2018学年高中三维专题二轮复习物理江苏专版专题检测:力学综合练6 含解析 精品
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力学综合练6一、选择题(第1~3题为单项选择题,第4~5题为多项选择题)1.如图所示是2016年里约奥运会中,中国某运动员(可看成质点)参加10米跳台比赛中速度与时间的关系图像,t =0是其向上起跳瞬间,则下列关于该运动员的说法中正确的是( )A .t 1时刻开始进入水面B .t 3时刻已浮出水面C .t 2时刻开始进入水面D .t 2~t 3时间内,处于失重状态解析:选C t =0运动员向上起跳,0~t 2时间内,v t 图像为直线,说明此过程中运动员的加速度是相同的,所以在0~t 2时间内运动员在空中,先上升后下降,t 1时刻到达最高点,t 2时刻之后速度减小,说明t 2时刻开始进入水面,t 3时刻运动员在水中,故A 、B 错误,C 正确;t 2~t 3时间内,运动员向下做匀减速运动,具有向上的加速度,处于超重状态,故D 错误。
2.如图所示,三根抗拉能力相同的轻细绳1、2、3将一重物悬挂在水平天花板上,P 、Q 两点为绳子与天花板的结点,绳子1、2与天花板的夹角分别为60°和30°,其拉力大小分别为F 1、F 2,重物重力为G ,下列说法正确的是( )A .绳子2的拉力F 2=3F 1B .绳子2的拉力F 2=2GC .若逐渐增大重物重力,绳子3先断D .若缓慢增大P 、Q 两点间距,F 1、F 2的合力增大解析:选C 对O 点受力分析如图所示,根据平衡条件,有:F 1∶F 2∶F 3=3∶1∶2,其中F 3=G ,故F 1=32G ,F 2=G 2,故A 、B 错误;由于F 1∶F 2∶F 3=3∶1∶2,而F 3=G ,故增大重物重力后,三个拉力F 1、F 2、F 3均增加,由于F 3>F 1>F 2,故绳子3先断,故C 正确;若缓慢增大P 、Q 两点间距,点O 保持平衡,根据平衡条件,三个力的合力为零,F 1、F 2的合力与F 3平衡,而F 3=G ,故F 1、F 2的合力不变,故D 错误。
3.如图所示,质量为m 的小球A 沿高度为h 、倾角为θ的固定光滑斜面由静止开始自由下滑,同时另一质量与A 相同的小球B 自相同高度由静止落下,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A .A 、B 两球同时落地B .下落过程中,A 、B 两球所受重力的平均功率相等C .落地前一瞬间,A 、B 两球所受重力的瞬时功率相等D .落地前一瞬间,B 球所受重力的瞬时功率比A 球的大解析:选D A 球做匀加速直线运动,加速度a =g sin θ,根据h sin θ=12at 2得,A 球的运动时间t =2h g sin 2θ,B 球做自由落体运动,运动时间t ′=2h g ,可知A 球的运动时间大于B 球的运动时间,故A 错误;A 、B 两球下落的高度相同,质量相同,则重力做功相同,根据P =W t 知,下落过程中,A 、B 两球重力的平均功率不等,故B 错误;根据动能定理知,重力做功相等,初动能相等,则末速度大小相等,根据P =mg v cos α知,B 球重力方向与其落地前一瞬间速度方向相同,则B 球重力的瞬时功率大于A 球重力的瞬时功率,故D 正确,C 错误。
4.北斗导航系统具有导航、定位等功能。
如图所示,“北斗”系统的三颗卫星a 、b 、c绕地心做匀速圆周运动,卫星c 所在的轨道半径为r ,卫星a 、b 所在的轨道半径为2r ,若三颗卫星均沿顺时针方向(从上向下看)运行,质量均为m ,卫星c 所受地球的万有引力大小为F ,引力常量为G ,不计卫星间的相互作用。
下列判断中正确的是( )A .卫星a 所受地球的万有引力大小为F 4B .地球质量为Fr 2GmC .如果使卫星b 加速,它一定能追上卫星aD .卫星b 的周期是卫星c 的2倍解析:选AB 由F =G Mm r 2可知,卫星a 所受地球的万有引力大小为F 4,则A 正确;对于卫星c ,由F =G Mm r 2可知M =Fr 2Gm ,则B 正确;卫星b 加速,会做离心运动,则不能追上卫星a ,则C 错误;由万有引力提供向心力G Mm r 2=m 4π2T2r 得:T =2π r 3GM,则卫星b 的周期为卫星c 的2 2 倍,则D 错误。
5.质量m =2 kg 的物块放在粗糙水平面上,在水平拉力的作用下由静止开始运动,物块动能E k 与其发生位移x 之间的关系如图所示。
已知物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g 取10 m/s 2,则下列说法中正确的是( )A .x =1 m 时物块的速度大小为2 m/sB .x =3 m 时物块的加速度大小为2.5 m/s 2C .在前2 m 位移的运动过程中物块所经历的时间为2 sD .在前4 m 位移的运动过程中拉力对物块做的功为25 J解析:选CD 根据题图知,x =1 m 时,动能为2 J ,即12m v 2=2 J ,解得v = 2 m/s ,故A 错误;对x =2 m 到x =4 m 段运用动能定理,有:Fx -μmgx =ΔE k ,解得F =6.5 N ,a =F -μmg m =6.5-0.2×202m /s 2=1.25 m/s 2,故B 错误;对前2 m 运用动能定理得,F ′x -μmgx =ΔE k ′,解得F ′=6 N ,物体的加速度a ′=F ′-μmg m =6-42 m /s 2=1 m/s 2,末速度v ′=2E k ′m =82m /s =2 m/s ,根据v ′=a ′t 得,t =2 s ,故C 正确;对全过程运用动能定理得,W F -μmgs =ΔE k ″,解得W F =25 J ,故D 正确。
二、非选择题6.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。
实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。
实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。
在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。
(已知滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知,小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。
小车运动到图(b)中A 点位置时的速度大小为________m /s ,加速度大小为________m/s 2。
(结果均保留2位有效数字)解析:(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用,做匀减速直线运动,相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小,所以由题图(b)可知,小车在桌面上是从右向左运动的。
(2)滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴,其滴水的时间间隔为T =30 46-1s ≈0.67 s 。
根据匀变速直线运动的规律,可得小车运动到题图(b)中A 点位置时的速度大小为v A =0.117+0.1332×0.67m /s ≈0.19 m/s 。
根据逐差法,共有5组数据,舍去中间的一组数据,则加速度a =x 4+x 5-x 1-x 26T 2=(100+83-150-133)×0.0016×0.672 m /s 2≈-0.037 m/s 2,因此加速度的大小为0.037 m/s 2。
答案:(1)从右向左 (2)0.19 0.0377.如图所示,在A 点固定一正点电荷,电荷量为Q ,在离A 点高度为H的C 处由静止释放某带电小球(可视为点电荷),开始运动瞬间小球的加速度大小恰好为重力加速度g ,已知静电力常量为k ,不计空气阻力。
求:(1)小球所带电荷的性质和电荷量大小;(2)小球运动至多高时速度最大;(3)若已知在点电荷Q 的电场中,某点的电势可表示成φ=kQ r ,其中r 为该点到Q 的距离(选无限远处电势为零),小球能到达的最高点离地面的高度大小。
解析:(1)设小球的电量为q ,质量为m ,由题意知,小球所受库仑力与重力方向相反,而A 点的点电荷带正电,则小球带正电;根据牛顿第二定律,当小球在C 点时,k qQ H 2-mg =mg 解得:q =2mgH 2kQ。
(2)当小球速度最大时k Qq h 2=mg 得h =2H 。
(3)设小球能到达的最高点为B ,B 、C 间的电势差大小U CB ,由题意得U CB =φC -φB =kQ H -kQ r B对由释放至小球到达最高点B (速度为零)的全过程应用动能定理得qU CB -mg (r B -H )=0即q ⎝⎛⎭⎫kQ H -kQ r B-mg (r B -H )=0 将q =2mgH 2kQ 代入化简得r B 2-3Hr B +2H 2=0解得r B =2H (r B ′=H 舍去)。
答案:(1)正电 2mgH 2kQ(2)2H (3)2H 8.如图所示,质量为m 1=3 kg 的滑块C (可视为质点)放置于光滑的平台上,与一处于自然长度的弹簧接触但不相连,弹簧另一端固定在竖直墙壁上,平台右侧的水平地面上紧靠平台依次排放着两块木板A 、B 。
已知木板A 、B 的长度均为L =5 m ,质量均为m 2=1.5 kg ,木板A 、B 上表面与平台相平,木板A 与平台和木板B 均接触但不粘连,滑块C 与木板A 、B 间的动摩擦因数为μ1=0.3,木板A 、B 与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。
现用一水平向左的力作用于滑块C 上,将弹簧从原长开始缓慢地压缩一段距离,然后将滑块C 由静止释放,当滑块C 刚滑上木板A 时,滑块C 的速度为v 0=7 m /s 。
设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取 g =10 m/s 2。
求:(1)弹簧的最大弹性势能;(2)滑块C 刚滑上木板A 时,木板A 、B 及滑块C 的加速度;(3)从滑块C 滑上木板A 到整个系统停止运动所需的时间。
解析:(1)由能量守恒定律可得,E pmax =12m 1v 02=73.5 J 。
(2)设滑块C 在木板A 上滑动时,滑块C 的加速度为a 1,木板A 、B 的加速度为a 2。
则:μ1m 1g =m 1a 1,解得:a 1=3 m/s 2。
μ1m 1g -μ2(m 1+2m 2)g =2m 2a 2,解得:a 2=1 m/s 2。
(3)设滑块C 在木板A 上运动的时间为t 1。
则: L =⎝⎛⎭⎫v 0t 1-12a 1t 12-12a 2t 12 解得:t 1=1 s 或t 1=2.5 s(舍去)设滑块C 离开木板A 时的速度为v C ,木板A 、B 的速度分别为v A 和v B 。
v C =v 0-a 1t 1=4 m/sv A =v B =a 2t 1=1 m/s滑块C 在木板B 上滑动时,滑块C 的加速度仍为a 1,设木板B 的加速度为a 3。