1、运动和力的关系一、选择题(本题共8小题，每题3分，共24分)1关于力、运动状态及惯性，下列说法正确的是()A牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因B一个运动的物体，如果不再受力，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”C伽利略根据理想实验推论出：如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去D车速越大，刹车后滑行的距离越长，所以惯性越大C伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，不是牛顿，故A项错误；一个运动的物体，如果不再受力，它总会逐渐停下来，是因为物体受到了地面的摩擦力，如果不受力，物体会永远运动下去，故B项错误；伽利略根据理想实
2、验推论出：如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去，故C项正确；惯性只与质量有关，与速度无关，故D项错误。2如图所示，运动员原地纵跳可分为快速下蹲和蹬伸向上两个过程，若运动员的重力为G，对地面的压力为F，下列叙述正确的是()A下蹲过程的加速阶段，FGB下蹲过程的减速阶段，FGC蹬伸过程的加速阶段，FGD蹬伸过程的减速阶段，FGA下蹲加速阶段，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得，mgNma，则Nmgmamg，所以压力FG，故A正确；下蹲过程减速阶段，加速度方向向上，根据牛顿第二定律得，Nmgma，则Nmgmamg，所以压力FG，故B错误；蹬伸加速阶段，加速度
3、方向向上，根据牛顿第二定律得，Nmgma，则Nmgmamg，所以压力FG，故C错误；蹬伸减速阶段，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得，mgNma，则Nmgmamg，所以压力FG，故D错误。3一质量为0.8 kg的球固定在支杆AB的上端，支杆AB的下端固定在升降机上，现用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，如图所示，已知绳的拉力为6 N，g取10 m/s2，则以下说法正确的是()A若升降机是处于静止状态，则AB杆对球的作用力大小为6 NB若升降机是处于静止状态，则AB杆对球的作用力大小为8 NC若升降机处于加速上升状态，加速度大小为5 m/s2，则AB杆对球的作用力大小为6 ND若升降机处于减速上升
4、状态，加速度大小为5 m/s2，则AB杆对球的作用力大小为6 NC若升降机是静止的，则球静止，处于平衡状态，由平衡条件可知，杆的作用力大小F N10 N，故A、B两项错误；若升降机加速上升，对球在竖直方向，由牛顿第二定律得Fymgma，解得Fy12 N，在水平方向，由平衡条件得FxF绳6 N，杆对球的作用力大小F6 N，故C项正确；若升降机减速上升，对球在竖直方向，由牛顿第二定律得mgFyma，解得Fy4 N，在水平方向，由平衡条件得FxF绳6 N，杆对球的作用力大小F2 N，故D项错误。4一个人站在吊台上，利用如图所示的定滑轮装置拉绳，把吊台和自己提升起来，人的质量为55 kg，吊台的质量为
5、15 kg，起动吊台向上的加速度是0.2 m/s2，这时人对吊台的压力为()A700 NB350 NC200 N D275 NC设人拉绳的力为F，人的质量为M，吊台质量为m，对整体由牛顿第二定律得2F(Mm)g(Mm)a，解得F350 N。对人，设板对人的弹力为FN，由牛顿第二定律得FFNMgMa，解得FN200 N。5如图所示，质量为1.5 kg的物体A静止在竖直固定的轻弹簧上，质量为0.5 kg的物体B由细线悬挂在天花板上，B与A刚好接触但不挤压。现突然将细线剪断，则剪断细线瞬间A、B间的作用力大小为(取g10 m/s2)()A0 B2.5 NC5 N D3.75 ND剪断细线前，只有A对
6、弹簧有作用力，所以剪断细线前弹簧的弹力F弹mAg15 N，将细线剪断的瞬间，根据牛顿第二定律可得(mAmB)gF弹(mAmB)a，解得a2.5 m/s2；隔离B，则有mBgFNmBa，代入数据解得FNmBgmBa3.75 N，D项正确。6如图所示，在倾角为30的光滑斜面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是fm。现用平行于斜面的拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块沿斜面以同一加速度向下运动，则拉力F的最大值是()AfmBfm CfmDfmC当下面质量为2m的木块所受摩擦力达到最大值时，拉力F达到最大值。将四个木块看成整
7、体，由牛顿第二定律有F6mgsin 306ma，将两个质量为m的木块及斜面上靠上的质量为2m的木块看成整体，由牛顿第二定律有fm4mgsin 304ma，解得Ffm。故选C。7一物块放在如图所示的小车上，小车在水平面上做直线运动，物块始终与小车保持相对静止。设小车对物块的支持力为FN，小车对物块的摩擦力为Ff，关于小车运动过程中物块的受力情况，下列说法正确的是()A若小车向左运动，FN可能为零B若小车向左运动，Ff不可能为零C若小车向右运动，FN不可能为零D若小车向右运动，Ff不可能为零C若小车向左做匀速运动，根据平衡条件得知，物块所受的摩擦力不可能为零，FN不可能为零；若小车向左做加速运动，
8、根据牛顿第二定律可知，合力向左，FN不可能为零，Ff可能为零；若小车向左做减速运动，由牛顿第二定律可知合力向右，则物块所受摩擦力不可能为零，则FN不可能为零，故A、B错误；若小车向右做匀速运动，根据平衡条件得知，物块所受的摩擦力不可能为零，FN不可能为零；若小车向右做加速运动，根据牛顿第二定律可知，合力向右，Ff不可能为零，FN不可能为零；若小车向右做减速运动，由牛顿第二定律可知合力向左，则物块所受FN不可能为零，Ff可能为零，故C正确，D错误。8如图甲所示，在光滑水平面上，静止放置一质量为M的足够长木板，质量为m的小滑块(可视为质点)放在长木板上。长木板受到水平拉力F与加速度的关系如图乙所示
9、，重力加速度大小g取10 m/s2，下列说法正确的是()甲乙A长木板的质量M2 kgB小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.4C当F14 N时，长木板的加速度大小为3 m/s2D当F增大时，小滑块的加速度一定增大B当F等于12 N时，加速度为a04 m/s2，对整体分析，由牛顿第二定律有F(Mm)a0，代入数据解得Mm3 kg；当F大于12 N时，m和M发生相对滑动，根据牛顿第二定律得FmgMa，则FMamg，则知Fa图线的斜率kM1，则M1 kg，故m2 kg，故A项错误；由A项分析可知：F大于12 N时，Fa20，若F8 N，a0，即得0.4，故B项正确；由A项分析可知：F大于12 N时Fa
10、8，当F14 N时，长木板的加速度为a6 m/s2，故C项错误；当F大于12 N后，二者发生相对滑动，小滑块的加速度为ag，与F无关，F增大时小滑块的加速度不变，故D项错误。二、非选择题(本题共2小题，共16分)9(6分)光电计时器是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置。当有物体从a、b之间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示的装置设计一个“探究物体的加速度与合外力、质量的关系”的实验，图中AB是水平桌面，CD是一端带有定滑轮的长木板，为了平衡小车与木板间的摩擦，将木板C端用木块垫高。将光电门固定在靠近木板滑轮一端的
11、F点(与之连接的光电计时器没有画出)。小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板上的E点由静止滑下，与光电门连接的计时器显示窄片K的挡光时间。甲乙丙(1)用游标卡尺测量窄片的宽度d，用米尺测量E、F两点间距为L，已知Ld，与光电门连接的计时器显示的挡光时间为t，则小车的加速度表达式a_(结果用所给字母表示)。(2)某同学在实验中保持小车质量M不变，改变砂与砂桶质量m，并将砂和砂桶的重力当成小车所受的合外力F，通过多次测量作出aF图线，如图丙中实线所示。试分析图线不过坐标原点的原因是_，图线上部明显偏离直线的原因是_。解析(1)小车沿斜面做匀加速直线运动，经过光电门的瞬时速度为v，根据匀变速直线
12、运动的规律有L，即a。(2)由题图丙可知，当拉力为零时，小车加速度不为零，原因是木块垫得太高(或平衡摩擦力过度)；图线明显偏离直线的原因是不满足砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M。答案(1)(2)木块垫得太高(或平衡摩擦力过度)不满足砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M10(10分)如图所示，一质量m0.4 kg的小物块，以v02 m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t2 s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L10 m。已知斜面倾角30，物块与斜面之间的动摩擦因数，重力加速度g取10 m/s2。(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小；(2
13、)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？解析(1)由运动学方程得：Lv0tat22aLvv代入数值解得：a3 m/s2，vB8 m/s。(2)对物块受力分析如图所示，设拉力F与斜面成角，在垂直斜面方向，根据平衡条件可得：Fsin FNmgcos 30沿斜面方向，由牛顿第二定律可得Fcos mgsin 30Ffma，又FfFN联立三式，代入数值解得：Fcos Fsin 5.2，则F当30时，拉力F有最小值，且Fmin N。答案(1)3 m/s28 m/s(2)30 N一、选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)11(多选)如图所示，在水平天花板的A点处固定一根轻杆a，杆与
14、天花板保持垂直。杆的下端有一个轻滑轮O。另一根细线上端固定在该天花板的B点处，细线跨过滑轮O，下端系一个重为G的物体，BO段细线与天花板的夹角为30，系统保持静止，不计一切摩擦。下列说法中正确的是()A细线BO对天花板的拉力大小是GBa杆对滑轮的作用力大小是Ca杆和细线对滑轮的合力大小是GDa杆对滑轮的作用力大小是GAD对重物受力分析，受到重力和拉力T，根据平衡条件，有TG，同一根绳子拉力处处相等，故绳子对天花板的拉力也等于G，故A正确；对滑轮受力分析，受到绳子的压力(等于两边绳子拉力的合力)以及杆的弹力(向右上方的支持力)，如图，根据平衡条件，结合几何关系，有FTG，故B错误，D正确；由于滑
15、轮处于平衡状态，故a杆和细绳对滑轮的合力大小是零，故C错误。12如图甲所示，运动员和雪橇总质量为60 kg，沿倾角37的斜坡向下滑动。测得雪橇运动的vt图像如图乙所示，且AB是曲线的切线，B点坐标为(4,15)，CD是曲线的渐近线。若空气阻力与速度成正比，g取10 m/s2，根据以上信息，无法求出下列哪些物理量()甲乙A空气阻力系数B雪橇与斜坡间的动摩擦因数C雪橇在斜坡上下滑的最大速度D雪橇达到最大速度时所用的时间D在A点时，加速度为aA m/s22.5 m/s2。速度为vA5 m/s，根据牛顿第二定律得运动以后的加速度为a当加速度a0时，速度达到最大，vm10 m/s有mgsin mgcos
16、 kvm0联立解得：，k30 N/(ms1)由于该运动是加速度变化的加速运动，故无法求出雪橇到达最大速度所用的时间，故A、B、C能求出，D无法求出，故D正确。13(多选)如图所示为运送粮袋的传送装置，已知AB间长度为L，传送带与水平方向的夹角为，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A到B的运动(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，以下说法不正确的是()A粮袋到达B点的速度小于vB粮袋开始运动的加速度为g(sin cos )，若L足够大，则以后将以速度v做匀速运动C若gsin ABD粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B点时
17、的速度小于v；可能先匀加速运动，当速度与传送带相同后，做匀速运动，到达B点时速度与v相同；也可能先做加速度较大的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度较小的匀加速运动，到达B点时的速度大于v，故A错误；粮袋开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，大小为mgcos ，根据牛顿第二定律得，加速度ag(sin cos )，故B错误；若tan ，则重力的下滑分力大于滑动摩擦力，故a的方向一直向下，粮袋从A到B一直是做加速运动，可能是一直以g(sin cos )的加速度匀加速；也可能先以g(sin cos )的加速度匀加速，后以g(sin cos )匀加速，故C正确；由以上分析可知，粮袋从A到B不一定一直做
18、匀加速运动，故D错误。A、B、D符合题意。14(多选)(2020辽宁丹东凤城一中月考)如图甲所示，水平面上质量均为m的两木块A、B用劲度系数为k的轻质弹簧连接，整个系统处于平衡状态，现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做加速度为a的匀加速直线运动，取木块A的起始位置为坐标原点，图乙中实线部分表示从力F作用在木块A到木块B刚离开地面这个过程中，F和木块A的位移x之间的关系，则()甲乙Ax0Bx0CF0ma DF0m(ag)AC设系统处于平衡状态时弹簧的压缩量为x，则对木块A有kxmg。在木块A以加速度a向上做匀加速运动的过程中，设A的位移为x，以向上为正方向，对A由牛顿第二定律得Fk(x
19、x)mgma，解得Fkxma，当F0时，x0；当x0时，F0ma。故A、C正确。二、非选择题(本题共4小题，共44分)15(10分)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：图(a)(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余Nn个钩码仍留在小车内；
20、用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值见下表。n2时的st图像如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。n12345a/(ms2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出an图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。图(b)图(c)(5)利用an图像求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字，重力加速度取g9.8 ms2)。(6)若以“保持木
21、板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_(填入正确选项前的标号)Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线，但该直线不过原点Can图线仍是直线，但该直线的斜率变大解析(3)根据题图(b)可知，当t2.00 s时，位移s0.78 m，由sat2，得加速度a0.39 m/s2。(4)图像如图所示。(5)小车空载时，n5，加速度为a1.00 m/s2。由牛顿第二定律得nm0g(mnm0)a，代入数据得m0.44 kg。(6)平衡摩擦力时，以小车和钩码整体为研究对象有：nm0g(m5m0)a，则an，即an图像的斜率为。若保持木板水平，则小车将受到木板的摩擦力，有nm0gmg(5n)m0g(m5m0)
22、a，ang。说明an图像仍为直线，但不再过原点，且斜率变大。故选B、C。答案(3)0.39(4)如图所示(5)0.44(6)BC16(10分)如图1所示，固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间的变化规律如图2所示，g取10 m/s2。求：甲乙图1图2(1)小环的质量m；(2)细杆与地面间的倾角。解析(1)02 s内小环做匀加速直线运动，故F1mgsin ma，由题图乙知a0.5 m/s2,2 s后小环做匀速直线运动，故F2mgsin ，故F1F2ma，所以m kg1 kg。(2)由F2mgsin 得30。答案(1)1
23、 kg(2)3017(12分)如图所示，长L1.4 m、质量M10 kg的长方体木箱，在水平面上向右做直线运动，木箱上表面光滑，下表面与地面的动摩擦因数0.2。当木箱的速度v03.8 m/s时，立即对木箱施加一个F50 N水平向左的恒力，并同时将一个质量m3 kg的小物块轻放在距木箱右端0.25 m处的P点(小物块可视为质点，放在P点时相对于地面的速度为零)，经过一段时间，小物块脱离木箱落到地面。g取10 m/s2，求：(1)从小物块放在P点开始，木箱向右运动的最大距离；(2)小物块离开木箱时木箱的速度大小。解析(1)小物块放到木箱上后相对地面静止，对木箱有F(Mm)gMa1a17.6 m/s
24、2木箱向右运动的最大距离x10.95 m。(2)木箱向左运动时，对木箱有F(Mm)gMa2a22.4 m/s2木箱左移x2(0.250.95) m1.2 m时，v2a2x2小物块离开木箱时木箱的速度大小v12.4 m/s。答案(1)0.95 m(2)2.4 m/s18(12分)(2020江苏无锡期末)如图所示四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。一架质量m2 kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F36 N，运动过程中所受空气阻力的大小恒为f4 N。g取10 m/s2。(1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞。求在t5 s时无人机离地面的
25、高度h；(2)当无人机悬停在距离地面高度H100 m处时，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无人机在失去升力后坠落到地面时的速度v。若在无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上的最大升力，为保证安全着地，求无人机从开始下落到恢复升力的最长时间t1。解析(1)由牛顿第二定律有Fmgfma得a6 m/s2高度hat2解得h75 m。(2)下落过程中mgfma1a18 m/s2落地时v22a1H解得v40 m/s。恢复升力后向下减速运动过程Fmgfma2a210 m/s2设恢复升力时的速度为vmax，则有H代入数据解得vmax m/s由vmaxa1t1解得t1 s。答案(1)75 m(2)40 m/s s
