高考物理二轮复习 专题检测（四）以加速度为桥梁巧解动力学“三类典型问题”（含解析）-人教版高三全册物理试题

以加速度为桥梁，巧解动力学“三类典型问题”1.(2019届高三·天津模拟)一皮带传送装置如图所示，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦。现将滑块轻放在逆时针匀速运转的皮带上，弹簧恰好处于自然长度且轴线水平。若在弹簧从自然长度到第一次达到最长的过程中，滑块始终未与皮带达到共速，则在此过程中滑块的速度和加速度变化情况是()A．速度增大，加速度增大B．速度增大，加速度减小C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大解析：选D滑块轻放到皮带上，受到向左的滑动摩擦力，开始摩擦力大于弹簧的弹力，向左做加速运动，在此过程中，弹簧的弹力逐渐增大，根据牛顿第二定律，加速度逐渐减小，当弹簧的弹力与摩擦力相等时，速度达到最大，然后弹力大于摩擦力，加速度方向与速度方向相反，滑块做减速运动，弹簧弹力继续增大，根据牛顿第二定律得，加速度逐渐增大，速度逐渐减小，故D正确，A、B、C错误。2.(2018·全国卷Ⅰ)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之间关系的图像可能正确的是()解析：选A设物块P静止时，弹簧的压缩量为x0，则有kx0＝mg，在弹簧恢复原长前，物块受力如图所示，根据牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，整理得F＝kx＋ma，即F是x的一次函数，选项A正确。3.如图所示，物块M在倾角为θ、静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，在传送带的速度由零逐渐增加到2v0后匀速运转的过程中，以下分析正确的是()A．M下滑的速度不变B．M开始在传送带上加速到2v0后沿传送带匀速下滑C．M先沿传送带匀速下滑，后加速下滑，最后再匀速下滑D．M受到的摩擦力方向始终沿传送带向上解析：选C传送带静止时，M匀速下滑，故mgsinθ＝Ff，当传送带突然启动且速度v＜v0时，M匀速下滑，M受到沿斜面向上的滑动摩擦力；传送带速度v＝v0瞬间，M受到沿斜面向上的静摩擦力；传送带速度v＞v0后，M可能受到向下的滑动摩擦力或静摩擦力，可能不受摩擦力，还可能受到向上的静摩擦力，但M一定加速下滑，最终M速度达到2v0与传送带一起匀速运动，故C正确。4．在两个足够长的固定的相同斜面体上(其斜面光滑)，分别有如图甲、乙所示的两套装置，斜面体B的上表面水平且光滑，长方体D的上表面与斜面平行且光滑，p是固定在B、D上的小柱，完全相同的两只弹簧一端固定在p上，另一端分别连在A和C上，在A与B、C与D分别保持相对静止状态沿斜面自由下滑的过程中，下列说法正确的是()A．两弹簧都处于拉伸状态B．两弹簧都处于压缩状态C．弹簧L1处于压缩状态，弹簧L2处于原长D．弹簧L1处于拉伸状态，弹簧L2处于压缩状态解析：选C由于斜面光滑，A与B、C与D分别沿斜面下滑的加速度相同，为gsinα。对于题图甲，以A为研究对象，重力与支持力的合力沿竖直方向，而A沿水平方向的加速度：ax＝acosα＝gsinαcosα，该加速度由水平方向弹簧的弹力提供，所以弹簧L1处于压缩状态；对于题图乙，以C为研究对象，重力与斜面支持力的合力大小：F合＝mgsinα，即C不受弹簧的弹力，弹簧L2处于原长。故选项C正确，A、B、D错误。5．光滑水平地面上有两个叠放在一起的斜面体A、B，两斜面体形状大小完全相同，质量分别为M、m。如图甲、乙所示，对上面或下面的斜面体施加水平方向的恒力F1、F2，均可使两斜面体相对静止地做匀加速直线运动，已知两斜面体间的摩擦力为零，则F1与F2之比为()A．M∶m B．m∶MC．m∶(M＋m) D．M∶(M＋m)解析：选AF1作用于A时，设A和B之间的弹力为N，对A有：Ncosθ＝Mg，对B有：Nsinθ＝ma，对A和B组成的整体有：F1＝(M＋m)a＝eq\f(M＋mM,m)gtanθ；F2作用于A时，对B有：mgtanθ＝ma′，对A和B组成的整体有：F2＝(M＋m)a′＝(M＋m)gtanθ，eq\f(F1,F2)＝eq\f(M,m)，A对。6.[多选]如图所示，在光滑的水平桌面上放一质量为m乙＝5kg的盒子乙，乙内放置一质量为m丙＝1kg的滑块丙，用一质量不计的细绳跨过光滑的定滑轮将一质量为m甲＝2kg的物块甲与乙相连接，其中连接乙的细绳与水平桌面平行。现由静止释放甲，在以后的运动过程中，乙与丙之间没有相对运动，假设整个运动过程中乙始终没有离开水平桌面，取重力加速度g＝10m/s2。则()A．细绳对乙的拉力大小为20NB．乙的加速度大小为2.5m/s2C．乙对丙的摩擦力大小为2.5ND．定滑轮受到细绳的作用力为30N解析：选BC设细绳的拉力为FT，根据牛顿第二定律，对甲，有m甲g－FT＝m甲a；对乙和丙组成的整体，有FT＝(m乙＋m丙)a，联立解得FT＝15N，a＝2.5m/s2，A错误，B正确；对丙受力分析，受重力、支持力和静摩擦力作用，根据牛顿第二定律，有f＝m丙a＝1×2.5N＝2.5N，C正确；细绳中的张力为15N，由于滑轮两侧细绳相互垂直，根据平行四边形定则，其对定滑轮的作用力为15eq\r(2)N，D错误。7.(2018·合肥检测)如图所示，长为6m的水平传送带沿顺时针方向以恒定速度v1＝2m/s运行。一小物块从与传送带等高的光滑水平台面滑上传送带，其速度大小为v2＝5m/s。若小物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10m/s2，下列说法中正确的是()A．小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动，然后向右做匀加速直线运动B．若传送带的速度为1m/s，小物块将从传送带左端滑出C．若传送带的速度为5m/s，小物块将以5m/s的速度从传送带右端滑出D．若小物块的速度为4m/s，小物块将以4m/s的速度从传送带右端滑出解析：选B小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动，设加速度大小为a，速度减至零时通过的位移为x，根据牛顿第二定律得μmg＝ma，得a＝μg＝2m/s2，则x＝eq\f(v22,2a)＝eq\f(52,2×2)m＝6.25m>6m，所以小物块将从传送带左端滑出，不会向右做匀加速直线运动，A错误；传送带的速度为1m/s和5m/s时，小物块在传送带上受力情况与题述条件下相同，则运动情况相同，都将从传送带左端滑出，B正确，C错误；小物块的速度为4m/s时，速度减至零时通过的位移x′＝eq\f(42,2×2)m＝4m<6m，小物块减速到零后反向加速，小物块将以2m/s的速度从传送带右端滑出，D错误。8.(2018·林州一中质检)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑斜面上，物块A、B质量分别为m和2m，物块A静止在轻弹簧上面，物块B用细线与斜面顶端相连，A、B紧挨在一起，但A、B之间无弹力，已知重力加速度为g。某时刻将细线剪断，则剪断细线的瞬间，下列说法错误的是()A．B的加速度为eq\f(g,2) B．A、B之间的弹力为eq\f(mg,3)C．弹簧的弹力为eq\f(mg,2) D．A的加速度为eq\f(g,3)解析：选A剪断细线前，对A分析，可得弹簧弹力F＝mgsinθ＝eq\f(1,2)mg，剪断细线的瞬间，由于弹簧弹力还来不及改变，所以弹力仍为F＝eq\f(1,2)mg，C正确；剪断细线的瞬间，细线对B的拉力消失，A、B将共同沿斜面向下运动，根据牛顿第二定律可得3mgsinθ－F＝3ma，解得a＝eq\f(1,3)g，A错误，D正确；以B为研究对象，可得2mgsinθ－FN＝2ma，解得FN＝eq\f(1,3)mg，B正确。9.(2018·北京西城区模拟)如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A、B质量分别为6.0kg和2.0kg，A、B之间的动摩擦因数为0.2。在A上施加水平向右的拉力F，开始时F＝10N，此后逐渐增大，在增大到45N的过程中，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g＝10m/s2。以下判断正确的是()A．A、B间始终没有相对滑动B．A、B间从受力开始就有相对滑动C．当拉力F<12N时，A、B均保持静止状态D．A、B开始没有相对滑动，当F>18N时，开始相对滑动解析：选A单独对B分析，A、B间摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B刚好要发生相对滑动，此时aB＝eq\f(μmAg,mB)＝6m/s2，再对整体分析：F＝(mA＋mB)aB＝48N，故只有当拉力F>48N时，A、B才发生相对滑动，A对，B、D错；由于水平面光滑，只要有拉力两物体就运动，C错。10．[多选](2018·桂林联考)如图所示，一小物体m(视为质点)从eq\f(1,4)光滑圆弧轨道上与圆心O等高处由静止释放，圆弧半径R＝0.2m，轨道底端与粗糙的传送带平滑连接，当传送带静止时，物体m能滑过右端的B点，且落在水平地面上的C点，取重力加速度g＝10m/s2，则下列说法正确的是()A．物体m滑到最低点A时对轨道的压力大小与轨道半径R的大小有关B．若传送带逆时针运行，则物体m也能滑过B点，落在C点C．若传送带顺时针运行，则当传送带速度v>2m/s时，物体m落在C点的右侧D．若传送带顺时针运行，则当传送带速度v<2m/s时，物体m可能落在C点的右侧解析：选BCD由机械能守恒定律得mgR＝eq\f(1,2)mv02，则v0＝2m/s，传送带静止时，在A点，由牛顿第二定律得F－mg＝meq\f(v02,R)，得F＝3mg，由牛顿第三定律知F′＝F，可知F′与R无关，A错误；若传送带逆时针运行，物体m也匀减速运动至B点，与静止情况相同，落在C点，B正确；若传送带顺时针运行，v>2m/s，物体m加速运动，落在C点右侧，C正确；若v<2m/s，物体m可能先匀减速运动后匀速运动，到达B点速度可能大于传送带静止时到达B点的速度，可能落在C点右侧，D正确。11．[多选]如图甲所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，传送带匀速转动，在传送带上某位置轻轻放置一滑块，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ，滑块速度随时间变化的关系如图乙所示，v0、t0已知，则()A．传送带一定逆时针转动B．μ＝tanθ＋eq\f(v0,gt0cosθ)C．传送带的速度大于v0D．t0后滑块的加速度为2gsinθ－eq\f(v0,t0)解析：选AD若传送带顺时针转动，当滑块下滑时(mgsinθ>μmgcosθ)，将一直匀加速到底端；当滑块上滑时(mgsinθ<μmgcosθ)，先做匀加速运动，在速度与传送带速度相等后将做匀速运动，两种情况均不符合题图乙，故传送带是逆时针转动，选项A正确；滑块在0～t0时间内，所受滑动摩擦力沿传送带向下，匀加速下滑，a1＝gsinθ＋μgcosθ，由题图乙可知a1＝eq\f(v0,t0)，则μ＝eq\f(v0,gt0cosθ)－tanθ，选项B错误；滑块与传送带的速度相等后的加速度a2＝gsinθ－μgcosθ，解得a2＝2gsinθ－eq\f(v0,t0)，选项D正确；由前述分析结合题图乙知，传送带的速度等于v0，选项C错误。12．[多选](2019届高三·深圳调研)如图甲所示，质量m＝1kg、初速度v0＝6m/s的物块受水平向左的恒力F作用，在粗糙的水平地面上从O点开始向右运动，O点为坐标原点，整个运动过程中物块速率的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，取g＝10m/s2，下列说法中正确的是()A．t＝2s时物块速度为零B．t＝3s时物块回到O点C．恒力F大小为2ND．物块与水平面间的动摩擦因数为0.1解析：选ACD物块向右做匀减速直线运动的加速度大小为：a1＝eq\f(v02,2x1)＝eq\f(36,2×6)m/s2＝3m/s2，物块向右做匀减速直线运动到速度为零的时间为：t1＝eq\f(v0,a1)＝2s，故A正确；物块反向做匀加速直线运动的加速度大小为：a2＝eq\f(v′2,2x2)＝eq\f(16,2×8)m/s2＝1m/s2，反向加速回到O点所用的时间t′＝eq\r(\f(2x1,a2))＝eq\r(\f(2×6,1))s＝2eq\r(3)s，故B错误；根据牛顿第二定律得：F＋Ff＝ma1，F－Ff＝ma2，解得：F＝2N，Ff＝1N，则物块与水平面间的动摩擦因数为：μ＝eq\f(Ff,mg)＝0.1，故C、D正确。13．[多选](2018·宜春四校联考)如图甲所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接，物块B与物块A接触但不粘连；两物块A、B质量均为m，初始时均静止。现用平行于斜面向上的力F拉动B，使B做加速度为a的匀加速运动，A、B在开始一段时间内的v­t关系分别对应图乙中A、B图线(t1时刻A、B的图线相切，t2时刻对应A图线的最高点)，重力加速度为g，则()A．t2时刻，弹簧形变量为0B．t1时刻，弹簧形变量为eq\f(mgsinθ＋ma,k)C．从开始到t2时刻，拉力F逐渐增大D．从t1时刻开始，拉力F恒定不变解析：选BD由题图知，t2时刻A的加速度为零，速度最大，根据牛顿第二定律和胡克定律有mgsinθ＝kx1，则x1＝eq\f(mgsinθ,k)，故A错误；t1时刻A、B开始分离，对A根据牛顿第二定律得kx2－mgsinθ＝ma，则x2＝eq\f(mgsinθ＋ma,k)，故B正确；从开始到t1时刻，对A、B整体，根据牛顿第二定律得F＋k