2022高考物理一轮复习课时专练 课时跟踪检测(八)　两类动力学问题　超重和失重

这是一份2022高考物理一轮复习课时专练 课时跟踪检测(八)　两类动力学问题　超重和失重，共7页。
课时跟踪检测(八)　两类动力学问题　超重和失重1．几位同学为了探究电梯运动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中。电梯启动前，一位同学站在体重计上，如图甲所示。然后电梯由1层直接升到10层，之后又从10层直接回到1层。图乙至图戊是电梯运动过程中按运动顺序在不同位置体重计的示数。根据记录，进行推断分析，其中正确的是(　　)A．根据图甲、图乙可知，图乙位置时电梯向上加速运动B．根据图甲、图丙可知，图丙位置时人处于超重状态C．根据图甲、图丁可知，图丁位置时电梯向下减速运动D．根据图甲、图戊可知，图戊位置时人处于失重状态解析：选A　题图甲表示电梯静止时体重计的示数，题图乙示数大于静止时体重计的示数，所以电梯是加速上升，A正确；题图丙示数小于静止时体重计的示数，人处于失重状态，故B错误；题图丁示数小于静止时体重计的示数，加速度方向向下，电梯在向下加速运动，故C错误；题图戊示数大于静止时体重计的示数，人处于超重状态，故D错误。2．如图所示，台秤上放一个装有水的容器，有一个金属球挂在弹簧测力计下面，现将金属球浸没在水中，比较在金属球浸入水中前、后的情况(　　)A．弹簧测力计的示数减小，台秤的示数不变B．弹簧测力计的示数不变，台秤的示数增加C．弹簧测力计的示数减小，台秤的示数增大，且弹簧测力计减少的示数等于台秤增加的示数D．弹簧测力计的示数增大，台秤的示数减小，且弹簧测力计增加的示数等于台秤减少的示数解析：选C　当金属球浸入水中后，受到向上的浮力作用，故弹簧测力计的示数减小；由牛顿第三定律，在水对金属球有向上的浮力的同时，金属球对水有向下的作用力，这两个力大小相等，方向相反，故使得台秤的示数增大，且弹簧测力计减少的示数等于台秤增加的示数，选项C正确。3．(多选)现如今我们的生活已经离不开电梯，如图所示有两种形式的电梯，甲是商场中常用的扶梯，乙是居民楼中常用的直梯。则当它们都加速上升时，(加速度方向如图所示)下列说法正确的是(　　)A.甲电梯上的人受到重力、支持力和摩擦力的作用B．甲电梯上的人处于失重状态C．乙电梯中人受到的摩擦力为零D．乙电梯中的人受到重力、支持力和摩擦力的作用解析：选AC　对甲电梯中人受力分析可知，人的加速度与速度同方向，所受合力斜向左上方，因而人受到的摩擦力与接触面平行水平向左，人应受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用，故A正确；由于甲电梯中的人具有向上的加速度，所以人处于超重状态，故B错误；对乙电梯中的人受力分析可知，人水平方向不受外力，即人在水平方向不受摩擦力，故C正确，D错误。4．(2020·浙江省高三月考)由于生活水平的不断提升，越来越多的家庭拥有了私家轿车，造成车位难求的现象，因此很多停车场采用了多层停车的结构。若车子被“移送”停在上层，车主想使用汽车时就需要车库管理员把车子“移送”到下层。管理员正在“移送”车辆的过程如图所示。假设“移送”过程中车辆相对于底板始终静止，底板始终保持水平，则下列说法正确的是(　　)A.车子在被水平向右“移送”的过程中，底板对车子的摩擦力一直水平向左B．车子在被水平向右“移送”的过程中，底板对车子的摩擦力不可能水平向左C．车子在被竖直向下“移送”的过程中，车子对底板的力可能小于底板对车子的力D．车子在被竖直向下“移送”的过程中，底板对车子的力可能大于车子自身的重力解析：选D　车子在被水平向右“移送”的过程中，若减速向右移送，则底板对车子的摩擦力水平向左，若加速向右移送，则底板对车子的摩擦力水平向右，故A、B错误；车子对底板的力和底板对车子的力是一对作用力和反作用力，任何时刻都大小相等，方向相反，故C错误；车子在被竖直向下“移送”的过程中，若减速向下移动，则加速度向上，即FN－mg＝ma，则底板对车子的力可能大于车子自身的重力，故D正确。5．(2020·湖州质检)如图甲所示，一物体沿倾角为θ＝37°的固定粗糙斜面由静止开始运动，同时受到水平向右的风力作用，水平风力的大小与风速成正比。物体在斜面上运动的加速度a与风速v的关系如图乙所示，则(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)(　　)A．当风速为3 m/s时，物体沿斜面向下运动B．当风速为5 m/s时，物体与斜面间无摩擦力作用C．当风速为5 m/s时，物体开始沿斜面向上运动D．物体与斜面间的动摩擦因数为0.025解析：选A　由题图乙得物体做加速度逐渐减小的加速运动，物体的加速度方向不变，当风的初速度为零时，加速度为a0＝4 m/s2，沿斜面方向有a0＝g sin θ－μg cos θ，解得μ＝0.25，D错误；物体沿斜面方向开始加速下滑，随着速度的增大，水平风力逐渐增大，摩擦力逐渐增大，则加速度逐渐减小，但加速度的方向不变，物体仍然加速运动，直到速度为5 m/s时，物体的加速度减为零，此后物体将做匀速运动，A正确，B、C错误。6.将一个质量为1 kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反。该过程的v ­t图象如图所示，g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)A．小球所受重力和阻力之比为6∶1B．小球上升与下落所用时间之比为2∶3C．小球回落到抛出点的速度大小为8 m·s－1D．小球下落过程，受到向上的空气阻力，处于超重状态解析：选C　小球向上做匀减速运动的加速度大小a1＝12 m/s2，根据牛顿第二定律得mg＋f＝ma1，解得阻力f＝ma1－mg＝2 N，则重力和阻力大小之比为5∶1，故选项A错误；小球下降的加速度大小a2＝＝ m/s2＝8 m/s2，根据x＝at2得t＝ ，知上升的时间和下落的时间之比为t1∶t2＝∶＝∶3，故选项B错误；小球匀减速上升的位移x＝×2×24 m＝24 m，根据v2＝2a2x得，v＝＝ m·s－1＝8 m·s－1，故选项C正确；下落的过程中，加速度向下，小球处于失重状态，故选项D错误。7.(多选)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。小球从开始下落到小球第一次运动到最低点的过程中，下列关于小球的速度v、加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是(　　)解析：选AD　在小球下落的开始阶段，小球做自由落体运动，加速度为g；接触弹簧后，开始时重力大于弹力，加速度方向向下，随着小球不断下降，弹力逐渐变大，故小球做加速度减小的加速运动，某时刻加速度可减小到零，此时速度最大；小球继续下降，弹力大于重力，加速度方向变为向上，且加速度逐渐变大，直到速度减小到零，到达最低点，由对称知识可知，到达最低点的加速度大于g，故A、D正确。8．如图所示，一条小鱼在水面处来了个“鲤鱼打挺”，弹起的高度为H＝2h，以不同的姿态落入水中，其入水深度不同。若鱼身水平，落入水中的深度为h1＝h；若鱼身竖直，落入水中的深度为h2＝1.5h。假定鱼的运动始终在竖直方向上，在水中保持姿态不变，受到水的作用力也不变，空气中的阻力不计，鱼身的尺寸远小于鱼入水深度。重力加速度为g，求：(1)鱼入水时的速度v；(2)鱼两次在水中运动的时间之比t1∶t2；(3)鱼两次受到水的作用力之比F1∶F2。解析：(1)由v2＝2gH，得v＝2。(2)因h1＝t1，h2＝t2，得＝。(3)v2＝2a1h1，F1－mg＝ma1得F1＝3mg，同理得F2＝mg，所以＝。答案：(1)2　(2)2∶3　(3)9∶79.汽车运送圆柱形工件的示意图如图所示。图中P、Q、N是固定在车体上的压力传感器，假设圆柱形工件表面光滑，汽车静止不动时Q传感器示数为零，P、N传感器示数不为零。当汽车向左匀加速启动过程中，P传感器示数为零，而Q、N传感器示数不为零。已知sin 15°＝0.26，cos 15°＝0.97，tan 15°＝0.27，g＝10 m/s2。则汽车向左匀加速启动的加速度可能为(　　)A．3 m/s2　　　　　　 B．2.5 m/s2 C．2 m/s2    D．1.5 m/s2解析：选A　当汽车向左匀加速启动过程中，P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零，对圆柱形工件进行受力分析，如图所示。根据牛顿第二定律得FQ＋mg＝FNcos 15°， F合＝FNsin 15°＝ma联立可得a＝·tan 15°＝×0.27＋10×0.27 m/s2＝0.27·＋2.7 m/s2，故加速度大于2.7 m/s2，故可能的为A选项。10.用外力F拉一物体使其做竖直上升运动，不计空气阻力，加速度a随外力F的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)A．物体的质量为B．地球表面的重力加速度为2a0C．当a>0时，物体处于失重状态D．当a＝a1时，拉力F＝a1解析：选A　当F＝0时a＝－a0，此时的加速度为重力加速度，故g＝a0，所以B错误；当a＝0时，拉力F＝F0，拉力大小等于重力，故物体的质量为，所以A正确；当a>0时，加速度方向竖直向上，物体处于超重状态，所以C错误；当a＝a1时，由牛顿第二定律得F－mg＝ma1，又m＝，g＝a0，故拉力F＝(a1＋a0)，所以D错误。11．某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落，他打开降落伞后的速度图线如图甲所示。降落伞用8 根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为37°，如图乙所示。已知运动员的质量为50 kg，降落伞质量也为50 kg，不计运动员所受的阻力，打开伞后伞所受阻力f与速度v成正比，即f＝kv(g取10 m/s2，cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6)。求：(1)打开降落伞前运动员下落的距离为多大？(2)求阻力系数 k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向。(3)绳能够承受的拉力至少为多少？解析：(1)打开降落伞前运动员做自由落体运动，根据速度位移公式得h0＝＝20 m。(2)由题图甲可知，当速度等于5 m/s时，运动员与降落伞做匀速运动，受力平衡，则kv＝2mg，k＝＝ N·s/m＝200 N·s/m刚打开降落伞瞬间，根据牛顿第二定律得a＝＝30 m/s2，方向竖直向上。(3)设每根绳的拉力为FT，以运动员为研究对象，根据牛顿第二定律得：8FTcos α－mg＝ma解得FT＝＝312.5 N所以绳能够承受的拉力至少为312.5 N。答案：(1)20 m　(2)200 N·s/m　30 m/s2　方向竖直向上　(3)312.5 N12．中国航母舰载机“歼­15”采用滑跃式起飞，主要靠甲板前端的上翘来帮助舰载机起飞，其示意图如图所示，舰载机由静止开始先在一段水平距离为L1＝160 m的水平跑道上运动，然后在长度为L2＝20.5 m的倾斜跑道上滑跑，直到起飞。已知舰载机的质量m＝2.0×104 kg，其喷气发动机的推力大小恒为F＝1.4×105 N，方向与速度方向相同，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差h＝2.05 m，舰载机在水平跑道上和倾斜跑道上运动的过程中受到的平均阻力大小都为舰载机重力的0.2倍，假设航母处于静止状态，舰载机质量视为不变并可看成质点，倾斜跑道看作斜面，不计水平跑道和倾斜跑道连接处的影响，且舰载机起飞的过程中没有出现任何故障。g取10 m/s2。(1)求舰载机在水平跑道上运动的末速度大小；(2)求舰载机从开始运动到起飞经历的时间t。解析：(1)设舰载机在水平跑道上运动的加速度大小为a1，阻力大小为F阻，在水平跑道上运动的末速度大小为v1，由牛顿第二定律得F－F阻＝ma1F阻＝0.2mgv12＝2a1L1联立以上三式并代入数据解得a1＝5 m/s2，v1＝40 m/s。(2)设舰载机在倾斜跑道上运动的加速度大小为a2，在倾斜跑道末端的速度大小为v2舰载机在水平跑道上的运动时间t1＝＝8 s在倾斜跑道上，由牛顿第二定律有F－F阻－mg＝ma2代入数据解得a2＝4 m/s2由v22－v12＝2a2L2代入数据解得v2＝42 m/s舰载机在倾斜跑道上的运动时间t2＝＝0.5 s则t＝t1＋t2＝8.5 s。答案：(1)40 m/s　(2)8.5 s