高中物理必修1核心知识点《动力学的图象问题和连接体问题》典型题强化训练新含答案.docx
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高中物理必修1核心知识点《动力学的图象问题和连接体问题》典型题强化训练新含答案
高中物理必修1核心知识点典型题强化训练
《动力学的图象问题和连接体问题》
(45分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.1~6题为单选,7~10题为多选)
1.一物块静止在粗糙的水平桌面上,从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间关系的图象是( )
A B C D
2.如图1所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体,跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变,下列说法中正确的是( )
图1
A.车厢的加速度大小为gtanθ
B.绳对物体1的拉力为m1gcosθ
C.底板对物体2的支持力为(m2-m1)g
D.物体2所受底板的摩擦力为0
3.质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的vt图象如图2所示.则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F的大小分别为(g取10m/s2)( )
图2
A.0.2 6N B.0.1 6N
C.0.2 8ND.0.1 8N
4.滑块A的质量为2kg,斜面体B的质量为10kg,斜面倾角θ=30°,已知A、B间和B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.27,将滑块A放在斜面B上端的同时,给B施加一水平力F,为使A沿竖直方向落地,拉力F的大小至少为(g取10m/s2)( )
图3
A.(100
+27)NB.100N
C.100
ND.200
N
5.如图4甲所示,在倾斜角为θ的足够长的斜面上,一带有风帆的滑块由静止开始沿斜面下滑,滑块(连同风帆)的质量为m,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,风帆受到沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即f=kv.滑块从静止开始沿斜面下滑的vt图象如图乙所示,图中的倾斜直线是t=0时刻速度图线的切线.若m=2kg,θ=37°,g取10m/s2,则μ和k的值分别为( )
甲 乙
图4
A.0.375 6N·s/m B.0.375 3N·s/m
C.0.125 6N·s/mD.0.125 3N·s/m
6.在倾角为θ=30°的长斜面上有一滑块,从静止开始沿斜面下滑,滑块质量m=2kg,它与斜面间的动摩擦因数为μ,滑块受到的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即Ff=kv.滑块从静止下滑的速度图象如图5所示,图中直线a是t=0时vt图象的切线.则μ和k的值为(g取10m/s2)( )
图5
A.μ=0.23,k=3N·s/mB.μ=0.58,k=4N·s/m
C.μ=0.23,k=5N·s/mD.μ=0.58,k=6N·s/m
7.物块A、B的质量分别为2m和m,用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,对B施加向右的水平拉力F,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l1;若撤去拉力F,换成大小仍为F的水平推力向右推A,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l2,则下列判断正确的是( )
图6
A.弹簧的原长为
B.两种情况下稳定时弹簧的形变量相等
C.两种情况下稳定时两物块的加速度相等
D.弹簧的劲度系数为
8.如图7所示,质量m=20kg的物块,在与水平方向成θ=37°的拉力F=100N的作用下,一直沿足够长的水平面做匀加速直线运动(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).下列说法正确的是( )
图7
A.物块的合力可能大于80N
B.地面对物块的支持力一定等于140N
C.物块与水平面间动摩擦因数一定小于
D.物块的加速度可能等于2m/s2
9.如图8所示,劲度系数为k的轻弹簧下端系一个质量为m的小球A,小球被水平挡板P托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连),然后使挡板P以恒定的加速度a(a 图8 A.小球与挡板分离的时间为t= B.小球与挡板分离的时间为t= C.小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x= D.小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x= 10.如图9所示,在建筑工地上一建筑工人两手对称用水平力将两长方形水泥制品P和Q夹紧,并以加速度a竖直向上搬起,P和Q的质量分别为2m和3m,水平力为F,P和Q间动摩擦因数为μ,在此过程中( ) 图9 A.P受到Q的摩擦力方向一定竖直向下 B.P受到Q的摩擦力大小为2μF C.P受到Q的摩擦力大小为0.5m(g+a) D.P受到Q的摩擦力大小为1.5m(g+a) 二、非选择题(本题共2小题,共40分) 11.(18分)如图10甲所示,质量为1.0kg的物体置于固定斜面上,斜面的倾角θ=37°,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,物体运动的Ft图象如图乙(规定沿斜面向上的方向为正方向,g取10m/s2,sin37°=0.6),物体与斜面间的动摩擦因数μ= ,试求: 甲 乙 图10 (1)0~1s内物体运动位移的大小; (2)1s后物体继续沿斜面上滑的距离. 12.(22分)如图11所示,质量为m的光滑小球,用轻绳连接后,挂在三角劈的顶端,绳与斜面平行,劈置于光滑水平面上,斜面与水平面夹角为θ=30°,则: 图11 (1)劈以加速度a1= 水平向左加速运动时,绳的拉力为多大? (2)劈的加速度至少为多大时小球对劈无压力? 加速度方向如何? 高中物理必修1核心知识点典型题强化训练 《动力学的图象问题和连接体问题》参考答案 (45分钟 100分) 一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.1~6题为单选,7~10题为多选) 1.一物块静止在粗糙的水平桌面上,从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间关系的图象是( ) A B C D C [设物块所受滑动摩擦力为f,在水平拉力F作用下,物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律,F-f=ma,F=ma+f,所以能正确描述F与a之间关系的图象是C.] 2.如图1所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体,跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变,下列说法中正确的是( ) 图1 A.车厢的加速度大小为gtanθ B.绳对物体1的拉力为m1gcosθ C.底板对物体2的支持力为(m2-m1)g D.物体2所受底板的摩擦力为0 A [以物体1为研究对象进行受力分析,如图甲所示,物体1受到重力m1g和拉力T作用,根据牛顿第二定律得m1gtanθ=m1a,解得a=gtanθ,则车厢的加速度也为gtanθ,将T分解,在竖直方向根据二力平衡得T= ,故A正确,B错误;对物体2进行受力分析如图乙所示,根据牛顿第二定律得N=m2g-T=m2g- ,f=m2a=m2gtanθ,故C、D错误.] 3.质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的vt图象如图2所示.则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F的大小分别为(g取10m/s2)( ) 图2 A.0.2 6N B.0.1 6N C.0.2 8ND.0.1 8N A [本题的易错之处是忽略撤去F前后摩擦力不变.由vt图象可知,物体在6~10s内做匀减速直线运动,加速度大小a2=| |=| |m/s2=2m/s2.设物体的质量为m,所受的摩擦力为f,根据牛顿第二定律有f=ma2,又因为f=μmg,解得μ=0.2.由vt图象可知,物体在0~6s内做匀加速直线运动,加速度大小a1= = m/s2=1m/s2,根据牛顿第二定律有F-f=ma1,解得F=6N,故只有A正确.] 4.滑块A的质量为2kg,斜面体B的质量为10kg,斜面倾角θ=30°,已知A、B间和B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.27,将滑块A放在斜面B上端的同时,给B施加一水平力F,为使A沿竖直方向落地,拉力F的大小至少为(g取10m/s2)( ) 图3 A.(100 +27)NB.100N C.100 ND.200 N A [解答本题的疑难在于A沿竖直方向运动时B做什么运动,突破点是要使A竖直下落,则A做自由落体运动且一直在斜面的正上方,则由几何关系可知A下落的高度和B前进的距离之间的关系,再由牛顿第二定律可求解.假设A下落的高度为h,则此时斜面体应至少向右滑动的距离为x= ,对A有h= gt2;对斜面体有x= at2;F-μmBg=mBa,联立解得F=(100 +27)N,故选A.] 5.如图4甲所示,在倾斜角为θ的足够长的斜面上,一带有风帆的滑块由静止开始沿斜面下滑,滑块(连同风帆)的质量为m,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,风帆受到沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即f=kv.滑块从静止开始沿斜面下滑的vt图象如图乙所示,图中的倾斜直线是t=0时刻速度图线的切线.若m=2kg,θ=37°,g取10m/s2,则μ和k的值分别为( ) 【导学号: 84082160】 甲 乙 图4 A.0.375 6N·s/m B.0.375 3N·s/m C.0.125 6N·s/mD.0.125 3N·s/m B [本题的易错之处是忽略滑块达到最大速度后阻力不变.由vt图象可知: 滑块做加速度减小的加速运动,最终以最大速度vm=2m/s做匀速直线运动.t=0时刻滑块的加速度最大,a= m/s2=3m/s2根据牛顿第二定律,有mgsin37°-μmgcos37°-kv=ma,当t=0时,v=0、a=3m/s2,有12-16μ=6,当滑块达到最大速度vm=2m/s时,a=0,有12N-16μN-2m/s·k=0,联立上式得μ=0.375,k=3N·s/m.故只有B正确.] 6.在倾角为θ=30°的长斜面上有一滑块,从静止开始沿斜面下滑,滑块质量m=2kg,它与斜面间的动摩擦因数为μ,滑块受到的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即Ff=kv.滑块从静止下滑的速度图象如图5所示,图中直线a是t=0时vt图象的切线.则μ和k的值为(g取10m/s2)( ) 图5 A.μ=0.23,k=3N·s/mB.μ=0.58,k=4N·s/m C.μ=0.23,k=5N·s/mD.μ=0.58,k=6N·s/m A [t=0时,a0=3m/s2,根据牛顿第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma0,联立并代入数据得μ=0.23.当达到v=2m/s时,滑块匀速运动,则mgsinθ-μmgcosθ-kv=0,k= =3N·s/m.] 7.物块A、B的质量分别为2m和m,用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,对B施加向右的水平拉力F,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l1;若撤去拉力F,换成大小仍为F的水平推力向右推A,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l2,则下列判断正确的是( ) 图6 A.弹簧的原长为 B.两种情况下稳定时弹簧的形变量相等 C.两种情况下稳定时两物块的加速度相等 D.弹簧的劲度系数为 CD [本题的疑难之处在于整体法求两者的加速度及胡克定律的应用.两种情况下整体的加速度都为a= ,第一种情况下,对A有k(l1-l0)=2ma,第二种情况下,对B有k(l0-l2)=ma,所以l0= ,k= ,故A错误,C、D正确;第一种情况弹簧的形变量为Δl1=l1-l0= (l1-l2),第二种情况弹簧的形变量为Δl2=l0-l2= (l1-l2),故B错误.] 8.如图7所示,质量m=20kg的物块,在与水平方向成θ=37°的拉力F=100N的作用下,一直沿足够长的水平面做匀加速直线运动(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).下列说法正确的是( ) 图7 A.物块的合力可能大于80N B.地面对物块的支持力一定等于140N C.物块与水平面间动摩擦因数一定小于 D.物块的加速度可能等于2m/s2 BCD [若水平面光滑,则合力为F合=Fcos37°=80N;水平面粗糙时,则合力为F合=Fcos37°-f=80N-f<80N,所以合力不可能大于80N,A错误;在竖直方向上Fsin37°+FN=mg,则FN=mg-Fsin37°=140N,故B正确;若水平面粗糙,水平方向Fcos37°-μFN=ma,解得μ= < = ,C正确;水平面粗糙时,a= ,当μ= 时,a等于2m/s2,D正确.] 9.如图8所示,劲度系数为k的轻弹簧下端系一个质量为m的小球A,小球被水平挡板P托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连),然后使挡板P以恒定的加速度a(a 【导学号: 84082161】 图8 A.小球与挡板分离的时间为t= B.小球与挡板分离的时间为t= C.小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x= D.小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x= BC [小球与挡板之间弹力为零时分离,此时小球的加速度仍为a,由牛顿第二定律得mg-kx=ma,由匀变速直线运动的位移公式得x= at2,解得t= ,故选项A错误,B正确;小球速度最大时小球所受合力为零,伸长量x= ,选项C正确,D错误.] 10.如图9所示,在建筑工地上一建筑工人两手对称用水平力将两长方形水泥制品P和Q夹紧,并以加速度a竖直向上搬起,P和Q的质量分别为2m和3m,水平力为F,P和Q间动摩擦因数为μ,在此过程中( ) 图9 A.P受到Q的摩擦力方向一定竖直向下 B.P受到Q的摩擦力大小为2μF C.P受到Q的摩擦力大小为0.5m(g+a) D.P受到Q的摩擦力大小为1.5m(g+a) AC [设每只手与水泥制品的摩擦力大小均为f1,设P受到Q的摩擦力大小为f2、方向竖直向上.对P、Q整体及P分别应用牛顿第二定律有2f1-5mg=5ma,f1+f2-2mg=2ma,联立解得f2=-0.5m(g+a),负号说明P受到Q的摩擦力方向向下,选项A、C正确.] 二、非选择题(本题共2小题,共40分) 11.(18分)如图10甲所示,质量为1.0kg的物体置于固定斜面上,斜面的倾角θ=37°,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,物体运动的Ft图象如图乙(规定沿斜面向上的方向为正方向,g取10m/s2,sin37°=0.6),物体与斜面间的动摩擦因数μ= ,试求: 甲 乙 图10 (1)0~1s内物体运动位移的大小; (2)1s后物体继续沿斜面上滑的距离. 【解析】 (1)根据牛顿第二定律得: 在0~1s内F-mgsin37°-μmgcos37°=ma1,解得a1=18m/s2,0~1s内的位移x1= a1t =9m. (2)1s时物体的速度v=a1t1=18m/s 1s后物体继续沿斜面减速上滑的过程中mgsin37°+μmgcos37°-F′=ma2,解得a2=3m/s2 设物体继续上滑的距离为x2,由2a2x2=v2得x2=54m. 【答案】 (1)9m (2)54m 12.(22分)如图11所示,质量为m的光滑小球,用轻绳连接后,挂在三角劈的顶端,绳与斜面平行,劈置于光滑水平面上,斜面与水平面夹角为θ=30°,则: 图11 (1)劈以加速度a1= 水平向左加速运动时,绳的拉力为多大? (2)劈的加速度至少为多大时小球对劈无压力? 加速度方向如何? 【导学号: 84082162】 【解析】 当劈水平向左的加速度较小时,小球对劈有压力作用,当劈水平向左的加速度较大时,小球将离开斜面. (1)对小球进行受力分析如图所示. 水平方向, FT1cosθ-FN1sinθ=ma1 竖直方向, FT1sinθ+FN1cosθ=mg 由以上两式得FT1= mg. (2)对小球进行受力分析如图所示. 由牛顿第二定律得小球对劈无压力时 FT2cosθ=ma2 FT2sinθ=mg 由以上两式得a2= g,方向水平向左. 【答案】 (1) mg (2) g,方向水平向左
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