2019年高考物理雙基突破 專題14 超重與失重 動(dòng)力學(xué)連接體問(wèn)題精練.doc
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專題十四 超重與失重 動(dòng)力學(xué)連接體問(wèn)題(精練)1倫敦奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式的彈跳高蹺表演中,一名質(zhì)量為m的演員穿著這種高蹺從距地面H高處由靜止落下,與水平地面撞擊后反彈上升到距地面高h(yuǎn)處。假設(shè)彈跳高蹺對(duì)演員的作用力類(lèi)似于彈簧的彈力,演員和彈跳高蹺始終在豎直方向運(yùn)動(dòng),不考慮空氣阻力的影響,則該演員A在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終處于失重狀態(tài)B在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終處于超重狀態(tài)C在向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)D在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)【答案】C2若貨物隨升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖所示(豎直向上為正),則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時(shí)間t關(guān)系的圖象可能是 【答案】B【解析】由vt圖象可知,貨物的運(yùn)動(dòng)情況依次為向下勻加速,向下勻速,向下勻減速,而后為向上勻加速,向上勻速,向上勻減速由牛頓第二定律Fmgma可得,下降階段支持力F的大小依次為Fmg,上升階段支持力F的大小依次為Fmg、Fmg、Fmg,所以B正確。3(多選)一人乘電梯上樓,在豎直上升過(guò)程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示,以豎直向上為a的正方向,則人對(duì)電梯的壓力At2 s時(shí)最大 Bt2 s時(shí)最小 Ct8.5 s時(shí)最大 Dt8.5 s時(shí)最小【答案】AD4(多選)用力傳感器懸掛一鉤碼,一段時(shí)間后,鉤碼在拉力作用下沿豎直方向由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。如圖所示,圖中實(shí)線是傳感器記錄的拉力大小變化情況,則A鉤碼的重力約為4 NB鉤碼的重力約為3 NCA、B、C、D四段圖線中,鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、D,失重狀態(tài)的是B、CDA、B、C、D四段圖線中,鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、B,失重狀態(tài)的是C、D【答案】AC【解析】求解本題的關(guān)鍵是對(duì)圖象及超重、失重概念的準(zhǔn)確理解由于初始狀態(tài)物體靜止,所以鉤碼的重力等于拉力,從圖上可讀出拉力約為4 N,故A正確,B錯(cuò)誤;據(jù)“超重時(shí)拉力大于重力、失重時(shí)拉力小于重力”可知,C正確,D錯(cuò)誤。5(單選)一學(xué)生利用一彈簧測(cè)力計(jì)把質(zhì)量為m1kg的物體懸吊在豎直電梯的天花板下,測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨時(shí)間變化如圖所示,t0時(shí)電梯靜止,取g10m/s2,他想通過(guò)測(cè)力計(jì)的示數(shù)來(lái)判斷電梯的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法正確的是A電梯全程處于上行狀態(tài) B電梯全程處于下行狀態(tài) C電梯先向下后向上運(yùn)動(dòng) D電梯先減速接著勻速最后加速運(yùn)動(dòng)【答案】B6人在平地上靜止站立時(shí),受到的支撐力等于人的重力。做原地縱跳時(shí),在快速下蹲和蹬伸的過(guò)程中,人體受到的支撐力發(fā)生變化,如圖,G為重力,F(xiàn)為支撐力。下列曲線能正確反映該變化的是 【答案】D【解析】人從靜止站立快速下蹲,有向下的加速度,處于失重狀態(tài),F(xiàn)G,當(dāng)速度最大到騰空之前,重力大于支撐力,騰空后,支撐力為零。D選項(xiàng)正確。7(多選)某馬戲團(tuán)演員做滑桿表演,已知豎直滑桿上端固定,下端懸空,滑桿的重力為200 N,在桿的頂部裝有一拉力傳感器,可以顯示桿頂端所受拉力的大小。從演員在滑桿上端做完動(dòng)作開(kāi)始計(jì)時(shí),演員先在桿上靜止了0.5 s,然后沿桿下滑,3.5 s末剛好滑到桿底端,并且速度恰好為零,整個(gè)過(guò)程演員的vt圖象和傳感器顯示的拉力隨時(shí)間的變化情況分別如圖甲、乙所示,g10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是A演員的體重為800 NB演員在最后2 s內(nèi)一直處于超重狀態(tài)C傳感器顯示的最小拉力為620 ND滑桿長(zhǎng)7.5 m【答案】BC8在索契冬奧會(huì)自由式滑雪女子空中技巧比賽中,中國(guó)運(yùn)動(dòng)員以83.50分奪得銀牌。比賽場(chǎng)地可簡(jiǎn)化為由如圖所示的助滑區(qū)、弧形過(guò)渡區(qū)、著陸坡、減速區(qū)等組成。若將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn),且忽略空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是A運(yùn)動(dòng)員在助滑區(qū)加速下滑時(shí)處于超重狀態(tài)B運(yùn)動(dòng)員在弧形過(guò)渡區(qū)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于失重狀態(tài)C運(yùn)動(dòng)員在跳離弧形過(guò)渡區(qū)至著陸之前的過(guò)程中處于完全失重狀態(tài)D運(yùn)動(dòng)員在減速區(qū)減速過(guò)程中處于失重狀態(tài)【答案】C【解析】運(yùn)動(dòng)員在加速下滑時(shí)加速度沿豎直方向的分加速度方向向下,處于失重狀態(tài),A項(xiàng)錯(cuò);由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知,運(yùn)動(dòng)員在弧形過(guò)渡區(qū)加速度方向指向圓心,具有豎直向上的分加速度,運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài),B項(xiàng)錯(cuò);運(yùn)動(dòng)員跳離弧形過(guò)渡區(qū)到著陸前,只受重力作用,處于完全失重狀態(tài),C項(xiàng)正確;運(yùn)動(dòng)員在減速區(qū)具有豎直向上的分加速度,處于超重狀態(tài),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 9如圖所示,光滑水平地面上有質(zhì)量相等的兩物體A、B,中間用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連,在外力F1、F2作用下運(yùn)動(dòng),且滿足F1F2,當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后,彈簧的伸長(zhǎng)量為A B C D【答案】B10(多選)在一東西向的水平直鐵軌上,停放著一列已用掛鉤連接好的車(chē)廂。當(dāng)機(jī)車(chē)在東邊拉著這列車(chē)廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí),連接某兩相鄰車(chē)廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F;當(dāng)機(jī)車(chē)在西邊拉著車(chē)廂以大小為a的加速度向西行駛時(shí),P和Q間的拉力大小仍為F。不計(jì)車(chē)廂與鐵軌間的摩擦,每節(jié)車(chē)廂質(zhì)量相同,則這列車(chē)廂的節(jié)數(shù)可能為A8 B10 C15 D18【答案】BC【解析】設(shè)該列車(chē)廂與P相連的部分為P部分,與Q相連的部分為Q部分。設(shè)該列車(chē)廂有n節(jié),Q部分為n1節(jié),每節(jié)車(chē)廂質(zhì)量為m,當(dāng)加速度為a時(shí),對(duì)Q有Fn1ma;當(dāng)加速度為a時(shí),對(duì)P有F(nn1)ma,聯(lián)立得2n5n1。當(dāng)n12,n14,n16時(shí),n5,n10,n15,由題中選項(xiàng)得該列車(chē)廂節(jié)數(shù)可能為10或15,選項(xiàng)B、C正確。 11如圖所示,一截面為橢圓形的容器內(nèi)壁光滑,其質(zhì)量為M,置于光滑水平面上,內(nèi)有一質(zhì)量為m的小球,當(dāng)容器受到一個(gè)水平向右的力F作用向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),小球處于圖示位置,重力加速度為g,此時(shí)小球?qū)E圓面的壓力大小為Am Bm Cm D 【答案】B【解析】先以整體為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律得:加速度為a,再對(duì)小球研究,分析受力情況,如圖,由牛頓第二定律得到:FNm,由牛頓第三定律得,B選項(xiàng)正確。 12如圖,兩塊粘連在一起的物塊a和b,質(zhì)量分別為ma和mb,放在光滑的水平桌面上,現(xiàn)同時(shí)給它們施加方向如圖所示的水平推力Fa和水平拉力Fb,已知FaFb,則a對(duì)b的作用力A必為推力 B必為拉力 C可能為推力,也可能為拉力 D不可能為零【答案】C13如圖所示,固定在小車(chē)上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為,在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球,下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中,正確的是A小車(chē)靜止時(shí),F(xiàn)mgsin ,方向沿桿向上 B小車(chē)靜止時(shí),F(xiàn)mgcos ,方向垂直于桿向上C小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有FD小車(chē)向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn),方向斜向左上方,與豎直方向的夾角滿足tan 【答案】D【解析】小車(chē)靜止時(shí),球受到重力和桿的彈力作用,由平衡條件可得桿對(duì)球的作用力Fmg,方向豎直向上,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;小車(chē)向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),如圖甲所示,只有當(dāng)agtan 時(shí),才有F,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;小車(chē)向左以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可知小球受到的合力水平向左,如圖乙所示,則桿對(duì)球的作用力F,方向斜向左上方,與豎直方向的夾角滿足tan ,選項(xiàng)D正確。14豎直升降的電梯內(nèi)的地板上豎直放置一根輕質(zhì)彈簧,彈簧上方有一質(zhì)量為m的物體當(dāng)電梯靜止時(shí)彈簧被壓縮了x;當(dāng)電梯運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧又被壓縮了x.試判斷電梯運(yùn)動(dòng)的可能情況是A以大小為2g的加速度加速上升B以大小為2g的加速度減速上升C以大小為g的加速度加速下降D以大小為g的加速度減速下降【答案】D15(多選)一斜面固定在水平面上,在斜面頂端有一長(zhǎng)木板,木板與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,木板上固定一輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì),彈簧測(cè)力計(jì)下面連接一個(gè)光滑的小球,如圖所示,當(dāng)木板固定時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F1,現(xiàn)由靜止釋放后,木板沿斜面下滑,穩(wěn)定時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F2,若斜面的高為h,底邊長(zhǎng)為d,則下列說(shuō)法正確的是A穩(wěn)定后彈簧仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)B穩(wěn)定后彈簧一定處于壓縮狀態(tài)C D【答案】AD【解析】平衡時(shí),對(duì)小球分析F1mgsin ;木板運(yùn)動(dòng)后穩(wěn)定時(shí),對(duì)整體分析有:agsin gcos ;則agsin ,根據(jù)牛頓第二定律得知,彈簧對(duì)小球的彈力應(yīng)沿斜面向上,彈簧處于拉伸狀態(tài),對(duì)小球有mgsin F2ma,而tan ;聯(lián)立以上各式計(jì)算可得,故A、D正確。 16如圖甲,在水平地面上有一長(zhǎng)木板B,其上疊放木塊A。假定木板與地面之間、木塊和木板之間的最大靜摩擦力都和滑動(dòng)摩擦力相等。用一水平力F作用于B,A、B的加速度與F的關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g取10 m/s2,則下列說(shuō)法中正確的是AA的質(zhì)量為0.25 kg BB的質(zhì)量為1.25 kgCB與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2DA、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2【答案】C17如圖甲所示,一質(zhì)量為m1 kg的物體在水平拉力F的作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng),從某時(shí)刻開(kāi)始,拉力F隨時(shí)間均勻減小,物體受到的摩擦力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是At1 s時(shí)物體開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)Bt2 s時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2 m/s2Ct3 s時(shí)物體剛好停止運(yùn)動(dòng)D物體在1 s3 s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)【答案】C18如圖所示,一個(gè)質(zhì)量M50kg的人站在升降機(jī)的地板上,升降機(jī)的頂部懸掛了一只彈簧測(cè)力計(jì),測(cè)力計(jì)下掛著一個(gè)質(zhì)量m5kg的物體A。當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng)時(shí),她看到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為40N,g10m/s2,求:(1)升降機(jī)的加速度;(2)此時(shí)人對(duì)地板的壓力。【答案】(1)2m/s2,方向向下 (2)400N,豎直向下【解析】對(duì)A受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:mgF彈ma得ag102m/s2,則升降機(jī)的加速度為2m/s2,方向向下。(2)對(duì)人分析,根據(jù)牛頓第二定律得:MgFNMa解得:FNMgMa50(102)N400N,則由牛頓第三定律知人對(duì)升降機(jī)地板的壓力大小為400N,豎直向下。19一彈簧秤的秤盤(pán)質(zhì)量M1.5 kg,盤(pán)內(nèi)放一質(zhì)量為m10.5 kg的物體P,彈簧質(zhì)量不計(jì),其勁度系數(shù)為k800 N/m,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示?,F(xiàn)給P施加一個(gè)豎直向上的力F,使P從靜止開(kāi)始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知在最初0.2 s內(nèi)F是變化的,在0.2 s后是恒定的,求F的最大值和最小值各是多少(g10 m/s2)?【答案】最小值為72 N 最大值為168 N此時(shí)M的加速度也為a,設(shè)此時(shí)彈簧的壓縮量為x,則a 所以kxM(ga) 原來(lái)靜止時(shí),彈簧壓縮量設(shè)為x0,則kx0(mM)g 而x0xat2 由得mgMa0.02aka6 m/s2 代入得Fmaxm(ag)10.5(610)N168 NF最大值為168 N。剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)F為最小Fmin,對(duì)物體與秤盤(pán)這一整體應(yīng)用牛頓第二定律得Fminkx0(mM)g(mM)a 代入有Fmin(mM)a72 NF的最小值為72 N。20如圖所示,一質(zhì)量為mB2 kg的木板B靜止在光滑的水平面上,其右端上表面緊靠一固定斜面軌道的底端(斜面底端與木板B右端的上表面之間有一段小圓弧平滑連接),軌道與水平面的夾角37。一質(zhì)量也為mA2 kg的物塊A從斜面軌道上距軌道底端x08 m處由靜止釋放,物塊A剛好沒(méi)有從木板B的左端滑出。已知物塊A與斜面軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為10.25,與木板B上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為20.2,sin370.6,cos370.8,g取10 m/s2,物塊A可看作質(zhì)點(diǎn)。求:(1)物塊A剛滑上木板B時(shí)的速度為多大?(2)物塊A從剛滑上木板B到相對(duì)木板B靜止共經(jīng)歷了多長(zhǎng)時(shí)間?木板B有多長(zhǎng)?【答案】(1)8 m/s(2)8m【解析】(1)設(shè)物塊A沿斜面下滑的加速度為a1,由牛頓第二定律得mAgsin1mAgcosmAa1解得a14 m/s2物塊A滑到木板B上時(shí)的速度為v1 m/s8 m/s。設(shè)木板B的長(zhǎng)度為L(zhǎng),二者相對(duì)靜止前經(jīng)歷的時(shí)間為t2,最終的共同速度為v2,在達(dá)到共同速度時(shí),木板B滑行的距離為x,利用位移關(guān)系得v1t2a2ta2tL對(duì)物塊A有v2v1a2t2vv2a2(xL)對(duì)木板B有v2a2x聯(lián)立解得相對(duì)滑行時(shí)間和木板B的長(zhǎng)度分別為t22 s,L8 m。- 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