11-19年高考物理真题分专题汇编之专题011.力和运动

第第 11 节节力和运动力和运动dyszplg 【2019 年 4 月浙江物理选考】小明以初速度 v0=10m/s 竖直向上抛出一个质量 m=0.1kg 的小皮球， 最后在抛出点接住。假设小皮球在空气中所受阻力大小为重力的 0.1 倍。求小皮球 （1）上升的最大高度； （2）从抛出到接住的过程中重力和空气阻力所做的功 （3）上升和下降的时间。 【答案】 （1）； （2）0； （3）， 【解析】 【详解】 （1）上升过程：mg+Ff=ma1 解得 a1=11m/s2 上升的高度： （2）重力做功：WG=0 空气阻力做功： （3）上升的时间： 下降过程：mg-Ff=ma2 解得 a2=9m/s2 解得 【2019 年物理全国卷 3】如图（a） ，物块和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。t=0 时，木板开始受到水平外力 F 的作用，在 t=4s 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 g=10m/s2。由题给数据可以得出 A. 木板的质量为 1kg B. 2s4s 内，力 F 的大小为 0.4N C. 02s 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】 【详解】结合两图像可判断出 0-2s 物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力， 此过程力 F 等于 f，故 F 在此过程中是变力，即 C 错误；2-5s 内木板与物块发生相对滑动，摩擦力 转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对 2-4s 和 4-5s 列运动学方程，可解出质量 m 为 1kg，2-4s 内的力 F 为 0.4N，故 A、B 正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数, 故 D 错误. 【2019 年物理江苏卷】 如图所示， 质量相等的物块 A 和 B 叠放在水平地面上， 左边缘对齐 A 与 B、 B 与地面间的动摩擦因数均为。先敲击 A，A 立即获得水平向右的初速度，在 B 上滑动距离 L 后停 下。接着敲击 B，B 立即获得水平向右的初速度，A、B 都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静 止，此后两者一起运动至停下最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g求： （1）A 被敲击后获得的初速度大小 vA； （2）在左边缘再次对齐的前、后，B 运动加速度的大小 aB、aB； （3）B 被敲击后获得的初速度大小 vB 【答案】 （1）2 A vgL； （2）aB=3g，aB=g； （3）2 2 B vgL 【解析】 【详解】 （1）由牛顿运动定律知，A 加速度的大小 aA=g 匀变速直线运动 2aAL=vA2 解得2 A vgL （2）设 A、B 的质量均为 m 对齐前，B 所受合外力大小 F=3mg 由牛顿运动定律 F=maB，得 aB=3g 对齐后，A、B 所受合外力大小 F=2mg 由牛顿运动定律 F=2maB，得 aB=g （3）经过时间 t，A、B 达到共同速度 v，位移分别为 xA、xB，A 加速度的大小等于 aA 则 v=aAt，v=vBaBt 22 11 22 AABBB xa txv ta t， 且 xBxA=L 解得2 2 B vgL。 1.2013 年海南卷年海南卷 2一质点受多个力的作用，处于静止状态，现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐 渐恢复到原来的大小。在此过程中，其它力保持不变，则质点的加速度大小 a 和速度大小 v 的变化 情况是 Aa 和 v 都始终增大 Ba 和 v 都先增大后减小 Ca 先增大后减小，v 始终增大 Da 和 v 都先减小后增大 答案：C 解析：质点受到的合外力先从 0 逐渐增大，然后又逐渐减小为 0，合力的方向始终未变，故质点的 加速度方向不变，先增大后减小，速度始终增大，本题选 C。 2.2012 年理综浙江卷年理综浙江卷 23 （16 分）为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石腊做成两条质量均为 m、形 状不同的“A 鱼”和“B 鱼”，如图所示。在高出水面 H 处分别静止释放“A 鱼” 和“B 鱼”，“A 鱼”竖直下潜 hA后速度减为零，“B 鱼”竖直下潜 hB后速度减为 零。“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和水的阻力。已知“鱼”在水 中所受浮力是其重力的 9 10 倍，重力加速度为 g，“鱼”运动的位移值远大于 “鱼”的长度。假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。求： (1)“A 鱼”入水瞬间的速度 vA1； (2)“A 鱼”在水中运动时所受阻力 fA； (3)“A 鱼”与“B 鱼”在水中运动时所受阻力之比 fA:fB。 【解析】 （1） A 从 H 处自由下落，机械能守恒： 2 1 1 2 A mgHmv, mg f m F浮 第23题图 A H hB hA B 解得： 1 2 A vgH （2）小鱼 A 入水后做匀减速运动，22 AA gHa h 得减速加速度： A A H ag h ， A 10 9 Fmg 浮 由牛顿第二定律： A+AA Ffmgma 浮 解得： 1 () 9 A A H fmg h （3）同理可得 1 () 9 B B H fmg h ,得： (9) : (9) AB AB BA Hhh ff Hhh 3. 2012 年理综重庆卷年理综重庆卷 25 （19 分）某校举行托乒乓球跑步比赛，赛道为水平直道，比赛距离为 S，比赛时，某同学将球 置于球拍中心，以大小为 a 的加速度从静止开始做匀加速直线运 动，当速度达到 v0时，再以 v0做匀速直线运动跑至终点。整个过 程中球一直保持在球拍中心不动。比赛中，该同学在匀速直线运 动阶段保持球拍的倾角为0，如题 25 图所示。设球在运动过程中 受到的空气阻力大小与其速度大小成正比， 方向与运动方向相反， 不计球与球拍之间的摩擦，球的质量为 m，重力加速度为 g 空气阻力大小与球速大小的比例系数 k 求在加速跑阶段球拍倾角随球速 v 变化的关系式 整个匀速跑阶段，若该同学速率仍为 v0，而球拍的倾角比0大了并保持不变，不计球在球拍上 的移动引起的空气阻力的变化，为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为 r 的下边沿掉落，求 应满足的条件。 解答： 在匀速运动阶段有， 00 kvtanmg 得 00 vtanmgk 加速阶段，设球拍对球的支持力为 N ，有 makvNsin mgNcos 得 00 tantanvvga 以速度 v0匀速运动时，设空气的阻力与重力的合力为 F，有 0 cosmgF 球拍倾角为 0 时，空气阻力与重力的合力不变，设球沿球拍面下滑的加速度大小为 a ，有 r v0 0 乒乓球 球拍 amsinF 设匀速跑阶段所用时间为 t，有avvst2 00 球不从球拍上掉落的条件rta 2 2 1 得 2 0 0 0 2 2 a v v s g cosr sin 4. 2011年上海卷年上海卷 31 （12 分）如图，质量 m=2kg 的物体静止于水平地面的 A 处，A、B 间距 L=20m。用大小为 30N， 沿水平方向的外力拉此物体，经 t0=2s 拉至 B 处。（已知 cos37=0.8，sin37=0.6。取 g=10m/s2） 求物体与地面间的动摩擦因数； 用大小为30N，与水平方向成37的力斜向上拉 此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B 处，求该力作用的最短时间t。 解析：(1)物体做匀加速运动 2 0 1 2 Lat， 2 22 0 22 20 10(/) 2 L am s t ，由牛顿第二定律 Ffma，302 1010()fN ， 10 0.5 2 10 f mg 。 (2)设F作用的最短时间为t，小车先以大小为a的加速度匀加速t秒，撤去外力后，以大小为 a， 的加速度匀减速 t秒到达 B 处，速度恰为 0，由牛顿定律 cos37(sin 37 )FmgFama ， 2 (cos37sin37 )30 (0.80.5 0.6) 0.5 1011.5(/) 2 F agm s m ， 2 5(/) f agm s m ， 由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度， 因此有 ata t， 11.5 2.3 5 a tttt a 22 11 22 Lata t， 22 22 20 1.03( ) 2.311.52.35 L ts aa 。 另解：设力 F 作用的最短时间为 t，相应的位移为 s，物体到达 B 处速度恰为 0，由动能定理 cos37(sin37 )()0FmgFsmg Ls， 0.5 2 10 20 6.06( ) (cos37sin37 )30 (0.80.5 0.6) mgL sm F ， 由牛顿定律cos37(sin37 )FmgFma ， m AB L 2 (cos37sin37 )30 (0.80.5 0.6) 0.5 1011.5(/) 2 F agm s m ， 2 1 2 sat， 22 6.06 1.03( ) 11.5 s ts a 。 5. 2014 年理综山东卷年理综山东卷 23、 （18 分）研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）st4 . 0 0 ，但饮 酒会导致反应时间延长，在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以 v0=72km/h 的速度在试验场的水 平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离 L39m。减速过程中汽车位移 s 与速度 v 的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度的大小 g=10m/s2。求： （1）减速过程汽车加速度的大小及所用时间； （2）饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少？ （3）减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。 反应过程减速过程 发现情况 开始减速 汽车停止 图甲 25 0 72 图乙 v/(km h-1) s/(m) 【解析】（1）设减速过程中汽车加速度的大小为 a，所用时间为 t，由题可得初速度 v0=20m/s，末 速度0 t v，位移 s=25m，由运动学公式得asv2 2 0 a v t 0 联立式，代入数据得a=8m/s2 t=2.5s （2）设志愿者反应时间为 t, 反应时间的增加量为t，由运动学公式得 s tvL 0 0 ttt 联立式，代入数据得st3 . 0 （3）设志愿者所受合外力的大小为 F，汽车对志愿者作用力的大小为 F0，志愿者质量为 m，由牛 顿第二定律得maF 由平行四边形定则得 22 2 0 )(mgFF 联立式,代入数据得 5 41 0 mg F 6. 2013年江苏卷年江苏卷 14. (16 分)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出, 砝码的 移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯 性演示实验. 若砝码和纸板的质量分别为m1 和m2,各接触面间的动摩擦因数均为. 重力加 速度为g. （1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力大小； （2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小； （3） 本实验中,m1=0.5kg, m2=0.1kg, =0.2,砝码与纸板左端的距离d =0.1 m,取g =10m/s2. 若砝码移动 的距离超过l=0.002 m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大? 答案：(1) 12 (2)fmm g(2) 12 2 ()Fmm g(3)22.4FN 解析：(1)砝码对纸板的摩擦力 11 fm g桌面对纸板的摩擦力 212 ()fmm g 12 fff解得 12 (2)fmm g (2)设砝码的加速度为 a1,纸板的加速度为 a2,则 11 1 fm a 1222 Fffm a发生相对运动 21 aa 解得 12 2 ()Fmm g (3)纸板抽出前,砝码运动的距离 2 111 2 1 tax 纸板运动的距离 2 12 1 1 2 dxa t 纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离 2 23 2 1 2 xa t 12 lxx 由题意知 131 13 2 ,aa ata t解得 12 2 (1) d Fmm g l 代入数据得22.4FN 7. 2013 年山东卷年山东卷 22、 （15 分）如图所示，一质量 m=0.4kg 的小物块，以 v0=2m/s 的初速度，在与斜面成某一角度的 拉力 F 作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经 t=2s 的时间物块由 A 点运动到 B 点，A、B 之间的距 离 L10m。已知斜面倾角 30，物块与斜面之间的动摩擦 因数 3 3 ，重力加速度 g 取 10m/s2. （1）求物块加速度的大小及到达 B 点时速度的大小。 （2）拉力 F 与斜面夹角多大时，拉力 F 最小？拉力 F 的最小值是多少？ 拉力 d v0 F A B 解： （1）设物块加速度的大小为 a，到达 B 点时速度的大小为 v，由运动学公式得： atvv attvL 0 2 0 2 1 联立两式，代入数据得 a=3m/s2 v=8m/s （2）设物块所受支持力为 FN，所受摩擦力为 Ff， 拉力与斜面间的夹角为，受力分析如图所示， 由牛顿第二定律得： Fcos-mgsin-Ff=ma Fsin+FN-mgcos=0 又 Ff=FN 联立式得： sincos cossin mamg F 由数学知识得： 0 60sin 3 32 sin 3 3 cos 由式可知对应 F 最小的夹角=300 联立式，代入数据得 F 的最小值为NF 5 313 min 8. 2013 年四川卷年四川卷 9近来，我国多个城市开始重点治理“中国式过马路”行为。每年全国由于行人不遵守交通规则而 引发的交通事故上万起，死亡上千人。只有科学设置交通管制，人人遵守交通规则，才能保证行人 的生命安全。如右图所示，停车线 AB 与前方斑马线边界 CD 间的距离为 23m。 质量 8t、 车长 7m 的卡车以 54km/h 的速度向北匀速行驶，当车前端刚驶过 停车线 AB，该车前方的机动车交通信 号灯由绿灯变黄灯。 F A B mg Ff FN 23m 北 B A C D 若此时前方 C 处人行横道路边等待的行人就抢先过马路，卡车司机发现行人，立即制动，卡车受 到的阻力为 3104N，求卡车的制动距离； 若人人遵守交通规则，该车将不受影响地驶过前方斑马线边界 CD。为确保行人安全，D 处人行 横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久变为绿灯？ 【答案】：t=2s 【解析】：已知卡车质量 m=8t=8103kg 、初速度 v0=54km/h=15m/s. （1）从制动到停止，阻力对卡车所做的功为 W，由动能定理有 已知卡车所受的阻力 f= - 3104N,设卡车的制动距离为 s1，有 联立式式，代入数据解得: （2）已知车长，AB 与 CD 的距离为。设卡车驶过的距离为设人行横道信 号灯至少需经过时间t后变灯，有 s2=s0+l s2=v0t 代入数据解得t=2s 9.2013 年新课标年新课标 II 卷卷 25 （18 分） 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摩擦。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 g10m/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。 解：(18 分) (1)从 t=0 时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木 板具有共同速度为止。 v/(ms-1) t/s 0.5 5 1 0 由图可知，在 t1=0.5s 时，物块和木板的速度相同。设 t=0 到 t= t1时间间隔内，物块和木板的加速度 大小分别为 a1和 a2，则 1 1 1 a t v 01 2 1 a t vv 式中 v0=5m/s、v1=1m/s 分别为木板在 t=0、t= t1时速度的大小。 设物块和木板的质量为 m，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为1、2，由牛顿第二 定律得 11 mgma 122 (2)mgma 联立式得 1=0.20 2=0.30 (2)在 1 t时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向。设物块与 木板之间的摩擦力大小为 f，物块和木板的加速度大小分别为 1 a 和 2 a ，则由牛顿第二定律得 1 f ma 22 2mgfma 假设 1 fmg，则 12 aa；由式得 21 fmgmg，与假设矛盾。故 1 fmg 由式知，物块加速度的大小 11 aa ；物块的 v-t 图象如图中 点划线所示。 由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为 2 1 1 1 2 2 s a v v/(ms-1) t/s 0.5 5 1 0 2 011 21 2 22 st a vvv 物块相对于木板的位移的大小为 21 sss 联立式得 s=1.125m 10.2016 年年江苏江苏卷卷 9 如图所示， 一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出， 鱼缸最终没有滑出桌面 若 鱼缸、 桌布、 桌面两两之间的动摩擦因数均相等， 则在上述过程中() A桌布对鱼缸摩擦力的方向向左 B鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等 C若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大 D若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面 【答案】BD 【解析】当桌布被拉出时，鱼缸由静止到向右运动，但它相对于桌布来说，仍向左运动，由于滑动 摩擦力的方向与相对运动方向相反，因此桌布对鱼缸的摩擦力的方向应向右，选项 A 错误；因为鱼 缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，鱼缸受到桌布向右的摩擦力与它受到桌面向左的摩 擦力大小相等，所以鱼缸向右加速的加速度大小与向右减速的加速度大小相等，方向相反，鱼缸的 初速度为零，末速度也为零，根据对称性可知，鱼缸做加速运动的时间与做减速运动的时间相等， 选项 B 正确；若猫增大拉力，桌布的加速度更大，但是由于鱼缸与桌布间的压力不变，动摩擦因数 也不变，故摩擦力也不变，选项 C 错误；若猫减小拉力，桌布的加速度减小，鱼缸在桌布上的运动 时间变长，而鱼缸向右的加速度不变，由 x=1 2at 2知，鱼缸相对于桌面的位移变大，桌布被拉出后鱼 缸在桌面上的位移也变大，鱼缸就有可能滑出桌面，选项 D 正确。 11.2016 年四川卷年四川卷 10.（17 分）避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等 组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为的斜面。一辆长 12 m 的载有货物的货车 因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为 23 m/s 时，车尾位于制动 坡床的底端， 货物开始在车厢内向车头滑动， 当货物在车厢内滑动了 4 m 时，车头距制动坡床顶端 38 m，再过一段时间，货车停止。已知货 车质量是货物质量的 4 倍，货物与车厢间的动摩擦因数为 0.4；货车在 制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的 0.44 倍。 货物与货车分别视为小滑块和平 干道 货物 货车 制动坡道 防撞设施 避险车道 500m 板，取 2 cos =1 sin =0.1=10 m/sg，。求： （1）货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向； （2）制动坡床的长度。 【答案】 （1）5m/s2，方向沿斜面向下（2）98m 【解析】 （1）设货物的质量为 m，货物在车厢内滑动过程中，货物与车厢的动摩擦因数=0.4，受摩 擦力大小为 f，加速度大小为 a1，则 1 sinfmgma cosfmg 联立并代入数据得a1=5 m/s a1的方向沿制动坡床向下。 （2）设货车的质量为 M，车尾位于制动坡床底端时的车速为 v=23 m/s。货车在车厢内开始滑动到 车头距制动坡床顶端 s0=38m 的过程中，用时为 t，货物相对制动坡床的运动距离为 s1，在车厢内滑 动的距离 s=4m，货车的加速度大小为 a2，货车相对制动坡床的运动距离为 s2。货车受到制动坡床 的阻力大小为 F，F 是货车和货物总重的 k 倍，k=0.44，货车长度 l0=12m， 制动坡床