2024屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試專題強(qiáng)化練二力與直線運(yùn)動(dòng)

專題強(qiáng)化練(二)力與直線運(yùn)動(dòng)1．在用火箭把航天器送入太空發(fā)射的初始階段，火箭通過燃燒消耗燃料向后吐著長長的“火舌”，推動(dòng)著航天器豎直上升．設(shè)“火舌”產(chǎn)生的推動(dòng)力大小保持不變，且不計(jì)空氣阻力，則在這個(gè)過程中航天器的加速度大小()A．一直增大 B．一直減小C．一直不變 D．如何變化，無法確定解析：海拔越高，重力加速度越小，航天器受到的重力越小，對(duì)航天器受力分析，航天器受到向上的推動(dòng)力和向下的重力，由牛頓第二定律得：F－mg＝ma，則航天器豎直上升過程重力加速度g減小，加速度a一直增大，故A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選A.答案：A2．圖甲是某人站在力傳感器上做下蹲、起跳動(dòng)作的示意圖，中間的“·”表示人的重心．圖乙是根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)畫出的力—時(shí)間圖像．兩圖中a～g各點(diǎn)均對(duì)應(yīng)，其中有幾個(gè)點(diǎn)在圖甲中沒有畫出．取重力加速度g＝10m/s2，根據(jù)圖像分析可知()A．人的重力為1500NB．c點(diǎn)位置人處于超重狀態(tài)C．e點(diǎn)位置人處于失重狀態(tài)D．d點(diǎn)的加速度小于f點(diǎn)的加速度解析：開始時(shí)人處于平衡狀態(tài)，人對(duì)傳感器的壓力是500N，根據(jù)共點(diǎn)力平衡可知，人的重力也是500N，A項(xiàng)錯(cuò)誤；c點(diǎn)時(shí)人對(duì)傳感器的壓力大于其重力，處于超重狀態(tài)，B項(xiàng)正確；e點(diǎn)時(shí)人對(duì)傳感器的壓力大于其重力，處于超重狀態(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；人在d點(diǎn)時(shí)人受到的支持力較大，則由牛頓第二定律可知a＝eq\f(1500－500,50)m/s2＝20m/s2，f點(diǎn)的支持力為零，人處于完全失重狀態(tài)，加速度為重力加速度10m/s2，d點(diǎn)的加速度大于f點(diǎn)的加速度，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選B.答案：B3．有一種精神叫“女排精神”，中國女排能始終屹立在世界之顛，與她們科學(xué)而又刻苦的訓(xùn)練是分不開的．當(dāng)女排運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行原地起跳攔網(wǎng)訓(xùn)練時(shí)，某質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員原地靜止站立(不起跳)雙手?jǐn)r網(wǎng)高度為2.10m，在訓(xùn)練中，該運(yùn)動(dòng)員先下蹲使重心下降0.5m，然后起跳(從開始上升到腳剛離地的過程)，最后腳離地上升到最高點(diǎn)時(shí)雙手?jǐn)r網(wǎng)高度為2.90m．若運(yùn)動(dòng)員起跳過程視為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，忽略空氣阻力影響，取g＝10m/s2.則()A．運(yùn)動(dòng)員起跳過程屬于失重狀態(tài)B．起跳過程中加速度大小為16m/s2C．從開始起跳到離地上升到最高點(diǎn)需要0.4sD．起跳過程中運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力為960N解析：從開始起跳到腳離開地面重心上升h1＝0.5m，做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度向上，處于超重狀態(tài)，離開地面到上升到最高點(diǎn)的過程中，重心上升距離h2＝2.90m－2.10m＝0.8m，運(yùn)動(dòng)員離開地面后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)2gh2＝v2可知：v＝eq\r(2gh2)＝eq\r(2×10×0.8)m/s＝4m/s，在起跳過程中，根據(jù)速度位移公式可知：2ah1＝v2，a＝eq\f(v2,2h1)＝eq\f(42,2×0.5)m/s2＝16m/s2，由牛頓第二定律得：FN－mg＝ma，解得：FN＝mg＋ma＝1560N，由牛頓第三定律可知運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力為1560N，方向豎直向下，故A、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；加速上升時(shí)間為：t1＝eq\f(v,a)＝0.25s，減速上升的時(shí)間為：t2＝eq\f(v,g)＝0.4s，從開始起跳到離地上升到最高點(diǎn)需要0.65s．故C項(xiàng)錯(cuò)誤．故選B.答案：B4.如圖所示，一足夠長的木板上表面與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.75，木板與水平面成θ角，讓木塊從木板的底端以初速度v0＝2m/s沿木板向上滑行，隨著θ的改變，木塊沿木板向上滑行的距離x將發(fā)生變化，重力加速度g＝10m/s2，x的最小值為()A．0.12m B．0.14mC．0.16m D．0.2m解析：設(shè)沿斜面向上為正方向，木塊的加速度為a，當(dāng)木板與水平面成θ角時(shí)，由牛頓第二定律－mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得a＝－g(sinθ＋μcosθ)，設(shè)木塊的位移為x，有0－veq\o\al(2,0)＝2ax，根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系知sinθ＋μcosθ＝eq\r(1＋μ2)sin(θ＋α)，其中tanα＝μ＝0.75，可得α＝37°，當(dāng)θ＋α＝90°時(shí)加速度有最大值，且最大值a＝－geq\r(1＋μ2)，此時(shí)θ＝90°－α＝53°，加速度最大值為a＝－eq\f(5,4)g.x的最小值為xmin＝eq\f(2veq\o\al(2,0),5g)＝0.16m，故A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．故選C.答案：C5．最近，義烏中學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)一款市場熱銷的掃地機(jī)器人進(jìn)行了相關(guān)測試，測試過程在材質(zhì)均勻的水平地板上完成，獲得了機(jī)器人在直線運(yùn)動(dòng)中水平牽引力大小隨時(shí)間的變化圖像a，以及相同時(shí)段機(jī)器人的加速度a隨時(shí)間變化的圖像b.若不計(jì)空氣，取重力加速度大小為10m/s2，則下列同學(xué)的推斷結(jié)果正確的是()A．機(jī)器人與水平桌面間的最大靜摩擦力為3NB．機(jī)器人與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2C．在0～4s時(shí)間內(nèi)，合外力的沖量為12N·sD．在0～4s時(shí)間內(nèi)，合外力做的功為12J解析：由圖b可知機(jī)器人在2s時(shí)開始滑動(dòng)，有加速度，所以剛要滑動(dòng)時(shí)fm＝F2＝eq\f(12,4)×2N＝6N，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖a、圖b結(jié)合牛頓第二定律可得F4－f＝ma4，F(xiàn)2－f＝ma2，聯(lián)立可得機(jī)器人質(zhì)量m＝3kg，滑動(dòng)摩擦力為f＝3N，機(jī)器人與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(f,FN)＝eq\f(f,mg)＝0.1，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；在0～4s時(shí)間內(nèi)，合外力的沖量為I＝meq\o(a,\s\up6(－))t＝3×eq\f(1＋3,2)×(4－2)N·s＝12N·s，故C項(xiàng)正確；4s末機(jī)器人的速度為v＝eq\o(a,\s\up6(－))t＝eq\f(1＋3,2)×2m/s＝4m/s，在0～4s時(shí)間內(nèi)，合外力做的功為W＝eq\f(1,2)mv2＝24J，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C.答案：C6．如圖所示，MN和PQ為兩根固定平行直細(xì)桿，圓柱形物體沿細(xì)桿下滑，兩桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同，細(xì)桿與水平面的夾角為θ＝30°，圓柱形物體與細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，重力加速度為g，則圓柱形物體下滑的加速度大小為()A．eq\f(g,5) B．eq\f(g,3)C．(eq\f(1,2)－eq\f(3\r(3),10))g D．(eq\f(1,2)－eq\f(3\r(3),20))g解析：作出圓柱形物體垂直于桿的平面內(nèi)受力示意圖根據(jù)題意，兩直桿間的距離與圓柱形物體的半徑相同，則α＝60°，在沿桿的方向有mgsinθ－2f＝ma，垂直于桿的方向有2Ncoseq\f(α,2)＝mgcosθ又有f＝μN(yùn)，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得a＝eq\f(1,5)g，故A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選A.答案：A7．(多選)使甲、乙兩條形磁鐵隔開一段距離，靜止于水平桌面上，甲的N極正對(duì)著乙的S極，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，兩者與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等．現(xiàn)同時(shí)釋放甲和乙，在它們相互接近過程中的任一時(shí)刻()A．甲的速度大小比乙的大B．甲的動(dòng)量大小比乙的小C．甲的動(dòng)量大小與乙的相等D．甲和乙的動(dòng)量之和不為零解析：對(duì)甲、乙兩條形磁鐵分別做受力分析，如圖所示根據(jù)牛頓第二定律有a甲＝eq\f(F－μm甲g,m甲)；a乙＝eq\f(F－μm乙g,m乙)，由于m甲>m乙所以a甲<a乙．由于兩物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，且同時(shí)由靜止釋放，可得v甲<v乙，A項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，由于μm甲g>μm乙g，合力方向向左，合沖量方向向左，所以合動(dòng)量方向向左，顯然甲的動(dòng)量大小比乙的小，B、D項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤．故選BD.答案：BD8.(多選)如圖所示，直立輕質(zhì)彈簧一端固定在水平地面，另一端與木板Q拴接．物塊P擱在木板Q上，處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對(duì)P施加一豎直向上的恒力F，此后P、Q一起運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)恰好未分離．已知P的質(zhì)量為2m，Q的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則有()A．恒力F的大小為2mgB．恒力F剛施加給P的瞬間，P、Q間彈力大小為1.6mgC．物塊P的速度最大時(shí)，P、Q間彈力大小為0.6mgD．物塊P運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧彈力大小為0.6mg解析：由題可知，由于P、Q一起運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)恰好未分離，所以P、Q全程在做簡諧運(yùn)動(dòng)，因此在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的加速度大小相同，方向相反，大小設(shè)為a，則對(duì)于最低點(diǎn)，彈簧彈力和P、Q重力相等，因此F＋F彈1－3mg＝F＝3ma，在最高點(diǎn)，由于P、Q剛要分離，分別對(duì)P和Q進(jìn)行分析，可得2mg－F＝2ma，mg－F彈2＝ma，解得F＝1.2mg，a＝0.4g，F(xiàn)彈2＝0.6mg，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；恒力剛施加時(shí)，以P為研究對(duì)象，則F＋N1－2mg＝2ma，解得N1＝1.6mg，故B項(xiàng)正確；物塊P的速度最大時(shí)，P、Q整體處于簡諧運(yùn)動(dòng)平衡點(diǎn)，即加速度為0，此時(shí)F＋N2－2mg＝0，解得N2＝0.8mg，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．故選BD.答案：BD9.如圖，單人雙槳賽艇比賽中，運(yùn)動(dòng)員用雙槳同步劃水使賽艇沿直線運(yùn)動(dòng)．運(yùn)動(dòng)員每次動(dòng)作分為劃水和空中運(yùn)槳兩個(gè)階段，假設(shè)劃水和空中運(yùn)槳用時(shí)均為0.8s，賽艇(含運(yùn)動(dòng)員、雙槳)質(zhì)量為70kg，受到的阻力恒定，劃水時(shí)雙槳產(chǎn)生動(dòng)力大小為賽艇所受阻力的2倍．某時(shí)刻雙槳?jiǎng)側(cè)胨畷r(shí)賽艇的速度大小為4m/s，運(yùn)動(dòng)員緊接著完成1次動(dòng)作，此過程賽艇前進(jìn)8m，求：(1)劃水和空中運(yùn)槳兩階段賽艇的加速度大小之比；(2)賽艇的最大速度大小和受到的恒定阻力大?。馕觯?1)設(shè)賽艇所受阻力大小為f，則劃水時(shí)雙槳產(chǎn)生動(dòng)力大小為2f.劃水時(shí)，對(duì)賽艇，根據(jù)牛頓第二定律得2f－f＝ma1，空中運(yùn)槳時(shí)，對(duì)賽艇，根據(jù)牛頓第二定律得f＝ma2，可得a1∶a2＝1∶1.(2)設(shè)賽艇的最大速度大小為vm.根據(jù)題意可知，運(yùn)動(dòng)員緊接著完成1次動(dòng)作，此過程賽艇前進(jìn)8m，則x＝(v0t1＋eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1))＋[(v0＋a1t1)t2＋eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)]，由題知v0＝4m/s，t1＝t2＝0.8s，結(jié)合a1＝a2，解得a1＝a2＝2.5m/s2，則vm＝v0＋a1t1＝(4＋2.5×0.8)m/s＝6m/s，賽艇受到的恒定阻力大小f＝ma2＝70×2.5N＝175N.答案：(1)1∶1(2)6m/s175N.10．第24屆冬奧會(huì)將在我國舉辦．鋼架雪車比賽的一段賽道如圖1所示，長12m水平直道AB與長20m的傾斜直道BC在B點(diǎn)平滑連接，斜道與水平面的夾角為15°.運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止出發(fā)，推著雪車勻加速到B點(diǎn)時(shí)速度大小為8m/s，緊接著快速俯臥到車上沿BC勻加速下滑(圖2所示)，到C點(diǎn)共用時(shí)5.0s．若雪車(包括運(yùn)動(dòng)員)可視為質(zhì)點(diǎn)，始終在冰面上運(yùn)動(dòng)，其總質(zhì)量為110kg，sin15°＝0.26，求雪車(包括運(yùn)動(dòng)員)(1)在直道AB上的加速度大??；(2)過C點(diǎn)的速度大??；(3)在斜道BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大?。馕觯?1)AB段veq\o\al(2,1)＝2a1x1，解得a1＝eq\f(8,3)m/s2.(2)AB段v1＝a1t1，解得t1＝3s.BC段x2＝v1t2＋eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)，a2＝2m/s2，過C點(diǎn)的速度大小v＝v1＋a2t2＝12m/s.(3)在BC段有牛頓第二定律mgsinθ－Ff＝ma2，解得Ff＝66N.答案：(1)a1＝eq\f(8,3)m/s2(2)12m/s(3)66N11.如圖，一豎直圓管質(zhì)量為M，下端距水平地面的高度為H，頂端塞有一質(zhì)量為m的小球．圓管由靜止自由下落，與地面發(fā)生多次彈性碰撞，且每次碰撞時(shí)間均極短；在運(yùn)動(dòng)過程中，管始終保持豎直．已知M＝4m，球和管之間的滑動(dòng)摩擦力大小為4mg，g為重力加速度的大小，不計(jì)空氣阻力．(1)求管第一次與地面碰撞后的瞬間，管和球各自的加速度大??；(2)管第一次落地彈起后，在上升過程中球沒有從管中滑出，求管上升的最大高度；(3)管第二次落地彈起的上升過程中，球仍沒有從管中滑出，求圓管長度應(yīng)滿足的條件．解析：(1)管第一次落地彈起的瞬間，小球仍然向下運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)管的加速度大小為a1，方向向下；球的加速度大小為a2，方向向上；球與管之間的摩擦力大小為f，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律有：Ma1＝Mg＋f，ma2＝f－mg，f＝4mg，聯(lián)立并代入題給數(shù)據(jù)，得：a1＝2g，a2＝3g；(2)管第一次碰地前與球的速度大小相同，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得碰地前瞬間它們的速度大小均為：v0＝eq\r(2gH)，方向均向下，管彈起的瞬間，管的速度反向，球的速度方向依然向下．設(shè)自彈起時(shí)經(jīng)過時(shí)間t1，管與小球的速度剛好相同，取向上為正方向，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：v0－a1t1＝－v0＋a2t1，解得t1＝eq\f(2,5)eq\r(\f(2H,g)).設(shè)此時(shí)管下端距地面的高度為h1，速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得h1＝v0t1－eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＝eq\f(12,25)H，v＝v0－a1t1＝eq\f(\r(2gH),5).由此可知此時(shí)v>0，此后管與小球?qū)⒁约铀俣萭減速上升h2到達(dá)最高點(diǎn)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：h2＝eq\f(v2,2g)＝eq\f(H,25)，管第一次落地彈起后上升的最大高度H1＝h