高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系练习，共9页。试卷主要包含了6g等内容，欢迎下载使用。

题组一 连接体问题
1.如图所示,甲、乙两物体叠放一起放置在光滑水平面上,将一水平向右的恒力F=3 N作用在物体甲上,使甲、乙一起向右做加速运动,已知物体甲和乙的质量关系m甲=2m乙=2 kg,则甲对乙的摩擦力( )
A.大小为1 N,方向水平向左
B.大小为1 N,方向水平向右
C.大小为2 N,方向水平向左
D.大小为2 N,方向水平向右
2.如图所示,两个质量分别为m1=2 kg和m2=3 kg的物体放置于光滑水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接,两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分别作用于质量为m1和m2的物体上,两物体一起运动,则( )
A.弹簧测力计的示数为24 N
B.m1和m2共同运动的加速度大小为a=4 m/s2
C.突然撤去F2的瞬间,m1的加速度大小为a1=3 m/s2
D.突然撤去F1的瞬间,m2的加速度大小为a2=2 m/s2
3.(2024河南南阳高一期末)如图所示,将一花瓶置于桌面上的桌布上,用水平向右的拉力将桌布迅速抽出,花瓶发生了平移,但最终并没有滑出桌面,这是大家熟悉的惯性演示实验。若花瓶、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中( )
A.桌布对花瓶摩擦力的方向向左
B.若增大水平拉力,更快地将桌布拉出,则花瓶仍不能滑出桌面
C.花瓶在桌布上的滑动时间和在桌面上的滑动时间不相等
D.桌布对花瓶的摩擦力与桌面对花瓶的摩擦力相同
题组二 动力学图像
4.如图所示,在光滑的水平面上有一段长为l、质量分布均匀的绳子,绳子在水平向左的恒力F作用下做匀加速直线运动。绳子上某一点到绳子右端的距离为x,设该处的拉力为FT,则能正确描述FT与x之间的关系的图像是( )
5.如图甲所示,小物块从光滑斜面上自由滑下,小物块的位移x和时间的二次方t2的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.小物块的加速度大小恒为2.5 m/s2
B.斜面倾角为30°
C.小物块2 s末的速度是5 m/s
D.小物块第2 s内的平均速度大小为5 m/s
题组三 瞬时加速度问题
6.如图所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m,2、4质量为m0,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度大小为g,则有( )
A.a1=a2=a3=a4=0
B.a1=a2=a3=a4=g
C.a1=a2=g,a3=0,a4=m+m0m0g
D.a1=g,a2=m+m0m0g,a3=0,a4=m+m0m0g
7.(2024江苏扬州高一期中)如图所示,A、B、C三个小球质量均为m,重力加速度大小为g,A、B之间用一根没有弹性的轻质细线连在一起,B、C之间用轻弹簧连接,整个系统用细线悬挂在天花板上并处于静止状态。弹簧始终在弹性限度内。现将A上端的细线剪断,使A的上端失去拉力,则在剪断细线的瞬间,A、B、C三个小球的加速度大小分别是( )
,1.5g,0B.g,2g,0
C.g,g,gD.g,g,0
B组关键能力提升练
8.如图所示,两材质不同的物块用细线连接,放在粗糙的斜面上加速下滑,加速度分别为a1和a2,两物块与斜面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,则下列关系正确的是( )
A.若μ1>μ2,则a1>a2B.若μ1>μ2,则a1C.若μ1<μ2,则a1a2
9.(多选)(2024安徽蚌埠高一期末)如图所示,A、B、C三个小球质量均为m,有四根不可伸长的细绳a、b、c、d连接三个小球,细绳d的拉力方向可在竖直平面内改变,每次确保小球A位置不动;细绳a与竖直方向夹角为37°保持不变。已知重力加速度为g,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,下列说法正确的是( )
A.当细绳d水平时,细绳b受到的拉力大小为1454mg
B.当细绳d水平时,细绳c受到的拉力大小为154mg
C.细绳d拉力的最小值为2.4mg
D.剪断细绳b瞬间小球A的加速度大小为0.6g
10.(多选)(2024辽宁丹东高一校考)粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动,设运动时间为t,位移为x,其xt-t图像如图甲所示,水平拉力与时间关系的图像如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2,则( )
A.物体质量为2 kg
B.物体与地面间的动摩擦因数μ = 0.2
C.0~4 s内物体的加速度大小为2 m/s2
D.0~10 s内物体的位移大小为60 m
11.如图甲所示,两滑块P、Q用细线跨过定滑轮相连,Q距地面一定高度,P可在平行于斜面的细线牵引下沿粗糙斜面向上滑动,未与定滑轮碰撞。已知斜面倾角θ=30°,P的质量为m=1 kg。某时刻由静止释放P,测得P沿斜面向上运动的v-t图像如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,则( )
A.P与斜面之间的动摩擦因数μ=35
B.P与斜面之间的动摩擦因数μ=15
C.Q的质量为1 kg
D.Q的质量为4 kg
C组核心素养拔高练
12.(2024河北衡水校考)如图所示,系在墙上的轻绳跨过两个轻质滑轮连接着物体P和物体Q,两段连接动滑轮的轻绳始终水平。已知P、Q的质量均为1 kg,P与水平桌面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度大小为g取10 m/s2,当对P施加水平向左的拉力F=30 N时,Q向上加速运动。下列说法正确的是( )
A.P、Q运动的加速度大小之比为2∶1
B.P的加速度大小为2 m/s2
C.轻绳的拉力大小为10 N
D.若保持Q的加速度不变,改变拉力F与水平方向的夹角,则拉力F的最小值为125 N
参考答案
分层作业30 连接体问题 动力学图像 瞬时加速度问题
1.B 对甲、乙整体进行分析有F=(m甲+m乙)a,解得a=1 m/s2,方向水平向右,对乙进行受力分析,有Ff=m乙a,解得Ff=1 N,方向水平向右。故B正确。
2.D 根据牛顿第二定律得F1-F2=(m1+m2)a,F1-kx=m1a,解得a=2 m/s2,kx=26 N,A、B错误;突然撤去F2的瞬间,弹簧的弹力不变,质量为m1的物体的加速度大小仍然为a1=2 m/s2,C错误;突然撤去F1的瞬间,弹簧的弹力不变,质量为m2的物体的加速度大小仍然为a2=2 m/s2,D正确。
3.B 花瓶相对于桌布向左运动,则桌布对花瓶摩擦力的方向向右,故A错误。对桌布,由牛顿第二定律得F-2μmg=m0a1,若增大水平拉力,桌布的加速度增大;由x1=12a1t2可知桌布被拉出的时间缩短,桌布将更快地被拉出,则花瓶在桌布上运动的时间也缩短;对花瓶,由牛顿第二定律得μmg=ma2,解得a2=μg,由x2=12a2t2可知,花瓶加速运动的位移变短,在桌面上滑行的距离缩短,不能滑出桌面,故B正确。由于花瓶、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,所以桌布对花瓶的摩擦力与桌面对花瓶的摩擦力大小相等,方向相反,故D错误;花瓶在桌布上和桌面上运动时加速度大小都等于a2,花瓶在桌布上加速运动和在桌面上减速运动,由v=a2t1可知,花瓶在桌布上的滑动时间和在桌面上的滑动时间相等,故C错误。
4.A 对整体受力分析,由牛顿第二定律可求得整体的加速度;再由牛顿第二定律可得出FT与x的关系。设单位长度质量为m,对整体分析有F=lma;对x分析可知FT=xma,联立解得FT=Flx,故可知FT与x成正比,且x=0时,FT=0,故A正确。
5.B 由位移公式可得x=12at2,图线的斜率为12a=52 m/s2,解得a=5 m/s2,A错误;由牛顿第二定律可得mgsin θ=ma,解得θ=30°,B正确;小物块2 s末的速度是v2=at=10 m/s,C错误;小物块1 s末的速度为5 m/s,第2 s内的平均速度大小为v=v1+v22=7.5 m/s,D错误。
6.C 在抽出木板的瞬间,物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失,物块1、2受到的合力均等于各自的重力,由牛顿第二运动定律知a1=a2=g;物块3、4间的轻弹簧的形变来不及改变,此时弹簧对物块3向上的弹力大小F1和对物块4向下的弹力大小F2仍为mg,物块3满足mg=F1,a3=0;物块4满足F2+m0g=m0a4,得a4=F+m0gm0=m0+mm0g,故C正确。
7.A 剪断细线前,由平衡条件可知,A上端细线的拉力为3mg,A、B之间细线的拉力为2mg,轻弹簧的拉力为mg。在剪断细线的瞬间,轻弹簧中拉力不变,C所受合力为零,所以C的加速度为零;A、B被细线连在一起,加速度相同,整体受到二者重力和轻弹簧向下的拉力,由牛顿第二定律得3mg=2ma,解得a=1.5g,故选A。
8.D 设细线拉力大小为FT,物块1的加速度a1=FT+m1gsinθ-μ1m1gcsθm1=gsin θ-μ1gcs θ+FTm1,同理,物块2的加速度a2=m2gsinθ-μ2m2gcsθ-FTm2=gsin θ-μ2gcs θ-FTm2。若μ1>μ2,则μ1gcs θ-FTm1>μ2gcs θ+FTm2时,a1a2,故A、B错误;若μ1<μ2,则a1>a2,故C错误,D正确。
9.AD 细绳d水平时,选三个小球整体为研究对象,设细绳a和d受到的拉力大小分别为Fa和Fd,由平衡条件有Facs 37°=3mg,Fasin 37°=Fd,得Fa=154mg,Fd=94mg,选小球C为研究对象,设细绳c受到的拉力大小为Fc,由平衡条件有Fc=(mg)2+Fd2=974mg,B错误;选B、C两小球整体为研究对象,设细绳b受到的拉力大小为Fb,则由平衡条件有Fb=(2mg)2+Fd2=1454mg,A正确;当细绳d拉力方向与细绳a方向垂直时,细绳d拉力最小为Fdm,选三个小球整体为研究对象,由平衡条件得Fdm=3mgsin 37°=1.8mg,C错误;剪断细绳b瞬间,小球A沿细绳a方向合力为零,垂直细绳a方向合力产生的加速度大小为a,由牛顿第二定律有mgsin 37°=ma,得a=0.6g,D正确。
10.AD 根据匀变速直线运动位移规律x=v0t+12at2,得xt=v0+a2t,xt-t图像的截距表示初速度,斜率k=a2,则0~4 s内物体的加速度大小为a1=64×2 m/s2=3 m/s2,故C错误;0~4 s内物体的位移和末速度分别为x1=12a1t2=24 m,v1=a1t1=12 m/s,4~10 s内物体的加速度大小为a2=66×2 m/s2=2 m/s2,减速时间t2=v1a2=6 s,4~10 s内物体的位移为x2=12a2t22=36 m,则0~10 s内物体运动的位移大小为x=x1+x2=60 m,故D正确;在0~4 s内,根据牛顿第二定律有F1-μmg=ma1,在4~10 s内有F2+μmg=ma2,联立解得m=2 kg,μ=0.1,故A正确,B错误。
11.A 由图乙可知,1~1.5 s内,P减速上滑的加速度大小a=ΔvΔt=8 m/s2,对P由牛顿第二定律有mgsin θ+μmgcs θ=ma,解得μ=35,故A正确,B错误;由图乙可知,0~1 s内,P加速上滑的加速度大小为a'=ΔvΔt=4 m/s2,对P由牛顿第二定律有FT-mgsin θ-μmgcs θ=ma',对Q由牛顿第二定律mQg-FT=mQa',联立解得mQ=2 kg,故C、D错误。
12.D 根据动滑轮的原理,Q移动的速度始终是P的2倍,同时开始运动,速度变化量始终是2倍关系,由公式a=ΔvΔt可知,P、Q运动的加速度大小之比为1∶2,故A错误;由牛顿第二定律,对Q有FT-mg=m·2a,对P有F-2FT-μmg=ma,联立解得轻绳的拉力大小为FT=12 N,P的加速度大小为a=1 m/s2,故B、C错误;若保持Q的加速度不变,则P的加速度也不变,则有FT=12 N,a=1 m/s2,设拉力F与水平方向的夹角θ,则对P分析有Fcs θ-2FT-μ(mg-Fsin θ)=ma,化简可得F=125sin(θ+φ) N,其中sin φ=11+μ2,当sin (θ+φ)=1时,拉力F有最小值,且最小值为125 N,故D正确。