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运动和力的关系 高频考点梳理
专题练 2026届高考物理复习备考
一、单选题
1.图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图,图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像,图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。根据图像分析可知( )
A.尚清华的重力可由b点读出,为300N
B.尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态
C.尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态
D.尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度
2.光滑水平面上,质量分别为m1、m2的物体A、B紧靠在一起,在大小分别为F1、F2的水平恒力的共同作用下,A、B一起无初速向右做匀加速运动,则A、B之间弹力的大小为( )
A. B. C. D.
3.如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定有质量为m的小球,下列关于杆对球的作用力F的判断中,正确的是( )
A.小车静止时,F=mgsinθ,方向沿杆向上
B.小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直杆向上
C.小车向右以加速度a运动时,一定有
D.小车向左以加速度a运动时,,方向斜向左上方,与竖直方向的夹角α满足
4.乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择.若某一缆车沿着坡度为30°的山坡上行,经历匀加速、匀速、匀减速三个阶段,若加速、减速的加速度的大小均为,如图所示,.在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车运行中保持竖直状态,缆绳与山坡平行).则下列说法正确的是
A.加速阶段小物块受到的摩擦力方向沿斜面向下
B.加速阶段小物块受到的滑动摩擦力大小为mg
C.匀速阶段小物块受到的摩擦力为0
D.减速阶段小物块受到的摩擦力为0
5.图甲所示为乘客在进入地铁乘车前,将携带的物品放到水平传送带上通过安全检测仪接受检查时的情景,图乙所示为水平传送带装置示意图。紧绷的传送带始终以0.5m/s的恒定速率运行,乘客将行李(可视为质点)无初速度地放在传送带左端的a点,行李与传送带之间的动摩擦因数为0.5,a、b间的距离为2m,重力加速度g取。对于行李从a传送至b的整个过程,下列说法正确的是( )
A.行李做匀加速直线运动的加速度大小为
B.行李相对传送带有向右的相对位移,大小为0.025m
C.行李从a传送至b的时间为4.05s
D.行李从a传送至b的平均速度为0.25m/s
6.如图所示,在水平地面上有一斜面,质量均为m的A、B两物块放在斜面的等高处,A、B之间连接着一个轻质弹簧,其劲度系数为k,弹簧处于压缩状态,且物块与斜面均能保持静止。已知斜面的倾角为,两物块和斜面间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.斜面对A、B组成系统的静摩擦力的合力为0
B.斜面和水平地面间有静摩擦力
C.若将弹簧拿掉,物块有可能发生滑动
D.弹簧的最大压缩量为
7.如图所示,轻质弹簧下端固定在水平面上,上端叠放着两个质量均为m的物体A、B,其中物体B与弹簧拴接,初始时物体处于静止状态。t=0时,用竖直向上的拉力下作用在物体A上,使A开始向上做匀加速运动,测得两物体的-t图像如图所示,已知重力加速度为g,则( )
A.t=0时,F的大小为
B.弹簧的劲度系数为
C.A、B分离时弹簧弹力的大小为
D.0-t2过程中,B上升的高度为
二、多选题
8.如图所示,A为放在光滑水平桌面上的长方形物块,在它上面放有物块B和C。A、B、C的质量分别为1kg、5kg、1kg,B、C与A之间的动摩擦因数为0.10且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,K为轻滑轮,绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平位置。现用水平方向的恒定外力F拉滑轮,使A的加速度等于2m/s2,重力加速度取10m/s2,在这种情况时,下列说法正确的是( )
A.B、A之间沿水平方向的作用力的大小等于1N
B.B、A之间沿水平方向的作用力大于C、A之间的
C.外力F的大小等于22N
D.外力F的大小等于12N
9.如图(a)所示,一质量为的长木板静置于粗糙水平面上,其上放置一质量未知的小滑块,且长木板与小滑块之间接触面粗糙。小滑块受到水平拉力作用时,用传感器测出小滑块的加速度与水平拉力的关系如图(b)实线所示。已知地面与长木板的动摩擦因数为0.2,重力加速度,下列说法正确的是( )
A.小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.6
B.当水平拉力增大时,小滑块比长木板先相对地面发生滑动
C.小滑块的质量为
D.当水平拉力时,长木板的加速度大小为
10.如图所示,轻质弹簧下端固定在水平面上,上端叠放着A、B两个物块,系统处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物块A上,使A开始向上做匀加速运动,以系统静止时的位置为坐标原点,竖直向上为x正方向,得到F随x的变化图像如图乙所示.已知物块A的质量,重力加速度g取。则( )
A.弹簧的劲度系数为
B.物块A的加速度大小为
C.物块B的质量为
D.F作用瞬间,A、B之间的弹力大小为
11.如图所示,木板OA可绕轴O在竖直平面内转动,某研究小组利用此装置探索物块在方向始终平行于木板向上、大小为F=8 N的力作用下加速度与倾角的关系。已知物块的质量m=1 kg,通过DIS实验,描绘出了如图(b)所示的加速度大小a与倾角θ的关系图线(θ<90°)。若物块与木板间的动摩擦因数为0.2,假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。则下列说法中正确的是( )
A.由图象可知木板与水平面的夹角处于θ1和θ2之间时,物块所受摩擦力一定为零
B.由图象可知木板与水平面的夹角大于θ2时,物块所受摩擦力一定沿木板向上
C.根据题意可以计算得出物块加速度a0的大小为6 m/s2
D.根据题意可以计算当θ=45°时,物块所受摩擦力为
三、实验题
12.如图1所示为某实验小组“探究加速度与物体所受合力关系”的实验装置,气垫导轨上滑块(含遮光条)的质量为,遮光条的宽度为,两光电门间的距离为,滑块在气垫导轨上运动时可以忽略导轨的摩擦力,当地的重力加速度为,图中滑轮均为轻质滑轮。
(1)本实验 (填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量;
(2)将气垫导轨调至水平,再调整气垫导轨上连接滑块的细绳沿水平方向,气源开通后滑块在钩码重力的作用下做匀加速运动,遮光条先后通过两个光电门所用的时间分别为和,则滑块加速度的表达式为 (用已知量表示);
(3)保持滑块(含遮光条)的质量不变,多次改变钩码的质量,记录相应的弹簧秤读数,通过(2)步骤计算各组的加速度,描绘出图像如图2所示(图中和为已知量),则滑块质量的表达式为 (用已知量表示);
(4)根据图中的和可以推算出,当加速度大小为时,所挂钩码质量的表达式为 (用已知量表示)。
四、解答题
13.如图所示,物块A和B通过一根跨过光滑定滑轮的轻质细绳连接,质量m1= 2kg的物块A置于倾角θ = 24°的粗糙斜面上,细绳与斜面平行,物块B的质量m2= 3kg,用手按住物块A使两物块均静止,物块B距离地面高度h = 5m。现松手释放物块A,物块A恰好未与滑轮相碰,物块A与斜面间的动摩擦因数,物块B落地后不反弹,空气阻力、滑轮质量不计,取cos24° = 0.9,sin24° = 0.4,重力加速度g = 10m/s2,求:
(1)物块B落到地面前的加速度大小和细绳中拉力的大小;
(2)释放时物块A与定滑轮的距离。
14.如图所示,某弹性绳伸长时满足胡克定律,其原长为L,一端固定于竖直墙上A点,跨过光滑的定滑轮B,与穿过竖直杆、质量为m的小球在C处相连,此时ABC在同一水平线上,其中,弹性绳中的弹力大小恰为mg。小球从C点由静止开始下滑,到达D点时速度恰好为零,球与杆间的动摩擦因数,重力加速度为g,不计空气阻力。小球从C到D的过程中,求:
(1)小球在C处开始下滑瞬间,其加速度a的大小;
(2)小球下滑过程中,所受滑动摩擦力的大小。
15.如图所示,质量为M=2kg的木板B静止在粗糙的水平面上,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,木板长为L,距离木板右边s处有一挡板,在木板的左端放置一个质量m=3kg、可视为质点的小木块A,以初速度v0=5m/s滑上木板,小木块与木板之间的动摩擦因数μ1=0.2,取g=10m/s2。求:
(1)假设s足够大,且A没有从B上滑下来,请问B板至少要多长;
(2)要使木板不撞挡板,则挡板距离木板右边的距离s至少要多长。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D D D C D B AC AC BD
题号 11
答案 BC
1.C
【详解】A.开始时人处于平衡状态,人对传感器的压力为900N,人的重力也为900N,选项A错误;
B.b到c过程中,人对板的压力先小于人的真实重力,后大于人的真实重力,则人先处于失重状态后处于超重状态,选项B错误;
C.离开板后人只受重力的作用,处于完全失重状态,选项C正确;
D.b点对应时刻弹力与重力的差值要小于c点对应时刻弹力与重力的差值,则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度,选项D错误。
故选C。
2.D
【详解】根据牛顿第二定律对整体有
加速度方向水平向右,对物体B
联立解得
故D正确,ABC错误。
故选D。
3.D
【详解】
AB.小车静止时,球受到重力和杆的弹力作用,由平衡条件可得杆对球的作用力
方向竖直向上,故AB错误;
C.小车向右以加速度 a运动时,如图甲所示,只有当
时,才有
故C错误;
D.小车向左以加速度 a运动时,根据牛顿第二定律可知小球受到的合力水平向左,如图乙所示,则杆对球的作用力
方向斜向左上方,与竖直方向的夹角满足
故D正确。
故选D。
4.D
【详解】A、B项:小物块相对于斜面静止,因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力,缆车以加速度上行,小物块加速度也为,以小物块为研究对象,则有:,静摩擦力,方向平行斜面向上,故A、B错误;
C项:匀速阶段,小物块受到的静摩擦力为,方向平行于斜面向上,故C错误;
D项:向上减速时,,解得:,故D正确.
故应选:D.
5.C
【详解】A.开始时行李受到传送带向右的摩擦力,由牛顿第二定律得
所以加速度为
故A错误;
B.设经过t时间两者共速,则由得
该时间内行李的位移为
该时间内传送带的位移为
所以行李相对传送带向左运动,相对位移为
故B错误;
C.由题意行李匀速的时间为
所以行李从a传送至b的时间为
故C正确;
D.行李从a传送至b的平均速度为
故D错误。
故选C。
6.D
【详解】A.选A、B组成的系统为研究对象,摩擦力等于重力沿斜面的分力,即
选项A错误;
B.以A、B两物块和轻质弹簧、斜面组成的整体为研究对象进行受力分析知,整体只在竖直方向上受重力及地面的支持力,没有沿水平面的相对运动趋势,故斜面与水平地面间没有摩擦力作用,选项B错误;
C.以A为研究对象进行受力分析,在斜面内的力如图1,fA与弹力F弹和mgsinθ的合力大小相等、方向相反 ;当撤去弹簧,A在斜面内的受力如图2所示,则
fA' =mgsinθfA' D.由于,则
得
选项D正确。
故选D。
7.B
【详解】A.开始运动时的加速度
开始时对AB整体
解得
选项A错误;
B.开始时
在t1时刻AB脱离,此时对B
其中
联立解得弹簧的劲度系数为
选项B正确;
C.A、B分离时弹簧弹力的大小为
选项C错误;
D.在t2时刻B的速度最大,此时
则0-t2过程中,B上升的高度为
选项D错误。
故选B。
8.AC
【详解】AB.设ABC的质量分别为m、5m、m。当ABC一起匀加速运动时,对整体应用牛顿第二定律可得
设绳子拉力为T,AB间的摩擦力为,AC间的摩擦力为,对B应用牛顿第二定律可得
对C应用牛顿第二定律可得
又因为滑轮轻质,故
联立可得
,
AB间的最大静摩擦力为
AC间的最大静摩擦力为
故B受到的摩擦力方向水平向右。随着加速度的增大,AC面先达到最大静摩擦力,当AC面达到最大静摩擦力时,对于C有
解得
本题中A的加速度等于2m/s2,大于,所以AC面已经发生相对滑动,对A应用牛顿第二定律可得
解得
故A、B间保持相对静止,A、C间相对滑动,由上述分析可知,A、B间的摩擦力为静摩擦力大小为1N,A、C间的摩擦力为滑动摩擦力,大小为1N,故A正确,B错误;
CD.对A、B整体应用牛顿第二定律可得
解得
故外力大小为
C正确,D错误。
故选AC。
9.AC
【详解】A.设小滑块质量为,小滑块与长木板之间的动摩擦数为,当小滑块与长木板发生相对滑动时,对小滑块由牛顿第二定律有
得
由(b)图可得
A正确;
BC.从图(b)知,当拉力为时,小滑块与长木板恰好发生相对滑动,此时两物体具有共同加速度,对长木板分析,由牛顿第二定律有
得
对小滑块,有
得
因为
所以小滑块和长木板相对地面同时发生相对滑动,B错误,C正确;
D.由于
所以此时长木板的加速度未达到,D错误。
故选AC。
10.BD
【详解】A.以A、B整体为研究对象,静止时弹簧压缩量为
分离之前
即
F随x的变化图像的斜率等于劲度系数
A错误;
BC.时刻
分离时
联立解得
,
B正确、C错误;
D.施加拉力F的瞬间,A、B之间的弹力为,有
解得
D正确。
故选BD。
11.BC
【详解】AB.根据图象可知,当斜面倾角为θ1时,摩擦力沿斜面向下,当斜面倾角为θ2时,摩擦力沿斜面向上,则夹角大于θ2时,物块所受摩擦力一定沿木板向上;当斜面倾角在θ1和θ2之间时,物块处于静止状态,但摩擦力不一定为零,故A错误,B正确;
C.当θ=0°时,木板水平放置,物块在水平方向受到拉力F和滑动摩擦力f作用,已知
F=8N,
根据牛顿第二定律,物块的加速度
故C正确;
D.当θ=45°时,重力沿斜面的分量
最大静摩擦力
因为
所以,此时物块处于静止状态,受到静摩擦力,则
故D错误。
故选BC。
12. 不需要
【详解】(1)[1]滑块受到的拉力可以用弹簧秤测出,不需要满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量;
(2)[2]由匀变速直线运动速度与位移关系式知
代入得
(3)[3]根据牛顿第二定律知
由图像知
代入数据得
(4)[4]根据牛顿第二定律,对m有
对M有
代入得
13.(1),24N;(2)6m
【详解】(1)对物块A,由牛顿第二定律得
对物块B,由牛顿第二定律得
解得
(2)物块B落到地面前,由匀变速直线运动规律得
物块B落到地面后,对物块A,由牛顿第二定律得
由匀变速直线运动规律得
起始时物块A与定滑轮的距离为
解得
14.(1);(2)
【详解】(1)对小球,根据牛顿第二定律
其中
解得
(2)小球运动到、间任意位置时,设、,受力分析如图所示
处有
由几何关系知
解得
依题意可知,C处满足
根据
可得
15.(1)5m;(2)1.5m
【详解】(1)对木块A由牛顿第二定律得
解得
对木板B由牛顿第二定律得
解得
设经过时间t后A、B达到共同速度v,由运动学公式得
解得
,t时间段内,由运动学公式得A、B的位移分别为
所以B板至少长
解得
(2)当A、B相对静止后,以共同的加速度向前减速。牛顿第二定律得
解得
设木板B加速和减速通过的位移分别为x2、x3,则加速过程有
减速过程有
要使木板不撞挡板,则挡板距离木板右边的距离s至少为
解得
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