高考物理二轮总复习专题能力训练2力与物体的直线运动

专题能力训练2力与物体的直线运动(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分。在每小题给出的四个选项中,1~5题只有一个选项符合题目要求,6~7题有多个选项符合题目要求。全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.如图所示,A、B、C为三个实心小球,A为铁球,B、C为木球。A、B两球分别连接在两根弹簧上,C球连接在细线一端,弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部,该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断,则剪断的瞬间相对于杯底(不计空气阻力,ρ木<ρ水<ρ铁)()A.A球将向上运动,B、C球将向下运动B.A、B球将向上运动,C球不动C.A球将向下运动,B球将向上运动,C球不动D.A球将向上运动,B球将向下运动,C球不动2.(2022·全国乙卷)如图所示,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距35L时,它们加速度的大小均为(A.5F8mC.3F8m3.(2022·河北高考模拟)某同学用速度传感器和位移传感器研究电动玩具火车在水平直轨道上的加速过程,得到vx图像如图所示。已知此过程电动玩具火车加速度恒定,则()A.此过程中电动玩具火车运动的时间为2.4sB.此过程中电动玩具火车的加速度大小为2.5m/sC.电动玩具火车的速度大小为5m/s时的位移大小为5mD.电动玩具火车的位移大小为3m时的速度大小为4m/s4.广州塔又称广州新电视塔,总高度600m,是广州的标志性建筑之一。在某次对广州塔高速电梯的测试中,电梯的时间—速度图像如图所示,图中倾斜的虚线a、b分别为曲线在t=0时和t=3s时的切线,下列说法正确的是()A.0~10s时间内电梯的加速度逐渐增大B.t=2s时电梯一定处于超重状态C.t=3s时电梯的加速度大小为32m/sD.t=0时电梯的加速度为t=3s时电梯加速度的6倍5.(2021·河北唐山高三三模)如图所示,某人从距水面一定高度的平台上做蹦极运动。劲度系数为k且重力不计的弹性绳一端固定在人身上,另一端固定在平台上,人从静止开始竖直跳下,在其到达水面前速度减为零。运动过程中,弹性绳始终处于弹性限度内,取与平台同高度的O点为坐标原点,以竖直向下为y轴正方向,忽略空气阻力,人可视为质点。人从跳下至第一次到达最低点的运动过程中,用v、a、t分别表示人的速度、加速度和下落时间,下列描述v与t、a与y关系的图像可能正确的是()6.如图所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为m的物体A、B(B物体与弹簧连接),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a(a<g)的匀加速运动,重力加速度为g,则下列说法不正确的是()甲乙A.施加外力F大小恒为m(g+a)B.A、B分离时,弹簧弹力恰好为零C.A、B分离时,A上升的距离为mD.弹簧恢复到原长时,物体B的速度达到最大值7.(2019·全国卷Ⅲ)如图甲,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FT随时间t变化的关系如图乙所示,木板的速度v与时间t的关系如图丙所示。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()A.木板的质量为1kgB.2~4s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0.2二、非选择题(本题共3小题,共44分)8.(14分)2020年2月18日,我国发射的嫦娥四号着陆器和玉兔二号探测器再次启动,打破了探测器在月球上工作的世界纪录,并将开始第15个月昼的科学探测活动。若着陆器与探测器总质量为1.5×103kg,着陆过程简化如下:在距月面102m处悬停,当发动机推力为F1时,先竖直向下做匀加速直线运动;当发动机推力为F2时,随即做匀减速直线运动,且两个阶段加速度大小相等,刚好在距离月面2m时再次悬停,此过程总共用时600s;此后关闭发动机做自由落体运动,直到接触月球表面。月球表面重力加速度g取1.6m/s2。求:(1)探测器接触月球表面时的速度大小;(2)发动机施加推力的差值F2F1的大小。9.(14分)(2021·广东广州期末)汽车行驶在连续长下坡路段时,由于持续刹车,容易使刹车片过热而失效,从而引发事故。为此,在连续长下坡路段右侧的适当位置,会设置紧急避险车道,以使失控车辆能够驶离主车道,安全减速直至停止。一辆质量为m0=2m的货车上载有一个未绑定、质量为m的货物,发生故障时失去动力与刹车阻力,司机驾车冲上一个倾角为θ=37°的避险车道。已知货车在避险车道底部时速度v0=28m/s,货车在避险车道受到地面的阻力为车与货物总重的45,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2(1)假设货物与货车车厢没有发生相对滑动,求货车冲上避险车道后的加速度大小。(2)在第(1)问的前提下,要使货车安全减速直至停止,紧急避险车道至少要多长?(3)如果货物与车厢底板间的动摩擦因数μ=0.75,货物与驾驶室相距L=4m,请通过计算判断货物是否会相对车厢滑动,是否会撞上驾驶室。10.(16分)如图所示,矩形拉杆箱上放着平底箱包,在与水平方向成α=37°的拉力F作用下,一起沿水平面从静止开始加速运动。已知箱包的质量m=1.0kg,拉杆箱的质量m拉杆箱=9.0kg,箱底与水平面间的夹角θ=37°,不计所有接触面间的摩擦,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)若F=25N,求拉杆箱的加速度大小。(2)在(1)的情况下,求拉杆箱运动x=4.0m时的速度大小。(3)要使箱包不从拉杆箱上滑出,求拉力的最大值。

专题能力训练2力与物体的直线运动1.D解析:小球受到重力、弹力以及浮力作用,处于静止状态。A球的重力大于浮力,所受弹力向上。B、C两球的重力小于浮力,所受弹力向下。剪断绳以后,重力全部用来改变运动状态,浮力消失。A、B、C三球及水杯的重力在竖直方向产生相同的加速度,相对运动由弹力产生,A球所受弹力向上,相对于杯底向上运动,B球所受弹力向下,相对于杯底向下运动,C球所受弹力瞬间消失,相对于杯底无运动,故选D。2.A解析:当两球运动至二者相距35l时,如图所示,由几何关系可知sinθ=3l10l2=35,设绳子拉力为FT,水平方向有2FTcosθ=F,解得FT=583.D解析:此过程电动玩具火车加速度恒定,根据匀变速直线运动规律有x=v0+vt2t,代入数据解得t=2s,选项A错误。根据加速度公式有a=vt-v0t=6-22m/s2=2m/s2,选项B错误。根据速度—位移公式有vt'2v02=2ax',代入数据解得x'=54.D解析:0~10s时间内,图像斜率越来越大,则加速度越来越小,故A错误。t=2s时电梯正在加速,但不知道运动方向,所以无法判断是否处于超重状态,故B错误。t=3s时图像斜率为32,所以加速度为23m/s2,故C错误。t=0时,图像斜率为145.D解析:设弹性绳原长为l,且t1时刻弹性绳刚好到达原长,则0~t1时间内人的加速度大小恒为重力加速度g,vt图像为一条过原点的倾斜直线;设t2时刻弹性绳的弹力大小与人的重力大小相等,此时人的加速度为0,则t1~t2时间内人做加速度减小的加速运动,vt图像切线的斜率逐渐减小至零;设t3时刻人第一次到达最低点,则t3时刻人的速度为零,t2~t3时间内人做加速度增大的减速运动,vt图像切线的斜率为负且绝对值逐渐增大,综上所述可知A、B错误。根据A、B项分析同理可知,当0<y≤l时有a=g,ay图像应为平行于y轴的直线;当y>l时,设人的质量为m,根据牛顿第二定律有a=gk(y-6.ABD解析:AB整体原来静止,合外力为零,施加外力F的瞬间,对AB整体,根据牛顿第二定律,有F=2ma,故A错误。物体A、B在t1时刻分离,此时A、B具有共同的v与a,且A、B间作用力为0,对B有F弹mg=ma,解得F弹=m(g+a),故B错误。施加F前,物体AB整体平衡,根据平衡条件,有2mg=kx1,解得x1=2mgk;A、B在t1时刻分离,由F弹=m(g+a)=kx2,解得x2=m(g+a)k,则A、B分离时,A上升的距离为Δx=x1x2=7.AB解析:对物块受力分析可知,细绳对物块的拉力FT等于木板与物块间的摩擦力。由题图乙可知,滑动摩擦力Ff=0.2N,设木板质量为m木,对木板: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正确。对木板:2~4s内,FFf=m木a1,a1=0.2m/s2,求得F=0.4N,B正确。对木板:0~2s,拉力F与静摩擦力Ff静平衡,8.答案:(1)4510m/s(2)解析:(1)探测器从距离月面2m处自由下落,由v2=2gx得v=2gx=2(2)设加速过程中的最大速度为vm。加速阶段有vm2=2减速阶段有vm2=2由题有x1+x2=102m2m=100m加速阶段的时间t1=v减速阶段的时间t2=v由题有t1+t2=600s联立解得a=1900m/s由牛顿第二定律得加速阶段:mgF1=ma减速阶段:F2mg=ma解得F2F1=1039.答案:(1)14m/s2(2)28m(3)会撞上驾驶室解析:(1)以货物与货车整体为研究对象,根据牛顿第二定律得(m0+m)gsinθ+45·(m0+m)g=(m0+m)解得a=14m/s2。(2)货车安全减速直至停止的过程,有0v02=2(a解得s=28m即紧急避险车道至少要28m长。(3)设货物相对车厢向前发生相对滑动,由牛顿第二定律得:对货物有mgsinθ+μmgcosθ=ma1对货车有m0gsinθ+45·(m0+m)gμmgcosθ=m0a解得a1=12m/s2,a2=15m/s2。因a2>a1,所以货物会相对车厢滑动,且货车的速度先减为零。设刹车后货物和车厢停下运动的位移分别为s1和s2。0v02=2(a1)0v02=2(a2)解得s1=32.7m,s2=26.1m得s1s2>L,则货物会撞上驾驶室。10.答案:(1)2m/s2(2)4m/s(3)93.75N解析:(1)若F=25N,以整体为研究对象,水平方向根据