高一物理【运动学、动力学图像问题】专项训练题
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高一物理【运动学、动力学图像问题】专项训练题
1．如图甲所示，一个质量为3 kg的物体放在粗糙水平地面上，从零时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动，在0～3 s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示，则( )
A．F的最大值为12 N
B．0～1 s和2～3 s内物体加速度的方向相反
C．3 s末物体的速度最大，最大速度为8 m/s
D．在0～1 s内物体做匀加速运动，2～3 s内物体做匀减速运动
解析：由图像可知，物体在1～2 s内做匀加速直线运动，a＝4 m/s2，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma，故F＝ma＋μmg＞12 N，故A错误；由a-t图像的特点知加速度一直为正，故B错误；a-t图像与时间轴围成图形的面积为Δv，而初速度为零，故3 s末速度最大为8 m/s，故C正确；整个过程中，物体一直做加速运动，故D错误。
答案：C
2．如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1且足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F＝kt(k是常量)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线正确的是( )
解析：在木块与木板相对滑动前，木块与木板以共同加速度运动，F＝kt＝(m1＋m2)a，则木块与木板的a-t关系图线的斜率均为km1＋m2，当木块与木板相对滑动后，对木板有Ff1＝μm2g＝m1a1，得a1＝μm2gm1，为一定值，对木块有F－μm2g＝m2a2，得a2＝ktm2－μg，对应图线的斜率为km2>km1＋m2，选项A正确，B、C、D错误。
答案：A
3．质量为60 kg的消防队员，从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下，经2.5 s落地。轻绳上端有一力传感器，它记录的轻绳受到的拉力变化情况如图甲所示，g取10 m/s2，则：
(1)消防队员下滑过程中最大速度和落地速度大小各是多少？
(2)在图乙中画出消防队员下滑过程中的v-t图像。
解析：(1)消防队员在t1＝1 s内以加速度a1匀加速下滑(mg>F1)，然后在t2＝2.5 s－1 s＝1.5 s内以加速度a2匀减速下滑(mg 第一个过程，mg－F1＝ma1，vmax＝a1t1，得vmax＝4 m/s 第二个过程，mg－F2＝ma2，v＝vmax＋a2t2，得v＝1 m/s。 (2)v-t图像如图所示。 答案：(1)4 m/s 1 m/s (2)图见解析 4．在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10 s后拉力大小减小为F3，并保持恒定。该物体的速度—时间图像如图所示(g取10 m/s2)。求： (1)物体所受到的水平拉力F的大小； (2)该物体与水平地面间的动摩擦因数； (3)物体在30 s内运动的位移大小。 解析：(1)物体的运动分为两个过程，由题图可知两个过程的加速度分别为a1＝1 m/s2，a2＝－0.5 m/s2 对物体进行受力分析，如图甲、乙所示 对于两个过程，由牛顿第二定律得F－Ff＝ma1 F3－Ff＝ma2 联立以上两式解得F＝9 N，Ff＝5 N。 (2)由滑动摩擦力公式得Ff＝μFN＝μmg 解得μ＝0.125。 (3)由v-t图像知，物体运动的位移等于图线与t轴所围的面积x＝12×30×10 m＝150 m。 答案：(1)9 N (2)0.125 (3)150 m
