高考物理 力与物体的直线运动二轮真题训练

高考物理 力与物体的直线运动二轮真题训练

第2讲 力与物体的直线运动 ‎ ‎1.(2013·维坊模拟)如图所示，质量为m＝‎1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为‎10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2 N的恒力，在此恒力作用下(取g＝‎10 m/s2)(　　)‎ A．物体经10 s速度减为零 B．物体经2 s速度减为零 C．物体速度减为零后将保持静止 D．物体速度减为零后将向右运动 答案：　BC ‎2．汽车正在走进千家万户，在给人们的出行带来方便的同时也带来了安全隐患．行车过程中，如果车距较近，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带，假定乘客质量为‎70 kg，汽车车速为‎90 km/h，从踩下刹车到完全停止需要的时间为5 s，安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)(　　)‎ A．450 N　　　　　　　　 B．400 N C．350 N　　 D．300 N 答案：　C ‎3．用40 N的水平力F拉一个静止在光滑水平面上、质量为‎20 kg的物体，力F作用3 s后撤去，则第5 s末物体的速度和加速度的大小分别为(　　)‎ A．v＝‎6 m/s，a＝0　　 B．v＝‎10 m/s，a＝‎2 m/s2‎ C．v＝‎6 m/s，a＝‎2 m/s2　　 D．v＝‎10 m/s，a＝0‎ 答案：　A ‎4．(2013·全国大纲·19)将甲、乙两小球先后以同样的速度在距地面不同高度处竖直向上抛出，抛出时间相隔2 s，它们运动的v－t图象分别如直线甲、乙所示．则(　　)‎ A．t＝2 s时，两球高度相差一定为‎40 m B．t＝4 s时，两球相对于各自抛出点的位移相等 ‎ C．两球从抛出至落到地面所用的时间间隔相等 D．甲球从抛出至达到最高点的时间间隔与乙球的相等 解析：　运动过程与v－t图象相结合．甲、乙两小球抛出后均做竖直上抛运动，只是乙的运动滞后2 s．因初始位置高度不同，所以无法确定t＝2 s时两小球的高度差，选项A错误；v－t图象中位移的大小等于图线与t轴所围的面积，从图象中可以看出t＝4 s时两球相对于各自抛出点的位移相等，选项B正确；同时因抛出速度相同，所以从抛出至达到最高点的时间相同，从v－t图象知，该时间间隔均为3 s，选项D正确；因两球抛出时高度不同且高度差不确定，运动时间就不确定，选项C错误．‎ 答案：　BD ‎5．(2013·重庆卷·4)图甲为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动．分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图象分别对应图乙中的(　　)‎ ‎　‎ A．①、②和③　　 B．③、②和①‎ C．②、③和①　　 D．③、①和②‎ 解析：　小球对斜面的压力FN＝mgcos θ，其最大值为mg，y＝＝cos θ，对应于图象③；小球运动的加速度a＝gsin θ，其最大值为g，所以y＝＝sin θ，对应于图象②；重力加速度不变，故y＝1，对应于图象①，选项B正确．‎ 答案：　B ‎6．如图甲所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面上，有一质量为m的物体受到沿斜面方向的力F的作用，力F按如图乙所示规律变化，图中纵坐标是F，规定力沿斜面向上为正方向，则物体运动的速度v随时间t变化的图象是(物体的初速度为零，重力加速度取‎10 m/s2)(　　)‎ 答案：　C ‎7.如图所示，总质量为‎460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为‎0.5 m/s2，当热气球上升到‎180 m时，以‎5 m/s的速度向上匀速运动．若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g＝‎10 m/s2.关于热气球，下列说法正确的是(　　)‎ A．所受浮力大小为4 830 N B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变 C．从地面开始上升10 s后的速度大小为‎5 m/s D．以‎5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N 解析：　热气球刚开始上升时，速度为零，不受空气阻力，只受重力、浮力，由牛顿第二定律知F－mg＝ma，得F＝4 830 N，选项A正确；随着热气球速度逐渐变大，其所受空气阻力发生变化(变大)，故热气球并非匀加速上升，其加速度逐渐减小，故上升10 s后速度要小于‎5 m/s，选项B、C错误；最终热气球匀速运动，此时热气球所受重力、浮力空气阻力平衡，由F＝mg＋F阻得F阻＝230 N，选项D正确．‎ 答案：　AD ‎8.(2013·浙江卷·17)如图所示，水平木板上有质量m＝‎1.0 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小．取重力加速度g＝‎10 m/s2，下列判断正确的是(　　)‎ ‎　‎ A．5 s内拉力对物块做功为零 B．4 s末物块所受合力大小为4.0 N C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4‎ D．6 s～9 s内物块的加速度大小为‎2.0 m/s2‎ 解析：　对物块受力分析，分析图象中各段的运动规律，结合牛顿运动定律及做功的条件分析各选项．‎ 由图象知物块前4 s静止，4 s～5 s内物块做加速运动，前5 s内拉力对物块做功不为零，故A选项错误；4 s末物块静止，所受合力为零，B选项错误；由4 s 之后的运动情况判断其受滑动摩擦力Ff＝μmg＝3 N，得μ＝0.3，C选项错误；由牛顿第二定律可知4 s后物块的加速度a＝＝‎2 m/s2，D选项正确．‎ 答案：　D ‎9．如图甲所示，静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端放着小物块A，某时刻，B受到水平向右的外力F作用，F随时间t的变化规律如图乙所示，即F＝kt，其中k为已知常数．若物体之间的滑动摩擦力Ff的大小等于最大静摩擦力，且A、B的质量相等，则下列图中可以定性地描述物块A的v－t图象的是(　　)‎ ‎　‎ 解析：　刚开始，外力F较小，两物体保持相对静止，加速度大小为a＝＝，可见，加速度a的大小随着时间t逐渐增大，对应的v－t图线的斜率逐渐增大，C、D错误；随着时间t的增大，外力F增大，当物块和木板之间的摩擦力大小达到最大静摩擦力时，物块A与木板B发生相对运动，此时有Ff＝ma，F－Ff＝ma，解得F＝2Ff，即kt＝2Ff，可见t＞后物块将在大小恒定的摩擦力的作用下做匀加速直线运动，其对应的v－t图线是倾斜的直线，A错误、B正确．‎ 答案：　B ‎10．(2013·安徽三联·22)据‎2012年10月12日新浪网消息，安徽凤阳县7岁“大力士”杨金龙声名鹊起后，南京、天津等地诸多体育专业学校纷纷向他抛出橄榄枝．最终在安徽省举重队推荐下，小金龙选择了铜陵市业余体校举重队．教练盛红星称在省队测试的时候，小金龙不仅举起‎45 kg杠铃，还背起体重高达‎120 kg的王军教练，简直能“秒杀同龄的施瓦辛格”．(g＝‎10 m/s2)‎ ‎(1)在以a＝‎2 m/s2匀加速下降的电梯中小金龙能举起杠铃的质量是多少？‎ ‎(2)在以a＝‎2 ‎m/s2匀加速上升的电梯中小金龙能背起的质量又是多少？‎ 解析：　(1)小金龙的举力是一定的，则有F1＝mg＝450 N 在以a＝‎2 m/s2匀加速下降的电梯中，设其能举起杠铃的质量为m1，则有 m‎1g－F1＝m‎1a 解得m1＝‎56.25 kg.‎ ‎(2)小金龙能背起的重量是一定的，则有F2＝Mg＝1 200 N 在以a＝‎2 m/s2匀加速上升的电梯中，设其能背起的质量为m2，则有F2－m‎2g＝m‎2a 解得m2＝‎100 kg.‎ 答案：　(1)‎56.25 kg　(2)‎‎100 kg ‎11．(2013·四川卷·9)近来，我国多个城市开始重点治理“中国式过马路”行为．每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故上万起，死亡上千人．只有科学设置交通管制，人人遵守交通规则，才能保证行人的生命安全．‎ 如下图所示，停车线AB与前方斑马线边界CD间的距离为‎23 m．质量8 t、车长‎7 m的卡车以‎54 km/h的速度向北匀速行驶，当车前端刚驶过停车线AB，该车前方的机动车交通信号灯由绿灯变黄灯．‎ ‎(1)若此时前方C处人行横道路边等待的行人就抢先过马路，卡车司机发现行人，立即制动，卡车受到的阻力为3×104 N．求卡车的制动距离．‎ ‎(2)若人人遵守交通规则，该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD.为确保行人安全，D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久变为绿灯？‎ 解析：　此题运用动能定理解答较简单，也可根据卡车刹车做匀减速直线运动，应用牛顿第二定律和运动学公式解决问题．‎ 已知卡车质量m＝8 t＝8×‎‎103 kg 初速度v0＝‎54 km/h＝‎15 m/s.‎ ‎(1)设卡车减速的加速度为a.由牛顿第二定律得：‎ Ff＝ma①‎ 根据运动学公式得：‎ v＝2ax1②‎ 联立①②式，代入数据解得x1＝‎30 m．③‎ ‎(2)已知车长l＝‎7 m，AB与CD的距离为x0＝‎23 m．设卡车驶过的距离为x2，D 处人行横道信号灯至少需要经过时间Δt后变灯，有 x2＝x0＋l④‎ x2＝v0Δt⑤‎ 联立④⑤式，代入数据解得Δt＝2 s.‎ 答案：　(1)‎30 m　(2)2 s ‎12.(2013·山东卷·22)如图所示，一质量m＝‎0.4 kg的小物块，以v0＝‎2 m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2 s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝‎10 m．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝.重力加速度g取‎10 m/s2.‎ ‎(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小．‎ ‎(2)拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？‎ 解析：　(1)设物块加速度的大小为a，到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得 L＝v0t＋at2①‎ v＝v0＋at②‎ 联立①②式，代入数据得 a＝‎3 m/s2③‎ v＝‎8 m/s.④‎ ‎(2)设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，拉力与斜面间的夹角为α，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得 Fcos α－mgsin θ－Ff＝ma⑤‎ Fsin α＋FN－mgcos θ＝0⑥‎ 又Ff＝μFN⑦‎ 联立⑤⑥⑦式得 F＝⑧‎ 由数学知识得 cos α＋sin α＝sin(60°＋α)⑨‎ 由⑧⑨式可知对应F最小的夹角α＝30°‎ Fmin＝ N．⑪‎ 答案：　(1)‎3 m/s2　‎8 m/s　(2)30°　 N