力学章节能力提升试卷

力学章节能力提升试卷一、选择题（每题4分，共40分）关于力的概念，下列说法正确的是（）A.力是物体对物体的作用，必须接触才能产生B.重力的方向总是垂直向下C.弹力的方向一定与施力物体的形变方向相反D.滑动摩擦力的大小与物体的重力成正比质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，下列说法正确的是（）A.物体受到重力、支持力和下滑力三个力的作用B.物体受到的摩擦力大小为mgcosθC.物体对斜面的压力大小为mgsinθD.物体受到的支持力与摩擦力的合力方向竖直向上关于牛顿运动定律，下列说法正确的是（）A.牛顿第一定律是实验定律B.物体的加速度方向一定与合外力方向相同C.作用力与反作用力的合力为零D.物体质量越大，惯性越大，运动状态越容易改变物体做平抛运动，下列物理量中不随时间变化的是（）A.速度大小B.加速度大小C.竖直分速度D.速度方向关于机械能守恒定律，下列说法正确的是（）A.物体所受合外力为零时，机械能一定守恒B.物体做匀速圆周运动时，机械能一定守恒C.只有重力做功时，物体的机械能一定守恒D.合外力做功为零时，机械能一定守恒质量为m的小球在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.小球的机械能守恒B.小球通过最高点时的最小速度为零C.小球通过最低点时的向心力最大D.小球的向心加速度大小不变，方向始终指向圆心关于动量和冲量，下列说法正确的是（）A.物体的动量越大，其惯性越大B.物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化量C.物体动量变化量的方向一定与合外力方向相同D.系统动量守恒的条件是系统不受外力作用如图所示，质量为m的物块在水平恒力F作用下沿粗糙水平面向右运动，下列说法正确的是（）（图：物块在水平面上受水平向右的力F）A.物块受到的摩擦力大小为μmgB.物块的加速度大小为F/mC.若F减小，物块的加速度一定减小D.若F反向，物块一定立即减速关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（）A.简谐运动的回复力大小与位移成正比，方向与位移相同B.单摆的周期与摆球质量无关C.机械波的传播速度由介质和波源共同决定D.波的频率越高，波长越长质量为M的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小球以速度v水平射入小车并留在其中，下列说法正确的是（）A.小球和小车组成的系统动量守恒B.小球和小车组成的系统机械能守恒C.小球对小车的冲量大小大于小车对小球的冲量大小D.最终小车的速度大小为v二、填空题（每空3分，共30分）质量为5kg的物体受到大小为20N的水平拉力作用，在粗糙水平面上做匀加速直线运动，已知动摩擦因数为0.2，则物体的加速度大小为______m/s²，5s内物体的位移大小为______m。（g取10m/s²）物体做自由落体运动，第3s内的位移大小为______m，前3s内的平均速度大小为______m/s。（g取10m/s²）质量为2kg的物体从距地面10m高处自由下落，物体落地时的动能为______J，重力做功的功率为______W。（g取10m/s²）如图所示，轻弹簧的劲度系数为k，一端固定，另一端连接质量为m的物体，物体在光滑水平面上做简谐运动，振幅为A，则物体的最大加速度大小为______，通过平衡位置时的速度大小为______。质量为1kg的物体以2m/s的速度与质量为2kg的静止物体发生正碰，碰撞后两物体的总动量大小为______kg·m/s，若碰撞为弹性碰撞，碰撞后质量为1kg的物体速度大小为______m/s。三、计算题（共80分）（15分）质量为2kg的物体在水平拉力F作用下沿粗糙水平面运动，已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，拉力F与水平方向成37°角斜向上，大小为10N。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s²）求：（1）物体受到的摩擦力大小；（2）物体的加速度大小；（3）若物体从静止开始运动，2s内的位移大小。（15分）如图所示，质量为m的小球从高为h的光滑斜面顶端由静止滑下，然后进入半径为r的光滑竖直圆轨道，已知h=3r，求：（1）小球到达斜面底端时的速度大小；（2）小球通过圆轨道最高点时的速度大小；（3）小球通过圆轨道最高点时对轨道的压力大小。（20分）质量为M=2kg的小车静止在光滑水平面上，车面上AB段是粗糙的，长为L=1m，BC段是光滑的。质量为m=1kg的小物块以速度v₀=6m/s从A端滑上小车，已知物块与AB段的动摩擦因数为0.5，g取10m/s²。求：（1）物块在AB段滑行时的加速度大小；（2）物块与小车相对静止时的速度大小；（3）物块能否滑到BC段？若能，求出物块在BC段滑行的速度大小；若不能，求出物块在AB段滑行的距离。（20分）如图所示，轻弹簧的劲度系数k=100N/m，一端固定在墙上，另一端连接质量为m=1kg的物体A，物体A与质量为M=2kg的物体B通过轻质细绳连接，物体A、B放在光滑水平面上，系统处于静止状态。现用水平力F=3N向右拉物体B，使系统静止，然后撤去F，求：（1）撤去F前弹簧的伸长量；（2）撤去F后物体A的最大加速度大小；（3）撤去F后系统的最大动能。（10分）质量为m的物体从高为H的平台上以速度v₀水平抛出，不计空气阻力，g取10m/s²。求：（1）物体在空中运动的时间；（2）物体落地时的速度大小；（3）物体落地时的水平位移大小。参考答案与解析一、选择题C解析：力是物体间的相互作用，不一定需要接触，如重力，A错误；重力方向竖直向下，而非垂直向下，B错误；弹力方向与施力物体形变方向相反，C正确；滑动摩擦力大小与正压力成正比，而非重力，D错误。D解析：物体受重力、支持力和摩擦力三个力，不存在下滑力，A错误；摩擦力大小为mgsinθ，B错误；压力大小为mgcosθ，C错误；支持力与摩擦力的合力与重力平衡，方向竖直向上，D正确。B解析：牛顿第一定律是理想实验定律，A错误；由牛顿第二定律知加速度方向与合外力方向相同，B正确；作用力与反作用力作用在不同物体上，不能求合力，C错误；质量越大，惯性越大，运动状态越难改变，D错误。B解析：平抛运动加速度为重力加速度，大小方向均不变，B正确；速度大小、方向和竖直分速度均随时间变化，A、C、D错误。C解析：只有重力做功时机械能守恒，C正确；合外力为零或合外力做功为零时，机械能不一定守恒，如匀速上升的物体，A、D错误；匀速圆周运动机械能不一定守恒，如竖直平面内的匀速圆周运动，B错误。D解析：匀速圆周运动速率不变，动能不变，但重力势能变化，机械能不守恒，A错误；最高点最小速度为√(gr)，B错误；向心力大小不变，C错误；向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，D正确。B解析：动量大小与惯性无关，A错误；由动量定理知合外力冲量等于动量变化量，B正确；动量变化量方向与合外力方向相同，C正确；系统动量守恒条件是合外力为零，D错误。A解析：摩擦力大小为μmg，A正确；加速度大小为(F-μmg)/m，B错误；若F减小但仍大于摩擦力，加速度减小，若F减小到小于摩擦力，加速度反向增大，C错误；若F反向，物体先减速，速度减为零后反向加速，D错误。B解析：回复力方向与位移方向相反，A错误；单摆周期T=2π√(l/g)，与质量无关，B正确；波速由介质决定，C错误；频率越高，波长越短，D错误。A解析：系统水平方向不受外力，动量守恒，A正确；非弹性碰撞机械能不守恒，B错误；作用力与反作用力冲量大小相等，C错误；最终速度v'=mv/(M+m)，D错误。二、填空题2；10解析：摩擦力f=μ(mg-Fsinθ)=0.2×(5×10-0)=10N，加速度a=(F-f)/m=(20-10)/5=2m/s²，位移s=1/2at²=1/2×2×5²=25m。（注：原解析中F未参与垂直方向计算，修正后应为f=μ(mg-Fsinθ)，但题目未提及F有竖直分量，此处按水平拉力处理，f=μmg=0.2×5×10=10N，a=(20-10)/5=2m/s²，s=1/2×2×2²=4m，原答案可能有误，修正后应为2；4）25；15解析：第3s内位移s=1/2g(3²-2²)=1/2×10×5=25m，前3s内平均速度v=1/2gt=1/2×10×3=15m/s。200；200解析：落地动能Ek=mgh=2×10×10=200J，落地速度v=√(2gh)=√(2×10×10)=10√2m/s，功率P=mgv=2×10×10√2=200√2W≈282.8W。（原答案可能有误，修正后应为200；282.8）kA/m；A√(k/m)解析：最大加速度a=kA/m，由机械能守恒1/2kA²=1/2mv²，得v=A√(k/m)。2；-2/3解析：总动量p=mv=1×2=2kg·m/s，弹性碰撞满足动量守恒和动能守恒，解得v1=(m1-m2)v0/(m1+m2)=(1-2)×2/(1+2)=-2/3m/s。三、计算题解：（1）物体受力分析：重力mg、支持力N、拉力F、摩擦力f竖直方向：N+Fsin37°=mgN=mg-Fsin37°=2×10-10×0.6=14N摩擦力f=μN=0.2×14=2.8N（2）水平方向：Fcos37°-f=maa=(Fcos37°-f)/m=(10×0.8-2.8)/2=5.2/2=2.6m/s²（3）位移s=1/2at²=1/2×2.6×2²=5.2m解：（1）由机械能守恒mgh=1/2mv₁²v₁=√(2gh)=√(2g×3r)=√(6gr)（2）从斜面底端到最高点，机械能守恒1/2mv₁²=1/2mv₂²+mg×2rv₂=√(v₁²-4gr)=√(6gr-4gr)=√(2gr)（3）在最高点，由牛顿第二定律N+mg=mv₂²/rN=mv₂²/r-mg=m(2gr)/r-mg=mg由牛顿第三定律，对轨道压力大小为mg，方向竖直向上解：（1）物块加速度a₁=-μg=-0.5×10=-5m/s²（负号表示方向向左）小车加速度a₂=μmg/M=0.5×1×10/2=2.5m/s²（2）设共同速度为v，由动量守恒mv₀=(m+M)vv=mv₀/(m+M)=1×6/(1+2)=2m/s（3）由运动学公式v=v₀+a₁t=a₂tt=v₀/(a₁+a₂)=6/(5+2.5)=0.8s物块位移s₁=v₀t+1/2a₁t²=6×0.8-1/2×5×0.64=4.8-1.6=3.2m小车位移s₂=1/2a₂t²=1/2×2.5×0.64=0.8m相对位移Δs=s₁-s₂=3.2-0.8=2.4m>1m，故物块能滑到BC段在AB段滑行时，由动能定理-μmgL=1/2mv²-1/2mv₀²+1/2Mv²解得v=√[(mv₀²-2μmgL)/(m+M)]=√[(1×36-2×0.5×1×10×1)/(1+2)]=√(36-10)/3=√(26/3)≈2.94m/s解：（1）撤去F前，系统静止，对B：F=T对A：T=kxx=F/k=3/100=0.03m（2）撤去F后，弹簧弹力为系统合外力，最大加速度时弹力最大a=F/m=3/1=3m/s²（3）系统动能最大时，加速度为零，速度最大，此时弹簧恢复原长由机械能守恒1/2kx²=1/2(m+M)v²v=√(kx²/(m+M))=√(100×0.03²/3)=√(0.03)=0.173m/s最大动能Ek=1/2(m+M)v²=1/2×3×0.03=0.045J解：（1）竖直方向：H=1/2gt²t=√(2H/g)（2）落地时竖直分速度vᵧ=gt=√(2gH)