2021年高考物理 两类动力学问题 超重和失重练习.doc

120112011 年高考物理年高考物理 两类动力学问题两类动力学问题 超重和失重练习超重和失重练习一、选择题(共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得 6 分，漏选的得 3 分，错选的得 0 分)1“蹦极”是一项非常刺激的体育运动某人身系弹性绳自高空 P 点自由下落，图中 a 点是弹性绳的原长位置，c 是人所到达的最低点，b 是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从 P 点落下时到最低点 c 的过程中()A人在 Pa 段做自由落体运动，处于完全失重状态B在 ab 段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态C在 bc 段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态D在 c 点，人的速度为零，其加速度为零【解析】根据题目给定的条件，就可以判断出人在 Pa 段只受重力作用，做自由落体运动，处于完全失重状态，故选项 A 正确在 ab 段绳的拉力是逐渐增大的，但仍然小于人的重力，人有向下的加速度，人处于失重状态，故选项 B 正确由于 b 点是重力与拉力相等的点，故在 bc 段绳的拉力大于人的重力，人具有向上的加速度，人处于超重状态，故选项 C 错误在 c 点人的速度为零，但人在该点时，弹性绳具有最大的拉力，其加速度最大，故选项 D 是错误的【答案】AB2(2009临沂模拟)雨点从高空由静止下落，在下落过程中，受到的阻力与雨点下落的速度成正比，图中能正确反映雨点下落运动情景的是()ABCD【解析】选下落的雨点为研究对象，进行受力分析可知，它受重力 mg 和空气阻力 F阻kv，随速度增大，阻力 F阻逐渐增大由牛顿第二定律得 mgF阻ma，可知雨点先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，故图象正确，图象错误图象表示物体做匀速直线运动过程，显然和实际过程相违背，因而图象错误，正确选项为 D.【答案】D3弹簧测力计的秤钩上挂一个质量为 1kg 的物体，当弹簧测力计以 2m/s2的加速度沿竖直方向加速上升时，弹簧测力计的示数为(g 取 10m/s2)()A6NB8NC10ND12N【解析】以向上为正方向，由牛顿第二定律得Fmgma，即 Fm(ga)12N.【答案】D4(2010东北师大一模)如图甲所示，小车上固定着三角硬杆，杆的端点固定着一个质量为 m 的小球 杆对小球的作用力的变化如图乙所示，则关于小车的运动说法中正确的是(杆对小球的作用力由 F1至 F4变化)()A小车向右做匀加速运动2B小车由静止开始向右做变加速运动C小车的加速度越来越大D小车的加速度越来越小【解析】以小球研究对象进行受力分析，画重力与 F1至 F4的平行四边形即可知二者在水平方向上的合力越来越大，即小车的和小球整体的加速度越来越大【答案】C5(2009黄冈模拟)如图所示，在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为 30的光滑斜面，现将一个重 4N 的物体放在斜面上让它自由滑下，那么测力计因 4N 的物体的存在，而增加的读数是()A4NB2 3NC0ND3N【解析】重 4N 的物体因有竖直方向上的加速度分量，而要出现失重现象，相比其重力 4N 减少了 ma，又因 agsin30sin30，所以 mamgsin23014mg1N.故增加的读数应为 3N.【答案】D6(2009山东)某物体做直线运动的 vt 图象如图甲所示，据此判断图乙(F 表示物体所受合力，x 表示物体的位移)四个选项中正确的是1()【解析】从物体做直线运动的 vt 图象中可以看出物体先做初速度为零的匀加速直线运动，运动 2s 后，继续向前做匀减速运动直到速度减为零，从对称性可以得出加速和减速过程加速度的大小不变，所以加速和减速过程合外力的大小不变，方向相反，接着物体做反向的加速运动和减速运动，直至速度减为零，从图中的对称性可知 8s 时物体返回原处，返回的过程所受力的大小仍不变，所以答案为 B.【答案】B7(2009石家庄质检)质量为 1kg 的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2.对物体施加一个大小变化但方向不变的水平拉力 F，使物体在水平面上运动了 9s，若要使物体在 9s 内发生的位移最大，则力 F 随时间 t 变化的图象应为()【解析】考查牛顿运动定律由题意可知物体受到的摩擦力 fmg2N，由题中所给选项 Ft 图象可画出对应的 vt 图象，vt 图象下方的面积表示位移，即可得出 D 中位移最大，故选 D.【答案】D8(2009北京海淀区检测)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用电压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体 m，电梯静止时电流表示数为 I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示下列判断中正确的是3()【解析】只要压敏电阻所受压力一定其阻值就不发生变化，电路中电流也不变当电梯做匀速直线运动或静止时，物体对压敏电阻的压力大小就等于其重力大小，A 正确；当电梯做匀加速上升直线运动时，物体对压敏电阻的压力大小大于其重力大小，使得压敏电阻阻值减小，电路中电流增大，C 正确【答案】AC9(2010郑州质量预测)物体 A、B、C 均静止在同一水平面上，其质量分别为 mA、mB、mC，与水平面的动摩擦因数分别为A、B、C，三物体的加速度 a 与水平拉力 F 的关系图象如图所示图中 A、B 两直线平行，则下列关系式正确的是()AABCBmAmBmBmCDABC【解析】由 Fmgma，aF 图象斜率表示1m，所以 mAmBmC，纵轴上截距的绝对值表示动摩擦因数与重力加速度的乘积，所以ABC，故 D 正确【答案】D10(2009重庆联合诊断)如图所示，质量为 m 的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住现用一个力 F 拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为 a 的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是()A若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C斜面和挡板对球的弹力的合力等于 maD斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值【解析】球在重力、斜面的支持力和挡板的弹力作用下做加速运动，则球受到的合力水平向右，为 ma，如图所示，设斜面倾角为，挡板对球的弹力为 F1，由正交分解法得：F1Nsinma，NcosG，解之得：F1maGtan，可见，弹力为一定值，D 正确【答案】D二、论述、计算题(本题共 3 小题，共 40 分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11(2009高考上海卷)如图(a)，质量 m1kg 的物体沿倾角37的固定粗糙斜面从静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速 v 成正比，比例系数用k 表示，物体加速度 a 与风速 v 的关系如图(b)所示求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)比例系数 k.(sin370.6，cos370.8，g10m/s2)【答案】(1)当 v0，a04m/s2时有4mgsinmgcosma0，gsina0gcos6480.25(2)当 v5m/s，a0 时有mgsinNkvcos0Nmgcoskvsinmg(sincos)kv(sincos)0kmg(sincos)v(sincos)60.2585(0.250.60.8)0.84(kg/s)12(2009高考江苏卷)航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量 m2kg，动力系统提供的恒定升力 F28N.试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g 取 10m/s2.(1)第一次试飞，飞行器飞行 t18s 时到达高度 H64m.求飞行器所受阻力 f 的大小；(2)第二次试飞，飞行器飞行 t26s 时遥控器出现故障飞行器立即失去升力，求飞行器能达到的最大高度 h；(3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间 t3.【解析】(1)第一次飞行中，设加速度为 a1匀加速运动H12a1t21由牛顿第二定律Fmgfma1解得f4N(2)第二次飞行中，设失去升力时的速度为 v1，上升的高度为 s1匀加速运动s112a1t22设失去升力后加速度为 a2，上升的高度为 s2由牛顿第二定律mgfma2v1a1t2s2v212a2解得hs1s242m(3)设失去升力下降阶段加速度为 a3；恢复升力后加速度为 a4，恢复升力时速度为 v3由牛顿第二定律mgfma3Ffmgma4且v232a3v232a4hv3a3t3解得t33 22s(或 2.1s)13(2010辽宁大连模拟)如图所示，一水平传送装置有轮半径为 R1/米的主动轮 Q2和从动轮 Q1及传送带等构成两轮轴心相距 8.0m，轮与传送带不打滑现用此装置运送一袋面粉，已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数为0.4，这袋面粉中的面粉可不断地从袋中渗出(g 取 10m/s2)(1)当传送带以 4.0m/s 的速度匀速运动时，将这袋面粉由左端 Q1正上方的 A 点轻放在传送带上后，这袋面粉由 A 端运送到 Q2正上方的 B 端所用的时间为多少？(2)要想尽快将这袋面粉由 A 端送到 B 端(设初速度仍为零)，主动轮 Q2的转速至少应为多大？(3)由于面粉的渗漏，在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色的面粉的痕迹，这袋面粉在传送带上留下的痕迹最长能有多长(设袋的初速度仍为零)？此时主动轮的转速应满足何种条件？【解析】设面粉袋的质量为 m，其在与传送带产生相对滑轮的过程中所受的摩擦力为fmg，故而其加速度为5afmg4.0m/s2(1)若传送带的速度 v带4.0m/s，则面粉袋加速运动的时间 t1v带/a1.0s，在 t1时间内的位移 s1为s112at212.0m其后以 v4.0m/s 的速度做匀速运动则s2lABs1vt2运动的总时间为 tt1t22.5s(2)要想时间最短，m 应一直向 B 端做加速运动，由 lAB12at2可得 t2.0s此时传送带的运转速度为 vat8.0m/s由 vr2nR 可得 n240r/min(或 4r/s)(3)传送带的速度越大，“痕迹”越长当面粉的痕迹布满整条传送带时，痕迹达到最长，即痕迹长s 为s2lAB2R18.0m在面粉袋由 A 端运动到 B 端的时间内，传送带运转的距离为s带slAB26.0m又由(2)可知 t2.0s，故而有 2nRst则 n390r/min(或 6.5r/s)【答案】(1)2.5s(2)240r/min(或 4r/s)(3)18.0mn390r/min(或 6.5r/s)