专题高效升级卷三.docx
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专题高效升级卷三
专题高效升级卷(三) 牛顿运动定律 功能关系
(时间:
60分钟 满分:
100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。
在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.如图甲、乙所示是一辆质量为6×103kg的公共汽车在t=0和t=4s末两个时刻的两张照片。
当t=0时,汽车刚启动(汽车的运动可看成匀加速直线运动)。
图丙是车内横杆上悬挂的拉手环放大后的图像,测得θ=15°。
根据题中提供的信息,可以估算出的物理量有( )。
A.汽车的长度B.4s末汽车的速度
C.汽车的加速度D.4s末汽车的牵引力的功率
2.某物体以一定的初速度竖直上抛,5s内物体的位移大小为25m,方向向上,不计空气阻力,g取10m/s2。
则( )。
A.物体的初速度为30m/sB.这个5s内的路程为65m
C.再经3s物体达到抛出点D.再经1s物体达到抛出点
3.如图所示,甲、已两人在冰面上“拔河”。
两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢。
若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )。
A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C.若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D.若乙对绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
4.如图甲所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动,在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块的速度随时间变化关系如图乙所示,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则小木块与传送带间的动摩擦因数和倾角的关系一定正确的是( )。
图甲
图乙
A.μ>tanθB.μ 5.“儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳。 质量为m的小明如图静止悬挂时,两橡皮绳的拉力大小均恰为mg,若此时小明左侧橡皮绳断裂,则小明此时( )。 A.速度为零 B.加速度a=g,沿原断裂绳的方向斜向下 C.加速度a=g,沿未断裂绳的方向斜向上 D.加速度a=g,方向竖直向下 6.“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。 某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。 将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。 据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为( )。 A.gB.2gC.3gD.4g 7.两个物体A、B的质量分别为m1和m2,并排静止在水平地面上,用相同的水平拉力F同时分别作用于物体A和B上,分别作用一段时间后撤去,两物体各自滑行一段距离后停止。 两物体A、B运动的v t图象分别如图中a、b所示。 已知拉力F撤去后,物体做减速运动过程的v t图象彼此平行(相关数据如图)。 由图中信息可以得到( )。 A.m1 B.t=3s时,物体A、B再次相遇 C.拉力F对物体A所做的功较多 D.拉力F对物体A的最大瞬时功率是对物体B最大瞬时功率的 倍 8.如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接放在倾角为θ的斜面上,用始终平行于斜面向 上的拉力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面的动摩擦因数均为μ,为了增加轻线上的张力,可行的办法是( )。 A.减小A物的质量B.增大B物的质量 C.增大倾角θD.增大动摩擦因数μ 9.如图所示,置于足够长光滑斜面上的盒子内放有光滑球B,B恰与盒子前、后壁接触,斜面光滑且固定于水平地面上。 一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板P拴接,另一端与A相连。 今用外力推A使弹簧处于压缩状态,然后由静止释放,则从释放盒子直至其获得最大速度的过程中( )。 A.弹簧的弹性势能一直减小直至为零 B.A对B做的功等于B机械能的增加量 C.弹簧弹性势能的减小量等于A和B机械能的增加量 D.A所受重力和弹簧弹力做功的代数和小于A动能的增加量 10.一光滑的水平轨道AB与一光滑的圆形轨道BCD相接。 其中,圆轨道在竖直平面内,B为最低点,D为最高点,半径为R。 一质量为m的小球以初速度v0沿AB运动且恰能通过最高点,则( ) 。 A.m越大,v0值越大B.R越大,v0值越大 C.v0值与m、R无关D.m与R同时增大有可能使v0不变 二、实验题(本题共1小题,共10分。 把答案填在相应的横线上或按题目要求作答) 11.(10分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图所示的实验装置和实验器材。 (1)用砂和砂桶的重力大小来表示小车受到的合外力,必须满足的条件是 。 (2)如图为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A、B两点来探究恒力做功与动能改变的关系。 已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g。 请用字母表示需要测量的物理量,说明其物理意义(用文字说明或在图中标明),并把探究结果的表达式写出来 。 三、计算题(本题共3小题,共40分。 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。 有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 12.(12分)某研究性学习小组用加速度传感器探究物体从静止开始做直线运动的规律,得到了质量为1.0kg的物体运动的加速度随时间变化的关系图线,如图所示。 (1)请简要说明物体的运动情况; (2)估算物体在t=10.0s时的速度大小; (3)估算从t=10.0s到t=12.0s的时间内合外力对物体做的功。 13.(14分)如图所示,长L=1.6m、质量M=3kg的木板静放在光滑水平面上,质量m=1kg的小物块放在木板的右端,木板和物块间的动摩擦因数μ=0.1,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 现对木板施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2,求: (1)使物块不掉下去的最大拉力F; (2)如果拉力F=10N恒定不变,小物块所能获得的最大动能。 14.(14分)如图所示,x轴与水平传送带重合,坐标原点O在传送带的左端,传送带长L=8m,匀速运动的速度v0=5m/s。 一质量m=1kg的小物块轻轻放在传送带上xP=2m的P点,小物块随传送带运动到Q点后冲上光滑斜面且刚好到达N点。 (小物块到达N点后被收集,不再滑下)若小物块经过Q处无机械能损失,小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度取g=10m/s2。 求: (1)N点的纵坐标; (2)小物块在传送带上运动产生的热量; (3)若将小物块轻轻放在传送带上的某些位置,最终均能沿光滑斜面越过纵坐标yM=0.5m的M点,求这些位置的横坐标范围。 ## 参考答案 一、选择题 1.ABC 解析: 拉手环随汽车做匀加速运动,由图丙知Tsinθ=ma,Tcosθ=mg。 车的加速度可求;根据v=at可求4s末的速度;根据x= at2可求4s内的位移,由图甲和乙可知汽车的长度等于位移,汽车的长度可求;由于汽车所受的阻力未知,故不能求出汽车的牵引力,无法求4s末牵引力的功率。 2.ABD 解析: 设竖直向上为正方向,根据竖直上抛运动规律有25m=v0t5- g 代入数据得v0=30m/s,选项A正确;物体上升到最高点用时间t= = s=3s,运动路程s1= =45m;从最高点向下运动2s内的路程为s2= =20m,5s内物体的路程为s=s1+s2=65m,选项B正确;根据运动的对称性可知,物体在经t'=(3-2)s=1s到达抛出点,选项D正确。 3.C 解析: 甲对绳的拉力和绳对甲的拉力是作用力和反作用力,选项A错误;甲对绳的拉力和乙对绳的拉力是一对平衡力,选项B错误;由于不计冰面的摩擦力,甲、乙两人在大小相同的拉力F作用下做初速度为零的匀加速运动,由x= at2和a= 得,t= 若m甲>m乙,则t甲>t乙,即乙先到达中间分界线,故甲赢得胜利,选项C正确;同理,若乙收绳的速度比甲快,同样是乙先到达中间分界线,甲能赢得比赛的胜利,选项D错误。 4.D 解析: 根据题图可知,小物块放上之后,先做匀加速运动,后做匀速运动。 这表明小物块先受沿传送带向下的重力分力和滑动摩擦力作用,当速度等于v0时,摩擦力变为静摩擦力而且方向变为沿传送带向上,有mgsinθ≤μmgcosθ,即μ≥tanθ,选项D正确。 5.AB 解析: 断裂前,FT左=FT右=mg,如图所示。 橡皮绳形变量比较大,不会发生突变,断裂瞬间,FT右与mg合力沿断裂绳的反向延长线,大小等于mg。 6.B 解析: 由图象可知,此人的重力mg= F0,则F0= mg。 运动中此人所受最大弹力为 F0,即3mg。 所以最大加速度a= = =2g,选项B正确。 7.AD 解析: 撤去力F后,两物体的v t图线平行,说明它们的加速度相等,根据a=μmg/m=μg可知,两物体与地面间的动摩擦因数相同。 施加F时,由v t图可知,加速度a1>a2,根据F-μmg=ma得m= 即a大的m较小,选项A正确;v t图线与坐标轴所围图象的“面积”表示位移,由图可知t=3s时,A位移大于B的位移,此时二者不相遇,选项B错误;施加F时,A的位移小于B的位移,所以拉力F对物体A做的功较少,选项C错误;由题图知物体A、B的最大速度分别是2.5m/s、2.0m/s,则拉力的最大瞬时功率之比为 = = = 选项D正确。 8.AB 解析: 对整体由牛顿第二定律有: F-(mA+mB)gsinθ-μ(mA+mB)gcosθ=(mA+mB)a;隔离B有: T-mBgsinθ-μmBcosθ=mBa,求得线上的拉力T= F,与θ、μ无关。 9.BC 解析: 释放后,盒子做加速度减小的加速运动,当弹力等于盒子与B球的重力沿斜面向下的分力时,盒子获得最大速度,此时弹簧的弹性势能不为零,选项A错误;B球受重力和A的弹力作用,根据功能关系可知,B机械能的增加量等于A对B做的功,选项B正确;对A、B和弹簧构成的系统,盒子释放过程,其机械能守恒,选项C正确;A受的重力、B的弹力都做负功,弹簧的弹力做正功,根据动能定理可知,选项D错误。 10.B 解析: 小球恰能通过最高点,有mg=m 从B到D的过程,根据机械能守恒定律有mg2R+ m = m 联立解得vB= 。 从A到B过程,设AB=s,根据动能定理有-μmgs= m - m 解得v0= 可见R越大,v0值越大,选项B正确。 11.答案: (1)砂和砂桶的总质量远远小于小车的质量 (2)砂和砂桶的质量m,小车的质量M,三段位移s、s1、s2(如图所示) 探究结果的表达式为mgs= M( )2- M( )2 12.答案: (1)物体一直做加速运动,加速度先增大后减小,最后做匀加速运动 (2)6.8m/s (3)7.3J 解析: (1)物体一直做加速运动,加速度先增大后减小,最后做匀加速运动。 (2)由图象可知图线与时间轴包围的面积为速度的大小。 t=10.0s时的速度v=(18×0.01+0.5×10)m/s=6.8m/s (估算面积时超过半格算一格,不满半格舍去。 估算结果误差应在±0.1m/s内) (3)同 (2),t=12.0s时的速度v'=(18×10.1+0.5×12)m/s=7.8m/s 从t=10.0s到t=12.0s的时间内合外力对物体做的功 W= mv'2- mv2=( ·1·7.82- ·1·6.8)2J=7.3J。 13.答案: (1)4N (2)0.8J 解析: (1)F最大时物块不掉下,即物块与木板相对静止且它们之间的静摩擦力达到最大值。 对物块有μmg=ma 对整体有Fmax=(M+m)a 解得Fmax=4N。 (2)根据 (1)中的结果知,当F=10N时,物块相对木板向后运动,滑下板时,获得的速度最大,动能最大。 根据牛顿运动定律知,木板的加速度a2= = m/s2=3m/s2 物块的加速度a1= =μg=1m/s2 又 a2t2- a1t2=L 得物块滑过木板所用时间t= s 离开木板时的速度v1=a1t= m/s Ek1= m =0.8J。 14.答案: (1)1.25m (2)12.5J (3)0≤x<7m 解析: (1)小物块在传送带上做匀加速运动的加速度 a=μg=5m/s2① 小物块与传送带共速时,所用的时间t= =1s② 运动的位移Δx= =2.5m<(L-xP)=6m③ 故小物块与传送带共速后以v0=5m/s的速度匀速运动到Q,然后冲上光滑斜面到达N点,由机械能守恒定律得 m =mgyN④ 解得yN=1.25m。 ⑤ (2)小物块在传送带上相对传送带滑动的位移s=v0t-Δx=2.5m⑥ 产生的热量Q=μmgs=12.5J。 ⑦ (3)设在坐标为x1处轻轻将小物块放在传送带上,最终刚能到达M点,由能量守恒得 μmg(L-x1)=mgyM⑧ 代入数据解得x1=7m⑨ 故小物块放在传送带上的位置坐标范围为0≤x<7m。 ⑩
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