階段綜合評(píng)價(jià) （四） 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系

階段綜合評(píng)價(jià)（四）運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1．下列關(guān)于單位制的說(shuō)法中，正確的是()A．在國(guó)際單位制中力學(xué)的三個(gè)基本單位分別是長(zhǎng)度單位m、時(shí)間單位s、力的單位NB．長(zhǎng)度是基本物理量，其單位m、cm、mm都是國(guó)際單位制中的基本單位C．公式F＝ma中，各量的單位可以任意選取D．由F＝ma可得到力的單位1N＝1kg·m/s2解析：選D在國(guó)際單位制中三個(gè)力學(xué)基本物理量分別是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間，它們的單位分別為m、kg、s，故A錯(cuò)誤；長(zhǎng)度是基本物理量，其單位m是國(guó)際單位制中的基本單位，cm與mm只是常用單位，故B錯(cuò)誤；公式F＝ma中，各物理量的單位都是采用國(guó)際單位，故C錯(cuò)誤；公式F＝ma中，各物理量的單位都是采用國(guó)際單位，才由F＝ma可得到力的單位1N＝1kg·m/s2，故D正確。2．下列說(shuō)法正確的是()A．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下降過(guò)程中都處于失重狀態(tài)C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)解析：選B當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，即向上做加速運(yùn)動(dòng)或向下做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，即向下做加速運(yùn)動(dòng)或向上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于失重狀態(tài)。在A、C、D選項(xiàng)中，運(yùn)動(dòng)員處于靜止?fàn)顟B(tài)，即處于平衡狀態(tài)，只有選項(xiàng)B中運(yùn)動(dòng)員的加速度為重力加速度，方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，而且處于完全失重狀態(tài)，故B正確。3.“兒童蹦床”中，拴在腰間左右兩側(cè)的是彈性極好的橡皮繩。質(zhì)量為m的小明靜止懸掛在空中時(shí)兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg，假設(shè)此時(shí)右側(cè)橡皮繩斷裂，則小明此時(shí)()A．加速度為零B．加速度a＝g，沿原斷裂繩的方向斜向左下方C．加速度a＝g，沿未斷裂繩的方向斜向右上方D．加速度a＝g，方向豎直向下解析：選B小明靜止時(shí)受到重力和兩根橡皮繩的拉力，處于平衡狀態(tài)，如圖。由于T1＝T2＝mg，故兩個(gè)拉力的合力一定在角平分線上，且在豎直向上的方向上，故兩個(gè)拉力的夾角為120°，當(dāng)右側(cè)橡皮繩拉力變?yōu)榱銜r(shí)，左側(cè)橡皮繩拉力不變，重力也不變；由于三力平衡時(shí)，三個(gè)力中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線，故左側(cè)橡皮繩拉力與重力的合力與右側(cè)橡皮繩斷開前的彈力反方向，大小等于mg，故加速度大小為g，沿原斷裂繩的方向斜向左下方。4．雨滴大約在1.5km左右的高空形成并開始下落，落到地面的速度一般不超過(guò)8m/s。若雨滴沿直線下落，則其下落過(guò)程()A．做自由落體運(yùn)動(dòng) B．加速度逐漸增大C．總時(shí)間約為17s D．加速度小于重力加速度解析：選D雨滴下落過(guò)程除了受到重力，還會(huì)受到空氣阻力，所以不是自由落體運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；空氣阻力隨下落速度的增大而增大，由牛頓第二定律可知，加速度小于重力加速度，且逐漸減小，B錯(cuò)誤、D正確；雨滴從1.5km左右的高空開始下落，落地速度一般不超過(guò)8m/s，所以總時(shí)間比17s長(zhǎng)很多，C錯(cuò)誤。5.如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，竿對(duì)“底人”的壓力大小為()A．(M＋m)gB．(M＋m)g－maC．(M＋m)g＋maD．(M－m)g解析：選B對(duì)竿上的人分析：受重力mg、摩擦力Ff，由mg－Ff＝ma得Ff＝m(g－a)。竿對(duì)人有摩擦力，人對(duì)竿也有反作用力——摩擦力，且大小相等，方向相反。對(duì)竿分析：受重力Mg、竿上的人對(duì)竿向下的摩擦力Ff′、頂竿的人對(duì)竿的支持力FN，有Mg＋Ff′＝FN，又因?yàn)楦蛯?duì)“底人”的壓力和“底人”對(duì)竿的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，由牛頓第三定律知竿對(duì)“底人”的壓力大小FN′＝Mg＋Ff′＝(M＋m)g－ma。B項(xiàng)正確。6.如圖所示，質(zhì)量為m2的物塊B放置在光滑水平桌面上，其上放置質(zhì)量為m1的物塊A，A通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與質(zhì)量為M的物塊C連接，釋放C，A和B一起以加速度a從靜止開始運(yùn)動(dòng)，已知A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，則細(xì)線中的拉力大小為()A．Mg B．Mg＋MaC．(m1＋m2)a D．m1a＋μ解析：選C對(duì)AB整體分析，根據(jù)牛頓第二定律T＝(m1＋m2)a，選項(xiàng)C正確；對(duì)C：Mg－T＝Ma，解得：T＝Mg－Ma，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；對(duì)物塊A：T－f＝m1a，則T＝m1a＋f，因f為靜摩擦力，故不一定等于μ7.如圖所示，滑輪A可沿傾角為θ的足夠長(zhǎng)光滑軌道下滑，滑輪下用輕繩掛著一個(gè)重為G的物體B，下滑時(shí)，物體B相對(duì)于A靜止，則下滑過(guò)程中()A．B的加速度為gsinθ B．繩的拉力為eq\f(G,cosθ)C．繩的方向保持豎直 D．繩的拉力為G解析：選A分析滑輪A和B的整體，受到重力和斜面的支持力，由牛頓第二定律可得(mA＋mB)gsinθ＝(mA＋mB)a，解得a＝gsinθ，由于下滑時(shí)，物體B相對(duì)于A靜止，因此物體B的加速度也為gsinθ，對(duì)物體B受力分析得：受到繩子的拉力和重力，因此繩子拉力方向與斜面垂直，因此繩的拉力為Gcosθ。因此A正確，B、C、D錯(cuò)誤。8.如圖所示，有一半圓，其直徑水平且與另一圓的底部相切于O點(diǎn)，O點(diǎn)恰好是下半圓的圓心，它們處在同一豎直平面內(nèi)。現(xiàn)有三條光滑軌道AOB、COD、EOF，它們的兩端分別位于上下兩圓的圓周上，軌道與豎直直徑的夾角關(guān)系為α>β>θ?，F(xiàn)讓一小物塊先后從三條軌道頂端由靜止下滑至底端，則小物塊在每一條傾斜軌道上滑動(dòng)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間關(guān)系為()A．tAB＝tCD＝tEF B．tAB>tCD>tEFC．tAB<tCD<tEF D．tAB＝tCD<tEF解析：選B如圖所示，過(guò)D點(diǎn)作OD的垂線與豎直虛線交于G，以O(shè)G為直徑作圓，可以看出F點(diǎn)在輔助圓內(nèi)，而B點(diǎn)在輔助圓外，由“等時(shí)圓”模型可知，tAB>tCD>tEF，B項(xiàng)正確。二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)9．一塊足夠長(zhǎng)的白板，位于水平桌面上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。一石墨塊(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止在白板上，石墨塊與白板間存在摩擦，動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。突然，使白板以恒定的速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，石墨塊將在板上劃下黑色痕跡。經(jīng)過(guò)某段時(shí)間t，令白板突然停下，以后不再運(yùn)動(dòng)。在最后石墨塊也不再運(yùn)動(dòng)時(shí)，白板上黑色痕跡的長(zhǎng)度可能是(已知重力加速度為g，不計(jì)石墨塊與板摩擦過(guò)程中損失的質(zhì)量)()A.eq\f(v02,2μg) B.eq\f(v02,μg)C．v0t－eq\f(1,2)μgt2 D．v0t解析：選AC在時(shí)間t內(nèi)，石墨塊可能一直勻加速，也可能先加速后勻速；石墨塊加速時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律，有：μmg＝ma，解得：a＝μg；經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，白板靜止后，石墨塊做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小不變，原來(lái)石墨塊相對(duì)白板向后運(yùn)動(dòng)，白板停止后，石墨塊相對(duì)白板向前運(yùn)動(dòng)，即石墨塊相對(duì)白板沿原路返回，因石墨塊相對(duì)白板向后運(yùn)動(dòng)的距離不小于石墨塊相對(duì)白板向前運(yùn)動(dòng)的距離，故白板上黑色痕跡的長(zhǎng)度等于石墨塊加速時(shí)相對(duì)白板的位移。如果時(shí)間t內(nèi)石墨塊一直加速，加速的位移為x1＝eq\f(1,2)μgt2，加速時(shí)相對(duì)白板的位移為Δx1＝v0t－x1＝v0t－eq\f(1,2)μgt2，C正確；如果時(shí)間t內(nèi)石墨塊先加速，后勻速，石墨塊的位移為x2＝eq\f(v02,2μg)＋v0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t－\f(v0,μg)))＝v0t－eq\f(v02,2μg)，石墨塊相對(duì)白板的位移為Δx2＝v0t－x2＝eq\f(v02,2μg)，A正確、B錯(cuò)誤；如果時(shí)間t內(nèi)石墨塊加速的末速度恰好等于v0，石墨塊的位移x3＝eq\f(1,2)v0t，石墨塊加速時(shí)相對(duì)白板的位移為Δx3＝v0t－x3＝eq\f(1,2)v0t，故D錯(cuò)誤。10．如圖甲所示，用一水平外力F拉著一個(gè)靜止在傾角為θ的光滑斜面上的物體，逐漸增大F，物體做變加速運(yùn)動(dòng)，其加速度a隨外力F變化的圖像如圖乙所示，若重力加速度g取10m/s2。根據(jù)圖乙中所提供的信息可以計(jì)算出()A．物體的質(zhì)量B．斜面的傾角C．加速度由2m/s2增加到6m/s2的過(guò)程中，物體通過(guò)的位移D．加速度為6m/s2時(shí)物體的速度解析：選AB由題圖乙可知，當(dāng)水平外力F＝0時(shí)，物體的加速度a＝－6m/s2，此時(shí)物體的加速度a＝－gsinθ，可求出斜面的傾角θ＝37°，選項(xiàng)B正確；當(dāng)水平外力F＝15N時(shí)，物體的加速度a＝0，此時(shí)Fcosθ＝mgsinθ，可得m＝2kg，選項(xiàng)A正確；由于不知道加速度與時(shí)間的關(guān)系，所以無(wú)法求出物體在各個(gè)時(shí)刻的速度，也無(wú)法求出物體加速度由2m/s2增加到6m/s2過(guò)程中的位移，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。11.質(zhì)量為M的物塊放在正沿水平直軌道向右勻加速行駛的車廂內(nèi)水平地面上，并用輕繩繞過(guò)兩個(gè)光滑定滑輪連接質(zhì)量為m的小球，與小球連接的輕繩與豎直方向始終成θ角，與物塊連接的輕繩處于水平方向，物塊相對(duì)車廂靜止。重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是()A．物塊對(duì)車廂內(nèi)水平地面的壓力大小為mgB．物塊的加速度大小為eq\f(g,tanθ)C．輕繩的拉力大小為eq\f(mg,cosθ)D．物塊所受地面的摩擦力大小為eq\f(Msinθ＋mg,cosθ)解析：選CD對(duì)小球進(jìn)行受力分析如圖甲所示，根據(jù)三角形定則可知小球的合力為：F合＝mgtanθ，繩子的拉力為：T＝eq\f(mg,cosθ)，根據(jù)牛頓第二定律知，其加速度為：a＝eq\f(F合,m)＝gtanθ，小球與物塊、車廂相對(duì)靜止，加速度相同，故B錯(cuò)誤，C正確；對(duì)物塊受力如圖乙所示，豎直方向：N＝Mg，水平方向：f－T＝Ma，解得物塊受到地面對(duì)其摩擦力為：f＝Ma＋T＝eq\f(Msinθ＋mg,cosθ)，故A錯(cuò)誤，D正確。12．如圖所示，在山體下的水平地面上有一靜止長(zhǎng)木板，某次山體滑坡，有石塊從山坡上滑下后，恰好以速度v1滑上長(zhǎng)木板，石塊與長(zhǎng)木板、長(zhǎng)木板與水平地面之間都存在摩擦。設(shè)最大靜摩擦力大小等于滑動(dòng)摩擦力的大小，且石塊始終未滑出長(zhǎng)木板。下面給出了石塊在長(zhǎng)木板上滑行的v-t圖像，其中可能正確的是()解析：選BD由于石塊與長(zhǎng)木板、長(zhǎng)木板與地面之間都有摩擦，故石塊不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；設(shè)石塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，長(zhǎng)木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，石塊的質(zhì)量為m，長(zhǎng)木板的質(zhì)量為M，當(dāng)μ1mg＞μ2(M＋m)g，最終石塊與長(zhǎng)木板將一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的加速度為μ2g，由μ1mg＞μ2(M＋m)g，可得：μ1g＞μ三、非選擇題(本題共6小題，共60分)13．(6分)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s。從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車的加速度a＝________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(m·s－2)0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像。(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過(guò)原點(diǎn)。其主要原因是：________________________________________________________________________。解析：(1)a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(3.68－3.52×10－2,0.12)m/s2＝0.16m/s2或a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(3.83－3.68×10－2,0.12)m/s2＝0.15m/s2。(2)a-F的關(guān)系圖像如圖所示。(3)小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤和盤中砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏記了砝碼盤的重力，導(dǎo)致合力F的測(cè)量值小于真實(shí)值，a-F的圖線不過(guò)原點(diǎn)。答案：(1)0.16(或0.15)(2)見解析圖(3)未計(jì)入砝碼盤的重力14．(8分)如圖甲所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置：(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持______________________不變，用鉤碼所受的重力作為________________，用DIS測(cè)小車的加速度。(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線(如圖乙所示)。①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是________________________________。②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是________。A．小車與軌道之間存在摩擦B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大解析：(1)探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，保持研究對(duì)象即小車與發(fā)射器的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中為了便于獲得對(duì)小車施加恒定拉力且容易知道其大小，此拉力用鉤碼的重力代替。(2)①實(shí)驗(yàn)得到的a-F關(guān)系圖線OA段為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，表明在小車質(zhì)量一定的情況下，它的加速度與其所受的合力成正比；②實(shí)驗(yàn)中用鉤碼的重力替代小車受到合力的前提是鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，若鉤碼的質(zhì)量與小車的質(zhì)量差不多大，則不能用鉤碼的重力替代小車受到的合力，a-F圖線也不再是過(guò)原點(diǎn)的直線。答案：(1)小車與發(fā)射器的質(zhì)量小車受到的合力(2)①質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合力成正比②C15．(10分)總質(zhì)量為100kg的小車，在粗糙水平地面上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，其速度—時(shí)間圖像如圖所示。已知在0～2s內(nèi)小車受到恒定水平拉力F＝1200N,2s后小車受到的拉力發(fā)生了變化，g取10m/s2，求：(1)小車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)14s后拉力的大小。(3)0～18s內(nèi)小車行駛的平均速度。解析：(1)前2s內(nèi)小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，由圖像的斜率可得小車的加速度a＝8m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得F－μmg＝ma，解得μ＝0.4；(2)14s后小車做勻速運(yùn)動(dòng)，所以拉力F＝μmg＝400N。(3)由速度—時(shí)間圖線與橫坐標(biāo)軸圍成的面積即可計(jì)算出0～18s內(nèi)小車位移的大小，約為L(zhǎng)＝180m，所以平均速度約為eq\x\to(v)＝eq\f(L,t)＝10m/s。答案：(1)0.4(2)400N(3)10m/s16．(10分)如圖所示，水平平臺(tái)的右端安裝有定滑輪，質(zhì)量為M＝2kg的物塊放在與滑輪相距l(xiāng)＝1.2m的平臺(tái)上，物塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，現(xiàn)有一輕繩跨過(guò)定滑輪，左端與物塊連接，右端掛質(zhì)量為m＝1kg的小球，繩拉直時(shí)用手托住小球使其在距地面h＝0.5m高處?kù)o止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力(g取10m/s2)。(1)放開小球，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，求小球做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度及此時(shí)繩子的拉力大??；(2)通過(guò)計(jì)算，回答物塊能否撞到定滑輪。解析：(1)由牛頓第二定律得：對(duì)小球：mg－FT＝ma1對(duì)物塊：FT－μMg＝Ma1解得：a1＝2m/s2，F(xiàn)T＝8N。(2)小球落地時(shí)的速度：由v2＝2a1h得：v＝eq\r(2a1h)＝eq\r(2)m/s即物塊此時(shí)的速度為eq\r(2)m/s物塊此后做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度：a2＝eq\f(μMg,M)＝μg＝2m/s2到停下來(lái)可滑行的距離由v2＝2a2xx＝eq\f(v2,2a2)＝0.5m物塊在桌面上共滑行的距離：x總＝h＋x＝1m<l故物塊不會(huì)撞到定滑輪。答案：(1)2m/s28N(2)見解析17．(12分)某校物理課外小組為了研究不同物體水下運(yùn)動(dòng)特征，使用質(zhì)量m＝0.05kg的流線型人形模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)讓模型從h＝0.8m高處自由下落進(jìn)入水中。假設(shè)模型入水后受到大小恒為Ff＝0.3N的阻力和F＝1.0N的恒定浮力，模型的位移大小遠(yuǎn)大于模型長(zhǎng)度，忽略模型在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力，試求模型(1)落到水面時(shí)速度v的大??；(2)在水中能到達(dá)的最大深度H；(3)從開始下落到返回水面所需時(shí)間t。解析：(1)模型自由下落到水面過(guò)程有v2＝2gh解得v＝4m/s。(2)設(shè)模型入水后向下運(yùn)動(dòng)的加速度為a2則：mg－Ff－F＝ma2解得：a2＝－16m/s2，說(shuō)明加速度a2的方