巩固练习动力学方法及应用.pdf
高中物理 高中物理【巩固练习】一、选择题 1、如图所示，一物块在光滑的水平面上受一恒力 F 的作用而运动，其正前方固定一个足够 长的轻质弹簧，当物块与弹簧接触后，则（）A.物块立即做减速运动 B.物块在开始的一段时间内仍做加速运动 C.当弹簧的弹力等于恒力 F 时，物块静止 D.当弹簧处于最大压缩量时，物块的加速度不为零 2、如图（a）所示，质量 m=1kg 的物体置于倾角=37的固定粗糙斜面上。t=0 时对物体 施以平行于斜面向上的拉力 F，t=1s 时撤去拉力，斜面足够长，物体运动的部分v t图如 图（b）所示，则下列说法中正确的是（）A拉力的大小为 20N Bt=3s 时物体运动到最高点 Ct=4s 时物体的速度大小为 10m/s Dt=1s 时物体的机械能最大 3、如图所示，半径为 R 的光滑圆形轨道竖直固定放置，小球 m 在圆形轨道内侧做圆周运动。对于半径 R 不同的圆形轨道，小球 m 通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力。下列说法中正确的是（）A半径 R 越大，小球通过轨道最高点时的速度越大 B半径 R 越大，小球通过轨道最高点时的速度越小 C半径 R 越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大 D半径 R 越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小 4、如图所示，竖直平面内有一足够长的金属导轨，金属导体棒 ab 可在导轨上无摩擦地上下滑动，且导体棒 ab 与金属导轨接触良好，ab 电阻为 R，其它电阻不计。导体棒 ab 由静止开始下落，过一段时间后闭合电键 S，发现导体棒 ab 立刻作变速运动，则在以后导体棒 ab的运动过程中，下列说法中不正确的是 （）A导体棒 ab 作变速运动期间加速度一定减小 B 单位时间内克服安培力做的功全部转化为电能，电能又转化为电热 C导体棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能和电热之和，符合 能的转化和守恒定律 R m 高中物理 高中物理 D导体棒 ab 最后作匀速运动时，速度大小为2 2mgRvB l 5、压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了一个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下图中甲、乙、丙、丁所示，则下列判断中正确的是（）A.甲图表示电梯可能做匀速上升运动 B.乙图表示电梯可能做匀加速上升运动 C.丙图表示电梯可能做匀减速下降运动 D.丁图表示电梯可能做变减速下降运动 6、如图，叠放在水平转台上的物体 A、B、C 能随转台一起以角速度 匀速转动，A、B、C 的质量分别为 3m、2m、m，A 与 B、B 和 C 与转台间的动摩擦因数都为，A 和 B、C离转台中心的距离分别为 r、1.5r。设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）AB 对 A 的摩擦力一定为 3mg BB 对 A 的摩擦力一定为 23mr C转台的角速度一定满足：gr D转台的角速度一定满足：23gr 7、（2016 天津卷）我国高铁技术处于世界领先水平，和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，某列动车组由8 节车厢组成，其中第 1 和 5 节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组（）。高中物理 高中物理 A、启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反 B、做匀加速运动时，第 5、6 节与第 6、7 节车厢间的作用力之比为 3:2 C、进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比 D、与改为 4 节动车带 4 节拖车的动车组最大速度之比为 1:2 8、如图，在水平板的左端有一固定挡板，挡板上连接一轻质弹簧。紧贴弹簧放一质量为 m的滑块，此时弹簧处于自然长度。已知滑块与板的动摩擦因数为33，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将板的右端缓慢抬起（板与水平面的夹角为），直到板竖直，此过程中弹簧弹力的大小 F 随夹角的变化关系可能是（）9、某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场，A、B 两个物块叠放在一起，并置于粗糙的绝缘水平地面上。物块 A 带正电，物块 B 为不带电的绝缘块。水平恒力 F 作用在物块 B上，使 A、B 一起由静止开始向左运动，在 A、B 一起向左运动的过程中，A、B 始终保持相对静止，以下关于 A、B 在加速运动阶段说法中正确的是（）AA、B 两物块间的摩擦力不断减小 B.A、B 两物块间的摩擦力保持不变 C.A、B 两物块间的摩擦力不断增大 DB物块与地面之间的摩擦力不断增大 10、如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为。整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中。金属杆 ab 垂直导轨放置，当杆中通有从 a 到 b 的恒定电流 I 时，金属杆 ab 刚好静止。则（）A磁场方向竖直向上 B磁场方向竖直向下 Cab 受安培力的方向平行导轨向上 Dab 受安培力的方向平行导轨向下 二、填空题 高中物理 高中物理 1、如图所示，是双人花样滑冰运动中男运动员拉着女运动员做圆锥摆运动的精彩场面若女运动员做圆锥摆运动时和竖直方向的夹角为,女运动员的质量为 m,转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径为 r，求这时男运动员对女运动员的拉力大小 、两人转动的角速度为 。2、质量为2m的物体 2 放在正沿平直轨道向右行驶的车厢地板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为1m的物体 1，与 1 相连的绳与竖直方向的夹角为，则物体 2 受到绳的拉力为 ，物体 2 所受到地板的摩擦力为 。3、如下图所示，电梯与水平面夹角为 30，当电梯加速向上运动时，人对梯面压力是其重力的65，则人与梯面间的摩擦力与其重力之比为 三、计算题 1、（2016 天津卷）如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为5 3/EN C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小 B=0.5T。有一带正电的小球，质量61.0 10mkg，电荷量62 10 Cq，正以速度 v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过 P 点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象）取210/gm s，求：高中物理 高中物理 （1）小球做匀速直线运动的速度 v 的大小和方向；（2）从撤掉磁场到小球再次穿过 P 点所在的这条电场线经历的时间 t。2、研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t00.4 s，但饮酒会导致反应时间延长在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以 v072 km/h 的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离 L39 m，减速过程中汽车位移s 与速度 v 的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动取重力加速度的大小 g取 10 m/s2.求：(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值 3、在如图所示的竖直平面内，水平轨道 CD 和倾斜轨道 GH 与半径9m14r 的光滑圆弧轨道分别相切于 D 点和 G 点，GH 与水平面的夹角 37。过 G 点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度 B1.25 T；过 D 点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电场强度 E1104 N/C。小物体 P1质量m2103 kg、电荷量 q8106 C，受到水平向右的推力 F9.98103 N 的作用，沿CD 向右做匀速直线运动，到达 D 点后撤去推力。当 P1到达倾斜轨道底端 G 点时，不带电的小物体 P2在 GH 顶端静止释放，经过时间 t0.1 s 与 P1相遇。P1与 P2与轨道 CD、GH间的动摩擦因数均为 0.5，g 取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力求：高中物理 高中物理 (1)小物体 P1在水平轨道 CD 上运动速度 v 的大小；(2)倾斜轨道 GH 的长度 s。【答案与解析】一、选择题 1、【答案】BD 【解析】物块在恒力 F 的作用下向左运动，与弹簧接触后，弹力向右，合力变小，加速度变小，物块在开始的一段时间内仍做加速运动，A 错，B 对。当弹簧的弹力等于恒力 F 时，合力为零，加速度为零，速度最大，C 错。当弹簧处于最大压缩量时，物块的合力向右最大，加速度不为零，D 对。2、【答案】BD 【解析】由v t看出，t=3s 时物体的位移最大，到最高点，B 对。t=4s 时物体下滑了一秒，根据斜率下滑的加速度小于向上的加速度，速度大小不为 10m/s，C 错。t=1s 时物体的动能最大，拉力做的功做多，因此机械能最大，D 对。求拉力的大小：撤去拉力后，由牛二律，1sincosmgmgma，由图像知2110/am s，得0.5。向上拉时，2sincosFmgmgma，由图像知2220/am s，解得30FN，A 错。3、【答案】AD 【解析】通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力，vgR，A 对，B 错。小球通过轨道最低点时的速度为v，根据机械能守恒，2211222mvmvmgR，求得5vgR，由vR 得 55gRvgRRR，可知 C 错，D 对。4、【答案】C【解析】闭合电键 S 后，产生感应电流，安培力方向向上，合力减小，加速度减小，A说法是对的。克服安培力做的功全部转化为电能，电能又转化为电热，B 说法是对的。导体高中物理 高中物理 棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能，不是电能和电热之和，C 说法错误，选 C。匀速运动时，重力等于安培力，D 说法是对的。所以正确选项是 C。5、【答案】ACD 【解析】A：电梯可能做匀速上升运动，压力等于重力，电阻不变，电流不变，A 对。B：电梯匀加速上升，超重，压力大电阻小电流大，加速度恒定，压力恒定，电流也恒定，B 错。C：匀减速下降，失重，压力小，电流大，加速度恒定，电流恒定，C 对。D：变减速下降，超重，压力越来越小，电阻越来越大，电流越来越小，最后停下，电流等于0I,D 对。正确选项为 ACD。6、【答案】BD【解析】A 的向心力23aFmr B 的向心力22bFmr C 的向心力21.5cFmr A 受到的最大静摩擦力 3afmg B 受到的最大静摩擦力 5bfmg C 受到的最大静摩擦力 cfmg B 对 A 的摩擦力等于 A 的向心力23aFmr B 对。根据静止的临界条件 对 A：233amgmr agr 对 B：2532bmgmgmr （A 给 B 一个向外的力）bgr 对 C：21.5cmgmr 1.5cgr 由于 C 的临界条件的最小，所以三者相对转台不动，则，1.5cgr D 对。所以正确选项为 BD。7、【答案】BD【解析】列车启动时，乘客随车厢一起加速，加速度方向与车的运动方向相同，故乘客受到车厢的作用力方向与车运动方向相同，A 错；对动车组，由牛顿第二定律有288Fkmgma，则4Fakgm，以 6、7、8 节车厢为整体：56330.75fmakmgF；对 7、8 有67220.5fmakmgF；则 5、6 节与 7、8 节间作用力之比为 3:2，B 对；由212kMgsMv可得22vskg，则 C 错误；8 节车厢有 2 节动车时的最大速度128mPvkmg；高中物理 高中物理 同理有 4 节动车时的最大速度248mPvkmg，则1212mmvv，D 正确。故选 BD。8、【答案】C 【解析】刚开始静摩擦力足以抵制重力分量，弹簧依然处于自然长度，弹簧弹力为 0。AB 都不对。当随着夹角的增大，使得最大静摩擦力不足以抵抗重力分量之时，加速度方向沿斜面向下，小滑块做沿斜面向下的加速运动，对应弹簧长度加速压缩，故而弹簧弹力加速增大，随着弹簧弹力的增大，滑块沿斜面向下方向加速度会由大变小，做加速度减小的加速运动，速度达到最大后，加速度由正变负，又做减速运动，这样，滑块逐渐减速，弹簧压缩趋势变缓，弹簧弹力减速增大，这整个过程就是个凸函数。C 对。9、【答案】AD【解析】AB 系统在水平方向受水平恒力 F 和地面对 B 的摩擦力作用，作加速运动，随着 AB 速度的增大，带正电的物块 A 所受的洛伦兹力逐渐增大，且由左手定则判断洛伦兹力方向竖直向下，所以 A 对 B 的压力变大，B 对地面的压力变大，地面对 B 的摩擦力增大，D 对。合外力减小，加速度减小，B 对 A 的摩擦力为静摩擦力，且ABAfm a，所以 AB 间的静摩擦力不断减小。BC 错，A 对。10、【答案】A【解析】匀强磁场处于沿竖直方向，取截面，杆中通有从a到b的恒定电流I，做受力图，要使金属杆ab刚好静止，安培力方向可能平行导轨向上也可能水平向右，由于安培力垂直于磁场方向，根据左手定则，所以磁场方向竖直向上，只有A对。二、填空题 1、【答案】cosmg，tangr 【解析】作出力的平行四边形，cosmgF 拉力cosmgF =tanFmg向 2tanmgmr 所以角速度tangr 2、【答案】1cosm g 2tanm g 【解析】作出力的平行四边形，1cosm gF 拉力1cosm gF 11tanm gm a tanag 高中物理 高中物理 对 2 分析，2 受到的合外力为地板对它的静摩擦力 22tanfm am m 3、【答案】35【解析】对人受力分析：重力mg，支持力NF，摩擦力f（摩擦力方向一定与接触面平行，由加速度的方向推知f水平向右）。建立直角坐标系：取水平向右（即 F 的方向）为 x 轴正方向，竖直向上为 y 轴正方向（如图），此时只需分解加速度，其中cos30 xaa sin30yaa（如图所示）根据牛顿第二定律有 x 方向：cos30 xfmama y 方向：sin30NyFmgmama 又65NFmg ，解得35NFmg。三、计算题 1、【答案】（1）20m/s；速度 v 的方向与电场 E 的方向之间的夹角 60（2）3.5s【解析】(1)小球匀速运动时受力如图，其合力为零，有22()()qvBqEmg 代入数据得 v=20m/s.tanqEmg 代入数据得tan3，60（2）撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为 a，有：2222q Em gam 高中物理 高中物理 设撤去磁场后小球在初速度方向上的分位移为 x，有：xvt 设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为 y，有：212yat a 与 mg 的夹角和 v 与 E 的夹角相同，均为，又tanyx 联立各式，代入数据解得：2 3 st=3.5 s 2、【答案】(1)8 m/s2 2.5 s(2)0.3 s(3)415【解析】(1)设减速过程中汽车加速度的大小为 a，所用时间为 t，由题可得初速度 v020 m/s，末速度 vt0，位移 s25 m，由运动学公式得 202vas 0vta 联立式，代入数据得 a8 m/s2 t2.5 s (2)设志愿者反应时间为 t，反应时间的增加量为 t，由运动学公式得 Lv0ts ttt0 联立式，代入数据得 t0.3 s (3)设志愿者所受合外力的大小为 F，汽车对志愿者作用力的大小为 F0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得 Fma 由平行四边形定则得 2220()FFmg 联立式，代入数据得 0415Fmg 3、【答案】(1)4 m/s(2)0.56 m【解析】(1)设小物体 P1在匀强磁场中运动的速度为 v，受到向上的洛伦兹力为 F1，受到的摩擦力为 f，则 F1=qvB f=(mgF1)由题意，水平方向合力为零 高中物理 高中物理 Ff=0 联立式，代入数据解得 v=4m/s (2)设 P1在 G 点的速度大小为 vG，由于洛伦兹力不做功，根据动能定理 2211sin1 cos22()GqErmgrmvmv-=-P1在 GH 上运动，受到重力、电场力和摩擦力的作用，设加速度为 a1，根据牛顿第二定律 qEcos mgsin(mgcos +qEsin)=ma1 P1与 P2在 GH 上相遇时，设 P1在 GH 上运动的距离为 s1，则 21112Gsv ta t 设 P2质量为 m2，在 GH 上运动的加速度为 a2，则 m2gsin m2gcos =m2a2 P1与 P2在 GH 上相遇时，设 P2在 GH 上运动的距离为 s2，则 22212sa t 联立式，代入数据得 s=s1+s2 s=0.56 m
