高考物理专题 第3讲限时规范训练 word版含解析

一、选择题(本题共9个小题，每小题6分，共54分，在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一个选项符合要求，第6～9题有多项符合要求．)1．(2013·高考新课标全国Ⅰ卷)右图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片，照片左上角的三列数据如下表．表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的．根据表中的数据，伽利略可以得出的结论是( )A.物体具有惯性B．斜面倾角一定时，加速度与质量无关C．物体运动的距离与时间的平方成正比D．物体运动的加速度与重力加速度成正比解析：选C.本题以伽利略的斜面实验为背景，通过数据反映规律，所以应从数据之间的关系入手．表中第一列数据明显是第二列数据的平方，而第三列物体沿斜面运动的距离之比非常接近第一列数据，所以可以得出结论，在误差允许的范围内，物体运动的距离与时间的平方成正比，选项C正确．2．(2013·高考重庆卷)图1为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动．分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图象分别对应图2中的()A ．①、②和③B ．③、②和①C ．②、③和①D ．③、①和②解析：选B.小球对斜面的压力F N ＝mg cos θ，其最大值为mg ，y ＝F N mg＝cos θ，对应于图象③；小球运动的加速度a ＝g sin θ，其最大值为g ，所以y ＝a g＝sin θ，对应于图象②；重力加速度不变，故y ＝1，对应于图象①，选项B 正确．3．利用如图甲所示的装置测量滑块和滑板间的动摩擦因数，将质量为M 的滑块A 放在倾斜滑板B 上，C 为位移传感器，它能将滑块A 到传感器C 的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示出滑块A 的速度－时间(v －t)图象．先给滑块A 一个沿滑板B 向上的初速度，得到的v －t 图象如图乙所示，则( )A ．滑块A 上滑时加速度的大小为8 m /s 2B ．滑块A 下滑时加速度的大小为8 m /s 2C ．滑块与滑板之间的动摩擦因数μ＝0.5D ．滑块A 上滑时运动的位移为2 m解析：选A . 滑块A 上滑时加速度的大小a 1＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪0－4.00.5 m /s 2＝8.0 m /s 2，A 项正确；A 下滑时的加速度a 2＝ 4.01.5－0.5m /s 2＝4.0 m /s 2；B 项错误；由牛顿第二定律知A 上滑时mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1，A 下滑时mg sin θ－μmg cos θ＝ma 2，解得μ＝0.25，C 项错误；在速度－时间图象中面积表示位移，滑块A 上滑时运动的位移为1 m ，D 项错误．4．(2014·河南郑州高三质检)如图所示为粮袋的传送装置，已知AB 间长度为L ，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时其运行速度为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 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(sin θ－μcos θ)，若L 足够大，则以后将一定以速度v 做匀速运动C ．若μ≥tan θ，则粮袋从A 到B 一定一直是做加速运动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 sin θ解析：选A .开始时，粮袋相对传送带向上运动，受重力、支持力和沿传送带向下的摩擦力，由牛顿第二定律可知，mg sin θ＋μF N ＝ma ，F N ＝mg cos θ，解得a ＝g sin θ＋μg cos θ，故B 项错；粮袋加速到与传送带相对静止时，若mg sin θ ≤μmg cos θ，即μ≥tan θ，粮袋相对传送带静止，匀速运动，若mg sin θ≥μmg cos θ，即当μ<tan θ时，粮袋相对传送带向下滑动，将继续做加速运动，A ＝g(sin θ－μcos θ)，C 、D 项错．5．(2013·高考山东卷)如图所示，用完全相同的轻弹簧A 、B 、C 将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A 与竖直方向的夹角为30°，弹簧C 水平，则弹簧A 、C 的伸长量之比为( )A .3∶4B ．4∶ 3C ．1∶2D ．2∶1解析：选D .这是典型的平衡模型，解题的要点是对两小球进行受力分析、列平衡方程，若取两小球作为一个整体来研究会更方便．解法一：分别对两小球受力分析，如图所示F A sin 30°－F B sin α＝0F B sin α－F C ＝0F B ＝F B ′得F A ＝2F C ，即弹簧A 、C 的伸长量之比为2∶1，选项D 正确．解法二：将两球作为一个整体，进行受力分析，如图所示由平衡条件知：F A ′F C ＝1sin 30°即F A ′＝2F C又F A ′＝F A ，则F A ＝2F C故选项D 正确．6．(2013·高考广东卷)如图，游乐场中，从高处A 到水面B 处有两条长度相同的光滑轨道．甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A 处自由滑向B 处，下列说法正确的有( )A ．甲的切向加速度始终比乙的大B ．甲、乙在同一高度的速度大小相等C ．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D ．甲比乙先到达B 处解析：选BD.由轨道倾斜度知甲的切向加速度先是大于乙的，后是小于乙的，A项错误．由机械能守恒定律可知，甲、乙在同一高度时速度大小相等，B项正确．开始时甲的加速度大于乙的加速度，故甲开始时下滑较快，C项错误．因开始时甲的平均加速度较大，其在整个过程中的平均速度大于乙的平均速度，所以甲比乙先到达B处，D项正确．7．(2014·芜湖模拟)如图所示，小车上物体的质量m＝8 kg，它被一根在水平方向上拉伸了的轻弹簧拉住而静止在小车上，这时弹簧的弹力是6 N．现对小车施一水平向右的作用力，使小车由静止开始运动，在小车的加速度由零逐渐增大到1 m/s2的过程中，以下说法正确的是( )A．物体与小车始终保持相对静止，弹簧对物体的作用力始终未发生变化B．物体受到的摩擦力先减小、后增大，先向左、后向右C．当小车的加速度为0.75 m/s2时物体不受摩擦力的作用D．小车以1 m/s2的加速度向右做匀加速直线运动时物体受到的摩擦力为8 N解析：选ABC.开始物体静止在小车上时，受水平向左的静摩擦力是6 N．在小车的加速度由零逐渐增大到1 m/s2的过程中，由牛顿第二定律，物体受的合力由零逐渐增大到8 N，故物体受到的静摩擦力由水平向左的6 N逐渐减小到0，再逐渐增大到水平向右的2 N，故选项A、B对，D错．当小车的加速度为0.75 m/s2时，物体受的合力为F＝ma＝6 N，恰好等于弹簧的弹力6 N，故物体不受摩擦力作用，选项C对．8．(2014·豫南九校联考)如图所示，质量为M的劈体ABDC放在水平地面上，表面AB、AC均光滑，且AB∥CD，BD⊥CD，AC与水平面成角θ.质量为m的物体(上表面为半球形)以水平速度v0冲上BA后沿AC面下滑，在整个运动的过程中，劈体M始终不动，P为固定的弧形光滑挡板，挡板与轨道间的宽度略大于半球形物体m的半径，不计转弯处的能量损失，则下列说法中正确的是( )A．水平地面对劈体M的摩擦力始终为零B．水平地面对劈体M的摩擦力先为零后向左C．劈体M对水平地面的压力大小始终为(M＋m)gD．劈体M对水平地面的压力大小先等于(M＋m)g，后小于(M＋m)g解析：选BD.取物体m和劈体M为一整体，因物体m先在BA上匀速向左滑动，后沿AC面匀加速下滑，而劈体M始终静止不动，故在物体m匀速运动阶段，水平地面对劈体M的摩擦力为零，地面对劈体的支持力大小为(M＋m)g，在物体m匀加速下滑阶段，整体处于失重状态，地面对劈体的支持力大小小于(M＋m)g，因整体具有水平向左的加速度，故地面对劈体M的摩擦力水平向左，综上所述，A、C均错误，BD正确．9．(2013·湖北5校联考)我国“蛟龙号”深潜器经过多次试验，终于在2012年6月24日以7 020 m深度创下世界最新纪录(国外最深不超过6 500 m)．这预示着它可以佂服全球99.8%的海底世界，假设在某次试验时，深潜器内的显示屏上显示出了从水面开始下潜到最后返回水面10 min 内全过程的深度曲线(a )和速度图象(b )，则下列说法中正确的是( )A ．图中h 3代表本次最大深度B ．全过程中最大加速度是0.025 m /s 2C ．潜水员感到超重发生在3～4 min 和6～8 min 的时间段内D ．整个潜水器在8～10 min 时间段内机械能守恒解析：选AC .图中h 3代表本次最大深度，全过程中最大加速度是a ＝Δv Δt ＝260m /s 2＝0.033 m /s 2，选项A 正确B 错误．潜水员感到超重发生在3～4 min 和6～8 min 的时间段内，选项C 正确．整个潜水器在8～10 min 时间段内重力做功，浮力做功，机械能不守恒，选项D 错误．二、计算题(本题共3个小题，共46分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10．(15分)(2014·江苏苏南四校联考)低空跳伞是一种极限运动，一般在高楼、悬崖、高塔等固定物上起跳．人在空中降落过程中所受空气阻力随下落速度的增大而变大，而且速度越大空气阻力增大得越快．因低空跳伞下落的高度有限，导致在空中调整姿态、打开伞包的时间较短，所以其危险性比高空跳伞还要高．一名质量为70 kg 的跳伞运动员背有质量为10 kg 的伞包从某高层建筑顶层跳下，且一直沿竖直方向下落，其整个运动过程的v －t 图象如图所示．已知2.0 s 末的速度为18 m /s ，10 s 末拉开绳索开启降落伞，16.2 s 时安全落地，并稳稳地站立在地面上．g 取10 m /s 2，请根据此图象估算：(1)起跳后2 s 内运动员(包括其随身携带的全部装备)所受平均阻力的大小．(2)运动员从脚触地到最后速度减为0的过程中，若不计伞的质量及此过程中的空气阻力，则运动员所需承受地面的平均冲击力多大．(3)开伞前空气阻力对跳伞运动员(包括其随身携带的全部装备)所做的功(结果保留两位有效数字)．解析：(1)由v－t图可知，起跳后前2 s内运动员的运动近似是匀加速运动，其加速度为：a＝v1t1＝9.0 m/s2设运动员所受平均阻力为f，根据牛顿第二定律有m总g－f＝m总a解得f＝m总(g－a)＝80 N.(2)由v－t图可知，运动员脚触地时的速度v2＝5.0 m/s，经时间t2＝0.2 s速度减为0设此过程中运动员所受平均冲击力大小为F，根据牛顿第二定律有F－mg＝ma′0＝v2－a′t2解得F＝2.4×103N(3)由v－t图可知，10 s末开伞时的速度v＝40 m/s，开伞前10 s内运动员下落的高度约为h＝30×10 m＝300 m设10 s内空气阻力对运动员所做功为W，根据动能定理有11．(24分)(2013·高考新课标全国Ⅱ卷)一长木板在水平地面上运动，在t＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度—时间图象如图所示．已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．取重力加速度的大小g＝10 m/s2，求：(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；(2)从t＝0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小．解析：从v－t图象中获取速度及加速度信息．根据摩擦力提供加速度，且不同阶段的摩擦力不同，利用牛顿第二定律列方程求解．(1)从t＝0时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止．由图可知，在t1＝0.5 s时，物块和木板的速度相同．设t＝0到t＝t1时间间隔内，物块和木板的加速度大小分别为a1和a2，则a1＝v1t1①a2＝v0－v1t1②式中v0＝5 m/s、v1＝1 m/s分别为木板在t＝0、t＝t1时速度的大小．设物块和木板的质量均为m ，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，由牛顿第二定律得μ1mg ＝ma 1③(μ1＋2μ2)mg ＝ma 2④联立①②③④式得μ1＝0.20⑤μ2＝0.30⑥(2)在t 1时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向．设物块与木板之间的摩擦力大小为f ，物块和木板的加速度大小分别为a 1′和a 2′，则由牛顿第二定律得f ＝ma 1′⑦2μ2mg －f ＝ma 2′⑧假设f ＜μ1mg ，则a 1′＝a 2′；由⑤⑥⑦⑧式得f ＝μ2mg ＞μ1mg ，与假设矛盾．故f ＝μ1mg ⑨由⑦⑨式知，物块加速度的大小a 1′等于a 1；物块的v －t 图象如图中点划线所示．由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为s 1＝2×v 212a 1⑩ s 2＝v 0＋v 12t 1＋v 212a 2′⑪ 物块相对于木板的位移的大小为s ＝s 2－s 1⑫联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑪⑫式得s ＝1.125 m ⑬答案：(1)0.20 0.30 (2)1.125 m。