力与运动相关高考题整理讲解

力与运动高考题1.（2015，新课标Ⅱ）在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为23a的加速度向西行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为(BC)A.8B.10C.15D.18设列车总车厢数为n，挂钩西边有k节车厢，每节车厢质量m当向东行驶时，a=F/km，向西行驶时，23a=F/（n-k）m，两式联立得k=25n，k肯定是整数，所以n是5的倍数，BC对。2.（2015，新课标Ⅱ）某学生用图（a）琐事的实验装置测量物块与斜面的懂摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。（1）物块下滑是的加速度a=________m/s2；打点C点时物块的速度v=________.m/s;（2）已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是（C）A物块的质量B斜面的高度C斜面的倾角（1）根据运动学公式推论，Δx=aT2,0.0013=0.0002a，a=3.25m/s2Vc=BD段的平均速度，所以Vc=（0.0365+0.0352）/2×0.02≈1.79m/s（2）根据牛顿第二定律，ma=mgsinθ-μmgcosθ，想要求摩擦因数，还需知道斜面角度，C对。3.（2015，新课标Ⅱ）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ=37°（sin37°=53）的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为83，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离L=27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）在0~2s时间内A和B加速度的大小（2）A在B上总的运动时间（1）分别对A、B进行受力分析根据牛顿第二定律对于物体A，ma1=mgsin37°-μ1mgcos37°解得a1=3m/s2对于物体B，ma2=mgsin37°+μ1mgcos37°-2μ2mgcos37°，解得a2=1m/s2（2）当t1=2s时AB的速度分别为v1=a1t1=6m/s，v2=a2t1=2m/s此时A相对于B滑动的距离为s1=12a1t1-12a2t1=2m＜27m，还没有滑出去2s之后，AB间变光滑，所以AB的加速度都会改变ma1′=mgsin37°，a1′=6m/s2ma2′=mgsin37°-2μ2mgcos37°，a2′=-2m/s2可以看出B做匀减速运动，设经过时间t2之后，B静止v2+a2t2=0，解得t2=1s此时A相对于B滑动的距离为s1+s2=s1+v1t2+12a1′t22-（v2t2+12a2′t22）=2+10=12m＜27m，还没有滑出去此后B不动，A在B上滑动，设经过t3时间后，A离开BL-s1-s2=(v1+a1′t2)t3+12a1′t32，解得t3=1s所以总时间t=t1+t2+t3=2+1+1=4s图像法：4.（2014，新课标Ⅱ）甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在t=O到t=t1的时间内，它们的v-t图像如图所示。在这段时间内（A）A.汽车甲的平均速度比乙的大B.汽车乙的平均速度等于v1+v22C.甲乙两汽车的位移相同D.汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大根据图像，相同时间内，甲的位移大于乙，C错，所以平均速度大于乙，A对。变加速不能用v1+v22来算平均速度，B错。图线的斜率就是加速度，甲乙加速度大小都变小，D错。5.（2014，新课标Ⅱ）某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系。实验装置如图（a）所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2）。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm。P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.81/k(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347（1）将表中数据补充完整：①，②；81.67，0.0122（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k–n图像。（3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=③N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k=④N/m。1.67×103n～1.83×103n，3.31l0～3.62l0(1)k=Fx=0.1×9.8（5.26-4.06）×10-2=81.67N/m，1k=181.67=0.0122m/N（2）(3)由图线可得斜率为0.0347-0.006160-10=0.000572，所以1k=0.000572n，所以k=1.75×103n60圈弹簧的长度为11.88cm，所以nl0=6011.88×10-2，所以k=3.47l06.（2014，新课标Ⅱ）2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录。取重力加速度的大小g=10m/s2。（1）若忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落至1.5km高度处所需的时间及其在此处速度的大小。（2）实际上物体在空气中运动时会受到空气的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f=kv2,其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关。已知该运动员在某段时间内高速下落的v-t图像如图所示。若该运动员和所带装备的总质量m=100kg,试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数。（结果保留1位有效数字）（1）设时间t，速度v，下落hV=gt，h=12gt2，h=39×103-1.5×103m解得，t=87s，v=870m/s（2）达到最大速度时，加速度为0所以，mg=kv2，从图像看出v≈360m/s解得k=0.008kg/m7.（2013，新课标Ⅱ）一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间的关系的图像是（C）F=f+ma8.（2013，新课标Ⅱ）在固定斜面上的一物块受到一外力的作用，F平行于斜面上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2（F2＞0）.由此可求出（C）A．物块的质量B.斜面的倾角C.物块与斜面间的最大静摩擦力C.物块对斜面的正压力9.（2013，新课标Ⅱ）一长木板在水平地面上运动，在ｔ=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度－时间图像如图所示。己知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有靡攘.物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。取重力加速度的大小g=10m/s2求:（1）物块与木板间；木板与地面间的动摩擦因数（2）从ｔ＝０时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小（1）由图像可知，t=0.5s时，物块与木板速度相同设0.5s之前，物块和木板的加速度分别为a1、a2a1=v1t，a2=v0-v1t，v0=5，v1=1，t=0.5解得a1=2，a2=8根据牛顿第二定律，μ1mg=ma1，μ1mg+2μ2mg=ma2解得，μ1=0.2，μ2=0.3（2）0.5s之后物块受到的摩擦力改变方向，设物块与木板的加速度分别为a1′、a2′μ1mg=ma1′，2μ2mg-μ1mg=ma2′，解得，a1′=2，a2′=4设全过程物块与木板相对于地面的位移分别为s1、s2s1=v122a1+v122a1′=12m，s2=v02-v122a2+v122a2′=138m，所以相对位移s=s2-s1=98=1.125m10.（2012，新课标Ⅱ）伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是（AD）A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B.没有力作用，物体只能处于静止状态C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D.运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动11.（2012，新课标Ⅱ）拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ。（1）若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。（2）设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tanθ0。(1)设推力为F，匀速移动说明受力平衡，受力分析可得，Fsinθ=f，f=μFN，FN=mg+Fcosθ，解得F=μmgsinθ-μcosθ（2）根据题意，刚好开始运动时Fsinθ=λ（Fcosθ+mg）=μ（Fcosθ+mg），若无论如何都不能推动，说明Fsinθ＜μ（Fcosθ+mg）=λ（Fcosθ+mg）整理得，sinθ-λcosθ＜λmgF，当F无限大时，不等式右边趋近于0，即sinθ-λcosθ＜0，得tanθ＜λ，所以临街角正切tanθ0=λ12.（2012，新课标Ⅱ）一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中（B）A.N1始终减小，N2始终增大B.N1始终减小，N2始终减小C.N1先增大后减小，N2始终减小D.N1先增大后减小，N2先减小后增大设木板与墙面之间的夹角为θ，受力分析得N1=mgtanθ，N2=mgsinθ，θ越来越大，所以N1N2都变小。13.（2011，新课标）一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用。此后，该质点的速度可能（ABD）A.一直增大方向相同B.先逐渐减小至零，再逐渐增大方向相反C.先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小D.先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大方向成钝角14.（2011，新课标）在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是（A）15.（2011，新课标）利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一