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1直線運(yùn)動(dòng)的圖象
給扇哪
1.物理圖象能形象地表達(dá)物理規(guī)律、直觀地描述物理過(guò)程、鮮明地表示物理量之間的相互
關(guān)系,是分析物理問(wèn)題的有效手段之一,也是當(dāng)今高考命題的熱點(diǎn)。近兒年高考,主要是在
選擇題中考查兩種運(yùn)動(dòng)學(xué)圖象的理解和應(yīng)用。
2.圖象問(wèn)題的解題技巧:
(1)圖象反映了兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系,因此首先要由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出兩個(gè)物理量間
的關(guān)系式,再分析圖象及斜率、截距、面積等幾何元素的物理意義。
(2)注意把處理常規(guī)圖象問(wèn)題的思想方法加以遷移應(yīng)用,必要時(shí)可將該圖象所反映的物理過(guò)
程轉(zhuǎn)換為常見(jiàn)的x-t或v—t圖象。
例1.(2019浙江4月選考9)甲、乙兩物體零時(shí)刻開(kāi)始從同一地點(diǎn)向同一方向做直線運(yùn)動(dòng),
位移一時(shí)間圖象如圖所示,則在0?■時(shí)間內(nèi)()
A.甲的速度總比乙大
B.甲、乙位移相同
C.甲經(jīng)過(guò)的路程比乙小
D.甲、乙均做加速運(yùn)動(dòng)
【解析】因x—f圖象的斜率等于速度,可知在0?八時(shí)間內(nèi)開(kāi)始時(shí)甲的速度大于乙,后來(lái)乙
的速度大于甲,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖象可知在0?八時(shí)間內(nèi)甲、乙位移相同,選項(xiàng)B正確;甲、
乙均向同方向做直線運(yùn)動(dòng),則甲、乙的路程相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由斜率等于速度可知,甲
做勻速運(yùn)動(dòng),乙做加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
【答案】B
例2.(2018全國(guó)H卷T9)甲、乙兩汽車(chē)在同一條平直公路上同向運(yùn)動(dòng),其速度一時(shí)間圖象
分別如圖中甲、乙兩條曲線所示。已知兩車(chē)在女時(shí)刻并排行駛。下列說(shuō)法正確的是()
A.兩車(chē)在。時(shí)刻也并排行駛
B.在八時(shí)刻甲車(chē)在后,乙車(chē)在前
C.甲車(chē)的加速度大小先增大后減小
D.乙車(chē)的加速度大小先減小后增大
【解析】本題可巧用逆向思維分析,兩車(chē)在時(shí)刻并排行駛,根據(jù)題圖分析可知在“?時(shí)
間內(nèi)甲車(chē)運(yùn)動(dòng)的位移大于乙車(chē)運(yùn)動(dòng)的位移,所以在“時(shí)刻甲車(chē)在后,乙車(chē)在前,B正確,A
錯(cuò)誤;依據(jù)u—f圖象斜率表示加速度分析出C錯(cuò)誤,D正確。
【答案】BD
1.甲、乙兩輛汽車(chē)在平直的公路上同一地點(diǎn)沿相同方向由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng),它們運(yùn)動(dòng)
的加速度隨時(shí)間變化,。一/圖象如圖所示。關(guān)于甲、乙兩車(chē)在0?20s的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)
法正確的是()
?/(m-s-2)
O5101520"s
A.在/=10s時(shí)兩車(chē)相遇
B.在r=20s時(shí)兩車(chē)相遇
C.在f=10s時(shí)兩車(chē)相距最遠(yuǎn)
D.在f=20s時(shí)兩車(chē)相距最遠(yuǎn)
【答案】D
【解析】根據(jù)圖象可知,在0?20s內(nèi),甲的加速度不變,乙的加速度逐漸減小。根據(jù)。一7
圖象與時(shí)間軸所圍的面積表示速度變化量可知,在0?10s內(nèi),乙車(chē)的速度均大于甲車(chē),同
一地點(diǎn)沿相同方向由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng),故在f=10s時(shí)乙車(chē)在甲車(chē)前方,故A、B錯(cuò)誤;
當(dāng),=20s時(shí),兩圖象與,軸所圍的面積相等,即該時(shí)刻兩輛車(chē)的速度相等;在20s前乙車(chē)
的速度大于甲車(chē)的速度,所以乙車(chē)在甲車(chē)的前方,所以兩車(chē)逐漸遠(yuǎn)離,當(dāng)f=20s時(shí),兩車(chē)
速度相等即相距最遠(yuǎn),故C錯(cuò)誤,D正確。
2.甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖象如圖所示,其中甲圖線為曲線,乙圖線為直線0/
=1.8s時(shí),兩圖線相切,下列說(shuō)法不正確的是()
A.1.8s時(shí),甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)速度均為3m/s
B.f=1.8s時(shí),甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)速度相同,但二者沒(méi)有相遇
C.0?2.5s,甲的平均速度為4m/s
D.在2.5s時(shí)刻,乙的縱坐標(biāo)x=5.1m
【答案】B
v=----------m/s=3m/s
【解析】r=1.8s時(shí),甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)速度均為L(zhǎng)8-0.8,A正確;r=1.8s時(shí),
甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)速度相同,二者也相遇,B錯(cuò)誤;0-2.5s,甲的平均速度T=:=4m/s,C
----------m/s=3m/s
正確;根據(jù)2-5-0.8,可得在2.5s時(shí)刻,乙的縱坐標(biāo)x=5.1m,D正確。故選B。
3.如圖所示是某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象,此過(guò)程的v—/圖象應(yīng)是()
【答案】C
【解析】x-f圖象第一段為傾斜直線,斜率為正常數(shù),由于圖象的斜率表示該時(shí)刻的速度,
斜率的正負(fù)表示速度的方向,所以此段時(shí)間內(nèi)物體的速度為正方向,大小不變,即物體沿正
方向的勻速直線運(yùn)動(dòng);圖象第二段為平行/軸的直線,則物體靜止;圖象第三段為傾斜直線,
斜率為負(fù)常數(shù),所以速度為負(fù)方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)。綜上所述,物體的v-f圖象為C。
4.(多選)由于公路維修只允許單車(chē)道通行。1=0時(shí),甲車(chē)在前,乙車(chē)在后,相距xo=lOOm,
速度均為vo=3Om/s,從此時(shí)開(kāi)始兩車(chē)按圖所示規(guī)律運(yùn)動(dòng),則下述說(shuō)法正確的是()
A.兩車(chē)最近距離為10m
B.兩車(chē)最近距離為100m
C.兩車(chē)一定不會(huì)相遇
D.兩車(chē)一定會(huì)相遇
【答案】AC
【解析】在0?3s時(shí)間內(nèi),甲車(chē)一直減速,乙車(chē)勻速運(yùn)動(dòng),兩車(chē)距離一直減小,在3s~9s
時(shí)間內(nèi),甲車(chē)從靜止開(kāi)始加速,乙車(chē)開(kāi)始減速,當(dāng)兩車(chē)速度相等時(shí),距離最近,從3s開(kāi)始,
甲車(chē)的加速度為5m/s2,再經(jīng),時(shí)間,兩車(chē)速度相等,a^t=v0-a^t,整理得f=3s,因此
在6s時(shí)兩車(chē)距離最近,由甲車(chē)圖象可知x甲=67.5m,設(shè)前3s為“,乙車(chē)的位移》乙=血”
+voZ—1az./2=157.5m,此時(shí)兩車(chē)間距離Ar=x甲+助一x4=10m,因此兩車(chē)最近距離為10
m,不會(huì)相遇,AC正確,BD錯(cuò)誤。
5.(多選)如圖為一勻變速直線運(yùn)動(dòng)的x—r圖象,圖象與兩坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別為(布,0),(0,
一沏),f=0時(shí),圖象切線交f軸的坐標(biāo)為(2如0)o關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的()
A.質(zhì)點(diǎn)先向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),后向x軸正方向運(yùn)動(dòng)
B.質(zhì)點(diǎn)的初速度大小為”。
C.0?而時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移為一檢
D.質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為防
【答案】BD
【解析】根據(jù)圖象知,質(zhì)點(diǎn)一直向x軸正方向運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)的初速度大小
Ax升)
%=—=—
“2。,故B正確;。?”時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移x=O一(—xo)=xo,故C錯(cuò)誤;根據(jù)位移
a=-2-
公式工:爾+5;2,可得片,故D正確。
6.(多選)如圖甲所示為雜技中的“頂竿”表演,地面上演員B肩部頂住一根長(zhǎng)直竹竿,另一
演員A爬至竹竿頂端完成各種動(dòng)作。某次頂竿表演結(jié)束后,演員A自竿頂由靜止開(kāi)始下滑,
滑到竿底時(shí)速度正好為零,其下滑時(shí)的速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示。演員A質(zhì)量為40
A.演員A的加速度方向先向上再向下
B.演員A所受摩擦力的方向保持不變
C.f=2s時(shí),演員B肩部所受壓力大小為380N
D.f=5s時(shí),演員B肩部所受壓力大小為540N
【答案】BD
【解析】演員A先向下做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,然后向下做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度
方向向上,故A錯(cuò)誤;演員A在整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中摩擦力一直豎直向上,故B正確;f=2s
時(shí),演員A向下做勻加速運(yùn)動(dòng),由v-f圖象得加速度4=0.5m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得
—f=ma,解得了=380N,則演員3所受的壓力/=〃吆+/=480N,故C錯(cuò)誤;r=5s時(shí),
演員向下做勻減速運(yùn)動(dòng),由v—f圖象得加速度優(yōu)=1m/s,根據(jù)牛頓第二定律得”?=加優(yōu),
解得/=440N,則演員B所受的壓力/=Mg+/=540N,故D正確。
7.(多選)如圖所示,某人從距水面一定高度的平臺(tái)上做蹦極運(yùn)動(dòng)。勁度系數(shù)為k的彈性繩
一端固定在人身上,另一端固定在平臺(tái)上。人從靜止開(kāi)始豎直跳下,在其到達(dá)水面前速度減
為零。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,彈性繩始終處于彈性限度內(nèi)。取與平臺(tái)同高度的。點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以
豎直向下為y軸正方向,忽略空氣阻力,人可視為質(zhì)點(diǎn)。從跳下至第一次到達(dá)最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)
過(guò)程中,用丫、〃、,分別表示人的速度、加速度和下落時(shí)間。下列描述I,與人〃與y的關(guān)系
圖象可能正確的是()
【答案】AD
【解析】從跳下至第一次到達(dá)最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,繩子拉直前,人先做自由落體運(yùn)動(dòng),圖
線為勻變速直線運(yùn)動(dòng),丫一,圖線斜率恒定;繩子拉直后在彈力等于重力之前,人做加速度逐
漸減小的加速運(yùn)動(dòng),口一,圖線斜率減?。粡椓Φ扔谥亓χ?,人開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng),彈力增大加
速度逐漸增大,v-t圖線斜率逐漸增大,直到速度減到零,所以A正確,B錯(cuò)誤;從跳下
至第一次到達(dá)最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,繩子拉直前,人先做自由落體運(yùn)動(dòng),加速度恒定;繩子
拉直后在彈力等于重力之前,隨著彈力增大,人做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),加速度減小,
設(shè)向下運(yùn)動(dòng)的位置為y,繩子剛產(chǎn)生彈力時(shí)位置為比,則mg-k(y-y0)=mil,則加速度為
k(.y-y0)
4=g--------------
m
,彈力等于重力之后,人開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng),k{y-yo}-mg=ma,則加速度為
_k(y-yu)
m,所以,。與y的關(guān)系圖線斜率是恒定的,故D正確,C錯(cuò)誤。
8.如圖所示為物體做直線運(yùn)動(dòng)的圖象,下列說(shuō)法正確的是()
A.甲圖中,物體在0?h這段時(shí)間內(nèi)的位移小于
B.乙圖中,物體的加速度為2m*
C.丙圖中,陰影面積表示力?/2時(shí)間內(nèi)物體的加速度變化量
D.丁圖中,f=3s時(shí)物體的速度為25m/s
【答案】D
【解析】甲圖中,因v—f圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積等于位移,可知物體在。?fo這段時(shí)間內(nèi)
的位移大于gvofo,A錯(cuò)誤;乙圖中,根據(jù)/=2"可知2a=1,則物體的加速度為0.5m/s2,
選項(xiàng)B錯(cuò)誤;丙圖中,根據(jù)可知,陰影面積表示力?時(shí)間內(nèi)物體的速度變化量,C
錯(cuò)誤;丁圖中,由4=助7+5戶可得彳=物+53由圖象可知會(huì)=5,則。=10m/s2,vo=-5
m/s,則,=3s時(shí)物體的速度/=物+*=25m/s,D正確。
9.(多選)一質(zhì)點(diǎn)沿x軸正方向做直線運(yùn)動(dòng),通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),其方一/的圖象如圖
A.質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為lm/s2
B.質(zhì)點(diǎn)在1s末速度為2m/s
C.質(zhì)點(diǎn)在第1s內(nèi)的平均速度0.75m/s
D.質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為0.5m/s
【答案】AB
【解析】由圖得j=l+0.5f,根據(jù)得對(duì)比可得;a=0.5m*,則加
速度a=lm/s2,由圖知質(zhì)點(diǎn)的加速度不變,說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A正確,D錯(cuò)
誤;質(zhì)點(diǎn)的初速度vo=lm/s,在1s末速度為v—vo+at=2m/s,故B正確;質(zhì)點(diǎn)在第1s
-V+V._.
v=-()-----=1.5m/s
內(nèi)的平均速度2,故c錯(cuò)誤。
10.(多選)如圖所示,斜面傾角為6,P為斜面的中點(diǎn),斜面上半段光滑,下半段粗糙,一
個(gè)小物體由頂端靜止釋放,沿斜面下滑到底端時(shí)速度為零。以沿斜面向下為正方向,則物體
下滑過(guò)程中的位移x、速度力合外力人合外力的沖量/與時(shí)間r的關(guān)系圖象可能正確的是
()
【答案】BD
【解析】物體在光滑的斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),由知,位移時(shí)間圖線的開(kāi)口應(yīng)
先向上,然后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;物體在前半段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后半段做
勻減速直線運(yùn)動(dòng),由于到達(dá)底端的速度為零,則前半段和后半段的平均速度相等,由位移相
等,則在前半段和后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度等于勻減速直線運(yùn)動(dòng)的
初速度,則勻加速和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等,方向相反,則合力大小相等,方向
相反,故B正確,C錯(cuò)誤;合力大小相等,方向相反,根據(jù)可知,合外力的沖量在
前半段和后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)也是大小相等,方向相反,故D正確。
II.某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)速率的倒數(shù)!與位移x的關(guān)系如圖所示,關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),下
列說(shuō)法正確的是()
A.質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.J—x圖線斜率等于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度
C.四邊形AA'B'B的面積可表示質(zhì)點(diǎn)從。到C所用的運(yùn)動(dòng)時(shí)間
D.四邊形BB'C'C的面積可表示質(zhì)點(diǎn)從C到C所用的運(yùn)動(dòng)時(shí)間
【答案】D
【解析】由題中《一X圖象可知,(與尤成正比,即vx=常數(shù),質(zhì)點(diǎn)做減速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)
誤[―x圖線斜率不等于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度,故B錯(cuò)誤;由于三角形08c的面積S^OCBC
=卦,體現(xiàn)了從o到c所用的時(shí)間,同理,從。到c所用的時(shí)間可由S2=■■體現(xiàn),所以
四邊形BQCC面積可體現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)從C到C所用的時(shí)間,故C錯(cuò)誤,D正確。
12.(多選)一質(zhì)點(diǎn)在0?10s內(nèi)的丫一,圖象的圖線恰好是與兩坐標(biāo)軸相切的圓弧,由圖可知
()
A.2s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)的速度為4m/s
B.10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移約為21.5m
C.質(zhì)點(diǎn)的加速度大小等于1m/s2時(shí)的速度約為2.93m/s
D.質(zhì)點(diǎn)的加速度隨時(shí)間均勻減小
【答案】ABC
【解析】已知圓心坐標(biāo)為(10,10),速度與時(shí)間關(guān)系滿足方程(U-10)2+(L10)2=1()2,f=2s,
代入方程結(jié)合圖象解得v=4m/s,故A正確;由圖線“面積”表示位移得s=10x10—%兀x1()2
=21.5m,故B正確;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小等于1m/s?時(shí),如圖所示,由幾何關(guān)系可知/OEF
J2
=45。,9=45。,根據(jù)幾何知識(shí)知v=10(l—,)m/s=2.93m/s,故C正確;由圖象可知圖象
斜率逐漸減小且不是均勻變化,故D錯(cuò)誤。
2勻變速直線運(yùn)動(dòng)及其公式
皚急翁朝
i.本專題在高考中主要考點(diǎn)有:勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式的靈活運(yùn)用;自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上
拋運(yùn)動(dòng);勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律在生活中的應(yīng)用。題型主要以選擇題為主,但也會(huì)與其他知識(shí)
點(diǎn)結(jié)合在大題中考查多過(guò)程運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。
2.方法技巧:
(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式(v-r關(guān)系、x-t關(guān)系、X-V關(guān)系)原則上可以解決任何勻變速
直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題;
(2)已知某段時(shí)間內(nèi)的位移、初末速度可求平均速度,應(yīng)用平均速度公式往往會(huì)使解題過(guò)程
變的非常簡(jiǎn)捷。
例1.(2019全國(guó)I卷-18)如圖,籃球架下的運(yùn)動(dòng)員原地垂直起跳扣籃,離地后重心上升的最
大高度為“。上升第一個(gè)?所用的時(shí)間為小第四個(gè)日所用的時(shí)間為不計(jì)空氣阻力,則0
441\
滿足()
■■
t2(2
A.1<7<2B.2<7<3
t\t\
(2,2
C.3<7<4D.4<7<5
【考題解讀】本題主要考察勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,解答本題要掌握初速度為零的勻加
速直線運(yùn)動(dòng)中,通過(guò)連續(xù)相等的位移所用時(shí)間之比。
【解析】運(yùn)動(dòng)員起跳到達(dá)最高點(diǎn)的瞬間速度為零,又不計(jì)空氣阻力,故可逆向處理為自由落
體運(yùn)動(dòng)。則根據(jù)初速度為零勻加速運(yùn)動(dòng),相等相鄰位移時(shí)間關(guān)系:A:f2:打:…:tn=\:(V2
一1):(小一柩:(2一?。?..:(5-5二i),可知‘I2-6,即3<彳<4,故
選C。
【答案】C
例2.(2020全國(guó)I卷24)我國(guó)自主研制了運(yùn)一20重型運(yùn)輸機(jī)。飛機(jī)獲得的升力大小F可用F
=城描寫(xiě),k為系數(shù);v是飛機(jī)在平直跑道上的滑行速度,F(xiàn)與飛機(jī)所受重力相等時(shí)的v稱
為飛機(jī)的起飛離地速度,已知飛機(jī)質(zhì)量為1.21x105kg時(shí),起飛離地速度為66m/s;裝載貨
物后質(zhì)量為1.69x105kg,裝載貨物前后起飛離地時(shí)的A值可視為不變。
(1)求飛機(jī)裝載貨物后的起飛離地速度;
(2)若該飛機(jī)裝載貨物后,從靜止開(kāi)始勻加速滑行1521m起飛離地,求飛機(jī)在滑行過(guò)程中加
速度的大小和所用的時(shí)間。
【考題解讀】本題結(jié)合牛頓第二定律的綜合應(yīng)用考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移和速度公式,涉
及的物理過(guò)程比較復(fù)雜,弄清楚運(yùn)動(dòng)情況和受力情況是關(guān)鍵。
【解析】(1)空載起飛時(shí),升力正好等于重力:切|2=川長(zhǎng)
滿載起飛時(shí),升力正好等于重力:k^=in2g
由上兩式解得:V2=78m/So
⑵滿載貨物的飛機(jī)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以
v^=2ax
V2=Clt
解得:a=2m/s2,J=39s。
湄翁鋤繚
1.圖中她為珠港澳大橋上四段110m的等跨鋼箱連續(xù)梁橋,若汽車(chē)從。點(diǎn)由靜止開(kāi)始做勻
加速直線運(yùn)動(dòng),通過(guò)帥段的時(shí)間為f,則通過(guò)ce段的時(shí)間為()
A.rB.yfit
C.(2一物/D.(2+啦"
【答案】C
【解析】初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的推論:從靜止開(kāi)始通過(guò)連續(xù)相等的位移所用時(shí)間之
比為h:匕::…:r?=l:(^2-1):(小一也):(2一?。?..:(由7"—1),可知tac={2
故C正確。
2.某同學(xué)將一足球豎直砸向水平地面,足球以5m/s的速度被地面反向彈回,當(dāng)足球上升
到最高點(diǎn)后落回地面,以后足球每次與地面碰撞被彈回時(shí)速度均為碰撞前速度的最不計(jì)足
球與地面碰撞的時(shí)間和空氣阻力,取g=10m/s2,則足球從第一次被彈回到最后停止運(yùn)動(dòng)的
總時(shí)間為()
A.8sB.4sC.2sD.1.5s
【答案】B
【解析】足球第一次被彈回的速度0=5m/s,第一次在空中豎直上拋運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間
8;足球第二次被彈回的速度V2=1vi,第二次在空中豎直上拋運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間
2v,3
L=--=-s
g4足球第三次被彈回的速度也=1也=($20,第三次在空中豎直上拋運(yùn)動(dòng)的總時(shí)
2匕3,
=—=(-)2s
間g4則足球從第一次被彈回到最后停運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為/="+/2+...=4s,故
選B,
3.一根輕質(zhì)細(xì)線將2個(gè)薄鐵墊圈A、B連接起來(lái),一同學(xué)用手固定B,此時(shí)A、B間距為
3L,距地面為L(zhǎng),如圖所示,由靜止釋放A、B,不計(jì)空氣阻力,且A、B落地后均不再?gòu)?/p>
起。從釋放開(kāi)始到A落地歷時(shí)小A落地前瞬間速率為也,從A落地到8落在A上歷時(shí)小
B落在4上前瞬間速率為也,貝1()
A.t\:及=2:1
B.兩墊圈加速度不確定,時(shí)間無(wú)法比較
C.V):vz=\:2
D.兩墊圈作為整體,同時(shí)落地
【答案】C
【解析】由靜止釋放,A、B都做自由落體運(yùn)動(dòng),A運(yùn)動(dòng)的位移為L(zhǎng)8運(yùn)動(dòng)的位移為43
根據(jù)力=見(jiàn)尸可知,A落地的時(shí)間8落地的時(shí)間故.t2=t—t產(chǎn)、巧,
所以有人=/2,故A、B錯(cuò)誤;A落地前瞬間速率以=4荻,8落地前瞬間速率V2=g/=2而L
所以環(huán):以=1:2,故C正確;因A落地時(shí)8還沒(méi)有落地,故不可能同時(shí)落地,故D錯(cuò)誤。
4.(多選)甲物體從離地面”高空自由落下,而乙物體在地面以初速度也同時(shí)向上拋出,兩
物體在離地面44處相遇,如果g、物為已知量,貝女)
玲
A.從自由下落到相遇,經(jīng)過(guò)的時(shí)間為2g
B.甲物體落到地面時(shí),乙物體仍在上升
C.相遇時(shí),甲乙兩物體的速度大小相等,均為O.5vo
D.乙上升的最大高度就是“,且2g,而甲物體落地時(shí)的速度大小是w
【答案】ACD
13
【解析】?jī)烧呦嘤鰰r(shí),甲的位移為:”,乙的位移為水/。相遇時(shí).,甲、乙的位移之和為從
即看產(chǎn)+丫”一尸=”,甲的位移;”=%產(chǎn),乙的位移//二皿一&/2,所以2g,2g,
故A正確;乙物體上升到最高點(diǎn)時(shí)間'g,物體甲的位移//=*//=",甲距地面的高度
為0,即甲物體落到地面時(shí),乙物體上升到了最高點(diǎn),故B錯(cuò)誤;由A可知,兩者相遇時(shí)
的運(yùn)動(dòng)時(shí)間2g,甲的速度v|=gf=o.5%乙的速度也=W-gf=0.5%,故C正確:乙做
h=^-=H
豎直上拋運(yùn)動(dòng),上升的最大高度2g,甲做自由落體運(yùn)動(dòng),由速度位移公式可知落地
速度v=q2gH=v°,故D正確。
5.某人駕駛一輛汽車(chē)甲正在平直的公路上以某一速度勻速運(yùn)動(dòng),突然發(fā)現(xiàn)前方50m處停著
一輛乙車(chē),立即剎車(chē),剎車(chē)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。已知?jiǎng)x車(chē)后第1個(gè)2s內(nèi)的位移是24m,
第4個(gè)2s內(nèi)的位移是1m。則下列說(shuō)法中正確的是()
A.汽車(chē)甲剎車(chē)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2m/s2
23
2
B.汽車(chē)甲剎車(chē)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為12m/s
C.汽車(chē)甲剎車(chē)后停止前,可能撞上乙車(chē)
D.汽車(chē)甲剎車(chē)前的速度為13.9m/s
【答案】A
【解析】采用逆向思維,根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之比為R:X2:X3:X4=l:3:5:7,
可知汽車(chē)甲在8s前速度減為零。設(shè)汽車(chē)甲的加速度為。,根據(jù)汨=丫0"+;助2得24=21,。+
“竺一%V-2=lm
2a,汽車(chē)甲速度減為零的時(shí)間a。,最后2s內(nèi)的位移2-a,
2
聯(lián)立解得a=-2m/s,v0=14m/s,選項(xiàng)A正確,BD錯(cuò)誤;汽車(chē)甲剎車(chē)到停止的距離
X)=-~—=49m<50m
2。,可知甲不能撞上乙車(chē),選項(xiàng)C錯(cuò)誤。
6.(多選)某同學(xué)放學(xué)準(zhǔn)備乘坐805路公交車(chē),到達(dá)公交站時(shí),看見(jiàn)公交車(chē)已經(jīng)沿平直公路
駛離車(chē)站,司機(jī)聽(tīng)到呼喊后汽車(chē)馬上以2m/s2的加速度勻減速剎車(chē),該同學(xué)同時(shí)以4m/s的
速度勻速追趕汽車(chē),汽車(chē)開(kāi)始剎車(chē)時(shí)速度為8m/s,減速前距離同學(xué)12m。則下列說(shuō)法正確
的是()
A.公交車(chē)剎車(chē)第1s內(nèi)位移為1m
B.公交車(chē)從開(kāi)始剎車(chē)5s內(nèi)位移為15m
C.公交車(chē)剎車(chē)過(guò)程平均速度為4m/s
D.該同學(xué)追上汽車(chē)所需的時(shí)間為7s
【答案】CD
【解析】汽車(chē)減速至停止所用時(shí)間f=4s,第1s內(nèi)的位移為xi=wi-%f|2=7m,故A錯(cuò);
汽車(chē)減速4s后已經(jīng)停止,所以汽車(chē)5s內(nèi)的位移實(shí)際上是4s內(nèi)的位移/2=血£一%尸=16m,
v=—=4m/s
故B錯(cuò);公交車(chē)剎車(chē)過(guò)程平均速度,,故C正確;設(shè)同學(xué)追上汽車(chē)所用的時(shí)間
為出同學(xué)的速度為V人,在這個(gè)時(shí)間內(nèi)汽車(chē)的位移X3,同學(xué)的位移X4,汽車(chē)剎車(chē)前與同學(xué)
的距離為L(zhǎng),根據(jù)題意有X3=Vof2曲,X4=W2,X3+l=X4,解得々=6S或介=-2S(舍
去),由于汽車(chē)剎車(chē)過(guò)程只需要4s,所以說(shuō)明人在追上汽車(chē)前汽車(chē)已經(jīng)停止,則72=6s也不
符合題意舍去;設(shè)人追上汽車(chē)的實(shí)際時(shí)間為“,有L+M=V13,解得“=7S,故D正確。
7.甲、乙兩輛汽車(chē)在同一直軌道上向右勻速行駛,甲車(chē)的速度以=16m/s,乙車(chē)的速度也
—12m/s,乙在甲前面L=6m時(shí),兩車(chē)同時(shí)開(kāi)始剎車(chē),從此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),甲車(chē)以(n=2m/s2
的加速度剎車(chē),6s后立即改做勻速運(yùn)動(dòng),乙車(chē)剎車(chē)的加速度為“2=1m/s2o從兩車(chē)剎車(chē)開(kāi)始
計(jì)時(shí),下列關(guān)于甲車(chē)第一次追上乙車(chē)的時(shí)間小兩車(chē)相遇的次數(shù)〃、兩車(chē)速度相等時(shí)的時(shí)間
B的說(shuō)法正確的是()
A.3s、3次、8sB.3s、2次、6sC.2s、3次、8sD.2s、2次、6s
【答案】C
【解析】設(shè)剎車(chē)后經(jīng)過(guò),時(shí)間兩車(chē)速度相等,有“一“〃=也一念/,解得,=4s;6s后甲車(chē)勻
速,速度v=16—2x6m/s=4m/s,再次相等有丫=也一痣八解得f'=8s;在甲減速時(shí),設(shè)經(jīng)
時(shí)間f相遇,甲和乙的位移分別為XI、X2,則有及=儂一%2戶,XI—X2—L,
得八=2s,f2=6s;甲車(chē)減速時(shí)間恰好為6s,即在甲車(chē)減速階段,相遇兩次,第一次九=2s,
第二次f2=6s,此時(shí)甲車(chē)的速度也'=V|—“"2=4m/s,乙車(chē)的速度丫2'=也一42/2=6m/s,設(shè)
再經(jīng)甲追上乙,有"Af=k。一%2(加)2,代入數(shù)據(jù)解得加=4S,此時(shí)乙仍在做減速運(yùn)
動(dòng),此解成立,所以甲、乙兩車(chē)第3次相遇時(shí)刻為f3=f2+Af=10s,故C正確。
8.藍(lán)牙是一種無(wú)線技術(shù),可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交
換,但設(shè)備間超過(guò)一定距離時(shí)便無(wú)法實(shí)現(xiàn)通訊。某次實(shí)驗(yàn)中,在甲、乙兩小車(chē)上安裝了某種
藍(lán)牙設(shè)備,該藍(lán)牙設(shè)備正常通訊的有效距離為10米,兩車(chē)只能沿一條直線運(yùn)動(dòng),如圖所示。
共完成了兩組實(shí)驗(yàn),每組實(shí)驗(yàn)兩車(chē)的起始距離都為小兩組實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下。
第一組,乙車(chē)保持靜止,甲車(chē)從。點(diǎn)由靜止出發(fā),以0=1m1的加速度向右做勻加速直線
運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)3.10s后兩車(chē)不能夠再通訊。
第二組,乙車(chē)向左具有一定的初速度血,以s=0.6m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),而甲
車(chē)仍做上述運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)1s后兩車(chē)不能夠再通訊。
請(qǐng)完成下列問(wèn)題,要求所有問(wèn)題的最終結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字。
(1)求甲、乙兩車(chē)初始距離4;
(2)求乙車(chē)的初速度vo的大?。?/p>
(3)若將乙車(chē)的初速度、加速度方向均變?yōu)橄蛴?,其他條件不變。甲、乙兩車(chē)藍(lán)牙信號(hào)中斷
兩次。請(qǐng)計(jì)算這兩次藍(lán)牙信號(hào)中斷時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。(已知布“2.50,同。5.57)
【解析】(1)乙車(chē)保持靜止,甲車(chē)從。點(diǎn)由靜止向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則有:
元甲I——2al力
有題意可有:x甲i+d=s=10m
聯(lián)立解得甲、乙兩車(chē)初始距離:1=5.195m=5.2m。
(2)乙車(chē)向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),而甲車(chē)仍做上述運(yùn)動(dòng),則有:
X甲2=51及2
有題意可有:x甲2+d+xK=S=10m
聯(lián)立解得乙車(chē)的初速度:*=4.005m/sF.Om/s。
⑶開(kāi)始乙車(chē)追上甲車(chē)并超過(guò)甲車(chē),后甲車(chē)又追上乙車(chē)并超過(guò)乙車(chē),這兩次藍(lán)牙信號(hào)中斷時(shí)
刻之間的時(shí)間間隔會(huì)出現(xiàn)兩次
設(shè)第一次藍(lán)牙信號(hào)中斷時(shí)的時(shí)間為,3,則有:皿+上4—d—上“2=S=1001
解得:“=5.00S
122
設(shè)第二次藍(lán)牙信號(hào)中斷時(shí)的時(shí)間為t4,則有:1air3+t/-(vor3+|a2r3)=.v=10m
解得:/4=21.14s
這兩次藍(lán)牙信號(hào)中斷時(shí)刻之間的時(shí)間間隔:Af=f4—73=16.14s~16s?
9.4、B兩車(chē)在同一直線上向右勻速運(yùn)動(dòng),8車(chē)在A車(chē)前,A車(chē)的速度大小為叨=8m/s,B
車(chē)的速度大小為也=20m/s,如圖所示。當(dāng)A、8兩車(chē)相距xo=28m/s時(shí),B車(chē)因前方突發(fā)
情況緊急剎車(chē)(已知?jiǎng)x車(chē)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)可視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)),加速度大小為a=2m/s2,從
此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),求:
(1)A車(chē)追上B車(chē)之前,兩者相距的最大距離;
(2)A車(chē)追上8車(chē)所用的時(shí)間;
(3)在題設(shè)條件下,A車(chē)在B車(chē)剎車(chē)后0.5s也開(kāi)始剎車(chē),為避免兩車(chē)相撞,則A車(chē)的加速度
應(yīng)滿足什么條件。
【解析】(1)當(dāng)A、8兩車(chē)速度相等時(shí),相距最遠(yuǎn)根據(jù)速度關(guān)系得:W=藝一
代入數(shù)據(jù)解得力=6s
此時(shí),根據(jù)位移公式得:
XA=v\t\=^m,/。尸=84m
XI?=XB+XQ-必=64ITlo
zo=—=10s
⑵B車(chē)剎車(chē)停止運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間。
x'=—=100m
所發(fā)生位移2a
此時(shí)XA'=M/()=80m
則XA<X^+XH'
可見(jiàn)此時(shí)A車(chē)并未追上B車(chē),而是在B車(chē)停止后才追上,之后A車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
故A車(chē)追上B車(chē)所用的時(shí)間t=to+t2=\6So
⑶A車(chē)剎車(chē)減速至0時(shí)剛好追上3車(chē)時(shí)(此時(shí)3車(chē)的速度為0),加速度最小則
酸+%=千一+丫也
2a2%
a.=-m/s2
代入數(shù)據(jù)解得31。
10.在一種新的“子母球”表演中,讓同一豎直線上的小球A和小球8,從距水平地面高度為
kh(%>1)和〃的地方同時(shí)由靜止釋放,如圖所示。球A的質(zhì)量為加,球8的質(zhì)量為4/〃。
設(shè)所有碰撞都是彈性碰撞,重力加速度大小為g,忽略球的直徑、空氣阻力及碰撞時(shí)間。
(1)求球B第一次落地時(shí)球A的速度大??;
(2)若球B在第一次上升過(guò)程中就能與球A相碰,求k的取值范圍;
(3)在(2)情形下,要使球4第一次碰后能到達(dá)比其釋放點(diǎn)更高的位置,再求A的取值范圍。
【解析】(1)由于兩球同時(shí)釋放,所以球B第一次落地時(shí)4球下落的高度為小設(shè)此時(shí)A球
的速度大小為vo,由v(r=2gh
可得v()=y[2gh.
(2)設(shè)8反彈后經(jīng)時(shí)間f后與A碰,A、8碰撞時(shí)
A球自由下落的高度hA—h+vot+^gt2
B球豎直上升的高度加'=雙一%產(chǎn)
貝ijkh^hA'+hB-h+2vot
其中v產(chǎn)也贏在B上升過(guò)程有0<f<、出
解得\<k<5.
(3)球A、B在空中碰前的速度大小分別為有:
VA=V()+gt
VB=Vo-gt
設(shè)它們碰后的速度分別為和四。選豎直向上為正方向,兩球發(fā)生彈性碰撞,根據(jù)動(dòng)量守
恒和能量守恒
m{—VA)+4mvB=HIVA'+4帆以/
2z2r2
/〃?(-VA)+|X4/77VB2=1???VA+|x4A??VB
解得5③
依題意A球能上升高度與初始高度高,則有卜>%
得5g
17
將其及vo=、2gh代入kh=h+2vot得k<5
即要使球A第一次碰后能到達(dá)比其釋放點(diǎn)更高的位置有1VZV5
3共點(diǎn)力的平衡
皚筋郵
1.從歷年命題看,對(duì)共點(diǎn)力平衡的考查,主要在選擇題中單獨(dú)考查,同時(shí)對(duì)平衡問(wèn)題的分
析在后面的計(jì)算題中往往有所涉及。高考命題兩大趨勢(shì):一是向著選擇題單獨(dú)考查的方向發(fā)
展;二是選擇題單獨(dú)考查與電學(xué)綜合考查并存。
2.解決平衡問(wèn)題常用方法:
(1)靜態(tài)平衡:三力平衡一般用合成法,合成后力的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成三角形問(wèn)題;多力平衡一般
用正交分解法;遇到多個(gè)有相互作用的物體時(shí)一般先整體后隔離。
(2)動(dòng)態(tài)平衡:三力動(dòng)態(tài)平衡常用圖解法、相似三角形法等,多力動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題常用解析法,
涉及到摩擦力的時(shí)候要注意靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力的轉(zhuǎn)換。
例1.(2020?全國(guó)III卷-17)如圖,懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩上。點(diǎn)處;
繩的一端固定在墻上,另一端通過(guò)光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)
平衡時(shí),O點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為a和仇若a=70°,則乃等于()
A.45°B.55°C.60°D.70°
【考題解讀】本題考查共點(diǎn)力平衡的應(yīng)用,掌握力的平行四邊形定則的內(nèi)容,利用幾何關(guān)系
列式即可求解。體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中科學(xué)推理、科學(xué)論證要素。
【答案】B
【解析】甲物體是拴牢在。點(diǎn),且甲、乙兩物體的質(zhì)量相等,則甲、乙繩的拉力大小相等,
。點(diǎn)處于平衡狀態(tài),則左側(cè)繩子拉力的方向在甲、乙繩子的角平分線上,如圖所示,根據(jù)幾
何關(guān)系有180。=2萬(wàn)+a,解得夕=55。。
例2.(2020?山東卷⑻如圖所示,一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上,質(zhì)量分別為根和2根
的物塊A、B,通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)滑輪連接,A、8間的接觸面和輕繩均與木板平行。
A與8間、B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)木板與水
平面的夾角為45。時(shí),物塊A、B剛好要滑動(dòng),則〃的值為()
1
-
D.6
【考題解讀】本題考查了多個(gè)物體的平衡問(wèn)題,解題的關(guān)鍵是對(duì)選取的對(duì)象進(jìn)行正確的受力
分析,不多力,不少力,同時(shí)注意摩擦力中正壓力的求解。體現(xiàn)了模型建構(gòu)、科學(xué)推理等核
心素養(yǎng)。
【答案】C
【解析】當(dāng)木板與水平面的夾角為45。時(shí),兩物塊剛好滑動(dòng),對(duì)A物塊受力分析如圖,A、B
之間的滑動(dòng)摩擦力力="wgcos45°,根據(jù)平衡條件可知T=mgsin45°+/i;對(duì)8物塊受力分
析如圖沿斜面方向,B與斜面之間的滑動(dòng)摩擦力力=〃-3/ngcos45°,根據(jù)平衡條件可知2/ngsin
1
A=7
45。=7+力+及,解得5。
1.如圖所示,山坡上兩相鄰高壓線塔A、B之間架有勻質(zhì)粗導(dǎo)線,平衡時(shí)導(dǎo)線呈弧形下垂,
最低點(diǎn)在C處,已知弧BC的長(zhǎng)度是AC的3倍,右塔A處導(dǎo)線切線與豎直方向的夾角。=
60°,則左塔B處導(dǎo)線切線與豎直方向的夾角£為()
A.30°B.45°C.60°D.75°
【答案】A
【解析】設(shè)ABC三個(gè)位置的拉力分別為FA.FB、FC,導(dǎo)線質(zhì)量為加,AC段受力分析得FACOS?
=&jg,FAsina=Fc>BC段受力分析得FBCOS尸=%g,FKsmp=Fc,聯(lián)立得ta”=^,解得
4=30。,故A正確。
2.如圖所示,質(zhì)量為〃?的正方體和質(zhì)量為M的正方體放在兩豎直墻和水平面間,處于靜
止?fàn)顟B(tài)?!?與M的接觸面與豎直方向的夾角為?,若不計(jì)一切摩擦,下列說(shuō)法正確的是()
A.水平面對(duì)正方體M的彈力大小大于(M+m)g
B.水平面對(duì)正方體M的彈力大小為(M+,”)gcosa
C.墻面對(duì)正方體M的彈力大小為"?gtana
mg
D.墻面對(duì)正方體M的彈力大小為tana
【答案】D
【解析】對(duì)M和m構(gòu)成的整體進(jìn)行受力分析,受重力G、底面支持力N,兩側(cè)面的支持力
加和N,.,如圖,兩物體受力平衡,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有:水平方向,墻面對(duì)正方體M
的彈力大小M/=N“”豎直方向,水平面對(duì)正方體M的彈力大小N=G=(M+〃?)g,選項(xiàng)AB
錯(cuò)誤;對(duì),〃進(jìn)行受力分析,受重力mg、墻面支持力M的支持力N。如圖,根據(jù)共點(diǎn)
mgmg
N=------N)n=-------
力平衡條件有:豎直方向〃吆=N,sina,水平方向N,”=Mcosa,解得sina,tana,
mg
N”=N,,,=------
所以墻面對(duì)正方體M的彈力大小tana,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
N
3.如圖所示,傾角為0=30。的斜面A置于水平面上,滑塊B、C疊放在一起沿斜面勻速下
滑,且始終保持相對(duì)靜止,斜面A靜止不動(dòng),B上表面傾斜,則從C在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí),下
列說(shuō)法正確的是()
A.B可能受三個(gè)力作用
B.4、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=當(dāng)
C.A一定受四個(gè)力作用
D.地面對(duì)A的支持力小于A、B、C三者重力之和
【答案】C
【解析】8受到重力、斜面的支持力和摩擦力、C對(duì)B的壓力和摩擦力5個(gè)力的作用,A錯(cuò)
誤;以8和C整體為研究對(duì)象,沿斜面方向根據(jù)平衡條件可得(,班g+〃?cg)sin。=〃(〃?喀+
/Mcg)cos仇解得"=tan?=坐B(niǎo)錯(cuò)誤;斜面A受到重力、地面的支持力、3對(duì)斜面的壓力
和摩擦力4個(gè)力的作用,C正確;滑塊及C疊放在一起沿斜面勻速下滑,整體受力平衡,
故地面對(duì)A的支持力等于A,B、C三者重力之和,故D錯(cuò)誤。
4.如圖,質(zhì)量均為“7的兩個(gè)木塊P和Q疊放在水平地面上,P、。接面的傾角為9。現(xiàn)在
。上加一水平推力凡使P、。保持相對(duì)靜止一起向左勻速運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()
A.P木塊所受合力向左
F
A=--
B.。與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)2mg
C.P、。之間可能光滑
D.若突然撤去F后,P、。依然保持相對(duì)靜止一起向左勻速運(yùn)動(dòng)
【答案】B
【解析】P、。保持相對(duì)靜止一起向左勻速運(yùn)動(dòng),可知尸木塊所受合力為零,A錯(cuò)誤;以尸、
。整體為研究對(duì)象,在豎直方向上合力為零,故地面對(duì)。的支持力Fz=2mg,水平方向F
F
A=--
=于=小,解得,B正確;尸受到向下的重力和垂直斜面向上的支持力,但P的合
力為0,則必然受到沿斜面向上的摩擦力,C錯(cuò)誤;若突然撤去F后,因地面對(duì)。有摩擦力
作用,可知P、。不可能一起向左勻速運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。
5.如圖,光滑球A與粗糙半球B放在傾角為30。的斜面C上,C放在水平地面上,均處于
靜止?fàn)顟B(tài)。若A與B的半徑相等,A的質(zhì)量為2加,8的質(zhì)量為相,重力加速度大小為g,
則()
A.C對(duì)A的支持力大小為小〃7g
B.C對(duì)B的摩擦力大小為5ng
C.B對(duì)A的支持力大小為哈g
D.地面對(duì)C的摩擦力大小為坐,"g
【答案】C
【解析】由幾何關(guān)系可知,C對(duì)A的支持力、8對(duì)A的支持力與A的重力的反向延長(zhǎng)線的
%=%=__=邁mg
夾角都是30。,由平衡條件可知’3cos30。3,故C正確,B錯(cuò)誤;以A8
整個(gè)為對(duì)象,沿斜面方向靜摩擦力與重力的分力平衡,所以C對(duì)B的摩擦力大小f=(GA+
GB)sin30°=1^,故B錯(cuò)誤;以A、B、C整體為對(duì)象,水平方向不受力,所以地面對(duì)C的
摩擦力大小為0,故D錯(cuò)誤。
6.如圖所示,一圓環(huán)處于豎直平面內(nèi),圓心為。。用兩根輕質(zhì)細(xì)線將一質(zhì)量為m的小球懸
掛于O點(diǎn),細(xì)線的另一端分別固定于圓環(huán)上的M點(diǎn)和N點(diǎn),OM水平,OM與ON之間的
夾角為120?!,F(xiàn)讓圓環(huán)繞過(guò)O點(diǎn)且與圓面垂直的軸沿順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90%重力加速度為g,
圓環(huán)半徑為上兩根細(xì)線不可伸長(zhǎng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()
A.細(xì)線ON拉力逐漸增大
B.細(xì)線ON拉力的最大值為田加g
C.細(xì)線拉力的最大值為mg
D.細(xì)線。M拉力先變大后變小
【答案】D
【解析】對(duì)小球進(jìn)行受力分析,如圖,mg的對(duì)角始終為120°,設(shè)尸TM的對(duì)角為a,FTN的
mgFTMFm
對(duì)角為夕,在緩慢轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)程中,小球始終處于平衡狀態(tài),由正弦定理得sinl20°sinasin/,
a角由150。減小至60。,則FTM先增大后減小,當(dāng)a=90。時(shí),F(xiàn)TM最大,最大值為半〃?g,P
角由90。增加至180。,F(xiàn)TN逐漸減小至0,當(dāng)£=90。時(shí),F(xiàn)TN最大,最大值為手,咫,故ABC
錯(cuò)誤,D正確。
7.(多選)如圖所示,重力均為G的兩小球用等長(zhǎng)的細(xì)繩〃、方懸掛在。點(diǎn),兩小球之間用
一根輕彈簧連接,兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),兩細(xì)繩〃、6與輕彈簧c恰構(gòu)成一正三角形?,F(xiàn)
用水平力尸緩慢拉動(dòng)右側(cè)小球,使細(xì)繩。最終豎直,并保持兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列
說(shuō)法正確的是()
A.最終狀態(tài)與初態(tài)相比,細(xì)繩。的拉力變大
B.最終狀態(tài)與初態(tài)相比,細(xì)繩人的拉力變大
C.最終狀態(tài)與初態(tài)相比,輕彈簧c的彈力變小
D.最終狀態(tài)時(shí),水平拉力廠等于小G
【答案】BC
T_mg_2G
T=----=---mg
【解析】初始狀態(tài)時(shí),細(xì)線a的拉力cos30。3,末狀態(tài)時(shí),細(xì)線。的拉力等于左
側(cè)小球的重力,細(xì)線的拉力變小,故A錯(cuò)誤;初始狀態(tài)時(shí),彈簧的彈力Tc=〃?gtan3(T=容
mg,末狀態(tài)時(shí)彈簧的彈力為零,變小,故C正確;初始狀態(tài)時(shí),細(xì)線b的拉力
T_mg_2百
1,=----=---mg
cos30。3,末狀態(tài)時(shí),右側(cè)小球受到豎直向下的重力、6的拉力和水平向右的拉
力F、b的豎直向上的拉力等于重力,彈簧恢復(fù)原長(zhǎng),細(xì)線6與豎直方向的夾角大于60。,
Th>—J=2mg
細(xì)線b的拉力cos30。,細(xì)線b的拉力變大,故B正確;因?yàn)榧?xì)線b與豎直方向的
夾角大于60。,所以水平拉力F的大小F>mgtan60。=小"%,故D錯(cuò)誤
8.(多選)如圖所示,把傾角為30。的粗糙斜面體C固定于水平地面上,質(zhì)量為2%的物塊A
通過(guò)跨過(guò)光滑輕定滑輪的輕繩與質(zhì)量為m的小球B連接,。點(diǎn)為輕繩與定滑輪的接觸點(diǎn),
初始時(shí),小球B在水平向右的拉力F
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