2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章微專題20動(dòng)力學(xué)中的圖像問(wèn)題練習(xí)含解析教科版

1、微專題20 動(dòng)力學(xué)中的圖像問(wèn)題1兩類問(wèn)題，一類問(wèn)題是從圖像中挖掘信息，再結(jié)合題干信息解題；另一類是由題干信息判斷出正確的圖像2兩種方法，一是函數(shù)法：列出所求物理量的函數(shù)關(guān)系式，理解圖像的意義，理解斜率和截距的物理意義；二是特殊值法：將一些特殊位置或特殊時(shí)刻或特殊情況的物理量值與圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)比較1如圖1甲所示，一質(zhì)量m1kg的物塊靜置在傾角37的斜面上，從t0時(shí)刻開始對(duì)物塊施加一沿斜面方向的拉力f，取沿斜面向上為正方向，f隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，已知物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.8，取sin370.6，cos370.8，重力加速度g10m/s2，物塊與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則下列

2、圖像中正確反映物塊的速率v隨時(shí)間t變化的規(guī)律的是()圖12(2020湖北宜昌市調(diào)研)如圖2所示，水平輕彈簧左端固定，右端連接一物塊(可以看作質(zhì)點(diǎn))，物塊靜止于粗糙的水平地面上，彈簧處于原長(zhǎng)現(xiàn)用一個(gè)水平向右的力f拉動(dòng)物塊，使其向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(整個(gè)過(guò)程不超過(guò)彈簧的彈性限度)以x表示物塊離開靜止位置的位移，下列表示f和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是()圖23.(2019湖北荊州市質(zhì)檢)如圖3所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，上端固定，下端連一質(zhì)量為m的物塊a，a放在質(zhì)量也為m的托盤b上，以n表示b對(duì)a的作用力，x表示彈簧的伸長(zhǎng)量初始時(shí)，在豎直向上的力f作用下系統(tǒng)靜止，且彈簧處于豎直自然狀態(tài)(x0)

3、現(xiàn)改變力f的大小，使b以的加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)(g為重力加速度，空氣阻力不計(jì))，此過(guò)程中n、f隨x變化的圖像正確的是()圖34(2019天津市河北區(qū)名校聯(lián)考)如圖4所示，一根輕彈簧豎直直立在水平地面上，下端固定在彈簧的正上方有一個(gè)物塊，物塊從高處自由下落到彈簧上端o處，將彈簧壓縮了x0時(shí)，物塊的速度變?yōu)榱阍谙铝袌D像中，能正確反映物塊從與彈簧接觸開始，至運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)加速度的大小隨下降的位移x(彈簧原長(zhǎng)為位移的零點(diǎn))變化的圖像是()圖45(多選)如圖5甲所示，質(zhì)量為2m的足夠長(zhǎng)的木板b放在粗糙水平面上，質(zhì)量為m的物塊a放在木板b的右端且a與b、b與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，現(xiàn)對(duì)木板b施加一水平變力

4、f，f隨t變化的關(guān)系如圖乙所示，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是()圖5a前3s內(nèi)，a受到的摩擦力方向水平向右bt4s時(shí)，a的加速度大小為gct5s時(shí)，a受到的摩擦力大小為0.5mgd第6s以后，a受到的摩擦力大小為mg6(2020山東棗莊市模擬)某馬戲團(tuán)演員做滑桿表演時(shí)，所用豎直滑桿的上端通過(guò)拉力傳感器固定在支架上，下端懸空，滑桿的質(zhì)量為20kg.從演員在滑桿上端做完動(dòng)作時(shí)開始計(jì)時(shí)，演員先在桿上靜止了0.5s，然后沿桿下滑，3.5s末剛好滑到桿底端，速度恰好為零，整個(gè)過(guò)程演員的vt圖像和傳感器顯示的拉力隨時(shí)間的變化情況分別如圖6甲、乙所示，取重力加速度g10m/s

5、2，則下列說(shuō)法正確的是()圖6a演員在1.0s時(shí)的加速度大小為2m/s2b滑桿的長(zhǎng)度為5.25mc傳感器顯示的最小拉力為420nd3.5s內(nèi)演員損失的機(jī)械能為2700j7(多選)(2019山東日照市上學(xué)期期末)某物體以一定的初速度沿著斜面向上運(yùn)動(dòng)，它所能達(dá)到的最大位移x與斜面傾角的關(guān)系如圖7所示，已知x1、x2和重力加速度g，則可求出()圖7a物體的初速度b當(dāng)物體位移為x2時(shí)對(duì)應(yīng)的斜面傾角1c物體在不同傾角的斜面上，減速到零時(shí)的位移最小值xmind當(dāng)物體位移為最小值xmin時(shí)，對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力大小8(多選)如圖8甲所示，質(zhì)量分別為m、m的物體a、b靜止在勁度系數(shù)為k的豎直輕質(zhì)彈簧上，a與b不粘

6、連，現(xiàn)對(duì)物體a施加豎直向上的力f，使a、b一起上升，若以兩物體靜止時(shí)的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，兩物體的加速度隨位移的變化關(guān)系如圖乙所示，重力加速度大小為g，則()圖8a在圖乙中pq段表示拉力f逐漸增大b在圖乙中qs段表示b物體減速上升c位移為x1時(shí)，a、b之間彈力為mgkx1ma0d位移為x3時(shí)，a、b一起運(yùn)動(dòng)的速度大小為9(多選)(2020廣東佛山市月考)如圖9甲所示，物體置于一固定的斜面上，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，對(duì)物體施加水平向右、大小變化的外力f，保持物體沿斜面向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a隨外力f變化的關(guān)系如圖乙所示物體不脫離斜面的條件是f20n，若重力加速度g取10m/s2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)

7、摩擦力，根據(jù)圖乙中所提供的信息，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算可以求出()圖9a物體的質(zhì)量b斜面傾角的正弦值c物體運(yùn)動(dòng)6s時(shí)經(jīng)過(guò)的位移d加速度為6m/s2時(shí)物體對(duì)斜面的壓力10(2019安徽“江南十?！本C合素質(zhì)檢測(cè))一傾角為30的斜面固定在水平地面上，斜面底端固定一擋板，輕質(zhì)彈簧一端固定在擋板上，自由狀態(tài)時(shí)另一端在c點(diǎn)c點(diǎn)上方斜面粗糙、下方斜面光滑如圖10(a)所示，用質(zhì)量為m1kg的物體a(可視為質(zhì)點(diǎn))將彈簧壓縮至o點(diǎn)并鎖定以o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)沿斜面方向建立坐標(biāo)軸沿斜面向上的拉力f作用于物體a的同時(shí)解除彈簧鎖定，使物體a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，拉力f隨位移x變化的圖線如圖(b)所示求物體a與斜面粗糙段間的動(dòng)摩擦因數(shù)以及

8、沿斜面向上運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)d時(shí)的位置坐標(biāo)(重力加速度g取10m/s2)圖10答案精析1c由mgsin6n，fmgcos6.4n，初始時(shí)物塊靜止在斜面上，此時(shí)靜摩擦力方向沿斜面向上；01s時(shí)間內(nèi)物塊靜止；12s時(shí)間內(nèi)物塊開始沿斜面向上做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，摩擦力方向沿斜面向下，t2s時(shí)物塊加速度大小為12.4m/s2；t2s后f0.4n，物塊的加速度大小為12.8m/s2，物塊沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到靜止，由于物塊減速時(shí)的加速度大小大于加速時(shí)的加速度大小，故物塊減速到零的時(shí)間小于1s，c正確2b物塊水平方向受向右的拉力f、向左的彈力kx、摩擦力f，由牛頓第二定律得：fkxfma；整理得：f

9、kxmaf，物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以maf恒定且不為零，fx圖像是一個(gè)不過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，故a、c、d錯(cuò)誤，b正確3d根據(jù)題述，b以的加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，選擇a、b整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律，2mgkxf2m，解得fmgkx，即f從mg開始線性減小，可排除圖像c；選擇b作為研究對(duì)象，由牛頓第二定律，mgnf，解得nkx.由牛頓第三定律得nn，當(dāng)彈簧的彈力增大到，即x時(shí)，a和b間的作用力為零，在此之前，二者之間的作用力由開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的線性減小到零，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；同時(shí)，力f由開始時(shí)的mg線性減小到，此后b與a分離，力f保持不變，故選項(xiàng)d正確4d物塊下降到o點(diǎn)時(shí)，物塊所受彈力為零，此時(shí)

10、物塊只受重力，加速度為g；繼續(xù)下降，所受合力fmgkx，加速度ag.物塊從與彈簧接觸開始至運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，加速度的大小一定是先減小后增大當(dāng)彈力增大到等于重力時(shí)，合力為零，加速度為零此后合力向上，加速度可表示為ag，當(dāng)彈力增大到是重力的2倍時(shí)，加速度大小為g.由對(duì)稱性可知，此時(shí)物塊向下運(yùn)動(dòng)速度不為零，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，故當(dāng)物塊速度減小到零時(shí)，加速度ag，選項(xiàng)a、b、c錯(cuò)誤，d正確5bda相對(duì)b滑動(dòng)時(shí)，a的加速度為aag，b的加速度ab，且aaab，解得f6mg，所以f6mg時(shí)，a相對(duì)b即將滑動(dòng)，第6s以后，a受到的摩擦力大小為mg，故d正確；a和b一起滑動(dòng)時(shí)，aab0，解得f3mg，所以在前3s內(nèi)，a

11、、b靜止不動(dòng)，a受到的摩擦力為0，故a錯(cuò)誤；當(dāng)t4s時(shí)，a和b一起滑動(dòng)，a的加速度大小為aabg，故b正確；當(dāng)t5s時(shí)，a和b一起滑動(dòng)，a受到的摩擦力大小fmaabmmg，故c錯(cuò)誤6d由vt圖像可知，演員在1.0s時(shí)的加速度大小am/s23m/s2，故a錯(cuò)誤；vt圖像與t軸所圍的面積表示位移，則可知，滑桿的長(zhǎng)度h33m4.5m，故b錯(cuò)誤；兩圖結(jié)合可知，靜止時(shí)，傳感器示數(shù)為800n，除去桿的重力200n，演員的重力就是600n，在演員加速下滑階段，處于失重狀態(tài)，桿受到的拉力最小，由牛頓第二定律得：mgf1ma，解得：f1420n，加上桿的重力200n，可知桿受的拉力為620n，故c錯(cuò)誤；3.5s

12、內(nèi)演員初、末速度均為零，則減小的重力勢(shì)能等于損失的機(jī)械能，為emgh6004.5j2700j，故d正確7abc由題圖知，當(dāng)90時(shí)位移為x2，物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，則有：0v022gx2，解得：x2，故a正確；當(dāng)為其他值時(shí)，對(duì)物體受力分析，物體的加速度大小為a，設(shè)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，由牛頓第二定律得：mgsinmgcosma由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：0v022ax由以上各式得：x由數(shù)學(xué)知識(shí)得：sincossin()，其中tan當(dāng)0時(shí)位移為x1，說(shuō)明斜面粗糙，物體的加速度大小為a0，則有：mgma0且有：0v022a0x1可解得，綜上所述可得物體在不同傾角的斜面上，減速到零時(shí)的位移最小值xmin，以及

13、物體位移為x2時(shí)對(duì)應(yīng)的斜面傾角為1，由于不知道物體的質(zhì)量，所以無(wú)法確定滑動(dòng)摩擦力，故b、c正確，d錯(cuò)誤8ac靜止時(shí)彈簧對(duì)b物體的彈力方向一定向上，彈簧一定被壓縮，則pq段彈簧彈力一定減小，由于加速度恒定，根據(jù)牛頓第二定律，研究a、b整體，f逐漸增大，選項(xiàng)a正確；qs段加速度仍為正，與速度方向相同，b物體加速上升，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；設(shè)開始狀態(tài)彈簧的壓縮量為x0，則有kx0(mm)g，位移為x1時(shí)，設(shè)a、b間的彈力為n，對(duì)b有k(x0x1)mgnma0，解得nmgkx1ma0，選項(xiàng)c正確；根據(jù)2axvt2v02知，ax圖線與橫軸所圍的面積的2倍表示速度平方的變化量，故位移為x3時(shí)，a、b一起運(yùn)動(dòng)的速度大小vt，選項(xiàng)d錯(cuò)誤9abd對(duì)物體受力分析如圖所示，設(shè)斜面的傾角為，當(dāng)f0時(shí)，可知a12m/s2，則mgsinmgcosma1；當(dāng)f20n時(shí)，fcosmgsinma2，a2m/s2，此時(shí)f0，fsinmgcos，sin2cos21，聯(lián)立可得，mkg，sin，故a、b正確；由于物體的初速度及f隨時(shí)間的變化情況未知，因此無(wú)法求解物體運(yùn)動(dòng)6s時(shí)經(jīng)過(guò)的位移，故c錯(cuò)誤；當(dāng)a6m/s2時(shí)，可求得fn，由nfsinmgcos，物體所受的支持力nn，則物體對(duì)斜面的壓力nn，故d