2021新高考物理二轮总复习专题分层突破练打包19份(付,127)
专题分层突破练1力与物体的平衡
A组
1.对下列四幅图分析正确的是()
A.图甲:被推出的冰壶能继续前进,是因为一直受到手的推力作用
B.图乙:电梯在加速上升时,电梯里的人处于失重状态
C.图丙:汽车过凹形桥最低点时,速度越大,对桥面的压力越大
D.图丁:汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用
2.
(2020福建泉州高三测试)如图所示,条形磁铁静止放在粗糙的水平桌面上,当在其左上方放一电流方向垂直纸面向里的通电直导线后,磁铁受到的摩擦力和弹力()
A.摩擦力为零
B.摩擦力方向向左
C.弹力保持不变
D.摩擦力方向向右
3.(2020山东潍坊高三期末)质量为50 kg的货物静置于水平地面上,货物与地面间的动摩擦因数为0.5。某同学用大小为240 N的恒力使货物运动,g取10 m/s2,则物块和地面间滑动摩擦力的大小可能是()
A.250 N
B.240 N
C.200 N
D.100 N
4.
如图所示,两个小球a、b的质量均为m,用细线相连并悬挂于O点。现用一轻质弹簧给小球a 施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向夹角为30°,已知弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,则弹簧的最短伸长量为()
A. B.
C. D.
5.(2020广东佛山高三质检)如图,用一根不可伸长的轻绳绕过两颗在同一水平高度的光滑钉子悬挂一幅矩形风景画。现若保持画框的上边缘水平,将两颗钉子之间的距离由图示位置逐渐增大到不能再增大为止(不考虑画与墙壁间的摩擦),则此过程中绳的张力大小()
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.先变大,后变小
D.先变小,后变大
6.(2020山东青岛第十七中学高三摸底考试)如图所示,在竖直平面内一根不可伸长的柔软轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物。轻绳一端固定在墙壁上的A点,另一端从墙壁上的B点先沿着墙壁缓慢移到C点,后由C点缓慢移到D点,不计一切摩擦,且墙壁BC段竖直,CD段水平,在此过程中关于轻绳的拉力F的变化情况,下列说法正确的是()
A.F一直减小
B.F一直增大
C.F先增大后减小
D.F先不变后增大
7.(2020宁夏石嘴山第三中学高三模拟)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示,质量均为m,相互接触,球与地面间的动摩擦因数均为μ,则()
A.上方球与下方3个球间均没有弹力
B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力
C.水平地面对下方三个球的支持力均为
D.水平地面对下方三个球的摩擦力均为
B组
8.(2020山东济南高三下学期模拟)如图所示为剪式千斤顶的截面图。四根等长的支持臂用光滑铰链连接,转动手柄,通过水平螺纹轴减小MN间的距离,以抬高重物。保持重物不变,MP和PN夹角为120°时N点受到螺纹轴的作用力为F1;MP和PN夹角为60°时N点受到螺纹轴的作用力为F2。不计支持臂和螺纹轴的重力,则F1与F2大小之比为()
A.1∶1
B.1∶3
C.∶1
D.3∶1
9.(2020安徽蚌埠高三第三次教学质量检测)如图所示,轻绳一端系在物体A上,另一端与套在粗糙竖直杆MN上的轻圆环B相连接。用水平力F拉住绳子上的一点O,使物体A及轻圆环B静止在实线所示的位置。现保持力F的方向不变,使物体A缓慢移到虚线所示的位置,这一过程中圆环B保持静止。若杆对环的弹力为F N,杆对环的摩擦力为F f,OB段绳子的张力为F T,则在上述过程中()
A.F不变,F N减小
B.F f不变,F T增大
C.F f减小,F N不变
D.F N减小,F T减小
10.(2020山东高三下学期枣庄一中、高密一中、莱西一中在线联考)将一段总长度为L的直导线折成正多边形线框后放入磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且线框所在平面与磁场方向垂直,现给线框通电,电流大小为I,正多边形线框中依次相邻的6条边受到的安培力的合力大小与依次相邻的3条边受到的安培力的合力大小相等,则正多边形线框中每条边受到的安培力大小为()
A.BIL
B.BIL
C.BIL
D.BIL
11.(2020陕西渭南中学高三模拟)如图所示,质量为m的物体A静止在质量为M的斜面B上,
斜面B的倾角θ=30°。现用水平力F推物体A,在F由零逐渐增加至mg再逐渐减为零的过程中,A和B始终保持静止。对此过程下列说法正确的是()
A.地面对B的支持力随着力F的变化而变化
B.A所受摩擦力方向始终沿斜面向上
C.A所受摩擦力的最小值为,最大值为mg
D.A对B的压力的最小值为mg,最大值为mg
12.(2020福建高三模拟)如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于O点,一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P,一条绳连接物体Q,P、Q两物体处于静止状态,另一条绳OA在外力F的作用下处于水平状态。现保持结点O位置不变,使OA 绳逆时针缓慢旋转至竖直方向,在此过程中,P、Q及斜面均保持静止,则()
A.斜面对物块P的摩擦力一直减小
B.斜面对物块P的支持力一直增大
C.地面对斜面体的摩擦力一直减小
D.地面对斜面体的支持力一直增大
13.(2020百师联盟高三冲刺)某同学用如图甲所示的装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数,用手缓慢地提起木板的左端使木板以其右端为圆心缓慢转动,当板与水平方向的夹角θ=37°时,滑块A开始沿板下滑。而后将木板和滑块A平放在水平桌面上,木板固定在桌面上,如图乙所示,滑块A左侧弹簧测力计读数为5 N且处于伸长状态,右侧通过轻质细绳绕过定滑轮悬挂一轻质砝码盘,滑轮摩擦不计,滑块的质量M=1 kg,连接滑块的弹簧测力计和细线均水平放置,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若缓慢增加盘中的砝码,使盘中砝码总质量达到1.2 kg时,将会出现的情况是(g取10 m/s2)()
A.A向右运动
B.木板对A的摩擦力为7.5 N
C.木板对A的摩擦力方向保持不变
D.弹簧测力计读数仍为5 N
14.(多选)(2020河南郑州模拟)如图所示,在水平面上固定一个半圆弧轨道,轨道是光滑的,O点为半圆弧的圆心,一根轻绳跨过半圆弧的A点(O、A等高,不计A处摩擦),轻绳一端系在竖直杆上的B点,另一端连接一个小球P。现将另一个小球Q用光滑轻质挂钩挂在轻绳上的AB 之间,已知整个装置处于静止状态时,α=30°,β=45°,则()
A.将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力不变
B.将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时半圆弧中的小球P位置下移
C.静止时剪断A处轻绳瞬间,小球P的加速度为g
D.小球P与小球Q的质量之比为
参考答案
专题分层突破练1力与物体的平衡
1.C解析图甲中被推出的冰壶能继续前进,是由于惯性,手与冰壶不接触了,不再对冰壶有推力作用,选项A错误;图乙中电梯在加速上升时,加速度向上,电梯里的人处于超重状态,选项B错误;图丙中汽车过凹形桥最低点时,加速度向上,处于超重状态,速度越大,所需要的向心力越大,超重越显著,对桥面的压力越大,选项C正确;图丁中汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用,向心力是重力、支持力、摩擦力的合力,选项D错误。
2.B解析磁铁的磁感线从N到S,故通电导线所处位置的磁场方向为斜向左下,根据左手定则可知导线受到斜向左上的安培力,根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线给的斜向右下的作用力,该作用力可分解为水平向右的力和竖直向下的力,故磁铁受到的摩擦力水平向左,弹力增大,故只有选项B正确。
3.C解析本题用排除法解答比较简单,拉力水平时滑动摩擦力μmg=250N>240N,故拉力不可能水平,选项A错误;因拉力与水平方向有一定夹角,故拉力的水平分力一定小于240N,滑动摩擦力也小于240N,选项B错误;当拉力竖直向上时,滑动摩擦力最小为μ(mg-F)=130N>100N,选项D错误;故只有选项C正确。
4.B解析
以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,如图。根据平衡条件得知:F与F T 的合力与重力mg总是大小相等、方向相反。由力的合成图可知,当F与绳子Oa 垂直时,F有最小值,即图中F2位置,F的最小值为:F=kx=2mg sinθ=mg,则弹簧的最
短伸长量为x=,故B正确。
5.D解析分析题意可知,画受到两段轻绳的拉力作用,根据共点力的平衡条件可知,拉力的合力与重力等大反向,即拉力的合力恒定不变。随着两颗钉子之间距离的增大,两段轻绳的夹角先减小,后增大。根据力的合成规律可知,两大小相同的力
合成时,合力一定的情况下,分力的夹角越大,分力越大,分力的夹角越小,分力越小。则轻绳的张力先变小后变大,当两轻绳处于竖直方向时,张力最小,故只有选项D正确。
6.D解析
当轻绳另一端在C点时,设轻绳左右两侧间的夹角为2θ,以滑轮为研究对象,分析受力情况,受力分析图如图所示。根据平衡条件得2F cosθ=mg,得到轻绳的拉力
F=。轻绳另一端从B点沿墙壁缓慢移到D点,由几何知识可知,θ先不变后增
大,cosθ先不变后减小,轻绳的拉力F先不变后增大,故只有选项D正确。
7.C解析对上方球分析可知,小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态,所以上方球一定与下方球有弹力的作用,选项A错误;由于下方球受上方球斜向下的弹力作用,所以下方球有运动的趋势,故下方球受摩擦力作用,选项B错误;对四个球的整体分析,整体受重力和地面的支持力而处于平衡,所以下方三个小球受支持
力大小为4mg,每个小球受支持力为mg,选项C正确;下方三个小球受到的是静摩擦力,故不能根据滑动摩擦力公式进行求解,选项D错误。
8.D解析当两臂间的夹角为120°时,两臂受到的压力为N1==G,对N点分析,N点受到螺纹轴的作用力为F1=2N1cos30°=G,当两臂间的夹角为60°时,两臂受到的压力为N2=G,对N点分析,N点受到螺纹轴的作用力为
F2=2N2cos60°=G,则有=3∶1,故只有选项D正确。
9.D解析先以O点为研究对象,进行受力分析,有OA对O的拉力G A、外力F和OB段绳子的拉力F T三力平衡,设绳子与竖直方向的夹角为θ,则
F=G A tanθ,F T=,由题可知θ减小,所以F减小,F T减小;再以物体B为研究对象,进行受力分析,有B物体的重力G B、OB段绳子的拉力F T、竖直杆对B的支持力F N和摩擦力F f四力平衡,则F N=F T sinθ=G A tanθ、F f=G B+F T cosθ=G A+G B,所以当θ减小时,F N减小,F f不变,只有选项D正确。
10.C解析设总长为L的正n边形,各边边长为,已知匀强磁场的磁感应强度为B,线框中电流大小为I,则各边所受安培力为F=,各边所受安培力之间的夹角
θ=,相邻三边所受安培力的合力大小为F1=F+2F cosθ=(1+2cosθ),相邻六边所受安培力的大小为F2=2F1cosθ=(1+2cosθ)cosθ,又因为F1=F2,故
2cosθ=1,可得θ=40°,则有n==9,F=,故只有选项C正确。
11.D解析对AB组成的整体受力分析,整体受力平衡,竖直方向受到重力和地面对B的支持力,所以地面对B的支持力等于(M+m)g,保持不变,选项A错误;力F最大时沿斜面向上的分力为F cos30°=0.75mg,重力沿斜面向下的分力为
mg sin30°=0.5mg,故此时摩擦力沿斜面向下,选项B错误;对A受力分析,受到重力、支持力、推力和摩擦力作用,当推力沿斜面向上的分力等于重力沿斜面向下的分力时,摩擦力为零,所以摩擦力最小为零,选项C错误;垂直于斜面方向有
F N=mg cos30°+F sin30°,当F=0时,F N最小,最小为F Nmin=mg cos30°=mg,当
F=mg时,F N最大,最大为F Nmax=mg cos30°+mg×mg,选项D正确。12.C解析
缓慢逆时针转动绳OA的方向至竖直的过程中,OA拉力的方向变化如图从1位置到2位置再到3位置,可见绳OA的拉力先减小后增大,绳OB的拉力一直减小。由于不清楚刚开始连接物块P的绳子的拉力与重力沿斜面向下的分力的大小关系,所以不能判断斜面对物块P的摩擦力的变化情况,选项A错误;物块P一直在斜面上处于静止状态,则斜面对P的支持力等于重力垂直斜面向下的分力,保持不变,选项B错误;以斜面体和P的整体为研究对象受力分析,根据平衡条件得斜面受地面的摩擦力与绳OB沿水平方向的拉力等大反向,因绳OB的拉力一直减小,与水平方向的夹角不变,故其水平分力一直减小,则地面对斜面体的摩擦力一直减小,选项C正确;以斜面体和P整体为研究对象受力分析,由于绳OB的拉力一直减小,其竖直向下的分力一直减小,根据竖直方向受力平衡,知地面对斜面体的支持力不断减小,选项D错误。
13.D解析缓慢转动木板使滑块开始下滑时,静摩擦力恰好达到最大值,由平衡条件得Mg sinθ=μMg cosθ,解得μ=0.75,木板与滑块水平放置时,木板与滑块间的最大
静摩擦力f m=μMg=0.75×1×10N=7.5N,不放砝码时,滑块水平方向受弹簧测力计的拉力和木板对A的摩擦力,由平衡条件得F=f=5N,摩擦力方向水平向右,当砝码盘总质量达到1.2kg时,物块A受到右侧绳的拉力F T=mg=1.2×10N=12N,设滑块仍处于静止,由平衡条件得F+f'=F T,得f'=7N<7.5N,假设成立,滑块仍处于静止,弹簧测力计读数仍为5N,选项A、B错误,选项D正确;对比初状态的摩擦力可得摩擦力方向由水平向右变为水平向左,选项C错误。
14.ACD解析绳子B端向上移动一小段距离,根据受力分析可知P球没有发生位移,绳长不会变化,角度β不会发生变化,即绳子的张力也不会变化,选项A正确;如果P向下移动一段距离,绳子AP拉力变小,绳长AP变长,而AB之间的绳子长度变短,则角度β变大,绳子AB之间的张力变大,AP的张力也变大,产生矛盾,选项B错误;剪断A处细绳,拉力突变为零,小球P所受合力为重力沿圆弧切线方向的分力,
所以加速度为g,选项C正确;分别对两个小球做受力分析,因为是活结,所以绳子
的张力都相同,则=T,=T,由两式可得,选项D正确。
专题分层突破练2力与直线运动
A组
1.(2020山东济宁高三5月模拟)质点在做匀变速直线运动,依次经过A、B、C、D四点。已知质点经过AB段、BC段和CD段所需的时间分别为t、3t、5t,在AB段和CD段发生的位移分别为x1和x2,则该质点运动的加速度为()
A. B.
C. D.
2.
(2020广东广州高三模拟)如图,装备了“全力自动刹车”安全系统的汽车,当车速v满足3.6 km/h≤v≤36 km/h、且与前方行人之间的距离接近安全距离时,如果司机未采取制动措施,系统就会立即启动“全力自动刹车”,使汽车避免与行人相撞。若该车在不同路况下“全力自动刹车”的加速度取值范围是4~6 m/s2,则该系统设置的安全距离约为()
A.0.08 m
B.1.25 m
C.8.33 m
D.12.5 m
3.
(2020四川泸州高三二诊)甲、乙两汽车在同一平直公路上做直线运动,其速度—时间(v-t)图像分别如图中a、b两条图线所示,其中a图线是直线,b图线是抛物线的一部分,两车在t1时刻并排行驶。下列关于两车的运动情况,判断正确的是()
A.甲车向负方向做匀速运动
B.乙车的速度先减小后增大
C.乙车的加速度先减小后增大
D.在t2时刻两车也可能并排行驶
4.(2020山东青岛高三下学期统一质量检测)下图是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线,纵坐标为压力,横坐标为时间。由图线可知,该同学的体重约为650 N,以下信息正确的是()
A.1 s时人处在下蹲的最低点
B.2 s时人处于下蹲静止状态
C.该同学做了2次下蹲—起立的动作
D.下蹲过程中人始终处于失重状态
5.(多选)(2020山东潍坊高三期末)如图甲,在桌面上有一本书,书的上方放一水杯,给水杯施加一水平力,其大小F随时间t变化关系如图乙所示。设桌面对书的摩擦力为f,书的速度为v,假定各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列反映f和v随时间t变化的图线中可能正确的是()
6.
(2020河南郑州高中毕业年级质检)如图所示,ABCD-A'B'C'D'为一立方体木箱,O点为底面
A'B'C'D'中心,M点为DD'中点,N点为BCC'B'面的中心。AO、MO、NO为三个光滑轻杆,三个完全相同的小球套在轻杆上,分别从A、M、N三点由静止沿轻杆滑下。关于三个小球的运动,下列说法正确的是()
A.三个小球滑到O点时的速度大小相等
B.三个小球滑到O点所用的时间相等
C.从A点滑下的小球到达O点时的速度最大
D.从M点滑下的小球到达O点所用时间最短
7.
(2020湖南衡阳高三模拟)倾角为θ的斜面固定在水平面上,在斜面上放置一“”形长木板,木板与斜面之间的动摩擦因数为μ。平行于斜面的力传感器(不计传感器的重力)上端连接木板,下端连接一质量为m的光滑小球,如图所示,当木板固定时,传感器的示数为F1,现由静止释放木板,木板沿斜面下滑的过程中,传感器的示数为F2。则下列说法正确的是()
A.若μ=0,则F1=F2
B.若μ=0,则F2=mg sin θ
C.若μ≠0,则μ=
D.若μ≠0,则μ=
B组
8.
(2020河南六市高三联合调研检测)在平直公路上甲乙两车从同一地点出发,两车位移x和时
间t的比值与时间t之间的关系如图所示。下列说法正确的是()
A.甲车的加速度大小为5 m/s2
B.6 s末乙车速度减小到零
C.甲车追上乙车前,2 s末甲乙两车相距最远
D.乙车速度减小到零时,甲车速度为30 m/s
9.
(2020陕西榆林高三模拟)如图所示,水平传送带A、B两端相距s=2 m,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.4。工件滑上A端瞬时速度v A=5 m/s,达到B端的瞬时速度设为v B,则()
A.若传送带以4 m/s的速度顺时针转动,则v B=3 m/s
B.若传送带逆时针匀速转动,则v B<3 m/s
C.若传送带以2 m/s的速度顺时针匀速转动,则v B=3 m/s
D.若传送带以某一速度顺时针匀速转动,则一定有v B>3 m/s
10.
(2020黑龙江哈尔滨高三模拟)如图所示,斜面固定,平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧一端连接物块A,另一端固定,最初A静止。在A上施加与斜面成30°角的恒力F,A仍静止,下列说法正确的是()
A.A对斜面的压力一定变小
B.A对斜面的压力可能不变
C.A对斜面的摩擦力一定变大
D.A对斜面的摩擦力可能变为零
11.(2020河南郑州高中毕业年级第一次质量预测)中国高铁的发展速度令世人瞩目。为了提高行车效率,缩短行车时间,设计师提出一种列车过站不停车的设想,如下面简图所示。高铁匀速行驶的速度v0=360 km/h,进站时尾部子车1在O点自动脱离,将乘客送到下车站台下车,载着新乘客的子车2提前等候在上车站台A点处。为了更好地完成对接,母车接近车站时提前向子车2发出指令,发出指令后立即开始做加速度为a0的匀减速直线运动,到达B点时恰好将车速减小到v。子车2接到指令后,沿转移轨道AB开始做加速度a=1 m/s2的匀加速直线运动,子车2达到最大速度v=144 km/h后,接着做匀速直线运动。转移轨道AB与铁轨的夹角θ=3°,已知cos 3°≈1。若子车2启动后t=3 min,和母车同时到达B点,完成同速对接。
(1)母车距离B点多远的时候,发出指令让子车2开始启动?母车做匀减速直线运动的加速度a0的大小是多少?
(2)求转移轨道AB的长度。
12.
(2020山东日照4月模拟)如图所示,质量M=2 kg的滑板A放在水平地面上,当A向右滑动的速度v0=13.5 m/s时,在A中间位置轻轻地放上一个大小不计、质量m=1 kg的小物块B,同时给B施加一个水平向右的F=6 N的恒力并开始计时。已知A与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,A 与B间的动摩擦因数μ2=0.4。(设滑板A足够长,g取10 m/s2)求:
(1)经过多长时间A、B达到共同速度;
(2)从开始计时到A、B达到共同速度的时间内,A、B间因摩擦而产生的热量Q;
(3)2 s内滑板A的位移大小。
参考答案
专题分层突破练2力与直线运动
1.B解析AB中间时刻的速度v1=,CD段中间时刻速度v2=,故加速度为
a=,只有选项B正确。
2.D解析由题意知,车速
3.6km/h≤v≤36km/h即1m/s≤v≤10m/s,系统启动“全力自动刹车”的加速度大小约为4~6m/s2,最后末速度减为0,由推导公式v2=2ax,可得x≤m=12.5m,故只有选项D正确。
3.C解析甲车向正方向做匀减速运动,选项A错误;由图像可知,乙车的速度先增大后减小,选项B错误;图像的斜率等于加速度,可知乙车的加速度先减小后增大,选项C正确;因t1到t2时间内乙的位移大于甲的位移,可知在t2时刻两车不可能并排行驶,选项D错误。
4.B解析人在下蹲的过程中,先加速向下运动,此时加速度方向向下,故人处于失重状态,最后人静止,故下半段是人减速向下的过程,此时加速度方向向上,人处于超重状态,故下蹲过程中先是失重后超重,选项D错误;在1s时人的失重最严重,即向下的加速度最大,故此时人并没有静止,它不是下蹲的最低点,选项A错误;2s时人经历了失重和超重两个过程,故此时处于下蹲静止状态,选项B正确;由图线得,该同学先下蹲后起立,共做了1次下蹲—起立的动作,选项C错误。
5.BCD解析若一开始两者相对桌面静止,f=F,F不为零,若一开始书就相对桌面滑动,f=μmg,选项A错误,选项B正确;由于F一开始不为零,所以可以刚开始水杯和书就发生相对滑动,书和桌面发生相对滑动,书受力恒定,从开始做匀加速直线
运动,选项C正确;若一开始F不够大,书相对桌面静止,F增大到一定值时书开始做匀加速直线运动,选项D正确。
6.C解析根据题意,分别将AO、NO、MO看作直角三角形的三个斜边,由图可知
A、M、N三点高度之比为2∶1∶1,由动能定理有mgh=mv2-0,故三者落地速度不同,由高度关系可得v A∶v M∶v N=∶1∶1,则三者的速度大小关系为v A>v M=v N,选项A错误,C正确;三个小球的位移之比为,三个小球的加速度之比
为,再由v=at可得t A=t M>t N,选项B、D均错误。
7.D解析当木板固定时,对小球分析,根据共点力平衡有F1=mg sinθ,静止释放木板,木板沿斜面下滑的过程中,若μ=0,则整体沿斜面下滑时根据牛顿第二定律可得,Mg sinθ=Ma,解得a=g sinθ,再以小球为研究对象,则有mg sinθ-F2=ma,解得F2=0,选项A、B错误;当木板沿斜面下滑时,若μ≠0,对整体分析,根据牛顿第二定律可得加速度为a=g sinθ-μg cosθ,隔离对小球分析有mg sinθ-F2=ma,解得F2=μmg cosθ,则有F1∶F2=mg sinθ∶μmg cosθ=tanθ∶μ,解得μ=,选项C错误、D正确。
8.D解析根据x=v0t+at2可得=v0+at,甲车的加速度大小为
a1=2k1=2×m/s2=10m/s2,选项A错误;由图像可知,乙车的初速度为v0=15m/s,加
速度为a2=2k2=-2×m/s2=-5m/s2,则速度减为零的时间为t==3s,选项B错误;当两车相距最远时速度相等,即v0-a2t=a1t,解得t=1s,选项C错误;乙车速度减小到零时t=3s,此时甲车速度为v=a1t=30m/s,选项D正确。
9.C解析物体在传送带上做加速或减速运动的加速度为a=μg=4m/s2,若传送带以4m/s的速度顺时针转动,则物体开始时做减速运动,当速度减为4m/s时的位移为s=m=1.125m,然后物体随传送带匀速运动,故达到B端的瞬时速度为4m/s,选项A错误;若传送带逆时针匀速转动,则物体在传送带上做减速运动,
到达B端时的速度为v B=m/s=3m/s,选项B错误;若传送带以2m/s的速度顺时针匀速转动时,物体做减速运动,由B选项可知到达B端的
速度为v B=3m/s,选项C正确;当传送带以某一速度顺时针匀速转动时,若物体一直减速,则到达B端的速度为3m/s,只有当传送带的速度大于3m/s时到达右端的速度才是v B>3m/s,选项D错误。
10.D解析设斜面倾角为θ,对物体进行受力分析,最初支持力等于mg cosθ,施加恒力F后,支持力等于mg cosθ+F sin30°,支持力一定增大。根据牛顿第三定律,A对斜面的压力一定变大,选项A、B错误;因为轻弹簧处于压缩状态,故最初摩擦力可能向上,可能向下,也可能为0,施加恒力F后,F沿斜面向上的分力为F cos30°,由于F 大小未知,摩擦力可能仍向上,也可能等于0,也可能向下,摩擦力的大小可能增大,也可能减小,选项C错误、D正确。
11.答案(1)12 600 m m/s2(2)6 400 m
解析(1)由题意可知v0=360km/h=100m/s,v=144km/h=40m/s,t=3min=180s 母车向子车2发出指令后立即做匀减速直线运动,两车同时到达B点,完成同速对接。母车运动的位移即母车发出指令时距离B点距离为
s=t=12600m
母车匀减速的加速度大小为
a0=m/s2。
(2)对子车2做运动分析,设加速过程所用时间为t1,则v=at1
t1==40s
加速过程的位移为
x1==800m
匀速过程的位移为
x2=v(t-t1)=5600m
可得AB轨道长度为
l AB=x1+x2=6400m
12.答案(1)1 s(2)27 J(3)22 m
解析(1)设A的加速度大小为a1,对A由牛顿第二定律可得
μ2mg+μ1(M+m)g=Ma1
解得a1=3.5m/s2,方向向左。
设B的加速度大小为a2,对B由牛顿第二定律可得F+μ2mg=ma2
解得a2=10m/s2,方向向右。
A做减速运动v1=v0-a1t
B做加速运动v2=a2t
A、B达到共同速度时v1=v2
解得t=1s
(2)从开始计时到达到共同速度,A的位移大小为x1
x1=v0t-a1t2=11.75m
B的位移大小为x2
x2=a2t2=5m
AB间因摩擦而产生的热量为Q,则
Q=μ2mg(x1-x2)=27J
(3)经分析,A、B达到共同速度之后无法相对静止,各自做变速运动,设A的加速度大小为a3,对A由牛顿第二定律可得μ2mg-μ1(M+m)g=Ma3
解得a3=0.5m/s2,方向向右;
1s时,由(1)可得v1=10m/s,第2s内,A的位移大小为x3
x3=v1t+a3t2=10.25m
2s内滑板A的位移大小为
x A=x1+x3=22m
专题分层突破练3力与曲线运动
A组
1.
(2020福建厦门模拟)在演示“做曲线运动的条件”的实验中,有一个在水平桌面上向右做直线运动的小铁球,第一次在其速度方向上放置条形磁铁,第二次在其速度方向上的一侧放置条形磁铁,如图所示,虚线表示小铁球的运动轨迹。观察实验现象,以下叙述正确的是()
A.第一次实验中,小铁球的运动是匀变速直线运动
B.第二次实验中,小铁球的运动是类平抛运动,其轨迹是一条抛物线
C.该实验说明做曲线运动物体的速度方向沿轨迹的切线方向
D.该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力的方向与速度方向不在同一直线上
2.(2020湖南常德高三二模)投壶是古代士大夫宴饮时做的一种投掷游戏,也是一种礼仪。某人向放在水平地面的正前方壶中水平投箭(很短,可看作质点),结果箭划着一条弧线提前落地了。不计空气阻力,为了能把箭抛进壶中,则下次再水平抛箭时,他可能做出的调整为()
A.减小初速度,抛出点高度变小
B.减小初速度,抛出点高度不变
C.初速度大小不变,降低抛出点高度
D.初速度大小不变,提高抛出点高度
3.(2020北京密云高三下学期模拟)如图所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置示意图,其中质量为m的圆柱体放置在未画出的光滑圆盘边缘,绳子跨过处于圆盘圆心且能随圆盘转动的无摩擦滑轮,一端连接小圆柱体,另一端连接力传感器,使圆柱体做匀速圆周运动。圆周运动的轨道半径为r,光电传感器测定的是圆柱体的线速度,要求画出的图像便于研究。关于这个实验下列说法不正确的是()
A.研究向心力与半径的关系时,保持圆柱体线速度和质量一定,应画F-r图像
B.研究向心力与线速度的关系时,保持圆柱体质量和运动半径一定,应画F-v2图像
C.研究向心力与质量的关系时,保持圆柱体线速度和运动半径一定,应画F-m图像
D.如能保证两个传感器同步记录,则圆筒不做匀速圆周运动同样可以完成该实验目的
4.
(2020山东济南期末)如图所示为固定在水平地面上的圆弧形容器,容器两端A、C在同一高度上,B为容器的最低点,圆弧上E、F两点也处在同一高度,容器的AB段粗糙,BC段光滑。一个可以看成质点的小球,从容器内的A点由静止释放后沿容器内壁运动到F以上、C点以下的H点(图中未画出),则()
A.小球运动到H点时加速度为零
B.小球运动到E点时的向心加速度与运动到F点时大小相等
C.小球运动到E点时的切向加速度与运动到F点时大小相等
D.小球运动到E点时的切向加速度比运动到F点时的小
5.
(2020山东济宁高三下学期5月模拟)如图所示,小球甲从A点水平抛出,小球乙从B点自由释放,两小球先后经过C点时的速度大小相等,方向夹角为45°,已知A、C高度差为h,不计空气阻力,由以上条件可知B、A两点高度差为()
A.h
B.h
C.h
D.2h
6.(2020山东青岛高三下学期统一质量检测)全国多地在欢迎援鄂抗疫英雄凯旋时举行了“飞机过水门”的高级别礼仪,寓意为“接风洗尘”。某次仪式中,水从两辆大型消防车中斜向上射出,经过3 s水到达最高点,不计空气阻力和水柱间的相互影响,若水射出后第1 s内上升高度为
h,g取10 m/s2,则水通过前h段用时为()
A.0.5 s
B.(2-) s
C.(3-2) s
D.0.2 s
7.游乐场有一种叫作“快乐飞机”的游乐项目,模型如图所示。已知模型飞机质量为m,固定在长为L的旋臂上,旋臂与竖直方向夹角为θ,当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时,下列说法正确的是()
A.模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力
B.旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直
C.旋臂对模型飞机的作用力大小为m
D.若夹角θ增大,则旋臂对模型飞机的作用力减小
B组
8.(2020山东济南高三下学期模拟)狞猫弹跳力惊人,栖息在干燥的旷野和沙漠,善于捕捉鸟类。一只狞猫以某一初速度斜向上与水平地面成θ角跳离地面,落地前其最大高度为h,最大水平位移为x。不考虑空气阻力。下列说法正确的是()
A.保持起跳速度大小不变,增大θ角,狞猫在空中的运动时间不变
B.保持起跳速度大小不变,增大θ角,狞猫在空中的最大高度h增大
C.保持起跳角度θ不变,增大起跳速度,x与h的比值减小
D.保持起跳角度θ不变,增大起跳速度,x与h的比值增大
9.
如图所示,水平转台上的小物体A、B通过轻弹簧连接,并静止在转台上,现从静止开始缓慢增大转台的转速(在每个转速下都可认为转台匀速转动),已知A、B的质量分别为m、2m,A、B 与转台间的动摩擦因数均为μ,A、B离转台中心的距离分别为1.5r、r,已知弹簧的原长为1.5r,劲度系数为k,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,以下说法正确的是()
A.当B受到的摩擦力为零时,A受到的摩擦力方向沿半径指向转台中心
B.B先相对于转台发生滑动
C.当A、B均相对转台静止时,允许的最大角速度为
D.A刚好要滑动时,转台转动的角速度为
10.
(多选)如图所示,长为l的轻杆,一端固定一个质量为m的小球,另一端接有固定转动轴O,轻杆可在竖直面内绕转动轴O无摩擦转动。质量为m的物块放置在光滑水平面上。开始时,使小球靠在物块的光滑侧面上,轻杆与水平面夹角45°,用手控制物块静止。然后释放物块,在之后球与物块运动的过程中,下列说法正确的是()
A.球与物块分离前,球与物块速度相等
B.球与物块分离前,物块速度逐渐增大
C.球与物块分离前,杆上弹力逐渐增大
D.球与物块分离瞬间,球加速度等于重力加速度g
11.如图甲所示,陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为“魔力陀螺”。它可等效为一质点在圆轨道外侧运动的模型,如图乙所示。在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R,A、B两点分别为轨道的最高点与最低点。质点沿轨道外侧做完整的圆
周运动,受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为F,当质点以速率v=通过A 点时,对轨道的压力为其重力的7倍,不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g。
(1)求质点的质量;
(2)质点能做完整的圆周运动过程中,若磁性引力大小恒定(大小未知),试证明质点对A、B两点的压力差为定值;
(3)若磁性引力大小恒为2F,为确保质点做完整的圆周运动,求质点通过B点最大速率。
12.(2020北京人大附中高三下学期质检)某游乐设施如图所示,由半圆形APB和直线形BC细圆管组成的细圆管轨道固定在水平桌面上(圆半径比细圆管内径大得多),轨道内壁光滑。已知APB部分的半径R=0.8 m,BC段长L=1.6 m。弹射装置将一质量m=0.2 kg的小球(可视为质
点)以水平初速度v0从A点弹入轨道,小球从C点离开轨道水平抛出,落地点D离C点的水平距离为s=1.6 m,桌子的高度h=0.8 m,不计空气阻力,g取10 m/s2。求:
(1)小球水平初速度v0的大小。
(2)小球在半圆形轨道上运动的角速度ω的大小以及从A点运动到C点的时间t。
(3)小球在半圆形轨道上运动时细圆管对小球的作用力F的大小。
参考答案
专题分层突破练3力与曲线运动
1.D解析第一次实验中,小铁球受到沿着速度方向的引力作用,做直线运动,并且引力随着距离的减小而变大,加速度变大,则小铁球的运动是非匀变速直线运动,选项A错误;第二次实验中,小铁球所受的磁铁的引力方向总是指向磁铁,是变力,故小球的运动不是类平抛运动,其轨迹也不是一条抛物线,选项B错误;该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力的方向与速度方向不在同一直线上,但是不能说明做曲线运动物体的速度方向沿轨迹的切线方向,选项C错误、D 正确。
2.D解析设小球平抛运动的初速度为v0,抛出点离壶的高度为h,水平位移为x,则
平抛运动的时间为t=,水平位移为x=v0t=v0,由题可知,要使水平位移增大,
则当减小初速度或初速度大小不变时,需要时间变大,即抛出点的高度h增大,故只有选项D正确。
3.A解析根据向心力公式结合牛顿第二定律有F=m,可知研究向心力与半径
的关系时,保持圆柱体线速度和质量一定,应画F-图像,二者为线性关系,便于研究,
选项A错误;研究向心力与线速度的关系时,保持圆柱体质量和运动半径一定,应画F-v2图像,选项B正确;研究向心力与质量的关系时,保持圆柱体线速度和运动
半径一定,应画F-m图像,选项C正确;如能保证两个传感器同步记录,圆筒可以不做匀速圆周运动,光电传感器测量圆柱通过瞬间的线速度,力传感器测量此时的向心力(绳子拉力)大小,同样可以完成该实验目的,选项D正确。
4.D解析小球运动到H点时,所受合外力不为零,则加速度不为零,选项A错误;
小球运动到E点时的速度和运动到F点时的速度大小不相等,根据a=可知,向心
加速度不相等,选项B错误;设E、F两点所在的曲面的切面的倾角均为θ,则在F 点的切向加速度a F=g sinθ;在E点的切向加速度a E=g sinθ-μg cosθ,即小球运动到E 点时的切向加速度比运动到F点时的小,选项C错误,D正确。
5.C解析小球甲做平抛运动,竖直方向上做自由落体运动,由h=gt2可得甲运动
的时间为t
甲
=,竖直分速度v y=gt甲=,据运动的合成与分解可知,甲在C点
的速度v
甲==2=v
乙
,乙球做自由落体运动,下落高度h'==2h,故A、B
两点高度差为2h-h=h,故只有选项C正确。
6.C解析经过3s水到达最高点,则水射出时竖直方向初速度为
v y0=gt=10×3m/s=30m/s,第1s内上升高度为h=t1=×1m=25m,设水通过前h后的竖直分速度大小为v y,则有-2g×,解得
v y=20m/s,所用的时间为t'=s=(3-2)s,故只有选项C正确。7.C解析向心力是效果力,是旋臂作用力与模型飞机重力的合力,A错误;飞机在水平面内做匀速圆周运动,竖直方向平衡,所以旋臂的一个分力平衡了飞机的重力,另一个分力提供了飞机匀速圆周运动的向心力,所以旋臂对模型飞机的作用力方向不一定与旋臂垂直,B错误;根据B选项分析,旋臂对模型飞机的作用力大
小:F==m,C正确;根据选项C的分析,夹
角θ增大,旋臂对模型飞机的作用力增大,D错误。
8.B解析狞猫做斜抛运动,在竖直方向上有v y=v0sinθ=gt1,狞猫在空中的运动时间t=2t1=,保持起跳速度大小不变,增大θ角,狞猫在空中的运动时间增大,选项A错误;狞猫在空中的最大高度h=,保持起跳速度大小不变,