2023-2024学年新教材高中物理专题三运动和力的关系作业课件教科版必修第一册

专题三运动和力的关系

单项选择题

答案

单项选择题2.(设问创新)[2023青岛二中高一期末]如图,圆柱形玻璃容器内装满液体静置于水平面上,容器中有a、b、c三个不同材质的物块,物块a、c均对容器壁有压力,物块b悬浮于容器内的液体中,忽略a、c与容器壁间的摩擦。现给容器施加一水平向右的恒力,使容器向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是 ()A.三个物块将保持相对位置不变,与容器一起向右做加速运动B.物块a将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压C.物块b将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压D.物块c将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压答案2.D【解题思路】

c对容器上壁有压力,可知c排开水的质量大于本身的质量,b悬浮于容器内的液体中,可知b排开水的质量等于本身的质量,a对容器下壁有压力,可知a排开水的质量小于本身的质量。当容器向右做匀加速运动时,结合牛顿第一定律可知物块a将相对于容器向左运动,最终与容器左侧壁相互挤压,物块b将相对于容器保持静止,与容器一起做匀加速运动,物块c(可将c想象为一个小气泡)因相等体积的水向左运动,将相对于容器向右运动,最终与容器右侧壁相互挤压。ABC错误,D正确。单项选择题3.[2023广东实验中学高一月考]某智能手机上安装了一款测量加速度的软件,能通过图像显示加速度情况。某同学在一次实验中用手掌托着手机从静止沿竖直方向开始迅速上下运动,在该软件上得到加速度随时间变化的部分图像如图所示(以竖直向上为正方向)。依据图中信息可判断 ()A.在t1时刻,手机运动方向改变B.在t2~t3时间内,手机处于失重状态C.在t2时刻,手机对手掌的压力最大D.在t2时刻,手机运动到最高点答案3.B【解题思路】以竖直向上为正方向,在t2时刻前,手机从静止开始一直向上加速,在t1时刻,手机运动方向未改变,A错误;在t2~t3时间内,加速度为负值,表示加速度方向竖直向下,手机处于失重状态,B正确;在t1时刻,加速度向上且最大,手掌对手机的支持力最大,手机对手掌的压力最大,在t2时刻,加速度为零,此时手机对手掌的压力大小等于手机重力大小,C错误;加速度—时间图像中,图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量,在t1~t3时间内,结合题图可知速度的变化量为正值,则在t3时刻,手机仍向上运动,在t2时刻,手机未运动到最高点,D错误。单项选择题4.[2023常州高级中学模拟]课外兴趣小组为了研究瞬时加速度,将两组相同的小球分别和相同长度的橡皮筋(弹性绳)和一般细绳(刚性绳)相连,然后从某高度由静止释放。如图,连接A、B的是一般细绳,连接C、D的是橡皮筋。在实验过程中,两组小球在释放后的短暂时间(橡皮筋还未第一次恢复原长)内,下列图中小球位置可能符合实际情况的是 ()A.B.C.D.答案4.C【解题思路】连接A、B的是一般细绳,释放小球前,细绳的形变量十分微小,在释放后瞬间,细绳立即恢复原长,伸直而无拉力,两个小球的加速度均等于重力加速度g,之后一起做自由落体运动,细绳不可能是弯曲的,BD错误;连接C、D的是橡皮筋,释放小球前,根据平衡条件,橡皮筋的弹力大小为kx=mg,在释放后瞬间,橡皮筋不能立即恢复原长,其弹力保持不变,根据牛顿第二定律得kx+mg=maC,mg-kx=maD,解得aC=2g,aD=0,释放小球后的短暂时间,C的加速度大于D的加速度,C向下运动的位移比D向下运动的位移大得多,两个小球间的距离减小,橡皮筋恢复原长前不弯曲,A错误,C正确。名师点津瞬时问题的两类基本模型单项选择题5.[2023天津市耀华中学高一期末]如图所示,Oa、Ob是竖直平面内两根固定的光滑细杆,O、a、b、c位于同一圆周上,Ob过圆心,c为圆周的最高点,a为圆周的最低点。每根杆上都套着一个小滑环,两个滑环都从O点无初速度释放,用t1、t2分别表示滑环从O点到达a、b两点所用的时间,另有一个小球从c点由静止自由下落到a点所用的时间为t3。则下列关系正确的是 ()A.t1=t3<t2

B.t1>t2=t3

C.t1=t2=t3

D.t1=t2<t3答案

名师点津a为圆周的最低点,根据“等时圆”模型,可知t1=t3。以O点为最高点,取合适的竖直直径Od(Od=Ob)作圆,圆过a点,交Ob于e点,如图所示,根据“等时圆”模型,滑环从O点到a、e两点所用时间相等,则t1<t2。综上可知,t1=t3<t2,A正确,BCD错误。单项选择题

答案6.C【解题思路】滑块向右运动的过程中,以弹簧弹力与滑块的滑动摩擦力平衡的位置为界,此前做加速运动,此后便做减速运动,而不是离开弹簧后才减速,A错;当弹力和摩擦力同向,且弹力最大时,加速度最大,因此有kx0+μmg=mam,B错;滑块向左运动的过程中,弹力与摩擦力始终同向且与滑块运动方向相反,即始终做减速运动,C对;滑块向右运动的过程中,当弹力与摩擦力相等,即kx=μmg时,速度最大,加速度为零,D错。单项选择题

答案7.D【列表解析】工件放到传送带上瞬间,工件相对传送带向下运动,受到斜向上的滑动摩擦力,大于重力沿传送带方向的分力,工件开始斜向上做匀加速直线运动,当工件速率和传送带速率相等时,摩擦力突变,受到斜向上的静摩擦力,等于重力沿传送带方向的分力,工件开始相对传送带静止,斜向上做匀速直线运动A错误工件在传送带上加速过程,由牛顿第二定律可得μmgcosθ-mgsinθ=ma,代入数据可得a=2.5m/s2B错误分析可知,工件刚开始加速1s时,与下一工件间距离最小,由x1=a,可得传送带上两个工件间的最小距离x1=1.25mC错误工件加速过程所用的时间t==2s,工件加速过程的位移大小x'=at2=5m,工件匀速过程所用的时间t'==4s,每隔1s把工件放到传送带上,所以传送带上始终有6个工件D正确重点点拨求解传送带问题的方法技巧1.在确定研究对象并进行受力分析之后,首先判定摩擦力(含大小和方向)的突变点,把运动分段。传送带传送的物体所受的摩擦力,无论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻。物体在传送带上运动时的极值问题,无论是极大值还是极小值,也都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻。v物与v传相等的时刻是运动分段的关键点,也是解题的突破口。2.在倾斜传送带上需比较mgsinθ与Ff的大小。3.考虑传送带长度,判定临界条件之前物体是否滑出。多项选择题

答案

多项选择题9.[2022大庆铁人中学高一期末]如图所示,一箱子正沿斜面下滑,箱子内有一小球用细绳系于箱子顶。图中给出小球相对箱子的四个位置1、2、3、4,其中“2”位置细绳竖直,“3”位置细绳与斜面垂直,“4”位置细绳水平。关于小球相对箱子静止时的位置,下列说法正确的是 ()A.若斜面光滑,小球相对箱子静止时一定在“3”位置B.若斜面粗糙,小球相对箱子静止时可能在“2”位置C.若斜面粗糙,小球相对箱子静止时一定在“3”“4”之间某一位置D.无论斜面是否光滑,小球相对箱子静止时都不可能在“1”或“4”位置答案9.AB【解题思路】若斜面光滑,则小球相对箱子静止时,二者均沿斜面方向做匀加速运动,对小球受力分析如图所示,由于小球所受合外力沿斜面向下,所以此时细绳与竖直方向的夹角一定等于斜面倾角,故小球相对箱子静止时一定在“3”位置,A正确;若斜面粗糙,箱子可能沿斜面做匀速运动,此时小球相对箱子静止时处于平衡状态,细绳保持竖直状态,小球在“2”位置,B正确;若斜面粗糙,箱子沿斜面向下做匀加速运动,但斜面粗糙时的加速度不可能大于斜面光滑时的加速度,小球相对箱子静止时不可能在“3”“4”之间某一位置,C错误;若斜面粗糙,且箱子沿斜面向下做匀减速运动,此时小球相对箱子静止时所受合外力沿斜面向上,则小球可能在“1”位置,D错误。多项选择题10.[2023黄冈中学模拟]如图甲所示,用粘性材料粘在一起的A、B两物块静止于光滑水平面上,两物块的质量分别为mA=1kg、mB=2kg,当A、B之间产生拉力且拉力等于0.3N时,A、B将会分离。t=0时刻开始对物块A施加一水平推力F1,同时对物块B施加同一方向的拉力F2,使A、B从静止开始运动,运动过程中F1、F2方向保持不变,F1、F2的大小随时间的变化如图乙所示。则下列关于A、B两物块的受力及运动情况的分析,正确的是 ()图甲图乙A.t=2.0s时刻A、B之间作用力大小为0.6NB.t=2.0s时刻A、B之间作用力为零C.t=2.5s时刻A对B的作用力方向向左D.从t=0时刻到A、B分离,它们运动的位移大小为5.4m答案

实验题11.(6分)[名师改编]某实验小组利用如图甲所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下:

图甲(1)接通气泵,将滑块轻放在气垫导轨上,调节导轨至水平;(2)在右支点下放一垫块,改变气垫导轨的倾斜角度;(3)在气垫导轨合适位置释放滑块,记录垫块个数n和滑块对应的加速度a;(4)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同),重复步骤(3),记录数据如下表:根据表中数据在图乙上描点,绘制图线。如果表中缺少的第4组数据是正确的,其应该是

m/s2(保留三位有效数字)。

图乙n123456a/(m·s-2)0.0870.1800.260

0.4250.519答案

实验题12.(9分)(实验创新)[2023重庆南开中学月考]在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中,四位同学分别设计了如图甲、乙、丙、丁所示的实验装置,小车总质量用M,重物质量用m表示。(1)为便于测量合力的大小,并得到小车总质量一定时,小车的加速度与所受合力成正比的结论,下列说法正确的是

。

A.四组实验中只有图甲所示实验需要平衡摩擦力B.四组实验都需要平衡摩擦力C.四组实验中只有图甲所示实验需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件D.四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件(2)按图甲设计的装置完成实验,并根据实验得到的数据,画出小车的a-图像如图戊所示,从图像中可以得出,当小车的质量为0.5kg时,它的加速度为

m/s2。

(3)若图乙、丙、丁所示实验在某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同,通过计算得到小车加速度均为a,且a=g(g为当地重力加速度),则图乙、丙、丁所示实验所用小车的总质量之比为

,图乙、丙、丁所示实验用的重物质量之比为。

图戊答案

计算题13.(8分)(情境创新)[2023苏州中学高一期中]在一些长下坡路段行车道外侧时常会增设避险车道,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。如图所示为某处避险车道,现有一辆质量为2000kg的汽车沿下坡路面行驶(下坡路面倾角α=17°),当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力,此时汽车速度v1=20m/s,汽车继续沿下坡匀加速直行L=250m时到达避险车道,此时汽车速度v2=30m/s。(g取10m/s2,sin17°=0.3,sin37°=0.6)(1)求汽车在下坡公路上的加速度大小;(2)求汽车在下坡公路上受到的阻力大小;(3)若避险车道与水平面的夹角为37°,汽车在避险车道上受到阻力是下坡公路上的4倍,求汽车在避险车道上运动的最大位移。(计算结果保留整数)答案

计算题14.(10分)[学科核心素养·科学思维][2022成都外国语学校高一月考]质量为M、长为L的杆水平放置,杆两端A、B系着长为3L的不可伸长的柔软轻绳,绳上套着一质量为m的光滑小铁环。一恒定外力作用于杆上,使杆与环一起在空中水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于A端的正下方,如图所示。已知重力加速度为g,忽略空气阻力的影响。(1)求此状态下杆的加速