2020版高考物理一轮复习第三章 微专题21动力学图像问题

2020版高考物理一轮复习第三章 微专题21动力学图像问题

动力学图像问题 ‎[方法点拨]　(1)理解图象坐标轴、斜率和截距的物理意义.(2)要把图象和运动情景相结合.‎ ‎1.如图1甲所示，一质量m＝1kg的物块静置在倾角θ＝37°的斜面上，从t＝0时刻开始对物块施加一沿斜面方向的拉力F，取沿斜面向上为正方向，F随时间t变化的关系如图乙所示，已知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.8，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列图象中正确反映物块的速率v随时间t变化的规律的是(　　)‎ 图1‎ ‎2.(多选)(2018·河南省商丘市模拟)如图2甲所示，质量为2m的足够长的木板B放在粗糙水平面上，质量为m的物块A放在木板B的右端且A与B、B与水平面间的动摩擦因数均为μ，现对木板B施加一水平变力F，F随t变化的关系如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是(　　)‎ 图2‎ A.前3s内，A受到的摩擦力方向水平向右 B.t＝4s时，A的加速度大小为μg C.t＝5s时，A受到的摩擦力大小为0.5μmg D.第6s以后，A受到的摩擦力大小为μmg ‎3.(多选)如图3甲所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动，若以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建立一坐标轴Ox，小球的速度v随时间t变化的图象如图乙所示，其中OA段为直线，AB段是与OA相切于A点的曲线，BC是平滑的曲线，则关于A、B、C三点对应的x坐标及加速度大小，以下关系式正确的是(　　)‎ 图3‎ A.xA＝h，aA＝0 B.xA＝h，aA＝g C.xB＝h＋，aB＝0 D.xC＝h＋，aC＝0‎ ‎4.(多选)如图4甲所示，质量分别为m、M的物体A、B静止在劲度系数为k的弹簧上，A与B不粘连，现对物体A施加竖直向上的力F，使A、B一起上升，若以两物体静止时的位置为坐标原点，两物体的加速度随位移的变化关系如图乙所示，重力加速度大小为g，则(　　)‎ 图4‎ A.在图乙中PQ段表示拉力F逐渐增大 B.在图乙中QS段表示B物体减速上升 C.位移为x1时，A、B之间弹力为mg－kx1－Ma0‎ D.位移为x3时，A、B一起运动的速度大小为 ‎5.(2018·河南省南阳一中模拟)如图5甲所示，质量为m的小球(可视为质点)放在光滑水平面上，在竖直线MN的左侧受到水平恒力F1作用，在MN的右侧除受F1外还受到与F1在同一直线上的水平恒力F2作用，现小球从A点由静止开始运动，小球运动的v－t图象如图乙所示，下列说法中正确的是(　　)‎ 图5‎ A.F2的大小为 B.小球在MN右侧运动的加速度大小为 C.小球在MN右侧运动的时间为t4－t2‎ D.小球在0～t4时间内运动的最大位移为v1t2‎ ‎6.质量为m的小球(视为质点)从某液面上方一定高度处由静止释放，进入液体后受到的阻力与其速率成正比，小球在整个运动过程中的速率随时间变化的规律如图6所示，取重力加速度为g，则下列分析中正确的是(　　)‎ 图6‎ A.小球在液体中先做匀减速运动后做匀速运动 B.小球在液体中受到的阻力与其速率的比值为 C.小球进入液体瞬间的加速度大小为g D.小球在t1～t2时间内的平均速度大于 ‎7.(多选)(2019·山东省济南外国语学校段考)如图7甲所示，一物块的质量m＝1kg，开始计时时物块的速度v0＝10m/s.在一水平向左的恒力F作用下，物块从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻后恒力F突然反向，以O点为原点、水平向右为正方向建立x轴，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，g取10m/s2，下列说法中正确的是(　　)‎ 图7‎ A.0～5m内物块运动的加速度的大小为10m/s2‎ B.在t＝1s时物块的速度为0‎ C.恒力F的大小为10N D.物块与水平面间的动摩擦因数为0.3‎ ‎8.(多选)(2018·广东省佛山市一模)如图8甲所示，物体置于一固定的斜面上，与斜面间的动摩擦因数为μ，对物体施加水平向右、大小变化的外力F，保持物体沿斜面向下做加速运动，加速度a随外力F变化的关系如图乙所示.物体不脱离斜面的条件是F≤20N，若重力加速度g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，根据图乙中所提供的信息，经过分析计算可以求出(　　)‎ 图8‎ A.物体的质量 B.斜面倾角的正弦值 C.物体运动6s时经过的位移 D.加速度为6m/s2时物体对斜面的压力 答案精析 ‎1.C　[由mgsinθ＝6N，Ff＝μmgcosθ＝6.4N，初始时物块静止在斜面上，此时静摩擦力方向沿斜面向上；0～1s时间内物块静止；1～2s时间内物块开始沿斜面向上做加速度增大的加速运动，摩擦力方向沿斜面向下，t＝2s时物块加速度大小为12.4m/s2；t＝2s后F＝－0.4N，物块的加速度大小为12.8m/s2，物块沿斜面向上做匀减速直线运动，直到静止，由于物块减速时的加速度大小大于加速时的加速度大小，故物块减速到零的时间小于1s，C正确.]‎ ‎2.BD　[A相对B滑动时，A的加速度为aA＝μg，B的加速度aB＝，且aA＝aB，解得F＝6μmg，所以F＝6μmg时，A相对B即将滑动，第6s以后，A受到的摩擦力大小为μmg，故D正确；A和B一起滑动时，aAB＝≥0，解得F≥3μmg，所以在前3s内，A、B静止不动，A受到的摩擦力为0，故A错误；当t＝4s时，A和B一起滑动，A的加速度大小为aAB＝＝＝μg，故B正确；当t＝5s时，A和B一起滑动，A受到的摩擦力大小Ff＝maAB＝m×＝μmg，故C错误.]‎ ‎3.BC　[OA过程是自由落体运动，A的坐标就是h，加速度为g，所以B正确，A错误；B点是速度最大的地方，此时重力和弹力大小相等，合力为0，加速度也就为0，由mg＝kx，可得x＝，所以B的坐标为xB＝h＋，C正确；取一个与A点关于B点对称的点为D，由A点到B点的形变量为，由对称性得由B点到D点的形变量也为，故到达C点时形变量要大于2，即C点的坐标xC>h＋，加速度aC>g，D错误.]‎ ‎4.AC　[静止时弹簧对B物体的弹力方向一定向上，弹簧一定被压缩，则PQ段弹簧弹力一定减小，由于加速度恒定，根据牛顿第二定律，研究A、B整体，F逐渐增大，选项A正确；QS段加速度仍为正，与速度方向相同，B物体加速上升，选项B错误；设开始状态弹簧的压缩量为x0，则有kx0＝(M＋m)g，位移为x1时，设A、B间的弹力为FN，对B有k(x0－x1)－Mg－FN＝Ma0，解得FN＝mg－kx1－Ma0，选项C正确；根据2ax＝v2－v02知，a－x图线与横轴所围的面积的2倍表示速度平方的变化量，故位移为x3时，A、B一起运动的速度大小v＝＝，选项D错误.]‎ ‎5.B　[小球在MN右侧运动的加速度大小等于t1～t3时间内图象的斜率大小，为a2＝或，故B正确；在MN左侧，即0～t1时间内，小球受F1作用，所以F1＝ma1＝m，在MN 右侧，小球受到F1和F2作用，根据牛顿第二定律得F2－F1＝ma2，解得F2＝F1＋ma2＝m＋，故A错误；由题图可知，小球在t1～t3时间内在MN右侧运动，所以小球在MN右侧运动的时间为t3－t1，故C错误；v－t图线与时间轴所围图形的面积表示小球的位移，故小球在0～t4时间内运动的最大位移为v1t2，故D错误.]‎ ‎6.C　[由题图可得，小球在液体中先做减速运动后做匀速运动，但不是匀减速运动，故A错误；当速度为v2时，匀速下降，故小球在液体中受到的阻力与其速率的比值为，故B错误；小球进入液体瞬间有kv1－mg＝ma1，阻力与其速率的比值为，联立解得加速度大小为g，故C正确；v－t图象与时间轴包围的面积表示位移，由图象可知匀减速直线运动的位移大于变减速直线运动的位移，匀减速直线运动的平均速度等于，故小球在t1～t2时间内的平均速度小于，故D错误.]‎ ‎7.ABD　[由题可知，开始时物块在恒力作用下运动，在0～5m内运动方向相同，由题图乙可知，0～5m内物块做匀减速直线运动，加速度大小为a1＝＝m/s2＝10m/s2，选项A正确；v0＝10m/s，则t＝1s时物块的速度v1＝v0－a1t＝0，选项B正确；物块做匀加速直线运动的加速度大小为a2＝＝m/s2＝4m/s2，根据牛顿第二定律得F＋Ff＝ma1，F－Ff＝ma2，联立两式解得F＝7N，Ff＝3N，动摩擦因数为μ＝＝＝0.3，选项C错误，D正确.]‎ ‎8.ABD ‎[对物体受力分析如图所示，设斜面的倾角为θ，当F＝0时，可知a1＝2m/s2，则mgsinθ－μmgcosθ＝ma1；当F＝20N时，Fcosθ＋mgsinθ＝ma2，a2＝m/s2，‎ 此时Ff＝0，Fsinθ＝mgcosθ，sin2θ＋cos2θ＝1，联立可得μ＝，m＝kg，sinθ＝，故A、B正确；由于物体的初速度及F随时间的变化情况未知，因此无法求解物体运动6s时经过的位移，故C错误；当a＝6m/s2时，可求得F＝N，由FN＋Fsinθ＝mgcosθ ‎，物体所受的支持力FN＝N，则物体对斜面的压力FN′＝N，故D正确.]‎