2013新课标高中物理总复习课时知能训练3-3
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课时知能训练(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共9小题,每小题7分,共63分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分.)图3-3-161.(2010·山东高考)如图3-3-16所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接.下图中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程.下图中正确的是()2.如图3-3-17甲所示,在粗糙的水平面上,质量分别为m和M(m∶M =1∶2)的物块A、B用轻弹簧相连,两物块与水平面间的动摩擦因数相同.当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时,弹簧的伸长量为x1.当用同样大小的力F竖直加速提升两物块时(如图3-3-17乙所示),弹簧的伸长量为x2,则x1∶x2等于()图3-3-17A.1∶1B.1∶2C.2∶1D.2∶33.质量为1 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数为0.2.对物体施加一个大小变化、方向不变的水平拉力F,使物体在水平面上运动了3t0的时间.为使物体在3t0时间内发生的位移最大,力F随时间的变化情况应该为下面四个图中的()4.(2012·南京模拟)如图3-3-18所示,两块粘连在一起的物块a和b的质量分别为m a和m b,把它放在水平的光滑桌面上.现同时给它们施加方向如图所示的推力F a和拉力F b.已知F a>F b,则a对b的作用力()图3-3-18A.必为推力B.必为拉力C.可能为推力,也可能为拉力D.不可能为零5.(2012·金华一中模拟)如图3-3-19所示,竖直放置在水平面上的轻质弹簧上叠放着两物块A、B,A、B的质量均为2 kg,它们处于静止状态,若突然将一个大小为10 N、方向竖直向下的力施加在物块A上,则此瞬间,A对B的压力大小为(g取10 m/s2)()图3-3-19A.10 N B.20 NC.25 N D.30 N图3-3-206.如图3-3-20所示,粗糙水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块,木块与水平面间动摩擦因数相同,其间均用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为T.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是()A.绳断前,a、b两轻绳的拉力比总为4∶1B.当F逐渐增大到T时,轻绳a刚好被拉断C.当F逐渐增大到1.5T时,轻绳a还不会被拉断D.若水平面是光滑的,则绳断前,a、b两轻绳的拉力比大于4∶17.一个物块放置在粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图3-3-21甲所示,速度v随时间t变化的关系如图乙所示,g=10 m/s2,则由图中信息可判定()甲乙图3-3-21A.0~2 s内物块所受摩擦力F f=4 NB.物块的质量为4 kgC.物块在前6 s内的平均速度为3 m/sD.物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.4图3-3-228.如图3-3-22所示,质量为m1=2 kg的物体A经跨过定滑轮的轻绳与质量为M=5 kg的箱子B相连,箱子底板上放一质量为m2=1 kg的物体C,不计定滑轮的质量和一切阻力,在箱子加速下落的过程中,取g=10 m/s2,下列正确的是()A.物体A处于失重状态,加速度大小为10 m/s2B.物体A处于超重状态,加速度大小为20 m/s2C.物体C处于失重状态,对箱子的压力大小为5 ND.轻绳对定滑轮的作用力大小为80 N图3-3-239.(2012·烟台模拟)如图3-3-23所示,在光滑水平面上,放着两块长度相同,质量分别为M1和M2的木板,在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块.开始时,木板和物块均静止,今在两物块上分别施加一水平恒力F1、F2,当物块和木板分离时,两木板的速度分别为v1和v2,物块和木板间的动摩擦因数相同,下列说法正确的是()A.若F1=F2,M1>M2,则v1>v2B.若F1=F2,M1<M2,则v1>v2C.若F1>F2,M1=M2,则v1>v2D.若F1<F2,M1=M2,则v1>v2二、非选择题(本题共3小题,共37分.要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位.)10.(12分)如图3-3-24(a)所示,质量m=1 kg的物体沿倾角θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k表示,物体加速度a与风速v的关系如图3-3-24(b)所示,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2),求:图3-3-24(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)比例系数k.图3-3-2511.(12分)一弹簧秤秤盘的质量M=1.5 kg,秤盘内放一个质量m=10.5 kg 的物体P,弹簧质量忽略不计,弹簧的劲度系数k=800 N/m,系统原来处于静止状态,如图3-3-25所示.现给P施加一竖直向上的拉力F,使P由静止开始向上做匀加速直线运动.已知在前0.2 s时间内F是变力,在0.2 s以后是恒力.求力F的最小值和最大值.(g取10 m/s2)12.(13分)(2012·淮南模拟)如图3-3-26所示,长12 m、质量为50 kg的木板右端有一立柱,木板置于水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数为0.1,质量为50 kg的人立于木板的左端.木板与人都静止.当人以4 m/s2的加速度向右奔跑至板的右端时,立即抱住立柱.g取10 m/s2.试求:(1)人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小?(2)人在奔跑的过程中木板的加速度;(3)人从开始奔跑至到达木板的右端时,人和木板对地各运动了多大距离?图3-3-26答案及解析1.【解析】物体在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用,其摩擦力大小为f1=μmg cos θ,做初速度为零的匀加速直线运动,其v-t图象为过原点的倾斜直线,A错;加速度大小不变,B错;其s-t图象应为一段曲线,D错.物体到达水平面后,所受摩擦力f2=μmg>f1,做匀减速直线运动,所以正确选项为C.【答案】 C2.【解析】水平放置时,F-μ(m+M)g=(M+m)a1,kx1-μm g=ma1,可得x1=mF(M+m)k;竖直放置时:F-(m+M)g=(M+m)a2,kx2-mg=ma2,x2=mF(M+m)k,故x1∶x2=1∶1,A正确.【答案】 A3.【解析】由牛顿第二定律得,F-μmg=ma,再画出其对应的v-t图象,则其与t轴所围面积最大,则位移最大.【答案】 D4.【解析】该题考查加速度相同的连接体,可采用整体法求加速度、隔离法求相互作用力.选整体为研究对象,F a+F b=(m a+m b)a,a=F a+F bm a+m b,选b为研究对象,设作用力为F N,则F N+F b=m b a,F N=F a m b+F b m b-F b m a-F b m bm a+m b=F a m b-F b m am a+m b.由于F a>F b,但a、b的质量关系未知,所以F N可能为正,也可能为负.故C选项正确.【答案】 C5.【解析】该题考查竖直方向上的连接体问题,选A、B整体为研究对象有F=2ma,解得a=2.5 m/s2.选A为研究对象有F-F N+mg=ma,解得F N=25 N,选项C正确.【答案】 C6.【解析】取三木块为整体则有F-6μmg=6ma,取质量为m、3m的木块为整体则有T a-4μmg=4ma,隔离m则有T b-μmg=ma,所以绳断前,a、b 两轻绳的拉力比总为4∶1,与F、μ无关,A对D错;当a绳要断时,解得a=T4m-μg,拉力F=1.5T,B、C错.【答案】 A7.【解析】由图乙知0~2 s内,物块处于静止状态,物块受静摩擦力作用,由甲图可读出F f=4 N,A对;由v-t图线可知物块在前6 s内的位移大小为s=(2+4)×42m=12 m,所以平均速度为v=st=2 m/s,C错;而在2~4 s内,物块做匀加速运动,加速度大小为a=ΔvΔt=2 m/s2,满足F2-μmg=ma,在4 s后物块做匀速运动,有F3=μmg,联立得m=2 kg,μ=0.4,B错D对.【答案】AD8.【解析】取A、B、C为整体,由牛顿第二定律得(M+m2)g-m1g=(M +m1+m2)a,则加速度为a=5 m/s2,A、B错;隔离C有m2g-F N=m2a,即F N =5 N,C对;隔离A有T-m1g=m1a,即T=30 N,所以轻绳对定滑轮的作用力大小为2T=60 N,D错.【答案】 C9.【解析】分别作出物块和木板运动的v-t图象,两图线包围的面积表示木板的长度L.若拉力F相等,木板质量不等,则物块加速度相等,木板质量大的加速度小,木板的v-t图线斜率小,则物块滑离木板所用时间短,滑离时速度小,即v1对应质量较大的木板如图所示,v2对应质量较小的木板,B对;同理,若拉力不等,木板的质量相等,则木板的加速度相等,受拉力大的物块的v-t图线斜率变大,物块滑离木板时间变短,滑离时速度变小,D对.【答案】BD10.【解析】(1)对初始时刻,由牛顿第二定律得mg sin θ-μmg cos θ=ma0由图读出a0=4 m/s2解得μ=g sin θ-a0g cos θ=0.25.(2)对于末时刻加速度为零,则mg sin θ-μF N-k v cos θ=0而F N=mg cos θ+k v sin θ由图得出此时v=5 m/s联立解得k=mg(sin θ-μcos θ)v(μsin θ+cos θ)=0.84 kg/s.【答案】 (1)0.25 (2)0.84 kg/s11.【解析】 设开始时弹簧压缩量为x 1,t =0.2 s 时(m 、M 间恰无作用)弹簧的压缩量为x 2,设匀加速运动的加速度为a ,则有对整体:kx 1=(M +m )g ①对M :kx 2-Mg =Ma ②x 1-x 2=12at 2③由①式得x 1=(M +m )g k=0.15 m , 由②③式得a =6 m/s 2.t =0时,F 小=(M +m )a =72 N ,t =0.2 s 时,F 大-mg =ma ,F 大=m (g +a )=168 N.【答案】 72 N 168 N12.【解析】 (1)设人的质量为m ,加速度为a 1,人受的摩擦力为f ,由牛顿第二定律有f =ma 1=200 N ,方向水平向右.(2)由牛顿第三定律可知人对木板的摩擦力大小f ′=200 N ,方向水平向左.设木板的质量为M ,加速度为a 2,对木板由牛顿第二定律有:f ′-μ(M +m )g =Ma 2,代入数据得a 2=2 m/s 2,方向水平向左.(3)设人从左端跑到右端用的时间为t ,由运动学公式:L =12a 1t 2+12a 2t 2,解得t =2 s.人对地向右前进的距离s 1=12a 1t 2=8 m ,木板向左后退的距离为s 2=12a 2t 2=4 m.【答案】 (1)200 N (2)2 m/s 2 方向水平向左 (3)8 m 4 m。