《三年高考两年模拟》2017年高考物理新课标一轮复习习题第3章第2讲两类动力学问题超重与失重Word

第2讲两类动力学问题超重与失重A组基础题组1.(2016安徽屯溪一中期中)一物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.6,在水平拉力F=10N作用下从静止开始运动,其速度与位移在国际单位制下满足等式v2=8x,g取10m/s2,则物体的质量为()A.0.5kgB.0.4kgC.0.8kgD.1kg2.(2016广西桂林十八中月考)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图,假定其过程可简化为:打开降落伞一段时间后,整个装置匀速下降,为确保安全着陆,需点燃返回舱的缓冲火箭,在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,则()A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B.返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D.返回舱在喷气过程中处于失重状态3.(2015浙江第一次联考,2)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示。当此车加速上坡时,盘腿坐在座椅上的一位乘客()A.处于失重状态B.不受摩擦力的作用C.受到向前(水平向右)的摩擦力作用D.所受力的合力竖直向上4.(2015湖北黄冈中学、黄石二中、鄂州高中联考)几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小,他们将体重计放在电梯中。一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。并用照相机进行了记录,如图所示,图1为电梯启动前,图2至图5中箭头方向表示电梯运动方向。下列说法中正确的是()A.图2表示电梯向上减速B.图3表示电梯向上加速C.图4表示电梯向下减速D.根据图1和图5可估测出图5中电梯的加速度5.(2015浙江杭州重点中学联考)倾角为θ=30°的长斜坡上有C、O、B三点,CO=OB=10m,在O点竖直地固定一长10m的直杆AO。A端与C点间和坡底B点间各连有一光滑的钢绳,且各穿有一钢球(视为质点),两球从A点由静止开始,同时分别沿两钢绳滑到钢绳末端,如图所示,则小球在钢绳上滑行的时间tAC和tAB分别为(g=10m/s2)()A.2s和2sB.s和2sC.s和4sD.4s和s6.(2015安徽示范性高中第二次联考)图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备,图乙为150kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像,g取10m/s2,下列判断正确的是()A.前10s内钢索的拉力恒为1500NB.46s末材料离地面的距离为22mC.0~10s内材料处于失重状态D.在30~36s内钢索最容易发生断裂7.(2013浙江理综,19,6分)(多选)如图所示,总质量为460kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2,当热气球上升到180m时,以5m/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=10m/s2。关于热气球,下列说法正确的是()A.所受浮力大小为4830NB.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10s后的速度大小为5m/sD.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N8.(2015宁夏银川一中月考,15)为推动中国深海运载技术发展,为中国大洋国际海底资源调查和科学研究提供重要高技术装备,我国启动“蛟龙号”载人深潜器。如图是“蛟龙号”深潜器在某次实验时,内部显示屏上显示的从水面开始下潜到返回水面过程中的速度-时间图像,则()A.深潜器运动的最大加速度是2.0m/s2B.下潜的最大深度为360mC.在3~8min内的平均速度大小为0.8m/sD.深潜器在6~8min内处于失重状态9.(2015贵州七校第一次联考,20)(多选)如图所示,小车上固定一水平横杆,横杆左端的固定斜杆与竖直方向成α角,斜杆下端连接一质量为m的小球;同时横杆右端用一根细线悬挂相同的小球。当小车沿水平面做直线运动时,细线与竖直方向间的夹角β(β≠α)保持不变。设斜杆、细线对小球的作用力分别为F1、F2,下列说法正确的是()A.F1、F2大小不相等B.F1、F2方向相同C.小车加速度大小为gtanαD.小车加速度大小为gtanβ10.(2015广西四市联考,24)如图甲所示,在风洞实验室里,一根足够长且固定在竖直平面的均匀细直杆与水平方向成θ=37°角,质量m=2kg的小球穿在细杆上且静止于距细杆底端O较远的某处。开启送风装置,有水平向左的恒定风力F作用于小球上,在t1=2.5s时刻送风停止。小球沿细杆运动的部分v-t图像如图乙所示,已知送风时小球对直杆仍然有垂直于直杆向下的压力作用,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)小球与细杆间的动摩擦因数μ。(2)水平风力F的大小。B组提升题组11.(2016安徽屯溪一中期中)在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B,其中B球球面光滑,半球A与左侧墙壁之间存在摩擦。两球心之间连线与水平方向成30°的夹角,两球能够一起以加速度a匀加速竖直下滑,已知ag(g为重力加速度),则半球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为()A.B.C.D.12.(2016浙江宁波效实中学期中)已知雨滴在空中运动时所受空气阻力f=kr2v2,其中k为比例系数,r为雨滴半径,v为其运动速率。t=0时,雨滴由静止开始下落,加速度用a表示。落地前雨滴已做匀速运动,速率为v0。下列图像中错误的是()13.(2016黑龙江牡丹江一中期中)如图,两根长度分别为L1和L2的光滑杆AB和BC在B点垂直焊接,当按图示方式固定在竖直平面内时,将一滑环从B点由静止释放,分别沿BA和BC滑到杆的底端经历的时间相同,则这段时间为()A.B.C.D.14.(2015湖北宜昌第一次调研,24)为了使航天员适应在失重环境下的工作和生活,国家航天局需对航天员进行失重训练。如图所示,训练机沿30°倾角爬升到7000m高空后,向上拉起,沿竖直方向向上做匀减速运动,拉起后向上的初速度为200m/s,加速度大小为g。当训练机上升到最高点后立即掉头向下,做竖直向下的加速运动,加速度大小仍为g,在此段时间内模拟出完全失重。为了安全,当训练机离地2000m高时必须拉起,且训练机速度达到350m/s后必须终止失重训练,取g=10m/s2。求:(1)训练机上升过程中离地的最大高度;(2)训练机运动过程中,模拟完全失重的时间。15.(2014课标Ⅰ,24,12分)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时,后车司机可以采取刹车措施,使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下,人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s,当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时,安全距离为120m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5,若要求安全距离仍为120m,求汽车在雨天安全行驶的最大速度。答案全解全析A组基础题组1.D将公式v2-=2ax与v2=8x对比可得a=4m/s2,故根据牛顿第二定律有F-μmg=ma,代入数据可得m=1kg,故D正确。2.A火箭开始喷气前返回舱匀速下降,则其所受伞绳拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力;火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用,因而伞绳对返回舱的拉力变小,选项A正确;返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力,与之相比空气阻力较小,选项B错误;返回舱在喷气过程中所受合外力方向向上,加速度方向向上,返回舱做减速直线运动,处于超重状态,返回舱所受合外力做负功,选项C、D错误。3.C将车和人视为一整体进行受力分析,整体所受合力方向沿斜面向上;垂直斜面方向合力为零,再将沿斜面向上的加速度沿水平方向和竖直方向分解。隔离人进行受力分析,因为人有水平向右的加速度,则人受到水平向右的静摩擦力(向前),竖直方向加速度是向上的,人处于超重状态,选项C正确,选项A、B、D错误。4.D当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态,具有向下的加速度时,物体处于失重状态,结合电梯的运动方向可知,图2中电梯处于超重状态,加速度向上、运动方向向上,故电梯向上加速,所以A错误;同理可知,图3中电梯向上减速、图4中电梯向下加速,所以B、C错误;图5中电梯向下减速,分析受力由牛顿第二定律可得FN-mg=ma,由图1中体重计的示数可求得该同学的重力的大小,由图5中体重计的示数可求得电梯对该同学的支持力的大小,故可求得此时的加速度,所以D正确。5.A由几何知识得,AC与水平方向的夹角为α=30°,xAC=10m,AB与水平方向的夹角为β=60°,xAB=10m。沿AC下滑的小球,加速度为a1=gsin30°=5m/s2,由xAC=a1,得tAC==s=2s。沿AB下滑的小球,加速度为a2=gsin60°=5m/s2,由xAB=a2,得tAB==2s。故选A。6.B由图可知前10s内材料的加速度a=0.1m/s2,由F-mg=ma可知钢索的拉力恒为1515N。由图线与t轴所围面积可得整个过程材料上升的最大高度是28m,下降的高度为6m,46s末材料离地面的距离为22m。因30~36s内材料加速度向下,材料处于失重状态,Fmg;前10s材料处于超重状态,Fmg,故0~10s内钢索最容易发生断裂。则只有选项B正确。7.AD刚开始上升时,空气阻力为零,F浮-mg=ma,解得F浮=m(g+a)=460×(10+0.5)N=4830N,A项正确。加速上升过程,随着速度增大,空气阻力增大,B项错误。浮力和重力不变,而随着空气阻力的增大,加速度会逐渐减小,直至为零,故上升10s后的速度vat=5m/s,C项错误。匀速上升时,F浮=Ff+mg,所以Ff=F浮-mg=4830N-4600N=230N,D项正确。8.B由图线斜率可知,最大加速度为m/s2,选项A错误;下潜最大深度为向下最大位移,由图线与t轴所围的面积可知,向下的最大位移为360m,选项B正确;在3~8min内的平均速度大小=m/s=0.4m/s,选项C错误;深潜器在6~8min内做向上的加速运动,此时处于超重状态,选项D错误。9.BD设两球分别受杆和线的作用力F1、F2的作用,因两球相同,则他们的重力相等,由加速度相同可知两球所受合外力相同,由平行四边形定则可知,F1、F2相同,A项错,B项正确;因为线对小球的拉力必沿线收缩方向,又合力水平向右,由平行四边形定则可知mgtanβ=ma,得a=gtanβ,C项错,D项正确。10.答案(1)0.75(2)22.4N解析(1)由速度图像知,在2.5s以后,小球做匀速运动,由平衡条件有mgsinθ-μmgcosθ=0解得:μ=0.75(2)有风作用在小球上时,由牛顿第二定律有mgsinθ+Fcosθ-μFN=maFN+Fsinθ-mgcosθ=0由图像可知,小球在加速阶段加速度的大小a==14m/s2解得:F=22.4NB组提升题组11.A隔离光滑圆球B,对B受力分析如图所示,则有FN=Fcosθ,2mg-Fsinθ=2ma,解得:FN=2m(g-a),对两球组成的整体有:(m+2m)g-μFN=(2m+m)a,解得:μ=,故A正确。12.D雨滴在下落过程中受重力mg和空气阻力f的作用,根据牛顿第二定律可知,雨滴下落的加速度为:a==g-,则雨滴先做加速运动,随着速度v的增大,阻力f从零开始逐渐增大,加速度a从g开始逐渐减小,速度v增大得越来越慢,当雨滴匀速运动时,a=0,v=v0,此时有:mg=kr2,解得:=,又因为:m=πρr3(其中ρ为雨滴的密度),所以有:=r,即与r成正比例函数关系,A、B、C正确,D错误。13.C设AB与水平方向夹角为θ,则BC与水平方向的夹角为90°-θ,滑环沿AB下滑的加速度为a1=gsinθ,沿BC下滑的加速度为a2=gcosθ,由题意可知:t==,解得tanθ=,则cosθ=,得t==,故选C。14.答案(1)9000m(2)55s解析(1)竖直上升时间t上==20s竖直上升高度h上==2000mhm=h上+h0=9000m(2)判断当速