人教版新教材必修一第四章通过运动判断受力专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
如图所示,质量为的物体放在斜面体上,在斜面体以加速度水平向右做匀加速直线运动的过程中,物体始终与斜面体保持相对静止,则斜面体对物体的摩擦力和支持力分别为重力加速度为( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
一物块在时刻滑上一固定斜面,其运动的图线如图所示,若重力加速度及图中的、、均为已知量,则不可求出
A. 斜面的倾角 B. 物块的质量
C. 物块与斜面间的动摩擦因数 D. 物块沿斜面向上滑行的最大高度
倾角为外表面光滑的楔形滑块放在水平面上,滑块的顶端处固定一细线,细线的另一端拴一小球,已知小球的质量为;当滑块以的加速度向右加速运动时,则细线拉力的大小为取( )
A. B. C. D.
某物理兴趣小组用频闪照相机测小球在竖直上抛过程中受到的空气阻力。将一质量为的小球靠近墙面竖直向上抛出,用频闪照相机记录了全过程,图甲和图乙分别是上升过程和下降过程的频闪照片,是运动的最高点。设小球所受阻力大小不变,则小球受到的阻力大小约为 ( )
A. B. C. D.
年月至月,我国南方某些地区连日暴雨,共有条河流发生超警戒线的洪水。某次无风的情况下,一雨滴在空中下落过程中的速度随时间变化的图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 雨滴下落过程中的加速度可能大于重力加速度 B. 雨滴下落过程中的加速度方向发生了变化
C. 当速度等于时,雨滴所受空气阻力等于重力 D. 随着雨滴速度的增加,空气阻力逐渐减小
第届冬奥会将于年月在北京张家口举行。图为某运动员的滑雪训练过程,运动员沿倾斜直滑道由静止开始做匀加速直线运动,到达水平滑道后立即做匀减速直线运动,直至停止。若已知运动员滑雪过程的总路程和总时间,则可求解的物理量为( )
A. 最大速度 B. 加速阶段的加速度 C. 减速阶段的阻力大小 D. 斜坡倾角
近几年,我国科研人员自主研制了多款无人机,已在多个领域广泛应用。一架微型无人机在某次执行任务时由静止开始竖直向上运动,一段时间后关闭动力系统,其图像如图所示。已知无人机质量为,运动过程中空气阻力大小恒定,取。无人机的升力大小为
A. B. C. D.
某物体受一水平拉力作用沿水平粗糙地面做直线运动,其速度图象如图所示,物体质量为,重力加速度取,则
A. 在时间内,物体的位移为 B. 在时速度方向发生了改变
C. 第秒内的拉力比第秒内的拉力大 D. 第秒内拉力与第秒内拉力之差一定为
一名跳伞运动员从悬停在高空的直升机中跳下,研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运动情况,通过分析数据,画出了运动员从跳离飞机到落地的过程中在空中沿竖直方向运动的图像如图所示,则对运动员的运动,下列说法不正确的是 ( )
A. 内做加速度逐渐减小的加速运动 B. 内跳伞运动员处于超重状态
C. 内运动员所受阻力逐渐增大 D. 内运动员所受阻力逐渐增大
如图甲所示,物块的质量,计时开始时物块的速度,在一水平向左的恒力作用下,物块从点沿粗糙的水平面向右运动,某时刻后恒力突然反向,整个过程中物块速度的平方随物块位置坐标变化的关系图象如图乙所示,。下列说法中正确的是
A. 内物块的加速度的大小为 B. 在时物块的速度为
C. 恒力的大小为 D. 物块与水平面间的动摩擦因数为
二、计算题(本大题共3小题,共40.0分)
如图所示,光滑固定斜面长,倾角,段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量的小物块从斜面顶端由静止开始滑下。小物块与地面间的动摩擦因数为。不计空气阻力,小物块可视为质点,取,,。求:
小物块在斜面上运动时的加速度大小
小物块在水平地面上滑行的最远距离。
某航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,质量,动力系统提供的恒定升力。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。假设飞行器飞行时所受阻力大小不变,取重力加速度。
第一次试飞,飞行器飞行时到达的高度,求飞行器所受阻力。
第二次试飞,飞行器飞行时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,求飞行器能到达的最大高度。
如图所示,在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮,一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物体、相连,、的质量分别为、现用一水平恒力拉物体,使物体上升、均从静止开始运动已知当上升距离为时,的速度为已知与桌面的动摩擦因数,重力加速度为求:
、系统的加速度大小.
力的大小和物体对轻绳的拉力.
若当的速度为时,外界原因导致轻绳突然断了,那么在上升的过程中,向左运动多远?
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
隔离对物体分析,结合物体的加速度,采用正交分解,通过牛顿第二定律求出摩擦力和支持力的大小.
解决本题的关键能够正确地受力分析,抓住物体与斜面的加速度相等,结合牛顿第二定律进行求解.
【解答】
解:对物体受力分析,受重力、支持力、摩擦力沿斜面向上,向右匀加速,故合力大小为,方向水平向右;
采用正交分解法,在平行斜面方向,有:,
在垂直斜面方向,有:,
联立解得:,;
故A正确,BCD错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【分析】
由图可求得物体运动过程及加速度,再对物体受力分析,由牛顿第二定律可明确各物理量是否能够求出。
本题考查牛顿第二定律及图象的应用,要注意图象中的斜率表示加速度,面积表示位移;同时注意正确的受力分析,根据牛顿第二定律明确力和运动的关系。
【解答】
由图可知,物体先向上减速到达最高时再向下加速度;图象与时间轴围成的面积为物体经过的位移,故可出物体在斜面上的位移;
图象的斜率表示加速度,上升过程及下降过程加速度均可求,上升过程有:;
下降过程有:;两式联立可求得斜面倾角及动摩擦因数;
但由于均消去,故无法求得质量;因已知上升位移及夹角,则可求得上升的最大高度;
本题选择不能求出的;故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要是考查了牛顿第二定律的知识;利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答。
根据牛顿第二定律求出支持力为零时滑块的加速度,从而判断小球是否脱离斜面飘起,再根据平行四边形定则求出拉力的大小。
【解答】
当小球对滑块的压力等于零时,对小球受力分析,受重力、拉力,如图所示;
根据牛顿第二定律,有:
水平方向:;
竖直方向:
解得:
当斜面体以的加速度向左运动时,对小球受力分析如图,
由于,所以小球会飘起来,假设与水平面夹角为,
根据牛顿第二定律,有:
,
解得:,所以A正确,BCD错误。
故选:。
4.【答案】
【解析】
【分析】
闪光照相的频率一定,小球每经过两个相邻位置的时间间隔是相同的,根据位移公式求出两种情况的加速度之比,根据牛顿第二定律列方程表示出上升和下落的加速度,联立即可求解.
解决本题的关键是利用匀变速直线运动的推论求出两种情况下的加速度,进而由牛顿第二定律即可求解.
【解答】
设每块砖的厚度是,闪光周期为向上运动时,根据匀变速运动的推论有:
向下运动时有:
联立得:
根据牛顿第二定律,向上运动时:
向下运动时:
联立得:;
故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据图像得出加速度变化情况,再根据牛顿第二定律得出空气阻力的变化情况。
本题是根据运动情况分析受力,中间的桥梁是加速度。
【解答】
根据图像可知,雨滴做加速度减小的加速运动,最终加速度为零,最后匀速,雨滴下落过程中受到重力和空气阻力,根据牛顿第二定律得出,加速度减小是因为随速度的增加空气阻力增大,而最终匀速时空气阻力等于重力,故C正确,D错误;
B.因为匀速之前一直加速,所以加速度方向始终竖直向下,故B错误;
A.因为加速度方向一直向下,阻力小于重力,所以,加速度不可能大于,故A错误;
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
A.结合题意,利用运动学规律判断运动员的最大速度可求;
结合题意,利用运动学规律和牛顿第二定律判断加速阶段的加速度和斜坡倾角不可求;
C.结合题意,利用运动学规律和牛顿第二定律判断减速阶段的阻力不可求。
本题考查牛顿第二定律和运动学规律,关键要熟记匀变速直线运动的几个基本公式,并能熟练运用。
【解答】
A.设运动员的最大速度大小为,由题意可知运动员滑雪过程的总路程和总时间之间满足
故最大速度可知,故A正确;
设加速阶段的加速度大小为,根据运动学规律可知有
只知道加速阶段的初速度和末速度,不知道加速位移,不能求出加速度大小;
利用牛顿第二定律有
加速度大小不能求出,故斜坡倾角不可求,故BD错误;
C.设减速阶段加速度大小为,根据运动学规律可知有
只知道减速阶段的初速度和末速度,不知道减速位移,不能求出加速度大小;
利用牛顿第二定律有
加速度大小不能求出,故不能求出减速阶段的阻力大小,故C错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查图像和牛顿运动定律的应用。
根据图像可以确定物体的加速度,再结合牛顿第二定律求解物体的受力。
【解析】
由题图知,图像的斜率即为无人机运动的加速度,故内无人机的加速度大小,内无人机的加速度大小,由牛顿第二定律得,,由以上两式解得,,故选项D正确。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了图象,明确在图象中斜率的含义,与时间轴所围面积的含义,结合牛顿第二定律即可判断。
在图象中,斜率代表加速度,与时间轴所围面积为物体所围面积,速度正负表示运动方向;结合牛顿第二定律求得拉力的大小关系。
【解答】
A.因图象的“面积”等于物体的位移,在时间内,物体的位移为,选项A正确;
B.速度的正负表示物体的运动方向,由图可知,在时,物体的速度方向没有改变,选项B错误;
C.由图像知第内加速度为,设摩擦力为,第秒内拉力,则,第秒内,则,选项C错误;
D.由图像知第内加速度为,若第秒内如果拉力与运动方向同向,则,,若第秒内拉力与运动方向反向,则,,选项D错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查理解速度时间图象的能力。关键要根据图线的斜率等于加速度,来分析运动员的运动情况。
【解答】
A.根据图象的斜率表示加速度,知内图线的切线斜率在减小,说明运动员做加速度逐渐减小的加速运动。故A正确。
B.内运动员做减速运动,加速度方向向上,跳伞运动员处于超重状态,故B正确。
C.内,根据牛顿第二定律得,减小,则运动员所受阻力逐渐增大,故C正确。
D.内,根据牛顿第二定律得,减小,则运动员所受阻力逐渐减小,故D错误。
本题选不正确的,故选 D。
10.【答案】
【解析】
【分析】
通过图象可知,物块在恒力作用下先做匀减速直线运动,恒力反向后做匀加速直线运动,根据图线求出匀加速直线运动和匀减速直线运动的加速度大小,结合牛顿第二定律求出恒力和摩擦力的大小.
解决本题的关键通过图线理清物体在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行分析.
【解答】
A、由题可知,物体开始时在恒力作用下运动,在内的运动方向是相同的,由题乙可知, 内物块做匀减速直线运动。物体匀减速直线运动的加速度大小为:
,A错误;
B.由,B正确;
匀加速直线运动的加速度大小为:,根据牛顿第二定律得:,,联立两式解得:,,则动摩擦因数为:,CD错误。
故选B.
11.【答案】解:物块在斜面上运动时,由牛顿第二定律得:
解得:;
由解得物块在点时的速度大小
物块在水平面上运动时,由牛顿第二定律:
解得加速度大小
小物块在水平面上滑行的最远距离。
【解析】本题考查牛顿第二定律的应用,弄清楚运动过程,熟悉牛顿第二定律和运动学公式是解题的关键。
物块在斜面时,由牛顿第二定律列方程得出加速度大小;
由速度位移公式列方程求出物块在点时的速度大小,物块在水平面上运动时,由牛顿第二定律得出运动的加速度大小,由速度位移公式得出滑行的最远距离。
12.【答案】解:第一次试飞,飞行器做匀加速直线运动,设加速度为,则有,由牛顿第二定律可得,代入数据可得.
第二次试飞,设失去升力时飞行器的速度为,上升的高度为,则有,,设失去升力后还能上升的高度为,根据动能定理有,代入数据可求得,,则飞行器能到达的最大高度.
【解析】见答案
13.【答案】解:物体匀加速上升,根据速度位移公式,有:,解得
对运用牛顿第二定律,得到:
对运用牛顿第二定律,得到:
联立解得:、
根据牛顿第三定律,物体对轻绳的拉力大小为,方向竖直向下。
细线断开后,物体由于惯性继续上升,根据速度时间公式,有:
对运用牛顿第二定律,得到:
物体做匀加速直线运动,根据速度时间公式,有
解得
【解析】对物体运用速度位移公式列式,求出加速度,然后分别对、受力分析,根据牛顿第二定律列式后联立求解即可;
根据速度时间公式得到上升的时间,然后对物体受力分析求出加速度,根据位移时间公式求解出该时间内的位移。
本题关键是分别对、受力分析,然后根据牛顿第二定律列式,再结合运动学公式列式,最后联立求解。
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