2020-2021学年新教材高中物理 寒假作业4 运动合力的关系（含解析）.docx

1、运动合力的关系1如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是()【答案】A【解析】本题考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、力随位移变化的图线及其相关的知识点假设物块静止时弹簧的压缩量为x0，则由力的平衡条件可知kx0mg，在弹簧恢复原长前，当物块向上做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得Fk(x0x)mgma，由以上两式解得Fkxma，显然F和x为一次函数关系，且在F轴上有截距，则A正确，B、C、D错误。2如图(a)，物块和

2、木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出()A木板的质量为1 kgB2 s4 s内，力F的大小为0.4 NC02 s内，力F的大小保持不变D物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB【解析】本题考查牛顿运动定律的综合应用，以木板为研究对像，通过ft与vt图像对相应过程进行受力分析、运动分析，列方程解出相应的问题。分析知

3、木板受到的摩擦力ff。02 s，木板静止，Ff，F逐渐增大，所以C错误。4 s5 s，木板加速度大小a20.2 m/s2，对木板受力分析，fma20.2 N，得m1 kg，所以A正确。2 s4 s，对木板有Ffma1，Ffma10.4 N，所以B正确。由于无法确定物块的质量，则尽管知道滑动摩擦力大小，仍无法确定物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。1下列说法正确的是()A牛顿通过理想斜面实验发现力不是维持物体运动的原因B千克、秒、米和牛顿都是力学中的基本单位C物体静止时有惯性，一旦开始运动，便不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性D法国科学家笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续

4、以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向2中华民族的优秀文化博大精深，其中古典诗词是优秀文化的代表。从物理角度看古诗词会发现别有一番韵味。下面四句诗词中涉及惯性知识的是()A唐代李白的望庐山瀑布中“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”B唐代李白的早发白帝城中“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还” C宋代陈与义的襄邑道中中“卧看满天云不动，不知云与我俱东” D明代冯梦龙的醒世恒言中“临崖立马收缰晚，船到江心补漏迟” 3如图所示，小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一重球，另一端系在弹簧测力计上，弹簧测力计下端固定在小车上，开始时小车处于静止状态。当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳

5、定在图中虚线位置，下列说法中正确的是()A小球处于超重状态，小车对地面压力大于系统总重力B小球处于失重状态，小车对地面压力小于系统总重力C弹簧测力计读数大于小球重力，但小球既不超重也不失重D弹簧测力计读数大于小球重力，小车一定向右匀加速运动4如图所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长。如果mB3mA，则绳子对物体A的拉力大小为()AmBgBmAgC3mAg DmBg5如图所示，小球的质量为m，用弹簧和细线悬挂在天花板上，保持静止，弹簧和细线的质量忽略不计，且与水平方向的夹角均为60。当细线被剪断的瞬间，关

6、于小球的加速度大小和方向，下列说法正确的是()A0Bg，竖直向下Cg，竖直向下Dg，右下方与水平方向成606(多选)如图所示，一个质量为50 kg的沙发静止在水平地面上，甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1120 N、F2160 N的力推沙发，F1与F2相互垂直，且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g10 m/s2，下列说法正确的是()A沙发会被推动B沙发将沿着F1的方向移动，加速度为0.6 m/s2C由于F1小于滑动摩擦力，沙发将沿着F2的方向移动，加速度为0.2 m/s2D沙发的加速度大小为1 m/s27(多选)质量m2 kg的物块在粗糙的

7、水平地面上运动，t0时刻开始受到方向相反的水平拉力F1、F2的作用(F1与物块运动方向相同)，以3 m/s的速度做匀速直线运动，F1、F2随时间t的变化规律如图所示，取g10 m/s2，则下列说法正确的是()A物块与地面的动摩擦因数为0.3B3 s末物块的加速度大小为1.5 m/s2C5 s末物块的速度大小为1.5 m/sD05 s内物块的位移大小为9 m8(多选)如图甲所示的水平传送带AB逆时针匀速转动，一物块沿曲面从一定高度处由静止开始下滑，以某一初速度从传送带左端滑上，在传送带上由速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示(图中取向左为正方向，以物块刚滑上传送带时为计时起点)，已

8、知传送带的速度保持不变，重力加速度g取10 m/s2。关于物块与传送带间的动摩擦因数及物块从开始在传送带上运动到第一次回到传送带左端的时间t，下列计算结果正确的是()A0.2 B0.4Ct2.5 s Dt4.5 s9某实验小组欲以图甲所示实验装置“探究小车加速度与受力和质量的关系”。图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与打点计时器相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2。(1)关于该实验，下列说法正确的是_。A实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源B每次改变小车质量后，应重新补偿阻力C本实验中应满足m2远小于m1的条件D在用图像探究小车加速度与

9、质量的关系时，应作am1图像(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图乙所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则小车加速度的计算式a_。(3)某同学补偿好阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的图像如图丙所示。若牛顿第二定律成立，重力加速度g10 m/s2，则小车的质量为_ kg，小盘的质量为_ kg。(保留两位有效数字)(4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为_m/s2。(g10 m/s2)10太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利

10、用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝。假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6000 m的高空静止下落，可以获得持续25 s之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验。已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍，重力加速度g取10 m/s2，试求：(1)飞船在失重状态下的加速度大小；(2)飞船在微重力状态中下落的距离。11在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10 s后拉力大小减小为，并保持恒定。该物体的速度图像如图所示，取g10 m/s2。求：(1)物体所受

11、到的水平拉力F的大小；(2)该物体与地面间的动摩擦因数。12如图所示，质量为M1 kg的长木板静止在光滑水平面上，现有一质量为m0.5 kg的小滑块(可视为质点)以v03 m/s的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板向前滑动。已知滑块与木板上表面间的动摩擦因数0.1，重力加速度g取10 m/s2，木板足够长。求：(1)滑块在木板上滑动过程中，长木板受到的摩擦力大小和方向；(2)滑块在木板上滑动过程中，滑块相对于地面的加速度大小a；(3)滑块与木板A达到的共同速度的大小v。13如图所示，一个质量为M的长圆管竖直放置，顶端塞有一个质量为m的弹性小球，M4m，球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力

12、大小均为4mg，管从下端离地面距离为H处自由落下，运动过程中，管始终保持竖直，每次落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等，不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)管第一次落地时管和球的速度。(2)管第一次落地弹起时管和球的加速度。(3)管第一次落地弹起后，若球恰好没有从管口滑出，则此时管的下端距地面的高度。1【答案】D【解析】伽利略通过理想斜面实验发现力不是维持物体运动的原因，A错误；千克、米、秒分别是质量、长度和时间的单位，都是国际单位制中力学的基本单位，牛顿是导出单位，B错误；惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，只与质量有关，C错误；法国科学家笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作

13、用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向，D正确。2【答案】D【解析】“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”描述水流受到重力从很高的地方落下形成瀑布，与惯性无关，A错误；“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还”指千里之遥的江陵，一天时间就已经到达，描述船速很快，与惯性知识无关，B错误；“卧看满天云不动，不知云与我俱东”描述的是以船为参考系的云的运动，与惯性无关，C错误；惯性是物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，一切物体都有惯性，“临崖立马收缰晚”说明物体具有惯性，物体的运动状态不能突变，D正确。3【答案】C【解析】小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加

14、速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右匀加速运动，也可以向左匀减速运动，故C项正确。4【答案】B【解析】对A、B整体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得mBg(mAmB)a，对物体A，设绳的拉力为F，由牛顿第二定律得，FmAa，解得FmAg，故B正确。5【答案】D【解析】细线被剪断之前，小球处于静止状态，对小球进行受力分析，如图甲所示，正交分解可得F1F2mg；细线被剪断的瞬间，弹簧弹力和小球重力都不变，受力分析如图乙所示，两力的合力大小FF1mg，力F1方向相反，根据牛顿第二定律Fma得ag，方向向右下方与水平方向成60角，D正确，A、B、C错误。加速度，大小为2 m/

15、s2，因没有明确电梯的运动方向，故电梯可能向下加速，也可能向上减速，故选B、C。6【答案】AD【解析】由力的合成可知，甲、乙两人对沙发的力的合力大小为F200 N，设合力的方向在水平面内与F1的夹角为，则sin 0.8，即53；而fmaxFNmg0.3500 N150 N，有Ffmax，则沙发要做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有Ffmaxma，可得a1 m/s2，方向沿水平面与F1成53，A、D正确；B、C错误。7【答案】BD【解析】02 s内，物块做匀速直线运动，由物块受力平衡可得F1F2mg0，得0.2，A错误；第3 s末，根据牛顿第二定律，F1F2mgma，代入数据解得a1.5 m/s2

16、，B正确；2 s后，物块减速到0的时间为t0 s2 s，即物块在4 s末速度减为0，由于F1F21 Nmg4 N，故之后处于静止状态，C错误；05 s内物块的位移大小等于04 s内物块的位移大小xv0t1t29 m，D正确。8【答案】AD【解析】由速度时间图像可得，03 s内物块做匀变速运动的加速度大小为a m/s22.0 m/s2，由牛顿第二定律得mgma，可得物块与传送带间的动摩擦因数0.2，A正确，B错误；由速度时间图像可知，物块滑上传送带的初速度大小v04 m/s，传送带的速度大小v2 m/s，物块在传送带上滑动t13 s后与传送带相对静止，前2 s内物块的位移大小x1t1 m4 m，

17、方向向右，第3 s内的位移大小x2t1 m1 m，方向向左，前3 s内物块的位移大小xx1x23 m，方向向右，物块再向左匀速运动的时间t2 s1.5 s，所以物块从开始在传送带上运动到第一次向左返回到传送带左端的时间tt1t23 s1.5 s4.5 s，C错误，D正确。9【答案】(1)C(2)(3)2.00.060(4)10【解析】(1)实验时应先接通电源，后释放小车，A错误；每次改变小车质量后，不需要重新补偿阻力，B错误；小车的质量m1应远远大于小盘和砝码的质量m2，因为实际上绳子的拉力F拉m1a，只有当m2m1时才满足F拉m2g，即实验中应满足小盘和砝码的质量远小于小车的质量，C正确；因

18、为Fm1a，所以a，判断图像是否为过原点的直线比判断图像是否为双曲线更容易、更直观，所以在用图像探究小车的加速度与质量的关系时，应作a图像，D错误。(2)根据匀变速直线运动的推论公式xaT2可以求出加速度的大小，a(a1a2a3)。(3)小车所受合力F合Fm盘gm1a，a，对于aF图像，图像的斜率表示小车质量的倒数，故小车质量为：m1 kg2.0 kg，F0时，有：m盘gm1a0，解得m盘 kg0.060 kg。(4)小车的加速度a，m1一定时，m2越大，a越大，当m1m2时，ag，故极限值为10 m/s2。10【解析】(1)设飞船在失重状态下的加速度为a，由牛顿第二定律得：mgFfma又Ff

19、0.04mg解得：a9.6 m/s2(2)由xat29.6252 m3 000 m。11【解析】(1)物体的运动分为两个过程，由图可知两个过程加速度分别为：a11 m/s2，a20.5 m/s2物体受力如图甲、乙所示，对于两个过程，由牛顿第二定律得：FFfma1Ffma2联立解得：F9 N，Ff5 N(2)由滑动摩擦力公式得：FfFNmg解得：0.125。12【解析】(1)滑块所受摩擦力为滑动摩擦力Ffmg0.5 N，方向向左根据牛顿第三定律，滑块对木板的摩擦力方向向右，大小为0.5 N。(2)由牛顿第二定律得：mgma得出ag1 m/s2。(3)木板的加速度ag0.5 m/s2设经过时间t，滑块和长木板达到共同速度v，则满足：对滑块：vv0at对长木板：vat由以上两式得：滑块和长木板达到的共同速度v1 m/s。13【解析】(1)取竖直向下为正方向。管第一次碰地时管和球的速度为v0，方向向下。(2)管第一次落地弹起时，管的加速度a12g，方向向下球的加速度a23g，方向向上。(3)球的速度为v2，方向向下若球刚好没有从管中滑出，设经过时间t1，球管速度v相同，则有v1a1t1v2a2t1t1管从碰地到它弹到最高点所需时间t2，则t2，因为t1t2，说明管在达到最高点前，球与管相对静止，故管从弹起经t1这段时间上升的高度为所求，得h1v1t1a1tH。