2014届高三物理一轮复习两类动力学问题超重和失重练习案

12014届高三物理一轮复习两类动力学问题、超重和失重练习案一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)1．雨滴在下降过程中，由于水汽的凝聚，雨滴质量将逐渐增大，同时由于速度逐渐增大，空气阻力也将越来越大，最后雨滴将以某一收尾速度匀速下降，在此过程中()A．雨滴所受到的重力逐渐增大，重力产生的加速度也逐渐增大B．由于雨滴质量逐渐增大，下落的加速度逐渐减小C．由于空气阻力增大，雨滴下落的加速度逐渐减小D．雨滴所受到的重力逐渐增大，但重力产生的加速度不变2.图3－2－12(2013届西安一中模拟)2011年8月30日，在韩国大邱世界田径锦标赛女子撑杆跳高决赛中，巴西选手穆勒以4米85的成绩夺冠．若不计空气阻力，则穆勒在这次撑杆跳高中()A．起跳时杆对她的弹力大于她的重力B．起跳时杆对她的弹力小于她的重力C．起跳以后的下落过程中她处于超重状态D．起跳以后的下落过程中她处于失重状态3.图3－2－13(2012·银川模拟)如图3－2－13所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力．则运动员()A．起跳时脚对滑板的作用力斜向后2B．在空中水平方向先加速后减速C．在空中机械能不变D．越过杆后仍落在滑板起跳的位置4.图3－2－14(2013届延安一中质检)如图3－2－14所示为索道输运货物的情景．已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°，重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3.当载重车厢沿索道向上加速运动时，重物与车厢仍然保持相对静止状态，重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍，那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．0.35mgB．0.4mgC．0.3mgD．0.2mg5．如图3－2－15甲所示，静止在水平地面上的物块A，受到水平拉力F的作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面之间的最大静摩擦力fm大小与滑动摩擦力大小相等，则下列说法中正确的是()甲乙图3－2－15A．t0时间内加速度最小B．t3时刻加速度最小C．t3时刻物块的速度最大D．t2时刻物块的速度最大6.图3－2－16(2013届陕西师大附中质检)如图3－2－16所示，质量为10kg的物体拴在一个被水平拉伸的轻质弹簧一端，弹簧的拉力为5N，物体处于静止状态．若小车以1m/s2的加速度水平向右运动，则(g＝10m/s2)()A．物体相对小车仍然静止B．物体受到的摩擦力增大3C．物体受到的摩擦力大小不变D．物体受到的弹簧拉力增大7.图3－2－17(2013届大连模拟)如图3－2－17所示，水平传送带A、B两端相距x＝3.5m，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，物体滑上传送带A端的瞬时速度vA＝4m/s，到达B端的瞬时速度设为vB.下列说法中正确的是()A．若传送带不动，vB＝3m/sB．若传送带逆时针匀速转动，vB一定等于3m/sC．若传送带顺时针匀速转动，vB一定等于3m/sD．若传送带顺时针匀速转动，vB有可能等于3m/s8．(2012·南京四校12月月考)如图3－2－18所示，光滑水平面上放置有质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为T.现用水平拉力F拉质量为3m的木块；使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是()图3－2－18A．质量为2m的木块受到四个力的作用B．当F逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断C．当F逐渐增大到1.5T时，轻绳还不会被拉断D．轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为23T9.图3－2－19(2013届渭南高三调研)如图3－2－19所示，一名消防队员在模拟演习训练中，沿着长为12m的竖立在地面上的钢管往下滑．已知这名消防队员的质量为60kg，他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时速度恰好为零．如果他加速时的加速度大小4是减速时的2倍，下滑的总时间为3s，g取10m/s2，那么该消防队员()A．下滑过程中的最大速度为4m/sB．加速与减速过程的时间之比为1∶2C．加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为1∶7D．加速与减速过程的位移之比为1∶410．(2010·福建高考)质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等．从t＝0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图3－2－20所示．重力加速度g取10m/s2，则物体在t＝0至t＝12s这段时间的位移大小为()图3－2－20A．18mB．54mC．72mD．198m二、非选择题(本题共2小题，共30分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11．(15分)(2013届海口实验中学模拟)如图3－2－21所示，一光滑斜面固定在水平地面上，质量m＝1kg的物体在平行于斜面向上的恒力F作用下，从A点由静止开始运动，到达B点时立即撤去拉力F.此后，物体到达C点时速度为零．每隔0.2s通过速度传感器测得物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据．图3－2－21t/s0.00.20.4…2.22.4…v/(m·s－1)0.01.02.0…3.32.1…试求：(1)斜面的倾角α；(2)恒力F的大小；(3)t＝1.6s时物体的瞬时速度．12．(15分)(2013届杭州模拟)如图3－2－22所示，传送带与地面倾角θ＝37°，从A到B长度为16m，传送带以10m/s的速度逆时针转动．在传送带上端A处无初速度的放一5个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5.求物体从A运动到B所用时间是多少？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)图3－2－22答案与解析1【解析】雨滴在下落过程中，质量逐渐增大，雨滴所受的重力逐渐增大，但重力产生的加速度始终为g，故A错误，D正确；由mg－Ff＝ma得：a＝g－Ffm，可见雨滴下落的加速度逐渐减小的原因不是m增大，而是Ff增大，故B错误，C正确．【答案】CD2【解析】当物体加速度方向向上时处于超重状态，当物体的加速度方向向下时处于失重状态．对于本题来说起跳时竖直方向由静止上升，具有向上的加速度，故杆对运动员的弹力大于重力，故A对；在下落过程具有向下的加速度，运动员处于失重状态，故D对．【答案】AD3【解析】由于人竖直向上跳起，则脚与滑板作用力在竖直方向，A错误；忽略阻力，人在空中的运动仅受重力作用，则机械能守恒，C正确；根据牛顿运动定律，水平方向上人继续以与滑板相同的初速度运动，则B错误，D正确．【答案】CD4【解析】重物受力图如图所示，根据牛顿第二定律可得N－mg＝masin37°，f＝macos37°，解得f＝0.2mg，即D正确．【答案】D5【解析】在t0时间内物块保持静止，所以物块的加速度为零，即A选项正确；t1时刻物块加速度最大，在t3时刻物块做减速运动，加速度不为零，所以B、C错；在t2时刻物块的加速度为零，速度最大，所以D正确．【答案】AD66【解析】由于弹簧处于拉伸状态，物体处于静止状态，可见，小车对物体提供水平向左的静摩擦力，大小为5N，且物体和小车间的最大静摩擦力fm≥5N；若小车以1m/s2的加速度向右匀加速运动，则弹簧还处于拉伸状态，设弹力F不变，仍为5N，由牛顿第二定律可知：F＋f＝ma，得f＝5N≤fm，则物体相对小车静止，弹力不变，摩擦力的大小不变，选项A、C正确．【答案】AC7【解析】当传送带不动时，物体从A到B做匀减速运动，a＝μg＝1m/s2，物体到达B点的速度vB＝v2A－2ax＝3m/s.当传送带逆时针匀速转动时，物体滑上传送带后所受摩擦力不变，物体以相同的加速度一直减速至B，vB＝3m/s.当传送带顺时针匀速转动时，传送带的速度不同，物体滑上传送带后的运动情况不同．如果传送带速度大于4m/s，则物体可能一直加速，也可能先加速后匀速；当传送带速度等于4m/s时，物体匀速；当传送带速度小于4m/s时，物体可能一直减速，也可能先减速后匀速．【答案】ABD8【解析】由于三木块一起做匀加速运动，所以2m的木块对m的木块有水平向右的静摩擦力.2m的木块受重力、绳的拉力、上下面的弹力和m的静摩擦力共五个力的作用，A错误；对系统整体受力分析，得F＝6ma；对2m物块受力分析，得T－fm＝2ma；对m受力分析，得fm＝ma，联立三式可得，F增大到2T时，轻绳上的力才达到临界T，故B、D错误，C正确．【答案】C9【解析】a1t1＝vmax＝a2t2，利用a1＝2a2得t1∶t2＝1∶2，B正确；下滑的最大速度vmax＝2v＝2st＝8m/s，A错误；加速过程中有mg－Ff1＝ma1，减速过程中有Ff2－mg＝ma2，而a1＝8m/s2，a2＝4m/s2，所以Ff1∶Ff2＝1∶7，C正确；加速过程与减速过程的平均速度相等，则其位移x1＝vt1，x2＝vt2，x1∶x2＝t1∶t2＝1∶2，D错误．【答案】BC10【解析】本题考查了牛顿运动定律和运动学公式，解答这类题目的关键是对物体进行正确的受力分析和运动过程分析．物体所受摩擦力为f＝μmg＝0.2×2×10N＝4N，因此前3s内物体静止.3s～6s，a＝F－fm＝8－42m/s2＝2m/s2，x1＝12at21＝12×2×32m＝9m；6s～9s，物体做匀速直线运动，x2＝vt2＝at1·t2＝2×3×3m＝18m；9s～12s，物体做匀加速直线运动，x3＝vt3＋12at23＝6×3m＋12×2×9m＝27m；x总＝x1＋x2＋x3＝9m＋18m7＋27m＝54m，故B选项正确．【答案】B11【解析】(1)经分析可知，当t＝2.2s时，物体已通过B点．因此减速过程加速度大小a2＝3.3－2.12.4－2.2m/s2＝6m/s2，mgsinα＝ma2，解得α＝37°.(2)a1＝2.0－1.00.4－0.2m/s2＝5m/s2F－mgsinα＝ma1，解得F＝11N.(3)设第一阶段运动的时间为t1，在B点时有5t1＝2.1＋6(2.4－t1)，t1＝1.5s可见，t＝1.6s的时刻处在第二运动阶段，由逆向思维可得v＝2.1m/s＋6(2.4－1.6)m/s＝6.9m/s.【答案】(1)37°(2)11N(3)6.9m/s12【解析】物体放在传送带上后，开始的阶段，由于传送带的速度大于物体的速度，物体所受的摩擦力沿传送带向下，受力如图甲所示，物体由静止加速，由牛顿第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1解得a1＝10m/s2物体加速到与传送带相同的速度需要的时间为t1＝va1＝1010s＝1s物体加速到与传送带相同的速度经过的位移为s＝12a1t21＝5m由于μtanθ(μ＝0.5，tanθ＝0.75)，物体在重力作用下将继续加速运动，当物体的速度大于传送带的速度时，物体受到沿传送带向上的摩擦力，受力如图乙所示由牛顿第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma2解得a2＝2m/s2设后一阶段物体滑至底端所用时间为t2由L－s＝vt2＋12a2t228解得t2＝1s(t2＝－11s舍去)所以，物体从A运动到B所用时间t＝t1＋t2＝2s.【答案】2s