到挡风玻璃的支持力为FN,橡胶垫受到的空气阻力为F阻,橡胶垫受到的滑动摩擦力为Ff,则有空气阻力大小为F阻=kv0
由摩擦力公式有Ff=μFN
建立沿斜面和垂直斜面的直角坐标系,根据平衡条件得
FN-(mgcos θ+F阻sin θ)=0
mgsin θ+Ff-F阻cos θ=0
由题意知θ=45°,k=0.2,v0=54 km/h=15 m/s
联立解得 μ=0.5。
(2)设汽车匀减速运动时,橡胶垫受到挡风玻璃的支持力为FN',橡胶垫受到的空气阻力为F阻',橡胶垫受到的最大静摩擦力为Ff',有 Ff'=μFN'
F阻'=kv1
仍建立沿斜面和垂直斜面的直角坐标系,由牛顿第二定律得
mgcos θ+F阻'sin θ-FN'=masin θ
F阻'cos θ+Ff-mgsin θ=macos θ
由题意知 θ=45°,v1=24 km/h=203 m/s
联立并代入μ,解得 a=10 m/s2。
答案:(1)0.5 (2)10 m/s2
15.解析:(1)设麻袋经时间t1下落到平板车上,由运动学公式得h1-h2=12gt12,
平板车在t1时间内前进的距离为x1,则x1=v0t1
所以麻袋在平板车上的落点与车左端的距离
s'=l+s-x1=4 m。
(2)设麻袋落在车上后做匀加速运动的加速度为a1,经过时间t2麻袋和板车的速度相同,则
平板车的速度为v=v0-at2
麻袋的速度为v=a1t2
对麻袋应用牛顿第二定律得μmg=ma1
平板车的位移为x2=v0t2-12at22
在这段时间内麻袋的位移为x3=12a1t22
以上各式联立可得,在这段时间内麻袋相对平板车向后的位移为Δx1=x2-x3=3 m
Δx1<4 m,故不会滑至平板车的左端。
(3)速度相同后麻袋和平板车各自做匀减速运动直到静止,平板车的位移为x4=v22a
麻袋的位移为x5=v22a1
麻袋相对车向前的位移为Δx2=x5-x4
麻袋在平板车上来回摩擦产生的总热量
Q=μmg(Δx1+Δx2)=105 J。
答案:(1)4 m (2)见解析 (3)105 J
相关试卷
人教版新高考物理一轮总复习训练题运动的描述： 这是一份人教版新高考物理一轮总复习训练题运动的描述，共3页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
人教版新高考物理一轮总复习训练题光学： 这是一份人教版新高考物理一轮总复习训练题光学，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
人教版新高考物理一轮总复习训练题电学实验基础： 这是一份人教版新高考物理一轮总复习训练题电学实验基础，共3页。试卷主要包含了某同学欲将内阻为98，5 mA、1等内容，欢迎下载使用。
