高一物理运动和力的关系达标检测卷(Word版 含解析)
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一、第四章运动和力的关系易错题培优(难)1.如图所示,四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上,将四个质量相同的物块放在斜面顶端,因物块与斜面的摩擦力不同,四个物块运动情况不同.A物块放上后匀加速下滑,B物块获一初速度后匀速下滑,C物块获一初速度后匀减速下滑,D物块放上后静止在斜面上.若在上述四种情况下斜面体均保持静止且对地面的压力依次为F1、F2、F3、F4,则它们的大小关系是()A.F1=F2=F3=F4B.F1>F2>F3>F4C.F1<F2=F4<F3D.F1=F3<F2<F4【答案】C【解析】试题分析:当物体系统中存在超重现象时,系统所受的支持力大于总重力,相反,存在失重现象时,系统所受的支持力小于总重力.若系统的合力为零时,系统所受的支持力等于总重力,解:设物体和斜面的总重力为G.第一个物体匀加速下滑,加速度沿斜面向下,具有竖直向下的分加速度,存在失重现象,则F1<G;第二个物体匀速下滑,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故F2=G.第三个物体匀减速下滑,加速度沿斜面向上,具有竖直向上的分加速度,存在超重现象,则F3>G;第四个物体静止在斜面上,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故F4=G.故有F1<F2=F4<F3.故C正确,ABD错误.故选C【点评】本题运用超重和失重的观点分析加速度不同物体动力学问题,比较简便.通过分解加速度,根据牛顿第二定律研究.2.如图所示是滑梯简化图,一小孩从滑梯上A点开始无初速度下滑,在AB段匀加速下滑,在BC段匀减速下滑,滑到C点恰好静止,整个过程中滑梯保持静止状态.假设小孩在AB段和BC段滑动时的动摩擦因数分别为1μ和2μ,AB与BC长度相等,则A.整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用B .动摩擦因数12+=2tan μμθC .小孩从滑梯上A 点滑到C 点先超重后失重D .整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力 【答案】B 【解析】 【详解】小朋友在AB 段做匀加速直线运动,将小朋友的加速度1a 分解为水平和竖直两个方向,由于小朋友有水平向右的分加速度,根据牛顿第二定律知,地面对滑梯的摩擦力方向水平向右;有竖直向下的分加速度,则由牛顿第二定律分析得知:小孩处于失重,地面对滑梯的支持力N F 小于小朋友和滑梯的总重力.同理,小朋友在BC 段做匀减速直线运动时,小孩处于超重,地面对滑梯的支持力大于小朋友和滑梯的总重力,地面对滑梯的摩擦力方向水平向左,故ACD 错误;设AB 的长度为L ,小孩在B 点的速度为v .小孩从A 到B 为研究对象,由牛顿第二定律可得:11sin cos mg mg ma θμθ-=,由运动学公式可得:212v a L =;小孩从B 到C 为研究过程,由牛顿第二定律可得:22cos sin mg mg ma μθθ-=,由运动学公式可得:222v a L =;联立解得:122tan μμθ+=,故B 正确.3.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 2:1 B .物块 A 、B 的加速度之比为 1:1C .细绳的拉力为67mgD .当 B 下落高度 h 25gh【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=6 7mg ,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:v 2=2•a′•h ,解得:v=6 7gh,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.4.如图所示,A 、B 两个物体的质量分别为m 1、m 2,两物体之间用轻质弹性细线连接,两物体与水平面的动摩擦因数相等。
高一物理力测试题及答案一、选择题(每题3分,共30分)1. 力是物体对物体的作用,以下关于力的说法正确的是()。
A. 力是物体运动的原因B. 力是物体运动状态改变的原因C. 力可以改变物体的形状D. 以上说法都正确2. 以下哪个选项是力的三要素()。
A. 大小、方向、作用点B. 质量、速度、加速度C. 长度、宽度、高度D. 温度、湿度、压力3. 根据牛顿第一定律,物体在没有外力作用时将()。
A. 静止B. 做匀速直线运动C. 做变速直线运动D. 做曲线运动4. 一个物体受到两个大小相等、方向相反的力作用时,该物体()。
A. 静止B. 做匀速直线运动C. 做加速运动D. 做减速运动5. 以下哪个选项是牛顿第二定律的表达式()。
A. F=maB. F=mvC. F=m/aD. F=a/m6. 一个物体在水平面上受到一个水平力的作用,以下哪个选项是该物体所受摩擦力的大小()。
A. 等于作用力B. 等于作用力的两倍C. 等于物体重力D. 等于物体重力的一半7. 以下哪个选项是重力的方向()。
A. 指向地心B. 指向天空C. 指向物体的中心D. 指向物体的边缘8. 一个物体从静止开始下落,忽略空气阻力,以下哪个选项是物体下落的加速度()。
A. 0B. gC. 2gD. g/29. 以下哪个选项是动量守恒定律的表达式()。
A. p=mvB. Δp=0C. p1=p2D. p1+p2=010. 一个物体在水平面上做匀速直线运动,以下哪个选项是该物体所受的合力()。
A. 大于0B. 等于0C. 小于0D. 不确定二、填空题(每空2分,共20分)11. 力的作用效果包括改变物体的________和________。
12. 牛顿第三定律指出,作用力和反作用力大小________,方向________。
13. 一个物体受到的合力为零时,物体将保持________或________状态。
14. 根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用力成________比,与物体的质量成________比。
一、第四章 运动和力的关系易错题培优(难)1.如图所示,在竖直平面内有ac 、abc 、adc 三个细管道,ac 沿竖直方向,abcd 是一个矩形。
将三个小球同时从a 点静止释放,忽略一切摩擦,不计拐弯时的机械能损失,当竖直下落的小球运动到c 点时,关于三个小球的位置,下列示意图中可能正确的是( )A .B .C .D .【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】设ac d =,acb α∠=, 设小球沿ab 、bc 、ac 、ad 、dc 下滑的加速度分别为1a 、2a 、3a 、4a 、5a 。
根据牛顿第二定律得15sin sin mg a a g mαα=== sin(90)24cos mg a a g mαα︒-===3a g =对ab 段有2211111sin sin 22d a t g t αα== 得12dt g =对ac 段有2312d gt =得32d t g=对ad 段有2244411cos cos 22d a t g t αα== 得42dt g=所以有124t t t ==即当竖直下落的小球运动到c 点时,沿abc 下落的小球恰好到达b 点,沿adc 下落的小球恰好到达d 点,故ACD 错误,B 正确。
故选B 。
2.如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验。
已知砝码和纸板的质量分别为2m 和m ,纸板与桌面间的动摩擦因数为μ,砝码与纸板间的动摩擦因数为2μ,重力加速度为g 。
要使纸板相对砝码运动,所需拉力的大小至少应为( )A .7mg μB .8mg μC .9mg μD .10mg μ【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为1224f mg mg μμ=⨯=()223f m m g mg μμ=+=设砝码的加速度为a 1,纸板的加速度为a 2,则有112f ma = 122F f f ma --=发生相对运动需要满足21a a >代入数据解得9F mg μ>故选C 。
章末综合检测(三)相互作用——力(时间:90分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列关于重力、弹力和摩擦力的说法,正确的是()A.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间B.劲度系数越大的弹簧产生的弹力越大C.动摩擦因数与物体之间的压力成反比,与滑动摩擦力成正比D.物体的重心一定在物体上解析:选A静摩擦力F f的范围是0<F f≤F fmax,A正确;由胡克定律F=kx知,弹簧的弹力大小由劲度系数k和弹簧的形变量x共同决定,故B错误;动摩擦因数与物体的材料和接触面的粗糙程度有关,与物体间的压力大小和滑动摩擦力大小无关,C错误;物体的重心是物体各部分所受重力的等效作用点,不一定在物体上,如匀质圆环的重心为其圆心,就不在圆环上,故D错误。
2.如图所示,棒球运动员用棒球棍回击飞过来的棒球时,球棒击棒球的力()A.比球撞击球棒的力更早产生B.与球撞击球棒的力同时产生C.大于球撞击球棒的力D.小于球撞击球棒的力解析:选B根据牛顿第三定律可知作用力与反作用力总是等大、反向,同时产生、同时消失,故选项B正确。
3.互成角度的两个共点力,其中一个力保持恒定,另一个力从零逐渐增大,且方向保持不变。
则这两个共点力的合力()A.一定逐渐增大B.一定逐渐减小C.可能先增大后减小D.可能先减小后增大解析:选D两个共点力,其中一个力保持恒定,另一个力从零逐渐增大,由于不知道两个力之间的方向关系,当两力之间夹角θ≤90°时,两力合力逐渐增大,当90°<θ≤180°时,合力先减小后增大,故符合题意的只有D。
4.如图所示,用绳索将重球挂在墙上,不考虑墙的摩擦,如果把绳的长度增加一些,则球对绳的拉力F1和球对墙的压力F2的变化情况是()A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2增大C.F1和F2都减小D.F1和F2都增大解析:选C以小球为研究对象,分析受力如图所示。
2020--2021物理(2019)必修第一册第4章运动和力的关系含答案(新教材)人教物理必修第一册第四章运动和力的关系1、某物体在升降机中由一楼运动到某高层,该过程中的v - t图像如图所示,则下列说法中正确的是()A.物体在0~2 s处于失重状态B.物体在2~8 s处于超重状态C.物体在8~10 s处于失重状态D.由于物体的质量未知,所以无法判断超重、失重状态2、做自由落体运动的物体,如果下落过程中某时刻重力突然消失,物体的运动情况将是()A.悬浮在空中不动B.速度逐渐减小C.保持一定速度向下做匀速直线运动D.无法判断3、利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中,以下做法中正确的是()A.平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B.平衡摩擦力后,长木板位置不能移动,每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力C.小车释放前应靠近计时器,实验时,先放开小车,后接通电源D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,对探究过程也不会产生影响4、对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力,当力刚开始作用的瞬间() A.物体立即获得加速度B.物体立即获得速度C.物体同时获得速度和加速度D.由于物体来不及运动,所以物体的速度和加速度都为零5、关于力学单位制,下列说法中正确的是()A.厘米、米/秒、牛顿都是导出单位B.千克、米、秒都是基本单位C.在国际单位制中,长度的单位可以是米,也可以是厘米D.牛顿第二定律的表达式F=ma,在任何单位制中都成立6、(双选)放在光滑水平面上的物体,在水平方向两个平衡力作用下处于静止,其中一个力逐渐减小到0后又逐渐恢复到原值,则该物体()A.速度先增大,后减小B.速度一直增大到某个定值C.加速度先增大,后减小到0D.加速度一直增大到某个定值7、游乐园中,游客乘坐能加速和减速的升降机,可以体会超重与失重的感觉,下列描述正确的是()A.当升降机加速上升时,游客处于失重状态B.当升降机减速下降时,游客处于超重状态C.当升降机减速上升时,游客处于超重状态D.当升降机加速下降时,游客处于超重状态8、关于惯性的大小,下列说法中正确的是()A.高速运动的物体不容易让它停下来,所以物体运动速度越大,惯性越大B.用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动的物体惯性大C.两个物体只要质量相同,那么惯性大小就一定相同D.在月球上举重比在地球上容易,所以同一物体在月球上比在地球上惯性小9、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响,关于该操作环节,下列四种装置图中正确的是()10、原来做匀加速直线运动的物体,当它的合外力逐渐减小时()A.它的加速度将减小,它的速度也减小B.它的加速度将减小,它的速度在增加C.它的加速度和速度都保持不变D.情况复杂,加速度和速度的变化均无法确定11、2018年11月16日,第26届国际计量大会(CGPM)表决通过了《关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议》,摩尔等4个SI基本单位的定义将改由常数定义.下列各组单位中,属于国际单位制基本单位的是()A.kg'm'A B.kg's'NC.m's'N D.s'A'T12、在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹.在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是15 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.75,该路段限速60 km/h,g取10 m/s2,则汽车刹车前的速度以及是否超速的情况是()A.速度为7.5 m/s,超速B.速度为15 m/s,不超速C.速度为15 m/s,超速D.速度为7.5 m/s,不超速13、某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。
一、第四章 运动和力的关系易错题培优(难)1.如图所示,质量为m 的木块在质量为M 的长木板上受到向右的拉力F 的作用向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为1μ,木板与地面间的动摩擦因数为2μ,有以下几种说法:①木板受到地面的摩擦力的大小一定是1mg μ ②木板受到地面的摩擦力的大小一定是2()m M g μ+ ③当2()F m M g μ>+时,木板便会开始运动 ④无论怎样改变F 的大小,木板都不可能运动则上述说法正确的是( ) A .②③ B .①④C .①②D .②④【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】①②.对木板:水平方向受到木块对它向右的滑动摩擦力f 1和地面的向左的静摩擦力f 2的作用,由平衡条件得211f f mg μ==①正确,②错误;③④.木块对木板的摩擦力为11f mg μ=地面对木板的最大静摩擦力为2max 2()f m M g μ=+所以木块对木板的摩擦力f 1不大于地面对木板的最大静摩擦力,当F 改变时,f 1不变,则木板不可能运动,③错误,④正确。
因此说法正确的是①④,选项B 正确,ACD 错误。
故选B 。
2.一足够长的木板B 静置于光滑水平面上,如图甲所示,其上放置小滑块A ,木板B 受到随时间t 变化的水平拉力F 作用,木板加速度a 随力F 变化的a ﹣F 图象如图乙所示,g 取10m/s 2,下判定错误的是A .木板B 的质量为1kgB .当F =10N 时木板B 加速度为4m/s 2C .滑块A 的质量为4kgD .当F =10N 时滑块A 的加速度为2m/s 2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】AC .当F 等于8N 时,加速度为a =2m/s 2,对整体分析,由牛顿第二定律有F =(M +m )a ,代入数据解得M +m =4kg当F 大于8N 时,对B 由牛顿第二定律得:1F mg mga F M M Mμμ-==- 由图示图象可知,图线的斜率12186a k M F ∆====∆- 解得,木板B 的质量M =1kg ,滑块A 的质量为m =3kg .故A 正确,不符合题意;C 错误,符合题意.B .根据F 大于8N 的图线知,F =6N 时,a =0m/s 2,由1mg a F M Mμ=- 可知:13100611μ⨯⨯=⨯- 解得μ=0.2由图示图象可知,当F =10N 时,滑块与木板相对滑动,B 的加速度为2110.2310104m/s 11B mg a a F M M μ⨯⨯==-=⨯-= 故B 正确,不符合题意;D .当F =10N 时,A 、B 相对滑动,木块A 的加速度22m/sAMga gMμμ===故D正确,不符合题意.故选C.【点睛】本题考查牛顿第二定律与图象的综合,知道滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律是解决本题的关键,掌握处理图象问题的一般方法,通常通过图线的斜率和截距入手分析.3.传送带广泛的应用于物品的传输、分拣、分装等工作中,某煤炭企业利用如图所示的三角形传送带进行不同品质煤的分拣,传送带以6m/s的速度逆时针匀速转动,两边的传送带长都是1m,且与水平方向的夹角均为37︒。
一、第四章 运动和力的关系易错题培优(难)1.如图所示,质量为m 的木块在质量为M 的长木板上受到向右的拉力F 的作用向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为1μ,木板与地面间的动摩擦因数为2μ,有以下几种说法:①木板受到地面的摩擦力的大小一定是1mg μ②木板受到地面的摩擦力的大小一定是2()m M g μ+③当2()F m M g μ>+时,木板便会开始运动④无论怎样改变F 的大小,木板都不可能运动则上述说法正确的是( )A .②③B .①④C .①②D .②④【答案】B【解析】【分析】【详解】①②.对木板:水平方向受到木块对它向右的滑动摩擦力f 1和地面的向左的静摩擦力f 2的作用,由平衡条件得 211f f mg μ==①正确,②错误;③④.木块对木板的摩擦力为11f mg μ=地面对木板的最大静摩擦力为2max 2()f m M g μ=+所以木块对木板的摩擦力f 1不大于地面对木板的最大静摩擦力,当F 改变时,f 1不变,则木板不可能运动,③错误,④正确。
因此说法正确的是①④,选项B 正确,ACD 错误。
故选B 。
2.沿平直公路匀速行驶的汽车上,固定着一个正四棱台,其上、下台面水平,如图为俯视示意图。
在顶面上四边的中点a 、b 、c 、d 沿着各斜面方向,同时相对于正四棱台无初速释放4个相同小球。
设它们到达各自棱台底边分别用时T a 、T b 、T c 、T d ,到达各自棱台底边时相对于地面的机械能分别为E a 、E b 、E c 、E d (取水平地面为零势能面,忽略斜面对小球的摩擦力)。
则有( )A .a b c d T T T T ===,a b d c E E E E >=>B .a b c d T T T T ===,a b d c E E E E ==>C .a b d d T T T T <=<,a b d c E E E E >=>D .a b d d T T T T <=<,a b d cE E E E ===【答案】A【解析】【分析】由题意可知,根据相对运动规律可以确定小球的运动状态,根据功的计算式,通过判断力和位移的夹角可判断弹力做功的情况,从而确定落地时的动能。
牛顿运动定律的应用基础练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.如图所示,质量为M 的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架顶端,下端固定一个质量为m 的小球,小球上下振动时,框架始终没有弹起.当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小和方向为( )A .g ,竖直向上B .,竖直向上C .0D .,竖直向下 2.如图所示,平板车拉卷集装箱沿水平公路以加速度a —起加速行驶.已知平板车的质量为M,集装箱的质量为m,两者间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,则集装箱受到的摩擦力大小为A .maB .MaC .mg μD .()M m g μ+3.如图所示,轻绳跨过定滑轮,下端系一质量为m 1=2kg 的重物,另一端系一质量为m 2=3kg 的木块,木块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2,g =10m/s 2,在重物拉动木块运动的过程中,下列说法正确的是( )A .木块的加速度为143m/s 2 B .重物的加速度为7m/s 2 C .重物的加速度为2.8m/s 2D .轻绳中的张力为9.6N4.如图所示,质量为m 的物块放在固定粗糙斜面上的A 点,由静止下滑到斜面底端所用的时间为t ,若在物块放在A 点的同时,给物块施加一个竖直向下、大小等于mg 的压力(g 为重力加速度),则物块由静止滑到斜面底端的时间为A .12t B C .t D5.一长轻质薄硬纸片置于光滑水平地面上,木板上放质量均为1kg 的A 、B 两物块,A 、B 与薄硬纸片之间的动摩擦因数分别为μ1=0.3,μ2=0.2,水平恒力F 作用在A 物块上,如图所示,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g =10m/s 2.则:( )A .若F =1N ,则物块、薄硬纸片都静止不动B .若F =1.5N ,则A 物块所受摩擦力大小为1.5NC .若F =8N ,则B 物块的加速度为4.0m/s 2D .无论力F 多大,A 与薄硬纸片都不会发生相对滑6.如图所示,倾角为30°的斜面上,质量为m 的物块在恒定拉力作用下沿斜面以加速度2ga(g 为重力加速度)向上加速运动距离x 的过程中,下列说法正确的是( )A .重力势能增加mgxB .动能增加4mgxC .机械能增加mgxD .拉力做功为2mgx二、多选题7.如图所示,小球B 放在真空正方体容器A 内,球B 的直径恰好等于A 的内边长,现将它们以初速度v 0竖直向上抛出,下列说法中正确的是( )A .若不计空气阻力,下落过程中,B 对A 没有弹力 B .若考虑空气阻力,上升过程中,A 对B 的弹力向下C .若考虑空气阻力,下落过程中,B 对A 的弹力向上D .若不计空气阻力,上升过程中,A 对B 有向上的弹力8.如图所示,光滑水平面上物体A 和B 用轻弹簧相连接,在水平拉力F 作用下,以共同的加速度a 做直线运动。
一、第四章运动和力的关系易错题培优(难)1.如图所示,四个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平面上,将四个质量相同的物块放在斜面顶端,因物块与斜面的摩擦力不同,四个物块运动情况不同.A物块放上后匀加速下滑,B物块获一初速度后匀速下滑,C物块获一初速度后匀减速下滑,D物块放上后静止在斜面上.若在上述四种情况下斜面体均保持静止且对地面的压力依次为F1、F2、F3、F4,则它们的大小关系是()A.F1=F2=F3=F4B.F1>F2>F3>F4C.F1<F2=F4<F3D.F1=F3<F2<F4【答案】C【解析】试题分析:当物体系统中存在超重现象时,系统所受的支持力大于总重力,相反,存在失重现象时,系统所受的支持力小于总重力.若系统的合力为零时,系统所受的支持力等于总重力,解:设物体和斜面的总重力为G.第一个物体匀加速下滑,加速度沿斜面向下,具有竖直向下的分加速度,存在失重现象,则F1<G;第二个物体匀速下滑,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故F2=G.第三个物体匀减速下滑,加速度沿斜面向上,具有竖直向上的分加速度,存在超重现象,则F3>G;第四个物体静止在斜面上,合力为零,斜面保持静止状态,合力也为零,则系统的合力也为零,故F4=G.故有F1<F2=F4<F3.故C正确,ABD错误.故选C【点评】本题运用超重和失重的观点分析加速度不同物体动力学问题,比较简便.通过分解加速度,根据牛顿第二定律研究.2.沿平直公路匀速行驶的汽车上,固定着一个正四棱台,其上、下台面水平,如图为俯视示意图。
在顶面上四边的中点a、b、c、d沿着各斜面方向,同时相对于正四棱台无初速释放4个相同小球。
设它们到达各自棱台底边分别用时T a、T b、T c、T d,到达各自棱台底边时相对于地面的机械能分别为E a、E b、E c、E d(取水平地面为零势能面,忽略斜面对小球的摩擦力)。
则有()A .a b c d T T T T ===,a b d c E E E E >=>B .a b c d T T T T ===,a b d c E E E E ==>C .a b d d T T T T <=<,a b d c E E E E >=>D .a b d d T T T T <=<,a b d cE E E E ===【答案】A【解析】【分析】由题意可知,根据相对运动规律可以确定小球的运动状态,根据功的计算式,通过判断力和位移的夹角可判断弹力做功的情况,从而确定落地时的动能。
一、第四章 运动和力的关系易错题培优(难)1.如图所示,在竖直平面内有ac 、abc 、adc 三个细管道,ac 沿竖直方向,abcd 是一个矩形。
将三个小球同时从a 点静止释放,忽略一切摩擦,不计拐弯时的机械能损失,当竖直下落的小球运动到c 点时,关于三个小球的位置,下列示意图中可能正确的是( )A .B .C .D .【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】设ac d =,acb α∠=, 设小球沿ab 、bc 、ac 、ad 、dc 下滑的加速度分别为1a 、2a 、3a 、4a 、5a 。
根据牛顿第二定律得15sin sin mg a a g mαα=== sin(90)24cos mg a a g mαα︒-===3a g =对ab 段有2211111sin sin 22d a t g t αα== 得12dt g =对ac 段有2312d gt =得32d t g=对ad 段有2244411cos cos 22d a t g t αα== 得42dt g=所以有124t t t ==即当竖直下落的小球运动到c 点时,沿abc 下落的小球恰好到达b 点,沿adc 下落的小球恰好到达d 点,故ACD 错误,B 正确。
故选B 。
2.如图所示,倾角θ=60°、高为h 的粗糙斜面体ABC 固定在水平地面上,弹簧的一端固定在BC 边上距B 点3h高处的D 点,可视为质点的小物块Q 与弹簧另一端相连,并静止于斜面底端的A 点,此时小物块Q 恰好不接触地面且与斜面间的摩擦力为0。
已知小物块Q 与斜面间的动摩擦因数μ=3,小物块Q 所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g ,下列说法正确的是( )A.小物块Q静止于点A时弹簧一定处于伸长状态B.小物块Q静止于点A时所受的弹力与其重力大小相等C.若要拉动小物块Q,使之沿斜面向上运动,支持力与滑动摩擦力的合力方向是水平的D.若刚要拉动小物块Q,使之沿斜面向上运动,则拉力的最小值为3mg【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A.小物块Q静止于斜面底端的A点,此时小物块Q恰好不接触地面且与斜面间的摩擦力为0。
对小物块Q受力分析如图此时弹簧一定处于伸长状态,选项A正确B.由几何关系可知∠DAB=30°则三个力互成120°角,可知三力大小相等,即小物块Q静止于A点时所受的弹力与其重力大小相等,选项B正确;C.因在A点时,滑块所受的摩擦力和地面的支持力均为零,可知要想拉动小物块Q,使之沿斜面向上运动,若拉力的方向与斜面成α角时,如图所示沿斜面方向有()()cos sin sinF N N F mg Fαμμαμα''''==-=-整理可得222cos sin111mg mgFμμαμαμααμμ'==+⎫⎪++⎪++⎭令23sin 1βμ==+,则 β=60°所以21sin()F μβα'=++当α+β=90°,即α=30°时F ′最小,即拉力的最小值为min 2121F mg μ==+ 此时拉力沿竖直方向向上,支持力与滑动摩擦力的合力方向是水平的。
选项C 正确,D 错误。
故选ABC 。
3.如图所示,在一个倾角未知的、粗糙的、足够长的斜坡上,现给箱子一个沿坡向下的初速度,一段时间后箱子还在斜面上滑动,箱子和小球不再有相对运动,此时绳子在图中的位置(图中ob 绳与斜坡垂直,od 绳沿竖直方向)( )A .可能是a 、bB .可能是b 、cC .可能是c 、dD .可能是d 、e【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】设斜面的倾角为θ,绳子与斜面垂直线的夹角为β。
据题意箱子和小球不再有相对运动,则它们的加速度相同。
对箱子和小球整体作受力分析,易知:如果斜面对箱子的摩擦力小于整体的重力沿斜面的分力,整体将沿斜面向下做匀加速运动,且加速度小于g sin θ;如果斜面对箱子的摩擦力恰等于整体的重力沿斜面的分力,整体将沿斜面向下做匀速运动;如果斜面对箱子的摩擦力大于整体的重力沿斜面的分力,整体将沿斜面向下做匀减速运动。
再对小球作受力分析如图,根据牛顿第二定律分析如下: 对oa 情况有mg sin θ+ F T sin β=ma必有a>g sin θ,即整体以加速度大于g sin θ沿斜面向下做匀加速运动,所以oa 不可能。
对ob 情况有mg sin θ=ma得a=g sin θ,即整体以加速度等于g sin θ沿斜面向下做匀加速运动,所以ob 不可能。
对oc 情况有mg sin θ- F T sin β=ma必有a<g sin θ,即整体以加速度小于g sin θ沿斜面向下做匀加速运动,所以oc 可能。
对od 情况有a =0,即整体沿斜面向下做匀速直线运动,所以oc 可能。
对oe 情况有F T cos β-mg cos θ=0 mg sin θ-F T sin β=ma因β>θ,所以a <0,加速度沿斜面向上,即整体沿斜面向下做匀减速运动,所以oe 可能。
由以上分析可知:绳子在图中的位置处于oa 、ob 均不可能,处于oc 、od 、oe 均可能。
故选CD 。
4.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;5.如图,粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C,质量均为m,B、C之间用轻质细绳连接。
现用一水平恒力F拉C,使三者由静止开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面,系统仍加速运动,且始终没有相对滑动,则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是()A.若粘在木块A上面,绳的拉力不变B.若粘在木块A上面,绳的拉力增大C.若粘在木块C上面,A、B间摩擦力增大D.若粘在木块C上面,绳的拉力和A、B间摩擦力都减小【答案】BD【解析】【分析】【详解】因无相对滑动,根据牛顿第二定律都有F﹣3μmg﹣μ△mg=(3m+△m)a可知,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面,质量都变化,加速度a都将减小.AB.若粘在A木块上面,以C为研究对象,受F、摩擦力μmg、绳子拉力T,根据牛顿第二定律有F﹣μmg﹣T=ma解得T=F﹣μmg﹣ma因为加速度a减小,F、μmg不变,所以,绳子拉力T增大.故B正确,A错误;CD.若粘在C木块上面,对A,根据牛顿第二定律有f A=ma因为加速度a减小,可知A的摩擦力减小;以AB为整体,根据牛顿第二定律有T﹣2μmg=2ma解得T=2μmg+2ma因为加速度a减小,则绳子拉力T减小,故D正确,C错误。
故选BD。
6.如图所示,光滑水平面上放置M 、N 、P 、Q 四个木块,其中M 、P 质量均为m ,N 、Q 质量均为2m ,M 、P 之间用一轻质弹簧相连.现用水平拉力F 拉N ,使四个木块以同一加速度a 向右运动,则在突然撤去F 的瞬间,下列说法正确的是:A .N 的加速度大小仍为aB .PQ 间的摩擦力不变C .MN 间的摩擦力变小D .M 、P 的加速度大小变为2a 【答案】ABC 【解析】 【分析】 【详解】ACD .撤去F 前,对PQ 整体分析,知弹簧的弹力=3F ma 弹隔离对M 分析=f F ma -弹计算得出4f ma = 对整体分析6F ma =撤去F 后,对MN 整体分析3F a a m弹'==方向向左。
隔离对N 分析2f ma '=知MN 间的摩擦力发生变化.N 的加速度大小不变,方向改变,故AC 正确,D 错误; B .撤去F 的瞬间,弹簧的弹力不变,对PQ 整体分析,加速度不变,隔离对P 分析,PQ 间的摩擦力不变,所以B 选项是正确的。
故选ABC 。
7.如图所示,A 、B 两物块的质量分别为3m 和2m ,两物块静止叠放在水平地面上A 、B间的动摩擦因数为μ,B 与地面间的动摩擦因数为12μ(μ≠0).最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g .现对B 施加一水平推力F ,则下列说法正确的是( )A.若F=μmg,A、B间的摩擦力一定为零B.当F>7.5μmg时,A相对B滑动C.当F=3μmg时,A的加速度为μgD.若去掉B上的力,而将F=3μmg的力作用在A上,则B的加速度为0.1μg 【答案】ABD【解析】【详解】A.B与地面间的最大静摩擦力f B=12μ×5mg=52μmg,当F=μmg时,AB处于静止,对A分析,A所受的摩擦力为零,故A正确;B.A发生相对滑动的临界加速度a=μg,对整体分析,F−12μ•5mg=5ma,解得F=7.5μmg,所以当F>7.5μmg时,A相对B滑动.故B正确;C.当7.5μmg>F=3μmg>52μmg,可知AB保持相对静止,一起做匀加速直线运动,加速度a=2.55F mgmμ-=0.1μg,故C错误;D.若去掉B上的力,而将F=3μmg的力作用在A上,B发生相对滑动的临界加速度a=13522mg mgmμμ⋅-⋅=0.25μg,对A分析F-μ•3mg=3ma,解得不发生相对滑动的最小拉力F=3.75μmg,可知F=3μmg的力作用在A上,一起做匀加速直线运动,加速度a=1525F mgmμ-⋅=0.1μg,故D正确。