必修1第3章第2节知能演练强化闯关

1、1. (2012·湖北省100所重点中学高三联考)下列有关超重和失重的说法, 正确的是()A. 无论物体处于超重还是失重状态, 物体所受的重力总是不变的B. 做竖直上抛运动的物体处于完全失重状态C. 在沿竖直方向上运动的升降机中出现失重现象时, 升降机一定处于上升过程D. 在沿竖直方向上运动的升降机中出现失重现象时, 升降机一定处于下降过程解析: 选AB.当物体有向上的加速度时, 处于超重, 当有向下的加速度时, 处于失重, 当向下的加速度为重力加速度时, 处于完全失重. 超重和失重都是视重, 物体的重力并不改变, 并且, 超重和失重和物体的实际运动过程没有关系, 分析选项可知, 只

2、有A、B正确. 2.图329(2010·高考山东理综卷)如图329所示, 物体沿斜面由静止滑下, 在水平面上滑行一段距离停止, 物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同, 斜面与水平面平滑连接. 图中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程. 图中正确的是()图3210解析: 选C.物体先做匀加速运动后做匀减速运动, 其vt图像应为倾斜直线, at图像为平行于横轴的直线, st图像应为抛物线, 选项A、B、D错误; 根据滑动摩擦力fN可知, ft图像应为平行于横轴的直线, 由于物体对水平面的压力比对斜面的压力大, 所以物体对水平面的摩擦力较大, 选项C正确. 3.

3、图3211(2012·陕西省西工大附中高三质检)如图3211所示, 质量为4 kg的物体A拴在一个被拉伸的弹簧左端, 弹簧的另一端固定在车上. 当小车不动时弹簧的弹力为2 N, 此时物体A静止在小车上. 当小车向右做变加速运动时, 其加速度由0逐渐增加到1 m/s2的过程中, 下述说法正确的是()A. 物体A受到的弹簧弹力变大B. 物体A相对车不会滑动C. 物体A受到的摩擦力大小不变D. 物体 A受到的摩擦力先变小后变大, 但不会超过2 N解析: 选BD.本题考查受力分析和牛顿运动定律. 小车静止不动, 弹簧被拉伸, 说明其对物体产生向右的拉力, 大小为2 N时, 说明摩擦力方向向左

4、, 当小车加速度逐渐增大时, 则弹簧的拉力与摩擦力的合力为物体提供向右的加速度, 故可知此过程摩擦力逐渐减小, 当a0.5 m/s2时, 摩擦力为0, 加速度再增大时, 则摩擦力方向向右并不断增大且最大值为2 N, 故此过程物体始终处于相对静止状态, 所以B、D正确. 图32124. (2012·辽宁锦州期末)如图3212所示, 一名消防队员在模拟演习训练中, 沿着长为12 m的竖立在地面上的钢管往下滑. 已知这名消防队员的质量为60 kg, 他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑, 滑到地面时速度恰好为零. 如果他加速时的加速度大小是减速的2倍, 下滑的总时间为3 s, g取1

5、0 m/s2, 那么该消防队员()A. 下滑过程中的最大速度为4 m/sB. 加速与减速过程的时间之比为12C. 加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为17D. 加速与减速过程的位移之比为14解析: 选BC.物体的vt图像如图所示. 设最大速度为v, 加速阶段的加速度、时间和位移分别为a1、t1、s1, 减速阶段的加速度、时间和位移分别为a2、t2、s2, 由图像可知, t1t212, s1s212, 故选项B正确, 而D错误; 由s(t1t2)及t1t23 s可得, v8 m/s, 故选项A错误; 由va1t1a2t2得, a18 m/s2, a24 m/s2, 加速阶段: mgf1ma1,

6、减速阶段: f2mgma2, 解得: f1f217, 故选项C正确. 5.图3213(原创题)2011年3月11日日本发生的9.0级大地震牵动亿万人的心, 各种救灾物资不断通过机场和火车站运送到灾区, 传送带在装送救灾物资方面发挥着巨大的作用. 如图3213所示为一水平传送带装置示意图, 绷紧的传送带始终保持v1 m/s的恒定速率运行, 一质量为m4 kg的救灾物资由静止放在A处, 传送带对救灾物资的摩擦力使救灾物资做匀加速直线运动, 随后救灾物资又以与传送带相等的速率运动. 若救灾物资与传送带间的动摩擦因数0.1, A、B间的距离l2 m, g取10 m/s2.(1)求救灾物资刚开始运动时所

7、受滑动摩擦力大小与加速度大小; (2)求救灾物资从A运动到B的时间; (3)若救灾物资下面粘有煤灰, 求救灾物资在传送带上留下的黑色痕迹的长度. 解析: (1)救灾物资刚开始运动时所受滑动摩擦力为fmg4 N摩擦力提供救灾物资运动的动力, 由牛顿第二定律得fma解得a1 m/s2.(2)设救灾物资做匀加速直线运动的时间为t1.救灾物资加速运动的末速度为v1 m/s, 则vat1代入数据解得t11 s匀加速直线运动的位移s1t10.5 m随传送带匀速运动的时间t21.5 s所以救灾物资从A运动到B的时间tt1t22.5 s.(3)黑色痕迹的长度即救灾物资相对传送带滑过的位移. 救灾物资在加速阶段

8、时间内发生的位移为s1t1加速时间内传送带发生的位移为s2vt1所以黑色痕迹的长度为s2s1t1×1 m0.5 m.答案: (1)4 N1 m/s2(2)2.5 s(3)0.5 m一、选择题1.图32142011年8月30日, 大邱田径世锦赛, 女子撑杆跳比赛中, 巴西选手穆雷尔战胜撑杆跳女皇伊辛巴耶娃, 获得冠军, 若不计空气阻力, 则穆雷尔在这次撑竿跳高中()A. 起跳时竿对她的弹力大于她的重力B. 起跳时竿对她的弹力小于她的重力C. 起跳以后的下落过程中她处于超重状态D. 起跳以后的下落过程中她处于失重状态解析: 选AD.穆雷尔在起跳时, 在弹力的作用下向上加速, 故此时竿对她

9、的弹力大于她的重力, A正确. 起跳以后的下落过程中, 她只受重力作用而下落, 所以处于失重状态, D正确. 图32152. (2012·北京四中高三期中)某同学站在电梯底板上, 利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况, 如图3215所示的vt图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(向上为正方向). 根据图像提供的信息, 可以判断下列说法中正确的是()A. 在05 s内, 观光电梯在加速上升, 该同学处于失重状态B. 在5s10 s内, 该同学对电梯底板的压力大小等于他所受的重力大小C. 在10 s20 s内, 观光电梯在加速下降, 该同学处于失重状态D

10、. 在20 s25 s内, 观光电梯在加速下降, 该同学处于失重状态解析: 选BD.A项, 加速度向上, 超重, 错误; B项, 匀速运动, 压力等于重力, 正确; C项, 电梯在匀减速上升, 加速度向下, 失重, 错误; D项, 加速下降, 失重, 正确. 3. 如图3216所示, 图3216水平地面上有两块完全相同的木块A、B, 水平推力F作用在木块A上, 用FAB表示木块A、B间的相互作用力, 下列说法不可能正确的是()A. 若地面是完全光滑的, 则FABFB. 若地面是完全光滑的, 则FABF/2C. 若地面是有摩擦的, 且木块A、B未被推动, 可能FABF/3D. 若地面是有摩擦的,

11、 且木块A、B被推动, 则FABF/2解析: 选A.若地面光滑, 先用整体法得F2ma, 再用隔离法分析木块B有FABma, 则FABF/2.若地面是有摩擦的, 且木块A、B被推动, 由整体法得F2mg2ma, 用隔离法对木块B有FABmgma, 则FABF/2.若木块A、B未被推动, 则FABF/2.4.图3217在一次消防演习中, 质量为60 kg的消防员欲到达距离楼顶l40 m处的房间. 如图3217所示, 他沿一条竖直悬垂的轻绳从静止开始匀加速下滑, 已知消防员从开始下滑到A点共用了t4 s, 试估算他沿绳子下滑时受到的摩擦力f大小最接近()A. 100 NB. 300 NC. 600

12、 N D. 900 N解析: 选 B.因为下滑时间t4 s, 由lat2知a5 m/s2, 由牛顿第二定律: mgfma, 则fm(ga)300 N, 故B正确. 5.图3218如图3218所示, 质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙的传送带上, 物体距传送带左端距离为L, 稳定时绳与水平方向的夹角为, 当传送带分别以v1、v2的速度逆时针转动时(v1<v2), 绳中的拉力分别为T1、T2; 当剪断细绳时, 物体到达左端的时间分别为t1、t2, 则下列说法正确的是()A. T1<T2 B. T1T2C. t1>t2 D. t1<t2解析: 选 B.当传送带沿逆时针方向转

13、动时, 物体受到向左的摩擦力, 且为滑动摩擦力, 虽然传送带的速度发生变化, 但滑动摩擦力的大小不变, 由平衡条件可得T1T2, A错误、B正确; 因L、v1、v2的大小关系以及物体与传送带间的动摩擦因数都不确定, 所以物体到达左端的过程中, 可能一直做匀加速运动, 此时所需时间相等, 也可能先做匀加速运动, 再做匀速运动, 此时t1>t2, 故C、D错误. 6.图3219空中缆车是旅游景点给游人准备的上山和进行空中参观的交通工具, 如图3219是一质量为m的游客乘坐空中缆车沿着坡度为30°的山坡上行的示意图. 开始时空中缆车平稳上行, 由于故障, 缆车以加速度ag/2加速上行

14、, 则下列说法中正确的是()A. 加速状态下游客对缆车底面的压力是平稳状态的倍B. 加速状态下游客对缆车底面的压力是平稳状态的C. 加速状态下游客受到的摩擦力与平稳状态下相等D. 加速状态下游客受到的摩擦力比平稳状态下的小解析: 选A.缆车处于平衡状态时, 游客对底面的压力N1mg、摩擦力f10; 加速状态下游客受力如图所示由牛顿第二定律有: 法一: N2sin30°mgsin30°f2cos30°maN2cos30°mgcos30°f2sin30°法二: f2macos30°, N2mgmasin30°解得f2m

15、g、N2mg.7.图3220(2012·江西重点盟校二次联考)质量为0.3 kg的物体在水平面上做直线运动, 图3220中的两条直线表示物体受水平拉力和不受水平拉力两种情形下的vt图像, g取10 m/s2, 则下列说法正确的是()A. 水平拉力大小可能等于0.3 NB. 水平拉力大小一定等于0.1 NC. 物体受到的摩擦力大小一定等于0.1 ND. 物体受到的摩擦力大小可能等于0.2 N解析: 选BD.由题可知aA m/s2, aB m/s2, 若A为只受摩擦力的情况, 则AmgmaA, A.对B: AmgTBmaB, 解得TB0.1 N. 若B为只受摩擦力的情况, 则BmgmaB

16、0.2 N, 解得B, 对A: BmgTAmaA, 得TA0.1 N, 所以B、D正确, A、C错. 8. (2012·延安市高三二模)图3221如图3221所示, 在倾角为的光滑斜面上有两个用劲度系数为k的轻质弹簧相连的物块A、B, 质量均为m, 开始时两物块均处于静止状态. 现向下压A再静止释放使A开始运动, 当物块B刚要离开挡板时, A的加速度的大小和方向为()A. 0B. 2gsin, 方向沿斜面向下C. 2gsin, 方向沿斜面向上D. gsin, 方向沿斜面向下解析: 选 B.由题意知, 当物块B刚要离开挡板时, 对B进行受力分析, 在沿斜面方向, F弹mgsin0, 对

17、A, 在沿斜面方向, F弹mgsinmaA, 联立得aA2gsin, 方向沿斜面向下, 故本题选 B.9.图3222如图3222所示, AB和CD是两条光滑斜槽, 它们各自的两端分别位于半径为R和r的两个相切的竖直圆上, 并且斜槽都通过切点P, 有一个小球由静止分别从A滑到B和从C滑到D, 所用的时间分别为t1和t2, 则t1和t2之比为()A. 11 B. 21C.1 D. 1解析: 选A.AB的斜槽长sAB(2R2r)cos30°, 由受力分析知沿AB下滑的加速度mgcos30°ma1, 由运动学公式: sABa1t, 同理sCDa2t, 易知t1t211.选项A正确.

18、 10. (2012·宝鸡高三质检)如图3223甲所示, 在倾角为30°足够长的光滑斜面上, 质量为m的物块受到平行于斜面的力F作用, 其变化规律如图乙, 纵坐标为F与mg的比值, 规定力沿斜面向上为正方向, 则选项图中正确表达物块运动速度v随时间t变化规律的是(物块初速度为零, g取10 m/s2)()图3223图3224解析: 选C.由牛顿第二定律知Fmgsin30°ma, 得sin30°, 当1时, 即ag, 故在01 s内做加速度为5 m/s2的匀加速直线运动; 当0时, ag, 故在12 s内做加速度为5 m/s2的匀减速直线运动, t2 s时

19、, v0; 当1时, ag, 故在23 s内做加速度为15 m/s2的反向匀加速直线运动, 故C正确. 二、非选择题11. 如图3225所示, 图3225有A、B两个楔形木块, 质量均为m, 靠在一起放于水平面上, 它们的接触面的倾角为.现对木块A施一水平推力F, 若不计一切摩擦, 要使A、B一起运动而不发生相对滑动, 求水平推力F不得超过的最大值. 解析: A、B一起运动, 则以A、B整体为研究对象, 由牛顿第二定律得: F2ma以A为研究对象, 其受力情况如图所示. 由图可知, A、B一起运动而不发生相对滑动的临界条件是地面对A的支持力为N0竖直方向: FBAcosmg水平方向: FFBAsinma联立上式可得F2mgtan, 即水平推力F的最大值为2mgtan.答案: 2mgtan12.图3226如图3226所示, 木板静止于水平地面上, 在其最右端放一可视为质点的木块. 已知木块的