高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練2 力與物體的直線運(yùn)動(dòng)（含解析）-人教版高三物理試題

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1、專題能力訓(xùn)練2　力與物體的直線運(yùn)動(dòng) (時(shí)間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~4題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,5~7題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得8分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分) 1.(2019·浙江4月)如圖所示,A、B、C為三個(gè)實(shí)心小球,A為鐵球,B、C為木球。A、B兩球分別連接在兩根彈簧上,C球連接在細(xì)線一端,彈簧和細(xì)線的下端固定在裝水的杯子底部,該水杯置于用繩子懸掛的靜止吊籃內(nèi)。若將掛吊籃的繩子剪斷,則剪斷的瞬間相對(duì)于杯底(不計(jì)空氣阻力,ρ木<ρ水<ρ鐵)(　　) A.A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng),B

2、、C球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng) B.A、B球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng),C球不動(dòng) C.A球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng),B球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng),C球不動(dòng) D.A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng),B球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng),C球不動(dòng) 答案:D 解析:小球受到重力、彈力以及浮力作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)。A球的重力大于浮力,所受彈力向上。B、C兩球的重力小于浮力,所受彈力向下。剪斷繩以后,重力全部用來(lái)改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài),浮力消失。A、B、C三球及水杯的重力在豎直方向產(chǎn)生相同的加速度,相對(duì)運(yùn)動(dòng)由彈力產(chǎn)生,A球所受彈力向上,相對(duì)于杯底向上運(yùn)動(dòng),B球所受彈力向下,相對(duì)于杯底向下運(yùn)動(dòng),C球所受彈力瞬間消失,相對(duì)于杯底無(wú)運(yùn)動(dòng),故選D。 2.右圖為用索道運(yùn)輸貨物的情景,已知傾斜的索道與水平方向的夾

3、角為37°,重物與車(chē)廂地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.30。當(dāng)載重車(chē)廂沿索道向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),重物與車(chē)廂仍然保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),重物對(duì)車(chē)廂內(nèi)水平地板的正壓力為其重力的1.15倍,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,那么這時(shí)重物對(duì)車(chē)廂地板的摩擦力大小為(　　) A.0.35mg　　　 B.0.30mg C.0.23mg D.0.20mg 答案:D 解析:將a沿水平和豎直兩個(gè)方向分解,對(duì)重物受力分析如圖 水平方向:Ff=max 豎直方向:FN-mg=may 由ayax=34 三式聯(lián)立解得Ff=0.20mg,D正確。 3.(2019·遼寧大連渤海高中模擬)如圖所示,質(zhì)量為

4、m2的物體2放在正沿平直軌道向右行駛的車(chē)廂底板上,并用豎直細(xì)繩通過(guò)光滑定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體1,與物體1相連接的繩與豎直方向成θ角。則(　　) A.車(chē)廂的加速度為gsin θ B.繩對(duì)物體1的拉力為m1gcosθ C.底板對(duì)物體2的支持力為(m2-m1)g D.物體2所受底板的摩擦力為m2gsin θ 答案:B 解析:以物體1為研究對(duì)象,設(shè)繩子拉力為FT,則FTcosθ=m1g,得FT=m1gcosθ,B正確;由牛頓第二定律有m1gtanθ=m1a,則a=gtanθ,A錯(cuò)誤;以物體2為研究對(duì)象,豎直方向有FT+FN=m2g,則FN=m2g-m1gcosθ,C錯(cuò)誤;水平方向有

5、Ff=m2a=m2gtanθ,D錯(cuò)誤。 4.如圖甲所示,粗糙斜面與水平面的夾角為30°,質(zhì)量為0.3 kg 的小物塊靜止在A點(diǎn)。現(xiàn)有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物塊上,作用一段時(shí)間后撤去推力F,小物塊能達(dá)到的最高位置為C點(diǎn),小物塊從A到C的v-t圖像如圖乙所示。g取10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是(　　) A.小物塊到C點(diǎn)后將沿斜面下滑 B.小物塊加速時(shí)的加速度是減速時(shí)加速度的13 C.小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為32 D.推力F的大小為6 N 答案:B 解析:撤去推力F后,物塊在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由v-t圖像求得小物塊在加速和減速兩個(gè)過(guò)程中的加速度

6、大小分別為a1=103m/s2,a2=10m/s2,在勻減速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由牛頓第二定律可知mgsin30°+μmgcos30°=ma2,μ=33,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;由此判斷mgsin30°=Ffm=μmgcos30°,因此小物塊到達(dá)C點(diǎn)后將靜止在斜面上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在勻加速階段F-mgsin30°-μmgcos30°=ma1,F=4N,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5.(2018·全國(guó)卷Ⅱ)甲、乙兩汽車(chē)在同一條平直公路上同向運(yùn)動(dòng),其速度—時(shí)間圖像分別如圖中甲、乙兩條曲線所示。已知兩車(chē)在t2時(shí)刻并排行駛。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.兩車(chē)在t1時(shí)刻也并排行駛 B.在t1時(shí)刻甲車(chē)在后,乙車(chē)在前

7、C.甲車(chē)的加速度大小先增大后減小 D.乙車(chē)的加速度大小先減小后增大 答案:BD 解析:假設(shè)兩車(chē)在t1時(shí)刻也并排(相遇)行駛,由題圖可知,在t1~t2內(nèi),甲的速度總是大于乙的速度,則t2時(shí)刻甲在乙的前面,與題設(shè)矛盾,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在t1時(shí)刻甲車(chē)在后,乙車(chē)在前,則在t2時(shí)刻兩車(chē)才有可能并排行駛,選項(xiàng)B正確;v-t圖像的斜率表示加速度,由題圖可知,甲、乙兩車(chē)的加速度都是先減小后增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 6.如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩球之間系著一根不計(jì)質(zhì)量的彈簧,放在光滑的水平面上,A球緊靠豎直墻壁?，F(xiàn)用水平力F將B球向左推壓彈簧,平衡后,突然將F撤去,在這一瞬間,下列說(shuō)法正確的是(　　)

8、 A.B球的速度為0,加速度為0 B.B球的速度為0,加速度大小為Fm C.在彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)之后,A才離開(kāi)墻壁 D.在A離開(kāi)墻壁后,A、B兩球均向右做勻速運(yùn)動(dòng) 答案:BC 解析:撤去F前,B球受四個(gè)力作用,豎直方向的重力和支持力平衡,水平方向推力F和彈簧的彈力平衡,即彈簧的彈力大小為F,撤去F的瞬間,彈簧的彈力仍為F,故B球所受合力為F,則B球加速度為a=Fm,而此時(shí)B球的速度為0,B正確,A錯(cuò)誤;在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)前,彈簧對(duì)A球有水平向左的彈力使A球壓緊墻壁,直到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)A球才離開(kāi)墻壁,A球離開(kāi)墻壁后,由于彈簧的作用,使A、B兩球均做變速運(yùn)動(dòng),C正確,D錯(cuò)誤。 7.(

9、2019·全國(guó)卷Ⅲ)如圖甲,物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,物塊用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器相連,細(xì)繩水平。t=0時(shí),木板開(kāi)始受到水平外力F的作用,在t=4 s時(shí)撤去外力。細(xì)繩對(duì)物塊的拉力FT隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,木板的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出(　　) A.木板的質(zhì)量為1 kg B.2~4 s內(nèi),力F的大小為0.4 N C.0~2 s內(nèi),力F的大小保持不變 D.物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 答案:AB 解析:對(duì)物塊受力分析可知,細(xì)繩對(duì)物塊的拉力FT等于木板與物塊間的摩擦

10、力。由題圖乙可知,滑動(dòng)摩擦力Ff=0.2N,設(shè)木板質(zhì)量為m木,對(duì)木板:4~5s的加速度a2=ΔvΔt=-0.21m/s2=-0.2m/s2,-Ff=m木a2,可求得m木=1kg,A正確。對(duì)木板:2~4s內(nèi),F-Ff=m木a1,a1=0.2m/s2,求得F=0.4N,B正確。對(duì)木板:0~2s,拉力F與靜摩擦力Ff靜平衡,F=Ff靜=kt,C錯(cuò)誤。物塊質(zhì)量未知,無(wú)法求正壓力,無(wú)法求動(dòng)摩擦因數(shù)μ,D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本題共3小題,共44分) 8.(14分)某日,一輛警車(chē)正停在高速公路邊執(zhí)勤,10時(shí)12分50秒,警員發(fā)現(xiàn)有一輛非法改裝的油罐車(chē)正以v=20 m/s 的速度從他旁邊勻速駛過(guò),于是他

11、決定開(kāi)車(chē)前去攔截。10時(shí) 12分54秒警車(chē)從靜止開(kāi)始以4 m/s2的恒定加速度啟動(dòng),警車(chē)達(dá)到最大速度v0=24 m/s后,保持該速度勻速行駛。假設(shè)追趕過(guò)程中油罐車(chē)的速度保持不變。試問(wèn): (1)警車(chē)在追趕非法改裝油罐車(chē)的過(guò)程中,兩車(chē)間的最大距離是多少? (2)警車(chē)啟動(dòng)后需多長(zhǎng)時(shí)間才能追上該非法改裝油罐車(chē)? 答案:(1)130 m　(2)38 s 解析:(1)兩車(chē)速度相等時(shí),相距最遠(yuǎn),設(shè)此刻警車(chē)已加速時(shí)間為t1,則at1=v① 警車(chē)位移x1=12at12② 油罐車(chē)位移x2=v(t1+4)③ 兩車(chē)最大距離Δx=x2-x1④ 聯(lián)立①②③④解得Δx=130m。⑤ (2)設(shè)警車(chē)經(jīng)過(guò)t時(shí)間

12、追上該非法改裝的油罐車(chē),則 警車(chē)的總位移x1'=v022a+v0t-v0a⑥ 油罐車(chē)的總位移x2'=v(t+4)⑦ 追上,則有x1'=x2'⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧代入數(shù)據(jù)得t=38s。 9.(14分)(2019·湖北黃岡高三質(zhì)檢)如圖甲所示,有一傾角為θ=53°的固定斜面體,底端的水平地面上放一質(zhì)量為m木=3 kg的木板,木板材質(zhì)與斜面體相同。t=0時(shí)有一質(zhì)量m=6 kg的滑塊在斜面上由靜止開(kāi)始下滑,后來(lái)滑塊滑上木板并最終沒(méi)有滑離木板(不考慮滑塊從斜面滑上木板時(shí)的能量損失)。圖乙為滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速率隨時(shí)間變化的圖像,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g取10 m/s

13、2。求: (1)滑塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1、μ2; (2)滑塊停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻t和木板的最小長(zhǎng)度l。 答案:(1)13　0.2　(2)6 s　18 m 解析:(1)滑塊在斜面上下滑時(shí),滿足 mgsinθ-μ1FN=ma1① FN=mgcosθ② 由v-t圖像得加速度a1=v0t1=12m/s2s=6m/s2③ 聯(lián)立①②③并代入數(shù)據(jù)解得μ1=13 滑塊滑上木板后減速,有μ1mg=ma2④ 其中a2=v0-v1t2-t1⑤ 對(duì)木板分析有μ1mg-μ2(m+m木)g=m木a3⑥ 其中a3=v1t2-t1⑦ 聯(lián)立④⑤⑥⑦并代入數(shù)據(jù)解得μ2=0.2。 v1=

14、2m/s (2)由于μ2<μ1,故滑塊與木板達(dá)共速后一起勻減速,加速度滿足 μ2(m+m木)g=(m+m木)a4⑧ 又a4=v1t-t2⑨ 聯(lián)立⑧⑨并代入數(shù)據(jù)解得t=6s 木板的最小長(zhǎng)度l=v0+v12(t2-t1)-v12(t2-t1)=12v0(t2-t1)=18m。 10.(16分)(2017·全國(guó)卷Ⅱ)為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力,教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1(s1

15、滑向小旗。訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時(shí),運(yùn)動(dòng)員至少到達(dá)小旗處。假定運(yùn)動(dòng)員在滑行過(guò)程中做勻加速運(yùn)動(dòng),冰球到達(dá)擋板時(shí)的速度為v1。重力加速度大小為g。求: (1)冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員的最小加速度。 答案:(1)v02-v122gs0　(2)s1(v1+v0)22s02 解析:(1)設(shè)冰球的質(zhì)量為m,冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,由動(dòng)能定理得 -μmgs0=12mv12?12mv02① 解得μ=v02-v122gs0。② (2)冰球到達(dá)擋板時(shí),滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員中,剛好到達(dá)小旗處的運(yùn)動(dòng)員的加速度最小。設(shè)這種情況下,冰球和運(yùn)動(dòng)員的加速度大小分別為a1和a2,所用的時(shí)間為t,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v02?v12=2a1s0③ v0-v1=a1t④ s1=12a2t2⑤ 聯(lián)立③④⑤式得 a2=s1(v1+v0)22s02。⑥