高一物理上册运动和力的关系单元测试与练习(word解析版)

一、第四章 运动和力的关系易错题培优（难）1．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m =0.2kg 的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v 和弹簧压缩量∆x 的函数图象如图乙所示，其中A 为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度g =10m/s 2，则下列说法中正确的是（ ）A ．该弹簧的劲度系数为15N/mB ．当∆x =0.3m 时，小球处于失重状态C ．小球刚接触弹簧时速度最大D ．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大【答案】D【解析】【分析】【详解】AC ．由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x 为0.1m 时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x 为0.1m 时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。

则有k x mg ∆=解得0.210N/m 20.0N/m 0.1mg k x ⨯===∆ 选项AC 错误； B ．当△x =0.3m 时，物体的速度减小，加速度向上，说明物体处于超重状态，选项B 错误；D ．图中的斜率表示加速度，则由图可知，从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大，选项D 正确。

故选D 。

2．如图所示，斜面体A 静止放置在水平地面上，质量为m 的物体B 在外力F （方向水平向右）的作用下沿斜面向下做匀速运动，此时斜面体仍保持静止。

若撤去力F ，下列说法正确的是（ ）A．A所受地面的摩擦力方向向左B．A所受地面的摩擦力可能为零C．A所受地面的摩擦力方向可能向右D．物体B仍将沿斜面向下做匀速运动【答案】A【解析】【分析】【详解】根据题意可知B物块在外力F的作用下沿斜面向下做匀速直线运动，撤去外力F后，B物块沿斜面向下做加速运动，加速度沿斜面向下，所以A、B组成的系统在水平方向上有向左的分加速度，根据系统牛顿第二定律可知，地面对A的摩擦力水平向左，才能提供系统在水平方向上的分加速度。

故选A。

3．如图所示，不可伸长的轻绳上端固定，下端与质量为m的物块P连接；轻弹簧下端固定，上端与质量为2m的物块Q连接，系统处于静止状态．轻绳轻弹簧均与固定光滑斜面平行，已知P、Q间接触但无弹力，重力加速度大小为g，取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6．下列说法正确的是A．剪断轻绳前，斜面对P的支持力大小为45 mgB．剪断轻绳的瞬间，弹簧的弹力大小为85 mgC．剪断轻绳的瞬间，P的加速度大小为815mgD．剪断轻绳的瞬间，P、Q间的弹力大小为815mg【答案】BD【解析】【分析】【详解】A.剪断轻绳前，对P进行受力分析如图所示：则根据平衡条件可知，斜面对P 的支持力为： 3cos535N mg mg =︒=， 故A 错误；B.剪断轻绳前，对Q 进行受力分析如图所示：根据平衡条件可知，弹簧的弹力为：82sin 535F mg mg =︒=， 轻绳剪断瞬间，弹簧的弹力不发生突变，即为85mg ，故B 正确； C.剪断轻绳瞬间PQ 一起向下加速，对PQ 整体进行受力分析如图所示：根据牛顿第二定律可得其加速度为：3sin 534315mg F a g m ︒-==， 故C 错误；D.剪断绳子后对P 物体有： sin 53PQ mg N ma ︒-=解得PQ 之间的弹力大小为：8g 15PQ N m =，故D正确；4．如图所示，光滑水平桌面放置着物块 A，它通过轻绳和轻质滑轮悬挂着物块 B，已知 A 的质量为 m，B 的质量为 3m，重力加速度大小为 g，静止释放物块 A、B 后（）A．相同时间内，A、B 运动的路程之比为 2:1B．物块 A、B 的加速度之比为 1：1C．细绳的拉力为67 mgD．当 B 下落高度 h 时，速度为2 5 gh【答案】AC【解析】【分析】【详解】同时间内，图中A向右运动h时，B下降一半的距离，即为h/2，故A、B运动的路程之比为2：1，故A正确；任意相等时间内，物体A、B的位移之比为2：1，故速度和加速度之比均为2：1，故B错误；设A的加速度为a，则B的加速度为0.5a，根据牛顿第二定律，对A，有：T=ma，对B，有：3mg-2T=3m•0.5a，联立解得：T=67mg，a=67g，故C正确；对B，加速度为a′=0.5a=37g，根据速度位移公式，有：v2=2•a′•h，解得：v=67gh，故D错误；故选AC．【点睛】本题考查连接体问题，关键是找出两物体的位移、速度及加速度关系，结合牛顿第二定律和运动学公式列式分析，也可以结合系统机械能守恒定律分析．5．如图所示，在倾角为θ的光滑斜劈P的斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B，C 为一垂直固定在斜面上的挡板．A、B质量均为m，斜面连同挡板的质量为M，弹簧的劲度系数为k，系统静止于光滑水平面．现开始用一水平恒力F作用于Ｐ，（重力加速度为g）下列说法中正确的是（）A ．若F=0，挡板受到B 物块的压力为2sin mg θB ．力F 较小时A 相对于斜面静止，F 大于某一数值，A 相对于斜面向上滑动C ．若要B 离开挡板C ，弹簧伸长量需达到sin /mg k θD ．若(2)tan F M m g θ=+且保持两物块与斜劈共同运动，弹簧将保持原长【答案】AD【解析】【分析】【详解】A 、F=0时，对物体A 、B 整体受力分析，受重力、斜面的支持力N 1和挡板的支持力N 2，根据共点力平衡条件，沿平行斜面方向，有N 2-（2m ）gsinθ=0，故压力为2mgsinθ，故A 错误；B 、用水平力F 作用于P 时，A 具有水平向左的加速度，设加速度大小为a ，将加速度分解如图根据牛顿第二定律得mgsinθ-kx=macosθ当加速度a 增大时，x 减小，即弹簧的压缩量减小，物体A 相对斜面开始向上滑行．故只要有力作用在P 上，A 即向上滑动，故B 错误；C 、物体B 恰好离开挡板C 的临界情况是物体B 对挡板无压力，此时，整体向左加速运动，对物体B 受力分析，受重力、支持力、弹簧的拉力，如图根据牛顿第二定律，有mg-Ncosθ-kxsinθ=0Nsinθ-kxcosθ=ma解得：kx=mgsinθ-macosθ，sin cosmg maxkθθ-=故C错误；D、若F=（M+2m）gtanθ且保持两物块与斜劈共同运动，则根据牛顿第二定律，整体加速度为gtanθ；对物体A受力分析，受重力，支持力和弹簧弹力，如图根据牛顿第二定律，有mgsinθ-kx=macosθ解得kx=0故弹簧处于原长，故D正确；6．在大型物流货场，广泛的应用着传送带搬运货物。

如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m=1kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2s到达传送带的B端。

用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图乙所示，已知重力加速度g=10m/s2。

由v—t图可知（）A．A、B两点的距离为2.4mB．货物与传送带的动摩擦因数为0.5C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功大小为12.8JD．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．物块在传送带上先做匀加速直线运动，当速度达到传送带速度，再做加速度运动，所以物块由A到B的间距对应所围梯形的“面积”1120.2(24)1 3.2m22x=⨯⨯++⨯=故A错误。

B ．由v ﹣t 图像可知，物块在传送带上先做a 1匀加速直线运动，加速度为2210m /s 0.2v a t ∆===∆ 对物体受力分析受摩擦力，方向向下，重力和支持力，得1sin mg f ma θ+=即1sin cos mg mg ma θμθ+=同理，做a 2的匀加速直线运动，对物体受力分析受摩擦力，方向向上，重力和支持力，加速度为22422m/s 1.20.2v a t ∆-===∆- 得 2sin mg θf ma =-即2sin cos mg mg ma θμθ-=联立解得cos 0.8θ=，0.5μ=，故B 正确。

C ．根据功能关系，由B 中可知cos 0.51010.84N f μmg θ==⨯⨯⨯=做a 1匀加速直线运动，有知位移为1120.20.2m 2x =⨯⨯= 物体受力分析受摩擦力，方向向下，摩擦力做正功为f1140.20.8J W fx ==⨯=同理做a 2匀加速直线运动，位移为21(24)13m 2x =⨯+⨯= 物体受力分析受摩擦力，方向向上，摩擦力做负功为f 224312J W fx ==⨯=﹣﹣﹣所以整个过程，传送带对货物做功大小为12J 0.8J 11.2J =﹣故C 错误。

D ．根据功能关系，货物与传送带摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对位移，由C 中可知cos 0.51010.84N f μmg θ==⨯⨯⨯=做a 1匀加速直线运动，位移为1120.20.2m 2x =⨯⨯=20.20.4m x =⨯=皮相对位移为11Δ0.40.20.2m x x x ===皮-﹣同理，做a 2匀加速直线运动，位移为21(24)13m 2=x ⨯+⨯= 2212m x =⨯=皮相对位移为222Δ321m x x x ==-=-皮故两者之间的总相对位移为12ΔΔΔ10.2 1.2m x x x =+=+=货物与传送带摩擦产生的热量为Δ4 1.2 4.8J Q W f x ===⨯=故D 正确。

故选BD 。

7．如图所示，一倾角为θ的倾斜传送带以速度v 顺时针匀速运转，t =0时刻，一小滑块(可视为质点)从传送带底端处以初速度v 0沿传送带向上滑上传送带，在t 0时刻离开传送带.则下列描述小滑块的速度随时间变化的关系图象可能正确的是A ．B ．C ．D ．【答案】ABD【解析】【详解】ACD.根据题意，设传送带倾角为θ，动摩擦因数μ.若：sin cos mg mg θμθ>滑块沿斜面的合力不可能为0，也就不可能匀速运动．若v 0>v ，滑动摩擦力沿传送带向下，合力是滑动摩擦力和重力沿传送带分力之和； 减速v 0=v 之后，滑动摩擦力沿传送带向上，合力是滑动摩擦力和重力沿传送带分力之差，也就是加速度变小，当传送带较短时，滑块将从上端离开传送带，不会反向运动，当传送带较长时，滑块速度减小为0后，后反向运动从传送带下端离开，故C 错误，AD 正确；B.若sin cos mg mg θμθ<若v 0<v ，沿斜面方向合力沿斜面向上物块匀加速，当加速到与传送带速度相等时，做匀速运动，滑块与传送带之间是静摩擦力，故B 正确．8．如图所示，一质量为M 、带有挂钩的小球套在倾角为θ的细杆上，恰能沿杆匀速下滑，小球所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力.若在小球下滑过程中在挂钩上加挂质量为m 的物体或改变倾角θ，则下列说法正确的是（ ）A ．仅增大θ（θ<90°）时，小球被释放后仍能沿杆匀速下滑B ．仅增大θ（θ<90°）时，小球被释放后将沿杆加速下滑C ．θ不变，仅在挂钩上加挂物体时，小球被释放后将沿杆加速下滑D ．θ不变，仅在挂钩上加挂物体时，挂钩对物体的拉力等于物体的重力【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB ．当球形物体沿细杆匀速下滑时，由力的平衡条件可知cos sin cos N F Mg Mg Mg θθμθ==解得 tan μθ=仅增大θ（θ<90°），则有球形物体的重力沿杆的分力大于杆对球形物体的摩擦力，小球被释放后沿杆加速下滑，选项A 错误，B 正确；CD ．当挂上一质量为m 的物体时，以两物体整体为研究对象，沿杆向下的重力分力为1()sin F M m g θ=+当挂上一质量为m 的物体时，球形物体所受的摩擦力即沿杆向上的力，大小为2()cos f F F M m g μθ==+摩擦力增大，分析可知12F F =，因此球形物体仍沿细杆匀速下滑。