新教材2019-2020學(xué)年上學(xué)期高一物理 寒假精練4 運動合力的關(guān)系

寒假精練4運動和力的關(guān)系寒假精練4運動和力的關(guān)系典題溫故典題溫故1．如圖，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運動。以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長前，下列表示F和x之間關(guān)系的圖象可能正確的是()【答案】A【解析】本題考查牛頓運動定律、勻變速直線運動規(guī)律、力隨位移變化的圖線及其相關(guān)的知識點假設(shè)物塊靜止時彈簧的壓縮量為x0，則由力的平衡條件可知kx0＝mg，在彈簧恢復(fù)原長前，當(dāng)物塊向上做勻加速直線運動時，由牛頓第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上兩式解得F＝kx＋ma，顯然F和x為一次函數(shù)關(guān)系，且在F軸上有截距，則A正確，B、C、D錯誤。2．如圖(a)，物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊用一不可伸長的細(xì)繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連，細(xì)繩水平。t＝0時，木板開始受到水平外力F的作用，在t＝4s時撤去外力。細(xì)繩對物塊的拉力f隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示，木板的速度v與時間t的關(guān)系如圖(c)所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取10m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出()圖（a）圖（b）圖（c）A．木板的質(zhì)量為1kgB．2s～4s內(nèi)，力F的大小為0.4NC．0～2s內(nèi)，力F的大小保持不變D．物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2【答案】AB【解析】本題考查牛頓運動定律的綜合應(yīng)用，以木板為研究對象，通過f－t與v－t圖象對相應(yīng)過程進(jìn)行受力分析、運動分析，列方程解出相應(yīng)的問題。分析知木板受到的摩擦力f?＝f。0～2s，木板靜止，F(xiàn)＝f?，F(xiàn)逐漸增大，所以C錯誤。4s～5s，木板加速度大小a2＝0.2m/s2，對木板受力分析，f?＝ma2＝0.2N，得m＝1kg，所以A正確。2s～4s，對木板有F－f?＝ma1，F(xiàn)＝f?＋ma1＝0.4N，所以B正確。由于無法確定物塊的質(zhì)量，則盡管知道滑動摩擦力大小，仍無法確定物塊與木板間的動摩擦因數(shù)，故D錯誤。經(jīng)典集訓(xùn)經(jīng)典集訓(xùn)1．關(guān)于慣性，下列說法正確的是()A．在宇宙飛船內(nèi)，由于物體完全失重，所以物體的慣性消失B．跳遠(yuǎn)運動員助跑是為了增大速度從而增大慣性C．物體在月球上的慣性只是它在地球上的eq\f(1,6)D．質(zhì)量是物體慣性的量度，慣性與速度及物體的受力情況無關(guān)2．如圖所示，小車上有一個定滑輪，跨過定滑輪的繩一端系一重球，另一端系在彈簧測力計上，彈簧測力計下端固定在小車上，開始時小車處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)小車沿水平方向運動時，小球恰能穩(wěn)定在圖中虛線位置，下列說法中正確的是()A．小球處于超重狀態(tài)，小車對地面壓力大于系統(tǒng)總重力B．小球處于失重狀態(tài)，小車對地面壓力小于系統(tǒng)總重力C．彈簧測力計讀數(shù)大于小球重力，但小球既不超重也不失重D．彈簧測力計讀數(shù)大于小球重力，小車一定向右勻加速運動3．如圖所示，在光滑的水平桌面上有一物體A，通過繩子與物體B相連，假設(shè)繩子的質(zhì)量以及繩子與定滑輪之間的摩擦力都可以忽略不計，繩子不可伸長．如果mB＝3mA，則繩子對物體A的拉力大小為()A．mBgB．eq\f(3,4)mAgC．3mAgD．eq\f(3,4)mBg4．(多選)如圖所示，電梯的頂部掛有一個彈簧測力計，其下端掛了一個重物，電梯勻速直線運動時，彈簧測力計的示數(shù)為10N，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?N，g取10m/s2。關(guān)于電梯的運動，以下說法正確的是()A．電梯可能向上加速運動，加速度大小為2m/s2B．電梯可能向下加速運動，加速度大小為2m/s2C．電梯可能向上減速運動，加速度大小為2m/s2D．電梯可能向下減速運動，加速度大小為2m/s25．(多選)如圖所示，一小球自空中自由落下，在與正下方的直立輕質(zhì)彈簧接觸直至速度為零的過程中，關(guān)于小球的運動狀態(tài)，下列幾種描述中正確的是()A．接觸后，小球做減速運動，加速度的絕對值越來越大，速度越來越小，最后等于零C．接觸后，速度為零的地方就是彈簧被壓縮最大之處，加速度為零的地方也是彈簧被壓縮最大之處D．接觸后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方6．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們要驗證“牛頓運動定律”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤。實驗時，調(diào)整軌道的傾角正好能平衡小車所受的摩擦力(圖中未畫出)。(1)該實驗中小車所受的合力________(選填“等于”或“不等于”)力傳感器的示數(shù)，該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？________(選填“需要”或“不需要”)。(2)實驗獲得以下測量數(shù)據(jù)：小車、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，擋光板的寬度l，光電門1和2的中心距離為x。某次實驗過程：力傳感器的讀數(shù)為F，小車通過光電門1和2的擋光時間分別為t1、t2(小車通過光電門2后，砝碼盤才落地)，已知重力加速度為g，則該實驗要驗證的關(guān)系式是________________。7．太空是一個微重力、高真空、強輻射的環(huán)境，人類可以利用這樣的天然實驗室制造出沒有內(nèi)部缺陷的晶體，生產(chǎn)出能承受強大拉力的細(xì)如蠶絲的金屬絲。假如未來的某天你乘坐飛船進(jìn)行“微重力的體驗”行動，飛船由6000m的高空靜止下落，可以獲得持續(xù)25s之久的失重狀態(tài)，你在這段時間里可以進(jìn)行關(guān)于微重力影響的實驗。已知下落的過程中飛船受到的空氣阻力為重力的0.04倍，重力加速度g取10m/s2，試求：(1)飛船在失重狀態(tài)下的加速度大?。?2)飛船在微重力狀態(tài)中下落的距離。8．在水平地面上有一個質(zhì)量為4.0kg的物體，物體在水平拉力F的作用下由靜止開始運動。10s后拉力大小減小為eq\f(F,3)，并保持恒定。該物體的速度圖象如圖所示(取g＝10m/s2)。求：(1)物體所受到的水平拉力F的大??；(2)該物體與地面間的動摩擦因數(shù)。9．如圖所示，質(zhì)量為M＝1kg的長木板靜止在光滑水平面上，現(xiàn)有一質(zhì)量為m＝0.5kg的小滑塊(可視為質(zhì)點)以v0＝3m/s的初速度從左端沿木板上表面沖上木板，帶動木板向前滑動。已知滑塊與木板上表面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，重力加速度g取10m/s2，木板足夠長。求：(1)滑塊在木板上滑動過程中，長木板受到的摩擦力大小和方向；(2)滑塊在木板上滑動過程中，滑塊相對于地面的加速度大小a；(3)滑塊與木板A達(dá)到的共同速度的大小v。答案與解析答案與解析1．【答案】D【解析】物體的慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)、所處的位置無關(guān)，選項A、B、C錯誤，選項D正確。2．【答案】C【解析】小球穩(wěn)定在題圖中虛線位置，則小球和小車有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小車既可以向右勻加速運動，也可以向左勻減速運動，故C項正確。3．【答案】B【解析】對A、B整體進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可得mBg＝(mA＋mB)a，對物體A，設(shè)繩的拉力為F，由牛頓第二定律得，F(xiàn)＝mAa，解得F＝eq\f(3,4)mAg，故B正確。4．【答案】BC【解析】由電梯做勻速直線運動時彈簧測力計的示數(shù)為10N，可知重物的重力為10N，質(zhì)量為1kg；當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?N時，則重物受到的合力為2N，方向豎直向下，由牛頓第二定律得物體產(chǎn)生向下的加速度，大小為2m/s2，因沒有明確電梯的運動方向，故電梯可能向下加速，也可能向上減速，故選B、C。5．【答案】BD【解析】從小球下落到與彈簧接觸開始，一直到把彈簧壓縮到最短的過程中，彈簧彈力與小球重力相等的位置是轉(zhuǎn)折點，之前重力大于彈力，之后重力小于彈力，而隨著小球向下運動，彈力越來越大，重力恒定，所以之前重力與彈力的合力越來越小，之后重力與彈力的合力越來越大，且反向(豎直向上)．由牛頓第二定律知，加速度的變化趨勢和合力的變化趨勢一樣，而在此過程中速度方向一直向下。6．【答案】(1)等于不需要(2)F＝eq\f(Ml2,2x)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))【解析】(1)由于力傳感器顯示拉力的大小，而拉力的大小就是小車所受的合力，故不需要讓砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(2)由于擋光板的寬度l很小，故小車在光電門1處的速度v1＝eq\f(l,t1)，在光電門2處的速度為v2＝eq\f(l,t2)，由veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2ax，得a＝eq\f(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1),2x)＝eq\f(1,2x)(eq\f(l2,t\o\al(2,2))－eq\f(l2,t\o\al(2,1)))．故驗證的關(guān)系式為F＝Ma＝eq\f(M,2x)(eq\f(l2,t\o\al(2,2))－eq\f(l2,t\o\al(2,1)))＝eq\f(Ml2,2x)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))。7．【解析】(1)設(shè)飛船在失重狀態(tài)下的加速度為a，由牛頓第二定律得：mg－Ff＝ma又Ff＝0.04mg即mg－0.04mg＝ma解得：a＝9.6m/s2(2)由x＝eq\f(1,2)at2得x＝eq\f(1,2)×9.6×252m＝3000m。8．【解析】(1)物體的運動分為兩個過程，由圖可知兩個過程加速度分別為：a1＝1m/s2，a2＝－0.5m/s2物體受力如圖甲、乙所示，對于兩個過程，由牛頓第二定律得：F－Ff＝ma1eq\f(F,3)－Ff＝ma2聯(lián)立解得：F＝9N，F(xiàn)f＝5N(2)由滑動摩擦力公式得：Ff＝μFN＝