高考物理二轮总复习阶段训练（一）力与运动

阶段训练(一)力与运动(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54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,6~9题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(2021·广东实验中学附属天河学校高一开学考试)有一种电动平衡独轮车,其中间是一个窄窄的轮子,两侧各有一块踏板,当人站在踏板上向右运动时,可简化为如图甲、乙所示的模型。关于人在运动中踏板与人之间的摩擦力,下列说法正确的是()甲乙A.考虑空气阻力,当人以如图甲所示的状态向右匀速运动时,踏板所受摩擦力向右B.不计空气阻力,当人以如图甲所示的状态向右加速运动时,踏板所受摩擦力向右C.考虑空气阻力,当人以如图乙所示的状态向右匀速运动时,脚所受摩擦力可能为零D.不计空气阻力,当人以如图乙所示的状态向右加速运动时,脚所受摩擦力不可能为零2.近年来,我国加大了环境治理,践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念,沙尘天气明显减少。现把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空中不动。已知风对沙尘的作用力表达式为F=αρSv2,其中α为常数,ρ为空气密度,S为沙尘颗粒的截面积,v为风速。设沙尘颗粒为球形,密度为ρ0,半径为r,风速竖直向上,重力加速度为g,则v的表达式为()A.4ρgr3αC.ρ0grαρ3.如图所示,固定倾斜直杆上套有一个质量为m的小球和两根原长均为l的轻弹簧,两根轻弹簧的一端与小球相连,另一端分别固定在杆上相距为2l的A、B两点。已知直杆与水平面的夹角为θ,两弹簧的劲度系数均为k=3mgsinθl,小球在距B点45l的P点处于静止状态,重力加速度为gA.Ff=mgsinB.Ff=mgsinC.Ff=mgsinD.Ff=mgsin4.(2022·广东深圳模拟)2021年5月15日7时18分,天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。下图为天问一号登陆火星前的变轨示意图,天问一号经椭圆轨道Ⅱ进入环火星圆轨道Ⅰ,P、Q两点分别是椭圆轨道Ⅱ的远火星点和近火星点,两轨道相切于Q点。已知地球表面重力加速度为g,火星质量约为地球质量的110,火星半径约为地球半径的25,天问一号着陆巡视器的质量为m。下列说法正确的是(A.天问一号在轨道Ⅱ运行到Q点的速度小于在圆轨道Ⅰ运行的速度B.天问一号在轨道Ⅱ运行到P点的速度大于在圆轨道Ⅰ运行的速度C.天问一号着陆巡视器在火星表面所受重力约为85D.天问一号着陆巡视器在火星表面所受重力约为585.(2021·河南高三二模)牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中设想,物体抛出的速度很大时,就不会落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。如图所示,将物体从一座高山上的O点水平抛出,抛出速度一次比一次大,落地点一次比一次远,设图中A、B、C、D、E是从O点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道。已知B是圆形轨道,C、D是椭圆轨道,在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力,永远地离开地球。空气阻力和地球自转的影响不计,则下列说法正确的是()A.物体从O点抛出后,沿轨道A运动落到地面上,物体的运动不是平抛运动B.在轨道B上运动的物体,抛出时的速度大小为11.2km/sC.使轨道C、D上物体的运动轨道变为圆轨道,这个圆轨道可以过O点D.在轨道E上运动的物体,抛出时的速度一定等于或大于16.7km/s6.高铁已成为重要的“中国名片”,领跑世界。一辆由8节车厢编组的列车,从车头开始编号的第2、3、6和7共4节为动力车厢,其余为非动力车厢,每节车厢质量均为m。当列车在平直轨道上匀加速启动时,每节动力车厢牵引力大小均为F,每节车厢所受阻力为车厢重力的k倍,重力加速度为g。则()A.启动时车厢对乘客作用力的方向竖直向上B.整列车的加速度大小为FC.第3节车厢对第2节车厢的作用力大小为0D.第2节车厢对第1节车厢的作用力大小为F7.(2021·河南洛阳期末)设计师设计了一个非常有创意的募捐箱,如图甲所示,硬币从投币口进入,接着在募捐箱上漏斗形的部位(如图乙所示,O点为漏斗形口的圆心)滚动很多圈之后从中间的小孔掉入募捐箱。如果硬币在不同位置的运动都可以看成匀速圆周运动,摩擦阻力忽略不计,则关于某一枚硬币通过a、b两处时运动和受力情况的说法正确的是()甲乙A.在a、b两处做圆周运动的圆心都为O点B.向心力的大小Fa=FbC.角速度的大小ωa<ωbD.向心加速度的大小aa<ab8.如图所示,某生产线上相互垂直的甲、乙传送带等高,宽度均为d,而且均以大小为v的速度运行,图中虚线为传送带中线。一工件(视为质点)从甲左端释放,经长时间由甲右端滑上乙,滑至乙中线处时恰好相对乙静止。下列说法正确的是()A.工件在乙传送带上的痕迹为直线,痕迹长为22B.工件从滑上乙到恰好与乙相对静止所用的时间为dC.工件与乙传送带间的动摩擦因数μ=vD.乙传送带对工件的摩擦力做功为09.(2021·河南高三三模)宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统,其中有一种三星系统如图所示,三颗质量均为m的星球位于边长为R的等边三角形的三个顶点上,并绕其中心O做匀速圆周运动。忽略其他星球对它们的引力作用,引力常量为G,以下对该三星系统的说法正确的是()A.每颗星球做圆周运动的半径都为33B.每颗星球做圆周运动的加速度都与三颗星球的质量无关C.每颗星球做圆周运动的周期都为2πRRD.若距离R和m均增大为原来的3倍,则每颗星球的线速度大小不变二、非选择题(本题共2小题,共46分)10.(22分)如图所示,水平转盘可绕竖直中心轴转动,盘上叠放着质量均为1kg的A、B两个物块,B物块用长为0.25m的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连,两个物块和传感器的大小均可不计。细线能承受的最大拉力为8N。A、B间的动摩擦因数为0.4,B与转盘间的动摩擦因数为0.1,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。转盘静止时,细线刚好伸直,传感器的读数为零。当转盘以不同的角速度匀速转动时,传感器上就会显示相应的读数F。g取10m/s2。求:(1)绳子刚有拉力时转盘的角速度;(2)A物块刚脱离B物块时转盘的角速度;(3)绳子刚断开时转盘的角速度;(4)试通过计算在坐标系中作出Fω2图像。11.(24分)(2022·湖南高考模拟)如图甲所示,与长木板质量相等的小铁块位于长木板的最左端,t=0时刻开始二者以v0=8m/s的初速度一起向右运动,t=0.5s时长木板与右侧的挡板相碰(碰撞时间极短),碰撞之前的运动过程中小铁块与长木板通过锁定装置锁定,碰撞前瞬间解除锁定,碰撞过程中没有能量损失,长木板运动的部分vt图像如图乙所示,在运动过程中小铁块刚好没有从长木板上滑下。小铁块可视为质点,重力加速度g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:甲乙(1)长木板与水平地面之间以及小铁块与长木板之间的动摩擦因数;(2)长木板的长度。

阶段训练(一)力与运动1.C解析:考虑空气阻力,当人以如图甲所示的状态向右匀速运动时,人所受空气阻力向左,根据平衡条件,人所受到踏板的摩擦力向右,根据牛顿第三定律,踏板所受摩擦力向左,所以A错误;不计空气阻力,当人以如图甲所示的状态向右加速运动时,人受到的合力方向向右,即摩擦力方向向右,根据牛顿第三定律,踏板所受摩擦力向左,所以B错误;考虑空气阻力,当人以如图乙所示的状态向右匀速运动时,根据平衡条件,如果人受到的支持力和重力的合力大小等于空气阻力大小,人所受摩擦力为零,所以C正确;不计空气阻力,当人以如图乙所示的状态向右加速运动时,根据牛顿第二定律,如果人受到的支持力和重力提供加速度,则脚所受摩擦力可能为零,所以D错误。2.B解析:沙尘颗粒悬浮时受力平衡,根据平衡条件,有mg=F其中m=ρ0V=ρ0×43πr由题意知F=αρSv2,S=πr2联立以上四式得v=4ρ3.A解析:小球在P点时两根弹簧的弹力大小相等,设为F,根据胡克定律有F=kl-45l;设小球静止时受到的摩擦力大小为Ff,方向沿杆向下,根据平衡条件有mgsinθ+Ff=2F,解得F4.D解析:天问一号经椭圆轨道Ⅱ进入环火星圆轨道Ⅰ时,需要减速,所以在轨道Ⅱ运行到Q点的速度大于在圆轨道Ⅰ运行的速度,选项A错误。根据万有引力提供向心力GMmR2=mv2R,解得v=GMR,可知天问一号在轨道Ⅰ运行时的速度大于在过P点的圆轨道运行时的速度,而天问一号在P点由圆轨道进入轨道Ⅱ需减速,选项B错误。物体在地球表面,重力近似等于万有引力,则GM地mR地2=mg,解得5.C解析:物体从O点抛出后,沿轨道A运动落到地面上,不考虑空气阻力,物体只受重力作用,且水平抛出,所以物体的运动是平抛运动,故A错误;B是圆形轨道,绕地球做匀速圆周运动,其抛出速度需要大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度,故B错误;使轨道C、D上运动的物体在近地点减速,只要速度合适,就可以使物体的运动轨道变为过O点的圆轨道,故C正确;当物体抛出速度大于或等于第二宇宙速度(11.2km/s),物体会脱离地球引力,当物体抛出速度大于或等于第三宇宙速度(16.7km/s),物体会脱离太阳引力,故D错误。6.BC解析:启动时车厢对乘客竖直方向有竖直向上的支持力,水平方向有沿动车运动方向的摩擦力,两个力的合力方向斜向上方,故A错误;对整体列车,根据牛顿第二定律得4F8kmg=8ma,解得a=F-2kmg2m,故B正确;对第1、2节车厢的整体,根据牛顿第二定律得F32+F2kmg=2ma,解得F32=0,故C正确;对第1节车厢,根据牛顿第二定律得F21kmg=ma,解得7.CD解析:在a、b两处做圆周运动的圆心是分别过a、b两点作通过O点的竖直轴的垂线,垂足即为做匀速圆周运动的圆心,不是以O点为圆心的,故A错误;设在a、b所在弧的切线与水平方向的夹角为α、β,根据受力分析可得在a处的向心力Fa=mgtanα,在b处的向心力Fb=mgtanβ,而α<β,故向心力的大小Fa<Fb,故B错误;根据向心力公式F=mrω2,又有Fa<Fb,ra>rb,则角速度的大小ωa<ωb,故C正确;根据F=ma,可知在a、b两处的向心加速度分别为aa=gtanα,ab=gtanβ,而α<β,故向心加速度的大小aa<ab,故D正确。8.AD解析:工件滑上乙时,相对于乙上的那一点的速度分为水平向右的v和向后的v,合速度为2v,就是沿着与乙运动方向成45°的方向,而滑动摩擦力与相对运动的方向相反,即与合速度方向在同一直线上,故工件相对于乙的运动轨迹肯定是直线,故A正确。假设它受滑动摩擦力Ff=μmg,与乙运动方向夹角θ=45°,则相对于乙的加速度也沿这个方向,经过t后,它滑到乙的中线上并相对于乙静止,根据牛顿第二定律,有μmg=ma,解得a=μg;运动距离l=2×d2=22d,又l=12at2,2v2t=l,联立得t=dv,μ=2v2gd9.ACD解析:由几何关系知每颗星球做圆周运动的半径r=33R,故A正确;任意两颗星之间的万有引力为F=Gm2R2,一颗星受到的合力F1=3F,合力提供它们的向心力3GmmR2=ma,解得a=3GmR2,与三颗星球的质量m成正比,故B错误;合力提供它们的向心力3GmmR2=m4π2T210.答案:(1)2rad/s(2)4rad/s(3)6rad/s(4)见解析解析:(1)对AB整体分析,当绳子刚有拉力时,根据牛顿第二定律得μ1·2mg=2mrω解得ω1=μ1g则F=0,ω∈[0,2]。(2)当A物块所受的摩擦力等于最大静摩擦力时,A将要脱离B物体,有mω22r=μ得ω2=μ2g此时绳子的拉力为F=2mω22rμ12mg=2×16×0接下来随角速度的增大,A脱离B物体。则F=2mω2rμ12mg=0.5ω22,ω∈[2,4]。(3)只有B物体做匀速圆周运动,当拉力最大时的角速度为ω3,根据牛顿第二定律得Fmax+μ1mg=mrω解得ω3=6rad/s当角速度为ω2时,mrω22=1×0.25×16N=4N>μ则F=mω2rμ1mg=0.25ω21,ω∈[4,6]。(4)坐标系中作出Fω2图像如图所示。11.答案:(1)0.40.2(2)10.8m解析:(1)设长木板与小铁块的质量均为m,长木板与水平地面之间的动摩擦因数为μ1,小铁块与长木板之间的动摩擦因数为μ2。由vt图像可得,0~0.5s时间内长木板与小铁块整体的加速度大小为a1=Δv1Δt1对此过程由牛顿第二定律得μ1·2mg=2ma1解得μ1=0.40.5s时刻之后,长木板向左做匀减速直线运动,小铁块向右做匀减速直线运动。由vt图像可得,0.5s之后长木板的加速度大小为a2=Δv2Δt2对长木板由牛顿第二定律得μ1·2mg+μ2mg=ma2解得μ2=0.2。(2)由牛顿第二定律可得,0.5s时刻之后小铁块的加速度大小为a3=μ2g=0.2×10m/s2=2m/s20.5s时刻之后,长木板与小铁块均以v=6m/s的速度分别向左、向右做匀减速直线运动