作業(yè)三運動和力的關(guān)系（解析版）

1、2021-2022學(xué)年高一物理下冊暑假作業(yè)三運動和力的關(guān)系考試范圍：必修一第四章；考試時間：90分鐘；一、單項選擇題（此題包括8小題，每題4分，共32分。每題只有一個選項符合題意。）1 .伽利略對“運動和力的關(guān)系”和“自由落體運動的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實驗和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研 究方法.圖1、圖2分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程，對這兩項研究，以下說法正確的選項是（） A.圖1中完全沒有摩擦阻力的斜面是實際存在的，實驗可實際完成B.圖1的實驗為“理想實驗”，通過邏輯推理得出物體的運動需要力來維持C.圖2通過對自由落體運動的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動D.圖2中先在傾角較

2、小的斜面上進行實驗，可“沖淡”重力，使時間測量更容易【答案】D【解析】【詳解】A.完全沒有摩擦阻力的斜面是實際不存在的，故實驗不可能實際完成，故A錯誤；B.圖2的實驗為“理想實驗”，通過邏輯推理得出物體的運動不需要力來維持，故B錯誤；CD.伽利略設(shè)想物體下落的速度與時間成正比，因為當(dāng)時無法測量物體的瞬時速度，所以伽利略通過數(shù)學(xué) 推導(dǎo)證明如果速度與時間成正比，那么位移與時間的平方成正比；由于當(dāng)時用滴水法計算，無法記錄自由 落體的較短時間，伽利略設(shè)計了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，來“沖淡”重力得作用效果，而小球在斜面上 運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，所用時間長的多，所以容易測量.伽利略

3、做了上百次實驗， 并通過抽象思維在實驗結(jié)果上做了合理外推.故C錯誤，D正確；2.如下圖，一輛裝滿石塊的貨車在平直道路上勻加速前進。貨箱中石塊A的質(zhì)量為/%,重力加速度為g, 周圍與石塊A接觸的物體對它的作用力的合力為e 那么貨車的加速度大小為（）A.卜+的1B. -C.卜一面 D.無法確定mmm【答案】C【解析】【詳解】周圍與石塊A接觸的物體對它的作用力的合力為F,由題意可知石塊A所受合外力為 石塊的加速度為 火車的加速度也為【詳解】gsinJ - Q(1) 由 mgsin。-從mgcos8=ma, 解得： gcos0(2)由逐差法折(2)由逐差法折Sn 59T2得：S/=() xl0-2m,

4、 7=0.10s, Si= () x 10-2m,故 a-44.56x10226.83x10-29x10-2m/s2=1.97m/s2, 代入式，得：/=7=- =0.359.8x92四、解答題(此題3小題，共37分，要求計算過程寫出必要的文字說明。)15. (12分)商場工作人員拉著質(zhì)量為z=20kg的木箱沿水平地面運動，假設(shè)用B=100N的水平力拉木箱, 木箱恰好做勻速直線運動，現(xiàn)改用E2=150N、與水平方向成53。、斜向上的拉力作用于靜止的木箱上，如 圖所示,sin53=0.8, cos53=0.6,取重力加速度g= lOm/s?,求:(1)木箱與地面之間的動摩擦因數(shù)；(2) B作用在

5、木箱上4s時間內(nèi)木箱移動的距離；(3)假設(shè)F2作用4s后撤去，那么木箱在水平面上還能滑行多遠？【答案】(1) 0.5； (2) 20m； (3) 10m【解析】【分析】【詳解】(1)由于木箱在水平拉力B作用下勻速運動，根據(jù)牛頓第二定律有Fifimg解得 =0.5(2)將乃沿著水平與豎直方向分解，尸2沿水平和豎直方向的分量分別為F2X=F2Cos53F2yF2sin53木箱受到水平地面的支持力FN=mgF2y根據(jù)牛頓第二定律解得木箱運動的加速度大小為77 = 2.5m/s2根據(jù)運動學(xué)公式，木箱的位移xi= ；a/2 = 20m.(3)撤去尸2后，設(shè)木箱在地面上滑行的加速度大小為。2,由fimg=

6、ma2得(72=5m/s2撤去推力時木箱的速度u=a/= 10m/s由QV2 22%2得撤去推力后木箱滑行的距離V2 102Xi-=m= 10m2a22x5(12分)如下圖一足夠長的斜面，傾角6為37。，斜面3c與水平面平滑連接，質(zhì)量m= 2kg的物體 靜止于水平面上的M點，M點與B點之間的距離 = 9m,物體與水平面和斜面間的動摩擦因數(shù)均為=。.5, 現(xiàn)物體受到一水平向右的恒力b= 14N作用，運動至3點時撤去該力，(41137。= 0.6, cos37 = 0.8,取 g = 10m/s2 )那么：物體在恒力作用下運動時的加速度是多大？物體到達B點時的速度是多大？物體沿斜面向上滑行的最遠距

7、離是多少？【答案】(l)2m/s2; (2)6m/s ； (3)L8m【解析】【詳解】在水平面上，根據(jù)牛頓第二定律可知解得由M到根據(jù)運動學(xué)公式可知解得在斜面上，根據(jù)牛頓第二定律可得代入數(shù)據(jù)解得加速度的大小為逆向分析可得解得(13分)如下圖，質(zhì)量相等的物塊A和3疊放在水平地面上，左邊緣對齊.A與8、B與地面間的動 摩擦因數(shù)均為.先敲擊4 A立即獲得水平向右的初速度，在8上滑動距離L后停下.接著敲擊& B立 即獲得水平向右的初速度,A、3都向右運動，左邊緣再次對齊時恰好相對靜止，此后兩者一起運動至停下.最 大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.求：(1)A被敲擊后獲得的初速度大小外;(2)在左

8、邊緣再次對齊的前、后，B運動加速度的大小珈、。丁；(3) B被敲擊后獲得的初速度大小【答案】(1 )以=J24gL ； (2)ciB=pg; (3)以=2J24gL【解析】【詳解】(1)由牛頓運動定律知，A加速度的大小QA二g勻變速直線運動2aAL=VA2解得以=，2孔(2)設(shè)A、8的質(zhì)量均為機對齊前，3所受合外力大小尸=3mg由牛頓運動定律F=maB,得(ib=3陽對齊后，A、8所受合外力大小9=22g由牛頓運動定律F=2maB，,得。夕二g(3)經(jīng)過時間3 A、B到達共同速度片位移分別為小、xB, A加速度的大小等于公那么 Qa/, v-VB-ant且 xb-xa=L解得。.故C正確，AB

9、D錯誤。應(yīng)選C。.如下圖，A、8兩球用細線懸掛于天花板上且靜止不動，兩球質(zhì)量%=2%,兩球間是一個輕質(zhì)彈簧, 如果突然剪斷懸線，那么在剪斷懸線瞬間（）3A球加速度為不g, 3球加速度為g3A球加速度為jg, B球加速度為03A球加速度為不g, B球加速度不為0A球加速度為:g, 5球加速度為g【答案】B【解析】【詳解】 設(shè)3球質(zhì)量為相，那么A球質(zhì)量為2加，懸線剪斷前，以3為研究對象可知：彈簧的彈力/=儀？，以A、8整 體為研究對象可知懸線的拉力為3根g；剪斷懸線瞬間，彈簧的彈力不變，F(xiàn) = mg,根據(jù)牛頓第二定律得對3A： 2mg + F = 2maA，又 F = mg ,得 償=六，對& F

10、-mg = maH, F = mg ,得外=0,應(yīng)選【點睛】 此題是動力學(xué)中典型的問題：瞬時問題，往往先分析懸線剪斷前彈簧的彈力，再分析懸線判斷瞬間物體的 受力情況，再求解加速度，抓住懸線剪斷瞬間彈力沒有來得及變化.如下圖，小球從高處下落到正下方豎直放置的輕彈簧上，那么小球從接觸彈簧開始到將彈簧壓縮到最短的過程中（彈簧一直保持豎直），以下說法中正確的選項是（）A.小球受到的彈力先增大后減小B.小球的速度一直在減小C.小球的加速度先減小后增大D.小球一直處于失重狀態(tài)【答案】C【解析】【詳解】A.彈簧的壓縮量不斷變大，故彈簧的彈力不斷變大，故A錯誤;BCD.小球開始下落時，只受重力作用做加速運動，

11、當(dāng)和彈簧接觸時，受到彈簧彈力作用，開始時彈簧壓 縮量小，因此重力大于彈力，此時：隨著彈簧壓縮量的增加，彈力增大，加速度減小，但是物體仍加速運動，當(dāng)mg二履時，速度最大，然后彈 簧繼續(xù)被壓縮，當(dāng)加g=履時，加速度等于零，速度最大，物體繼續(xù)向下運動，彈簧繼續(xù)被壓縮，彈力大于 重力，物體開始減速運動，所以整個過程中物體先加速后減速運動，加速度先減小后增大，小球先處于失 重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，故BD錯誤，C正確.應(yīng)選C.【點睛】下落過程中正確對小球進行受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律即可判斷其加速度的變化情況，然后進一步 判斷速度變化情況. 一個箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個環(huán)

12、，箱與桿的質(zhì)量為M,環(huán)的質(zhì)量 為2,如下圖.環(huán)沿桿勻加速下滑時，環(huán)與桿間的摩擦力大小為那么此時箱子對地面的壓力大小A . Mg+F/B , Mg FfC.Mgmg【答案】A【解析】【詳解】 環(huán)在豎直方向上受重力及箱子內(nèi)的桿給它的豎直向上的摩擦力6,受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第三定 律，環(huán)應(yīng)給桿一個豎直向下的摩擦力中，故箱子豎直方向上受重力M?、地面對它的支持力Fn及環(huán)給它的 摩擦力可，受力情況如圖乙所示，由于箱子處于平衡狀態(tài)，可得= 根據(jù)牛頓第三定律， 箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力，即/應(yīng)選項a正確.中歐班列在歐亞大陸開辟了“生命之路”，為國際抗疫貢獻了中國力量。某運送防疫物資

13、的班列由40節(jié)質(zhì) 量相等的車廂組成，在車頭牽引下，列車沿平直軌道勻加速行駛時，第2節(jié)對第3節(jié)車廂的牽引力為凡假設(shè) 每節(jié)車廂所受摩擦力、空氣阻力均相等，那么倒數(shù)第3節(jié)對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為（ ）【答案】C【解析】【詳解】根據(jù)題意可知第2節(jié)車廂對第3節(jié)車廂的牽引力為R因為每節(jié)車廂質(zhì)量相等，阻力相同，故第2節(jié)對第3 節(jié)車廂根據(jù)牛頓第二定律有設(shè)倒數(shù)第3節(jié)車廂對倒數(shù)第2節(jié)車廂的牽引力為F/,那么根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立解得二5。應(yīng)選Co.如圖，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直 桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角。可變。將小物塊由平板與豎直桿交點Q處靜

14、止釋放，物塊沿平板 從Q點滑至P點所用的時間/與夾角夕的大小有關(guān)。假設(shè)由30。逐漸增大至60。，物塊的下滑時間/將（ ）A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大后減小D.先減小后增大【答案】D【解析】【分析】【詳解】設(shè)PQ的水平距離為L,由運動學(xué)公式可知可得可知8 = 45。時，有最小值，故當(dāng)夕從由30。逐漸增大至60。時下滑時間，先減小后增大。應(yīng)選D。.如下圖，一臺空調(diào)外機用兩個三角形支架固定在外墻上，圖乙為支架的簡化示意圖，假設(shè)空調(diào)外機的重 心恰好在支架橫梁AO和斜梁80的連接點。的正上方，重力大小為240N,橫梁AO水平。斜梁50與橫梁 A。的夾角為37。，sin37o=0.6。假定橫梁對。點

15、的拉力總沿。4方向，斜梁對O點的支持力沿30方向，下 列判斷正確的選項是（）A.橫梁對。點的拉力為400N.斜梁對O點的支持力為320NC.假設(shè)保持。點的位置不變，橫梁仍然水平，逐漸增大斜梁長度，那么橫梁對。點的作用力逐漸增大D.假設(shè)保持。點的位置不變，橫梁仍然水平，逐漸增大斜梁長度，那么斜梁對。點的作用力逐漸減小【答案】D【解析】【分析】【詳解】ABo以。點為研究對象，受到空調(diào)外機的壓力尸，03支架的作用力耳，04支架的作用力尸2,受力如以下圖所示根據(jù)平衡條件，可知。點對空調(diào)外機的支持力由牛頓第三定律，可知空調(diào)外機對。點的壓力由受力分析結(jié)合幾何關(guān)系可得故AB錯誤；CD.假設(shè)保持。點的位置不變

16、，橫梁仍然水平，逐漸增大斜梁長度，那么此時夕變大，sin。變大，tan。變大， 由可知6減小，鳥也減小，故D正確，C錯誤。應(yīng)選Do二、多項選擇題（此題共4小題，每題4分。在每題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的 得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）.如下圖，游樂場內(nèi)的水平木板放在水平地面上，木板上放置一個整理箱。某工作人員在衛(wèi)生清掃時; 站在木板上用斜向左上方的力拉整理箱，三者均保持靜止。木板和工作人員的質(zhì)量均為加，整理箱的質(zhì)量 為0.3加，重力加速度為g。以下說法正確的選項是（）A.整理箱一定受到四個力作用B.地面對木板的摩擦力的方向水平向右C.木板對地面的壓力大小為

17、2mgD.該工作人員對木板的壓力大小大于mg【答案】AD【解析】【分析】【詳解】A.根據(jù)平衡條件對整理箱受力分析可知整理箱受到重力、斜向左上方的拉力、以及支持力和摩擦力四個力 的作用，A正確；B.對工作人員、整理箱和木板整體受力分析，受重力和支持力，不受靜摩擦力，否那么水平方向受力不平衡， 故地面對木板沒有靜摩擦力，B錯誤；C.以整體受力分析，受重力和支持力，故地面對木板的支持力大小為2.3zg,根據(jù)牛頓第三定律可知講臺 對地面的壓力等于2.3zg, C錯誤；D.站在木板上的工作用斜向左上方的力拉整理箱，根據(jù)牛頓第三定律可知，整理箱對該同學(xué)施加向右下方 的作用力，根據(jù)平衡條件，該同學(xué)對講臺的壓

18、力大小大于mg, D正確。應(yīng)選ADo10.如下圖，4 B, C三個物體分別用輕繩和輕彈簧連接，放置在傾角為。的光滑斜面上，當(dāng)用沿斜面 向上的恒力產(chǎn)作用在物體A上時，三者恰好保持靜止，A、B、C三者質(zhì)量相等，重力加速度為g.下 列說法正確的選項是A.在輕繩被燒斷的瞬間，A的加速度大小為2gsin。B.在輕繩被燒斷的瞬間，3的加速度大小為gsin。C.剪斷彈簧的瞬間，A的加速度大小為:gsin。D.突然撤去外力產(chǎn)的瞬間，A的加速度大小為2gsin0【答案】AC【解析】【詳解】A.把A3C看成是一個整體進行受力分析，有：在輕繩被燒斷的瞬間，A3之間的繩子拉力為零，對A,由牛頓第二定律得：解得：故A正

19、確；B.對于C,由牛頓第二定律得：F 彈=mgsinQ在輕繩被燒斷的瞬間，對于3,繩子拉力為零，彈力不變，根據(jù)牛頓第二定律：P 彈 +2gsin。= maB解得：故B錯誤；C.剪斷彈簧的瞬間，對于整體A3,彈簧彈力為零，根據(jù)牛頓第二定律：解得：A的加速度大小：故C正確；D.突然撤去外力產(chǎn)的瞬間，對于整體A3, 一起做勻減速直線運動，由牛頓第二定律：F 彈 +2zgsin。= 2根%8解得：A的加速度大?。汗蔇錯誤.11.水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機場和火車站，一水平傳送帶裝置示意如圖，細緊的傳送帶A3始終保持恒 定的速率y = 2m/s運行，一質(zhì)量為m= 5kg的行李無初速度地放在人處，設(shè)行李與

20、傳送帶之間的動摩擦因數(shù)4 = 0.2, A、3 間的距離 L = 4m, ( g = 10m/s2 )貝I()A.行李剛開始運動時的加速度大小為2m/s?B.行李從A運動到3的時間為2sC.行李在傳送帶上滑行留下痕跡的長度為1mD.如果提高傳送帶的運行速率，使行李從A處傳送到8處的最短時間可為1s【答案】AC【解析】【詳解】A.開始運動時，根據(jù)牛頓第二定律可得加速度大小為A正確；B.行李到達和傳送帶速度相同所用時間為J那么這段時間內(nèi)，行李的位移接下來行李勻速運動，所需時間因此行李從A運動到B的時間B錯誤；C.只有發(fā)生相對滑動時，才有劃痕，劃痕的長度c正確；D.行李從A處傳送到8處所用時間最短時

21、，應(yīng)保持行李一直做加速運動，那么可得最短時間D錯誤。應(yīng)選ACo12.傾角為30。的光滑斜面上放一質(zhì)量為機的盒子A, A盒用輕質(zhì)細繩跨過定滑輪與B盒相連，B盒內(nèi)放一質(zhì)量今的物體。如果把這個物體改放在A盒內(nèi)，那么B盒加速度恰好與原來等值反向，重力加速度為g,那么 TOC o 1-5 h z B盒的質(zhì)量mB和系統(tǒng)的加速度a的大小分別為（）mc3mA. mB =B.C. a=02gD.a=0.4g【答案】BC【解析】【詳解】當(dāng)物體放在5盒中時，以A3和3盒內(nèi)的物體整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有當(dāng)物體放在A盒中時，以A3和A盒內(nèi)的物體整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立解得加速度大小為a=0.2g

22、故AD錯誤、BC正確。應(yīng)選BCo三、實驗題（每空3分，共15分）13.用如圖甲所示的實驗裝置，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，將一端帶定滑輪的長木板放在水平 實驗桌面上，實驗小車通過輕細繩跨過定滑輪與砂桶相連，小車與紙帶相連，打點計時器所用交流電的頻 率為戶50 Hz。平衡摩擦力后，在保持實驗小車質(zhì)量不變的情況下，放開砂桶，小車加速運動，處理紙帶得 到小車運動的加速度為；改變砂桶中沙子的質(zhì)量，重復(fù)實驗三次。在驗證“質(zhì)量一定，加速度Q與合外力尸的關(guān)系”時，某學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的，-尸圖像, 其中圖線不過原點并在末端發(fā)生了彎曲現(xiàn)象，產(chǎn)生這兩種現(xiàn)象的原因可能有 oA.木板右端墊起的高度過?。雌胶饽Σ亮θ狈Γ〣.木板右端墊起的高度過大（即平衡摩擦力過度）C.砂桶和沙子的總質(zhì)量加遠小于小車和祛碼的總質(zhì)量用（即加M）D.砂桶和沙子的總質(zhì)量加未遠小于小車和祛碼的總質(zhì)量M實驗過程中打出的一條理想紙帶如圖丙所示，那么小車運動的加速度。二 m/s2o （結(jié)果保存2位有效數(shù)