12 运动和力、热学 压轴题（解析版）

压轴题12运动和力、热学压轴题2.像热学涉及物理量比较多的话，可以借助设参数(物理量)消参数(物理量)等方3.多种物理模型在一题的话可以参考受力分析模式，总分总的思路，逐个突破。4.含图表或者图像注意与原题相互结合，抓住关键点解题。练习1.(江苏扬州·校联考一模)如图所示，A和B两个材料相同的正方体分别以①、②、③三种方式放置在相同的水平桌面上做匀速直线运动，其速度关系是v<v₂<v₃,下列说法中正确的有几个()②②【答案】D【答案】D【解析】①③对AB整体分析，则AB整体对水平面的压力大小与整体自身重力大小相等，相等，所以故①错误，③正确；②图①中，物体A对地面的压力等于A的重力；图②中，A对地面的压力等于AB的总重力，接触面的粗糙程相同，则fz>fi;对于③图，对整体分析，整体对桌面的压力等于AB的总重力，此时的推力等于桌面对B的摩擦力；对B受力分析，B在水平方向上受到水平向左的桌面对B的摩擦力、水平向右的A对B的摩擦力，这两个力大小相等，根据力的相互性可知，B对A的摩擦力等于A对B的摩擦力，综上所述，推力F₃等于地面对B的摩擦力，f'z<fi<f₃甲乙同理可得同理可得BC间摩擦力为5N,B相对于地面做匀速直线运动，拉力与摩擦力平衡，则故③正确；④A、C保持静止，B相对于地面向右做匀速直线运动，则A、C受到B的滑动摩擦力方向均水平向右。由A静止处于平衡状态可知，定滑轮上的绳对A向左的拉力为3N,则C受到定滑轮上的绳向左的拉力也为3N。C保持静止，处于平衡状态，应受平衡力的作用，分析C受力情况：绳对C有水平向左的3N的拉力，B对C有水平向右的摩擦力5N,则地面对C应有2N水平向左的摩擦力，故④错误；综上所述，①③正确，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。3.(全国·九年级专题练习)如图所示，在平直路面上向右匀速行驶的小车中，有一轻质弹簧的一端固定在车厢右壁，另一端连接至放于小车底板上的木块，弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是()小车运动方向小车运动方向木块MO77TO【解析】A.由题意知，若木块突然压缩弹簧，说明小车在突然减速，而木块由于惯性仍保持原来的运动状态，所以才会压缩弹簧，故A错误；相对于小车向左滑行，此时弹簧被拉长，弹簧对木块有向右的拉力；也可能木块相对小车有向左运动的趋势，小车会给木块一个向右的摩擦力，随车一起加速运动，故B正确；C.小车突然刹车时，木块由于惯性，要保持原来的运动状态，木块可能相对小车向右滑行，也可能木块相对小车有向右运动的趋势，受到小车对木块向左的摩擦力作用，随车一起减速运动，相对小车静止，而此时小车处于非平衡状态，故C错误；动轮顺时针匀速转动时，物体被轻轻地放在A端皮带上，开始时，物体在皮带上滑动，当它到达位置C后停止滑动，直到传送到目的地B端。在传送过程中，若皮带与轮不打滑，则关于物体受的摩擦力和图中P、Q两处(在O₁、O₂连线上)皮带所受摩擦力方向的正确说法是()①在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力，P处皮带受向上的静摩擦力。②在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力，P处皮带受向下的静摩擦力。④在CB段物体受到水平向右的静摩擦力，P、Q两处皮带始终受向下的静摩擦力。【解析】①②.在AC段，物体受滑动摩擦力带动，相对于地面沿传送带向右做加速运动，相对于传送带向左运动，故所受摩擦力方向水平向右，又因为P所在的为主动轮，即轮向向下，故①错误，②正确；③④.CB段时物体与传送带速度相同，都是匀速运动，两者没有相对运动也没有相对运的，传送带相对轮有向上运动的趋势，故可知Q处皮带受到的静摩擦力向下，故③正确，故选C。5.(全国·九年级校联考专题练习)如图所示，木块A、B、C叠放在水平地面上，在20N的TTA.木块A受到向左的摩擦力20NB.木块C受到B对它向右的摩擦力为20NC.木块C受到的重力与地面对C的支持力是一对平衡力速直线运动，A与B之间没有发生相对滑动，也没有发生相对运动的趋势，所以A不受摩擦力，故A错误；B.A、B、C一起向右做匀速直线运动，对AB来说，AB整体受力平衡，在水平方向上AB受到向右的拉力和向左的C对B的摩擦力的作用，这两个力大小相同，大小都为20N;由于物体间力的作用是相互的，所以B对C的摩擦力大小等于20N,方向水平向右，故B正确；C.地面对C的支持力等于物体A、B、C的重力之和，则物块C受到的重力要小于地面对C的支持力，所以二力不是一对平衡力，故C错误；D.把ABC看作是一个整体，木块B受到的拉力与木块C受到的向左的摩擦力，这两个力符合二力平衡的四个条件，属于平衡力，不是相互作用力，故D错误。6.(山东青岛·九年级山东省青岛实验初级中学校考自主招生)根据胡克定律可知：弹簧的弹力与弹簧的伸长(压缩)量成正比，即F=kx,其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长 (压缩)量。如图所示，两根劲度系数分别为k₁和k₂的轻弹簧竖直悬挂，下端用不可伸长的光滑细绳连接，已知光滑的滑轮的重力为Go,求当滑轮下挂一重为G的物体时，滑轮下降的距离是()LLLLG非非LLLLLLk₁A.C.8【答案】C【解析】对滑轮和物体整体受力分析可知，受到竖直向上两股绳的拉力和竖直向下的重力作用处于平衡状态，因同一根细绳的拉力相同，所以，由物体受到的合力为零可得2F=Go+G因弹簧对绳的拉力和绳对弹簧的拉力是一对相互作用力，所以，两根弹簧受到的拉力均为F。由F=kx可得，两根弹簧的伸长量分别为故选C。甲乙W=Fs=Fyt=2N×4m/s×2s=16J试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热(物质在相同时间内吸收的热量相甲乙A.该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能D.该装置能量的转化效率为50%【答案】D【解析】A.由图可知，3至6min,物质吸热但温度保持50℃不变，故该物质是晶体，在熔化的过程中，吸收热量，但温度不变，内能变大，即该物质在第5min末的内能大于第4minB.由于用同一个热源加热，在相同时间内，物质吸收的热量是相同的，从开始加热(A点)到开始熔化(B点)用时3分钟，晶体熔化的时间(BC段)用时也是3min,所以，在AB的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，即AB段为吸热是CD段的1.5倍Qm=1.5Q①AB段升高的温度为CD段升高的温度为根据Q=cm△t,结合①,则有D.CD段(加热2min)吸收的热量为QxQx=cm(t-to)=1.5×10³J/(kg·°C)×0.1kg×40°C=6×10³J由图可知从开始加热到实验结束共用10min,故从开始加热到实验结束该物质吸收的热量这种装置能量的转化效率9.(山东泰安·统考二模)混合动力汽车具有节能、低排放等优点成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车行驶了2.7×104m.用时0.5h,同时蓄电池的4.5×107J/kg,测试过程中消耗3.4kg的燃料。通过计算可知，下列结果()v/(m·s¹)A.只有②④正确C.只有②③正确D.只有②③④正确【答案】A【答案】A2.7×10⁴m=27km用时0.5h,所以汽车的速度F=f=2000NW=Fs=2000N×2.7×10⁴m=5.4×10⁷JO=mq=3.4kg×4.5×10J/kg=1.53×10JW₄=2kW·h=7.2×10.WG=W+W=5.4×10⁷J+7.2×10°J=6.12×10⁷J丙之间比热容c和质量m的大小关系，正确的是()mz<m丙mm<M丙故选C。物质铁水银冰酒精煤油p/(kg·m³)AtAt89:54图2【答案】C【解析】AB.物块运动时，在水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力的作用；由题目和图像可知：物块在0～2s内在区域①内做加速运动，此时的拉力要大于摩擦力；在2～3s内在区域②内在做匀速运动，则拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相同；滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力大小不变，由于拉力①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度小，故AB错误；s=vt=2m/s×1s=2m拉力F=2N,由W=Fs得拉力在区域②中做的功为13.(2023春·北京·九年级人大附中校考开学考试)如图所示，放在水平桌面上的长方体物一起向左做匀速直线运动(忽略细线与滑轮之间的摩擦)。关于这个过程，下列说法正确的A.物块B只受到重力和物块A对物块B的支持力作用【答案】ACD【解析】A.物块B随A做匀速直线运动，受到重力和A对其的支持力，由于没有相对运动趋甲)乙I=I₀=IU=U₀+U则U=U-U₀=6V-3V=3V又有Q=mq得，汽油燃烧释放的热量为Q=70kg×4.5×10⁷J/kg=3.15×10°:已知汽车加满油后以最大功率行驶，2h后燃油耗完，由W=Pt可得W=140×10³W×2×60×60s=1.008×10⁹JC.通过压敏电阻的电流F=G+G=(pVg+100)NR=-0.2F+240R=-0.2(pVg+100)+240=220-0.2pVg故选ABD。15.(2017·山东青岛·统考一模)根据表格中的数据，下列说法正确的是()物质铝铁铜水煤油密度/kg/m³2.7×10³8.9×10³0.8×10³比热容/J/(kgg℃)0.88×1030.46×1030.39×1034.2×1032.10×103长1m、横截面积1mm²的导线在20℃时的电阻值/QA.质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，煤油升高的温度大B.匀速提升体积相同的铁块和铝块，拉力做功的功率P与物体上升速度v关系图象如图，C.将等质量的铁块和铝块，分别拉成长度相同的铁丝和铝丝，将它们并联接入电路，通过铝丝的电流大D.正方体铝块和铜块的边长之比为1:2,则它们升高相同温度时，吸收的热量之比为99:221【答案】AC(4)知道正方体铝块和铜块的边长之比，可求体积之比，知道密度关系，利用m=pV求质量之比，又知道比热容大小关系，利用Q=cm△t求吸收热量之比。p:P=2.7×10kg/m³:8.9×10kg/m²=27:89C:C=0.88×10³J/(kg·°C):0.39×10³J/熔点-30℃热值4.5×107J/kg沸点160℃(一个标准大气压)比热容2.1×10³J/(kg.℃)密度0.8×103kg/m体积膨胀系数如图，有一只煤油加热灯，内装50g煤油，正在加热烧杯中质量为200g,初温为20℃的A.在这10min内，装置的加热效率为28%B.加热过程中，杯中煤油密度不变D.若继续再加热20min,煤油温度会变为160℃【答案】AD【解析】AC.在这10min内，烧杯中煤油吸收的热量加热灯完全燃烧煤油放出的热量Q=m₂q=(0.050kg-0.048kg)×4.5×107J/kg=9×10⁴JB.加热过程中，烧杯中煤油的体积增大，而质量不变(不计加热过程中煤油的蒸发),那么D.若再继续加热20min,加热灯放出热量Q=42J/s×20×60s=5.04×10⁴J则杯中煤油已沸腾，所以其温度为160℃,故D符合题意。D两侧是两块竖直的木板，木板外侧分别用500N的力压紧，砖处于静止状态。A砖与木板内侧之间的摩擦力为N:A砖与B砖之间的摩擦力为N;B砖与C砖之间还受到自身竖直向下的重力，大小也为100N,根据受力平衡可知，B砖与C砖间不存在摩擦力的作用，即B砖与C砖之间的摩擦力为0。18.(广东广州·统考一模)如图甲所示，水平地面B点两侧粗糙程度不同，BC段的长度大大小如弹簧测力计所示，此过程物体的动能随时间变化的图像如图乙所示。乙(1)物体在AB段运动时，水平方向受力是否平衡?,你的判断依据是 (2)物体在AB段所受的摩擦力f摩擦力f,你的判断依据是;结合图像分析可得fEN:(3)水平拉力F在AB段所做的功其在BC段所做的功，水平拉力F在AB段不平衡不平衡物体在AB段运动时动能增大，说明物体在AB段做加速运动不等于绳端挂上物体B时(如图甲),物体A N:接着把物体C放在AH③,三者停止运动(如图乙),此时用力F竖直向甲乙力分析(解图1)可知fA=F=GA=4N由于接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力的大小与压力大小成正比，则此时的滑动摩擦力的大小为f=kF√'=0.4×14N=5.6NA处于平衡状态，水平方向上对A进行受力分析(解图2)可知，拉力20.(全国·九年级校联考专题练习)A、B、C叠放在光滑地面上，在水平力F=F=5N下以相同的速度v沿水平方向向右匀速滑动，如图所示，那么此时物体C受到地面的摩擦力大小为N,物体B受到摩擦力的方向是,物体B作用于C的摩擦力大小为N。【解析】[1]对整体分析，整体受到向左5N的拉力和向右5N的拉力，整体做匀速直线运动，则C受到地面的摩擦力为零。[2]由题目中图知，物体A受到水平向右、大小为5N的拉力，因为物体A处于向右匀速运动状态，所以A受平衡力，则A受到B的水平向左、大小为5N的摩擦力作用，即因为力的作用是相互的，所以A对B的摩擦力方向水平向右、大小也为5N。[3]由于B和A一起向右做匀速直线运动，并且B受到水平向左的拉力和A对B水平向右的摩擦力大小相等，所以C对B的摩擦力大小为零(否则B不能做匀速直线运动),根据物体间力的作用是相互的可知，B对C的摩擦力大小也为零；B受到A摩擦力的方向向右，大小为5N,B、C之间没有摩擦力，因此物体B受到摩擦力的方向向右。21.(全国·九年级专题练习)让系于橡皮筋一端的小球，从O点的正下方由静止释放，分别经过a、b、c三点，如图甲所示。整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示，则小球从q运动到c的过程中，在点重力势能最大，当橡皮筋的伸长量最大时，小球的速度为0,此时小球处于时小球速度最大，则小球的重力为N。(不计空气阻力)甲【答案】h/h/cm乙a非平衡3[2]小球下落到最低点，橡皮筋的伸长量最大，产生的弹力最大，弹力大于重力，小球受到的合力方向竖直向上，将会向上运动，所以此时小球处于非平衡状态。[3]小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋产生的弹力由小变大，当重力大于弹力时小球受合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0,速度皮筋发生的是弹性形变，当弹力增大9N时，橡皮筋伸长为即橡皮筋每伸长0.1m,弹力就增大3N,所以在b点时，橡皮筋伸长量为0.1m,则弹力的大小为3N,即小球的重力为3N。22.(福建福州·九年级福建省福州华侨中学校考阶段练习)如图装置，AB为水平轻质杠杆，持力为50N,则绳对A的拉力FN,G₂受到的重力为N。若用力F沿水平方向向右匀速拉动物体G⁴,使G,匀速上升，则力F的大小为N(绳重，滑轮重及绳与【解析】[1]G,处于静止状态，受力平衡，受到竖直向上的支持力、绳的拉力和竖直向下的F₁=G₁-F=150N-50N=100NFE=G₃+FF=F-G₃=200N-160N=40Nf=F=40NF=f+F=2f=2×40N=80N甲实验次数与木块的摩擦面弹簧测力计示数F/N1棉布42木板23绸布1猜想1:与木块由静止滑下时的高度有关。猜想2:与M左端到斜面底端的距离x有关。①验证猜想1时，保持x不变，将木块从下，改变L长度使木块最终都停在位置P②验证猜想2时，小明改变x,将木块从同一高度由静止滑下，发现每次只将M前后移动时，木块都会经过M停在P位置，该现象说明猜想2是(选填"正确"或“错误")力)【解析】(1)[1]用弹簧测力计沿水平方向做匀速直线运动，此时木块处于平衡状态，拉力需要用弹簧测力计沿水平方向做匀速直线运动。(2)[2]木板模拟未刷冰区域，则刷冰区域需要摩擦力更小一些，需要换成接触面比木板还(3)①[3]验证猜想1,即与木块由静止滑下时的高度有关，需要保持x不变，将木块从不同高度静止滑下，改变L长度使木块最终都停在位置P。②[4]验证猜想2时，即与M左端到斜面底端的距离x有关，改变x,将木块从同一高度由静止滑下，发现每次只将M前后移动时，木块都会经过M停在P位置，说明猜想2是错误面的运动距离为0.5m,结合表，此过程所受摩擦力为1N,其余部分均为木块在木板上运动，结合表，此过程所受摩擦力为2N,根据能量守恒定律，则木块刚从斜面下滑到O点时的动能为能为[6]保持木块从斜面的同一高度滑下，木块刚从斜面下滑到O点时的动能仍为3.5J,若要使木块运动到2.5m才停下来，则有W=fk(OP-L')+fL'=2N×(2.5m-L')+1N×L'=3.5J解得L'=1.5m。24.(陕西西安·交大附中分校校考一模)上体育课，同学们做引体向上活动时，发现采用双手握杠时，两手间距有以下几种情况：有比肩宽大的，有与肩同宽的，也有比肩宽小的，如图甲所示：31231甲乙那么,这几种握杠方法的“省力”程度一样吗?因此，小涵对“做引体向上的拉力与哪些因素猜想一：可能与双手握杠的间距有关；猜想二：可能与人的体重有关；猜想三：可能与手臂的长度有关。小涵用两根相同的橡皮条系上同一重物并挂在水平杆上，已知杆上相邻点间的间距相等，如图乙，改变橡皮条在杆上所挂的位置，并观察每次橡皮条的长度，结果如下表：实验序号12345橡皮条在杆上所挂的点A、JB、IC、HD、G橡皮条的长度较长稍长最短稍长较长根据实验回答：(1)实验中根据来比较拉力的大小，下列实验中与这一物理方法相同的是 ;A.用磁感线来描述磁场B.牛顿第一定律的得出C.探究电流与电压、电阻的关系(3)表格中的实验数据可以验证猜想是正确的，可以得到结论：当手臂长和人的体重一定时，随着双手握杆间距的增大，拉力与肩同宽【解析】(1)[1]根据表格中数据可知，实验中通过橡皮条的长度来显示其所承受的拉力的D、利用吸引大头针个数证明电磁铁磁性的强弱，采用了转换法(2)[3]当橡皮条悬挂在C、H两点时，即物体对橡皮条的拉力沿竖直方向时，由力的平衡，两根橡皮条的拉力和等于物体的重力，故仅改变橡皮条的长度，受到的拉力不会改变。[4]两根橡皮条的拉力和等于物体的重力，故仅改变橡皮条的长度，受到(3)[5]表格中的实验数据只改变了橡皮条在杆上所挂两点的位置，而其它因素没有改变，故可以验证猜想与双手握杠的间距有关，即猜想一。[7]由以上结论：当手臂长和人的体重一定时，随着双手握杆间距的增大，拉力先减小后增大。因此可以知道，在做引体向上时，最好采用悬挂点在CH两点，即与肩同宽最省力。25.(山西·校联考模拟预测)某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。0时间时间0BC0时间时间0BCA图丙OO图乙(1)在如图甲中除了所给的实验器材外，还需要的测量工具有天平和_。加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过来判断的；(2)实验中第1、2两个小组记录的实验数据如表：实验组别液体质量/g初温/℃末温/℃加热时间/min1水煤油2水煤油通过分析实验数据，能够得出的结论是;_(3)如图乙是第1组同学绘制的“吸收热量一时间”和“温度一时间”图像，能正确描述该实验真实情况的图像是(填序号);(4)使质量相同的水升高相同的温度，加热时间应该相同，但1、2两组的同学在交流实验数据时发现：第1小组的加热时间明显偏长，其原因可能是(5)这两组同学对如图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的好处是c【答案】秒表加热时间的长短见详解C酒精灯的火焰大小不同，相同时间内提供的热量可能不同保证在相同时间内水和煤油吸收的热量相同【解析】(1)[1][2]探究“水和煤油的吸热能力”的实验中，水和煤油吸收热量的多少是看不见的，可以通过加热时间的长短来比较吸热多少，所以需要测量时间，所以还用到秒表。(2)[3]分析实验数据，加热200g的水和煤油，使它们从25℃升高的到50℃,升高的问你的相同，水的加热时间更长，即水吸收的热量更多，所以得出的结论是：质量相同的水和煤油升高相同温度，吸收的热量不同(或质量相同的水和煤油升高相同温度，水吸热的热量多)。(3)[4]AB。根据转换法可知，加热时间相同，吸收的热量相同，故AB不符合题意；故选C。(4)[5]使质量相同的水升高相同的温度，加热时间应该相同，但1、2两组的同学在交流实验数据时发现：第1小组的加热时间明显偏长，其原因可能是：酒精灯的火焰大小不同，相同时间内提供的热量可能不同。(5)[6]将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的好处是：保证在相同时间内水和煤油吸收的热量相同。26.(福建·校联考模拟预测)在标准大气压下，做“观察水的沸腾”的实验时，甲、乙、丙三个实验小组的同学分别从图甲中A、B两套实验装置中任选一套来完成实验。时间/min0123456789温度/℃戊戊(1)甲组从水温升高到90℃时开始记录数据，以后每隔1min记录一次水的温度，直到水沸腾5min为止，实验数据如表，分析表中的数据可知，甲组同学选择的是图甲中的(2)如图乙所示，图(选填“左”或“右”)是水沸腾前气泡上升过程的情况；(3)实验过程中小刚不小心碰到了水沸腾时产生的水蒸气，感觉很烫。他进行了以下实验操作，如图丙所示，将烧瓶内水沸腾时所产生的水蒸气通入试管A中，试管A放在装水的容器B内，过一段时间，你看到的现象是：试管A中有小水珠出现，温度计示数(选(4)如图丁所示，甲容器内装有水，乙试管内也装有水，并通过甲容器密封盖上的孔插入甲容器的水中，且乙试管与密封盖紧密接触。现给甲容器加热，则经过一段时间后A.甲容器内的水先沸腾(5)小明、小红两名同学分别探究“水的沸腾”的实验时，他们所用的器材规格完全相同，同时将水加热16min。如图戊是根据实验数据绘制的水温随时间变化的图象。请根据图象分【答案】【答案】B右升高液化需要放热C1:2等于【解析】(1)[1]由表格数据知，水从第6min开始，温度保持不变，说明水已经沸腾，此