2022年高考物理總復習 第3章 第2講 兩類動力學問題 超重和失重課時限時檢測

2022年高考物理總復習 第3章 第2講 兩類動力學問題 超重和失重課時限時檢測 知識點 題號 易 中 難 動態(tài)分析 3 5、7 超重、失重 1、2 4、8 兩類動力學問題 6 9 10、11、12 【解析】　皮球上升過程中受重力和空氣阻力作用，由于空氣阻力大小與速度成正比，速度v減小，空氣阻力f＝kv也減小，根據(jù)牛頓第二定律mg＋f＝ma，知a＝＋g，可知，a隨v的減小而減小，且v變化得越來越慢，所以a隨時間t減小且變化率減小，選項C正確． 【答案】　C 圖3－2－16 6．(xx·浙江聯(lián)考)如圖3－2－16所示，質(zhì)量m＝1 kg、長L＝0.8 m的均勻矩形薄板靜止在水平桌面上，其右端與桌子邊緣相平．板與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.4.現(xiàn)用F＝5 N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F的作用時間至少為(取g＝10 m/s2)(　　) A．0.8 s B．1.0 s C.s D.s 【解析】　板在F作用下做加速運動F－μmg＝ma1，a1＝1 m/s2，v2＝2a1x1F撤去后物體做減速運動，μmg＝ma2，a2＝4 m/s2.速度減為零v2＝2a2x2. 當板的重心越過桌子邊緣會自動翻下桌子，則有x1＋x2＝. ＋＝，v＝0.8 m/s，t1＝＝0.8 s，故A項正確． 【答案】　A 7．雨滴在下降過程中，由于水汽的凝聚，雨滴質(zhì)量將逐漸增大，同時由于速度逐漸增大，空氣阻力也將越來越大，最后雨滴將以某一收尾速度勻速下降，在此過程中(　　) A．雨滴所受到的重力逐漸增大，重力產(chǎn)生的加速度也逐漸增大 B．由于雨滴質(zhì)量逐漸增大，下落的加速度逐漸減小 C．由于空氣阻力增大，雨滴下落的加速度逐漸減小 D．雨滴所受到的重力逐漸增大，但重力產(chǎn)生的加速度不變 【解析】　雨滴在下落過程中，質(zhì)量逐漸增大，雨滴所受的重力逐漸增大，但重力產(chǎn)生的加速度始終為g，故A錯誤，D正確；由mg－Ff＝ma得：a＝g－，可見雨滴下落的加速度逐漸減小的原因不是m增大，而是Ff增大，故B錯誤，C正確． 【答案】　CD 圖3－2－17 8．(xx·保定模擬)某研究性學習小組用實驗裝置模擬火箭發(fā)射衛(wèi)星．火箭點燃后從地面豎直升空，燃料燃盡后火箭的第一級和第二級相繼脫落，實驗中速度傳感器測得衛(wèi)星豎直方向的速度—時間圖象如圖3－2－17所示，設(shè)運動中不計空氣阻力，燃料燃燒時產(chǎn)生的推力大小恒定．下列判斷正確的是(　　) A．t2時刻衛(wèi)星到達最高點，t3時刻衛(wèi)星落回地面 B．衛(wèi)星在0～t1時間內(nèi)的加速度大于t1～t2時間內(nèi)的加速度 C. t1～t2時間內(nèi)衛(wèi)星處于超重狀態(tài) D. t2～t3時間內(nèi)衛(wèi)星處于失重狀態(tài) 【解析】　衛(wèi)星在0～t3時間內(nèi)速度方向不變，一直升高，在t3時刻到達最高點，A錯誤；v－t圖象的斜率表示衛(wèi)星的加速度，由圖可知，t1～t2時間內(nèi)衛(wèi)星的加速度大，B錯誤；t1～t2時間內(nèi)，衛(wèi)星的加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，t2～t3時間內(nèi)，衛(wèi)星的加速度豎直向下，處于失重狀態(tài)，故C、D正確． 【答案】　CD 9．實驗小組利用DIS系統(tǒng)(數(shù)字化信息實驗室系統(tǒng))，觀察超重和失重現(xiàn)象．他們在學校電梯房內(nèi)做實驗，在電梯天花板上固定一個力傳感器，測量掛鉤向下，并在鉤上懸掛一個重為10 N的鉤碼．在電梯運動的過程中，計算機顯示屏上顯示出如圖3－2－18所示的圖線，根據(jù)圖線分析可知，下列說法中正確的是(　　) 圖3－2－18 A．從時刻t1到t2，鉤碼處于失重狀態(tài)；從時刻t3到t4，鉤碼處于超重狀態(tài) B．t1到t2時間內(nèi)，電梯一定正在向下運動；t3到t4時間內(nèi)，電梯可能正在向上運動 C．t1到t4時間內(nèi)，電梯可能先加速向下，接著勻速向下，再減速向下 D．t1到t4時間內(nèi)，電梯可能先加速向上，接著勻速向上，再減速向上 【解析】　F－t圖象中的力F是鉤碼對傳感器的作用力，也等于傳感器對鉤碼向上的拉力．當F＝10 N時，鉤碼(連同電梯)正在勻速運動(向上或向下)，t1～t2時間內(nèi)，拉力小于重力，鉤碼處于失重狀態(tài)，所以加速度的方向向下，即電梯向下加速或向上減速，而在t3～t4時間內(nèi)，向上的拉力大于重力，鉤碼處于超重狀態(tài)，即電梯向上加速或向下減速，故A、C正確． 【答案】　AC ☆10. 圖3－2－19 (xx屆大連模擬)如圖3－2－19所示，水平傳送帶A、B兩端相距x＝3.5 m，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，物體滑上傳送帶A端的瞬時速度vA＝4 m/s，到達B端的瞬時速度設(shè)為vB.下列說法中正確的是(　　) A．若傳送帶不動，vB＝3 m/s B．若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動，vB一定等于3 m/s C．若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，vB一定等于3 m/s D．若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，vB有可能等于3 m/s 【解析】　當傳送帶不動時，物體從A到B做勻減速運動，a＝μg＝1 m/s2，物體到達B點的速度vB＝ ＝3 m/s. 當傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動時，物體滑上傳送帶后所受摩擦力不變，物體以相同的加速度一直減速至B，vB＝3 m/s. 當傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動時，傳送帶的速度不同，物體滑上傳送帶后的運動情況不同．如果傳送帶速度大于4 m/s，則物體可能一直加速，也可能先加速后勻速；當傳送帶速度等于4 m/s時，物體勻速；當傳送帶速度小于4 m/s時，物體可能一直減速，也可能先減速后勻速． 【答案】　ABD 二、非選擇題(本題共2小題，共30分．要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．) ☆11.(15分)圖3－2－20甲是xx年我國運動員在倫敦奧運會蹦床比賽中的一個情景．設(shè)這位蹦床運動員僅在豎直方向上運動，運動員的腳在接觸蹦床過程中，蹦床對運動員的彈力F隨時間t的變化規(guī)律通過傳感器用計算機繪制出來，如圖乙所示．取g＝10 m/s2，根據(jù)F－t圖象求： 圖甲 圖乙 圖3－2－20 (1)運動員的質(zhì)量； (2)運動員在運動過程中的最大加速度； (3)在不計空氣阻力情況下，運動員重心離開蹦床上升的最大高度． 【解析】　(1)由題圖乙可知運動員所受重力為500 N，設(shè)運動員質(zhì)量為m，則，m＝＝50 kg (2)由圖象可知蹦床對運動員的最大彈力為 Fm＝2 500 N，設(shè)運動員的最大加速度為am，則 Fm－mg＝mam am＝＝m/s2＝40 m/s2 (3)由圖象可知運動員離開蹦床后做豎直上拋運動，離開蹦床的時刻為6.8 s或9.4 s，再下落到蹦床上的時刻為8.4 s或11 s，它們的時間間隔均為1.6 s．根據(jù)豎直上拋運動的對稱性，可知其自由下落的時間為0.8 s. 設(shè)運動員上升的最大高度為H，則 H＝gt2＝×10×0.82 m＝3.2 m 【答案】　(1)50 kg　(4)40 m/s2　(3)3.2 m ☆12. 圖3－2－21 (15分)(xx·西安一中檢測)如圖3－2－21所示，傳送帶與地面傾角θ＝37°，從A到B長度為16 m，傳送帶以10 m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動．在傳送帶上端A處無初速度的放一個質(zhì)量為0.5 kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5.求物體從A運動到B所用時間是多少？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2) 【解析】　物體放在傳送帶上后，開始的階段，由于傳送帶的速度大于物體的速度，物體所受的摩擦力沿傳送帶向下，受力如圖甲所示，物體由靜止加速，由牛頓第二定律得，mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1，解得a1＝10 m/s2 物體加速到與傳送帶相同的速度需要的時間為 t1＝＝ s＝1 s 物體加速到與傳送帶相同的速度經(jīng)過的位移為 s＝a1t＝5 m 由于μ<tan θ(μ＝0.5，tan θ＝0.75)，物體在重力作用下將繼續(xù)加速運動，當物體的速度大于傳送帶的速度時，物體受到沿傳送帶向上的摩擦力，受力如圖乙所示 由牛頓第二定律得mgsin θ－μmgcos θ＝ma2 解得a2＝2 m/s2 設(shè)后一階段物體滑至底端所用時間為t2 由L－s＝vt2＋a2t 解得t2＝1 s(t2＝－11 s舍去) 所以，物體從A運動到B所用時間t＝t1＋t2＝2 s. 【答案】　2 s