新教材2019-2020学年上学期高一物理 寒假精练4 运动合力的关系

寒假精练4运动和力的关系寒假精练4运动和力的关系典题温故典题温故1．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是()【答案】A【解析】本题考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、力随位移变化的图线及其相关的知识点假设物块静止时弹簧的压缩量为x0，则由力的平衡条件可知kx0＝mg，在弹簧恢复原长前，当物块向上做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上两式解得F＝kx＋ma，显然F和x为一次函数关系，且在F轴上有截距，则A正确，B、C、D错误。2．如图(a)，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10m/s2。由题给数据可以得出()图（a）图（b）图（c）A．木板的质量为1kgB．2s～4s内，力F的大小为0.4NC．0～2s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB【解析】本题考查牛顿运动定律的综合应用，以木板为研究对象，通过f－t与v－t图象对相应过程进行受力分析、运动分析，列方程解出相应的问题。分析知木板受到的摩擦力fʹ＝f。0～2s，木板静止，F＝fʹ，F逐渐增大，所以C错误。4s～5s，木板加速度大小a2＝0.2m/s2，对木板受力分析，fʹ＝ma2＝0.2N，得m＝1kg，所以A正确。2s～4s，对木板有F－fʹ＝ma1，F＝fʹ＋ma1＝0.4N，所以B正确。由于无法确定物块的质量，则尽管知道滑动摩擦力大小，仍无法确定物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。经典集训经典集训1．关于惯性，下列说法正确的是()A．在宇宙飞船内，由于物体完全失重，所以物体的惯性消失B．跳远运动员助跑是为了增大速度从而增大惯性C．物体在月球上的惯性只是它在地球上的eq\f(1,6)D．质量是物体惯性的量度，惯性与速度及物体的受力情况无关2．如图所示，小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一重球，另一端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上，开始时小车处于静止状态。当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳定在图中虚线位置，下列说法中正确的是()A．小球处于超重状态，小车对地面压力大于系统总重力B．小球处于失重状态，小车对地面压力小于系统总重力C．弹簧测力计读数大于小球重力，但小球既不超重也不失重D．弹簧测力计读数大于小球重力，小车一定向右匀加速运动3．如图所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长．如果mB＝3mA，则绳子对物体A的拉力大小为()A．mBgB．eq\f(3,4)mAgC．3mAgD．eq\f(3,4)mBg4．(多选)如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，g取10m/s2。关于电梯的运动，以下说法正确的是()A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s25．(多选)如图所示，一小球自空中自由落下，在与正下方的直立轻质弹簧接触直至速度为零的过程中，关于小球的运动状态，下列几种描述中正确的是()A．接触后，小球做减速运动，加速度的绝对值越来越大，速度越来越小，最后等于零C．接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处D．接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方6．某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)。(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)。(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1和2的中心距离为x。某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是________________。7．太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝。假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000m的高空静止下落，可以获得持续25s之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验。已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g取10m/s2，试求：(1)飞船在失重状态下的加速度大小；(2)飞船在微重力状态中下落的距离。8．在水平地面上有一个质量为4.0kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10s后拉力大小减小为eq\f(F,3)，并保持恒定。该物体的速度图象如图所示(取g＝10m/s2)。求：(1)物体所受到的水平拉力F的大小；(2)该物体与地面间的动摩擦因数。9．如图所示，质量为M＝1kg的长木板静止在光滑水平面上，现有一质量为m＝0.5kg的小滑块(可视为质点)以v0＝3m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板向前滑动。已知滑块与木板上表面间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g取10m/s2，木板足够长。求：(1)滑块在木板上滑动过程中，长木板受到的摩擦力大小和方向；(2)滑块在木板上滑动过程中，滑块相对于地面的加速度大小a；(3)滑块与木板A达到的共同速度的大小v。答案与解析答案与解析1．【答案】D【解析】物体的惯性只与物体的质量有关，与物体的运动状态、所处的位置无关，选项A、B、C错误，选项D正确。2．【答案】C【解析】小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右匀加速运动，也可以向左匀减速运动，故C项正确。3．【答案】B【解析】对A、B整体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得mBg＝(mA＋mB)a，对物体A，设绳的拉力为F，由牛顿第二定律得，F＝mAa，解得F＝eq\f(3,4)mAg，故B正确。4．【答案】BC【解析】由电梯做匀速直线运动时弹簧测力计的示数为10N，可知重物的重力为10N，质量为1kg；当弹簧测力计的示数变为8N时，则重物受到的合力为2N，方向竖直向下，由牛顿第二定律得物体产生向下的加速度，大小为2m/s2，因没有明确电梯的运动方向，故电梯可能向下加速，也可能向上减速，故选B、C。5．【答案】BD【解析】从小球下落到与弹簧接触开始，一直到把弹簧压缩到最短的过程中，弹簧弹力与小球重力相等的位置是转折点，之前重力大于弹力，之后重力小于弹力，而随着小球向下运动，弹力越来越大，重力恒定，所以之前重力与弹力的合力越来越小，之后重力与弹力的合力越来越大，且反向(竖直向上)．由牛顿第二定律知，加速度的变化趋势和合力的变化趋势一样，而在此过程中速度方向一直向下。6．【答案】(1)等于不需要(2)F＝eq\f(Ml2,2x)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))【解析】(1)由于力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。(2)由于挡光板的宽度l很小，故小车在光电门1处的速度v1＝eq\f(l,t1)，在光电门2处的速度为v2＝eq\f(l,t2)，由veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2ax，得a＝eq\f(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1),2x)＝eq\f(1,2x)(eq\f(l2,t\o\al(2,2))－eq\f(l2,t\o\al(2,1)))．故验证的关系式为F＝Ma＝eq\f(M,2x)(eq\f(l2,t\o\al(2,2))－eq\f(l2,t\o\al(2,1)))＝eq\f(Ml2,2x)(eq\f(1,t\o\al(2,2))－eq\f(1,t\o\al(2,1)))。7．【解析】(1)设飞船在失重状态下的加速度为a，由牛顿第二定律得：mg－Ff＝ma又Ff＝0.04mg即mg－0.04mg＝ma解得：a＝9.6m/s2(2)由x＝eq\f(1,2)at2得x＝eq\f(1,2)×9.6×252m＝3000m。8．【解析】(1)物体的运动分为两个过程，由图可知两个过程加速度分别为：a1＝1m/s2，a2＝－0.5m/s2物体受力如图甲、乙所示，对于两个过程，由牛顿第二定律得：F－Ff＝ma1eq\f(F,3)－Ff＝ma2联立解得：F＝9N，Ff＝5N(2)由滑动摩擦力公式得：Ff＝μFN＝