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1、高考物理复习 专题能力提升练(一)力与直线运动(45分钟100分)一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分。其中第15题为单选,第68题为多选)1.如图,一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上,其一面与风速垂直,当风速为v0时刚好能推动该物块。已知风对物块的推力F正比于Sv2,其中v为风速、S为物块迎风面积。当风速变为2v0时,刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块,则该物块的质量为()A.64mB.32mC.8mD.4m【解析】选A。物块被匀速推动,根据平衡条件有F=f,N=mg,其中F=kSv2=ka2v2,f=N=mg=a3g,解得a=,现在风速v变为2倍,故能推动的物块边
2、长为原来的4倍,故体积为原来的64倍,质量为原来的64倍,故A正确。2.一皮带传送装置如图所示,皮带的速度v足够大,轻弹簧一端固定,另一端连接一个质量为m的滑块,已知滑块与皮带之间存在摩擦,当滑块放在皮带上时,弹簧的轴线恰好水平,若滑块放到皮带的瞬间,滑块的速度为零,且弹簧正好处于自由长度,则当弹簧从自由长度到第一次达最长这一过程中,滑块的速度和加速度变化的情况是()A.速度增大,加速度增大B.速度增大,加速度减小C.速度先增大后减小,加速度先增大后减小D.速度先增大后减小,加速度先减小后增大【解析】选D。滑块滑上传送带,受到向左的摩擦力,开始摩擦力大于弹簧的弹力,向左做加速运动,在此过程中,
3、弹簧的弹力逐渐增大,根据牛顿第二定律,加速度逐渐减小,当弹簧的弹力与滑动摩擦力相等时,速度达到最大,然后弹力大于摩擦力,加速度方向与速度方向相反,物体做减速运动,弹簧弹力继续增大,根据牛顿第二定律得,加速度逐渐增大,速度逐渐减小。故D正确,A、B、C错误。【总结提升】应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)结合题意,灵活选取研究对象,可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统。(2)分析研究对象的运动情况和受力情况。(3)根据牛顿第二定律列方程。(4)求解或讨论。3.(2017日照一模)如图所示,斜面A固定于水平地面上,在t=0时刻,滑块B以初速度v0自斜面底端冲上斜面,t=t0时刻到达最高点。取
4、沿斜面向上为正方向,下列表示滑块在斜面上整个运动过程中速度v随时间t变化的图象中,肯定错误的是()【解析】选C。若斜面是光滑的,则滑块在上滑和下滑的过程中所受合力为重力沿斜面向下的分力,大小方向均不变,故A正确;若斜面不光滑且滑块上滑过程中所受的滑动摩擦力大于重力沿斜面向下的分力,则滑块沿斜面上升到最高点后会静止在斜面上,故B正确;若斜面不光滑且滑块在斜面上运动时所受的滑动摩擦力(即最大静摩擦力)小于重力沿斜面向下的分力,则滑块在上升过程中由重力沿斜面向下的分力和沿斜面向下的滑动摩擦力充当合外力,而在下降过程中由重力沿斜面向下的分力和沿斜面向上的滑动摩擦力充当合外力,所以滑块沿斜面下滑的加速度
5、一定小于沿斜面上滑的加速度,故C错误,D正确。4.(2017保定一模)在平直公路上有甲、乙两辆汽车从同一位置沿着同一方向运动,它们的速度-时间图象如图所示,则()A.甲、乙两车同时从静止开始出发B.在t=2s时乙车追上甲车C.在t=4s时乙车追上甲车D.甲、乙两车在公路上可能相遇两次【解析】选C。由图象可知,乙车比甲车迟出发1s,故A错误;根据速度-时间图线与时间轴围成的面积表示位移可知,t=2s时甲车的位移比乙车的位移大,则知该时刻乙车还没有追上甲车,故B错误;在04 s内,甲车的位移x甲=84m=16m,乙车的位移x乙=(1+3)8m=16m,所以x甲=x乙,两者又是从同一位置沿着同一方向
6、运动的,则在t=4s时乙车追上甲车,故C正确;在t=4s时乙车追上甲车,由于t=4s时刻以后,甲车的速度比乙车的速度大,两车不可能再相遇,所以两车只相遇一次,故D错误。【加固训练】甲、乙两质点在同一直线上做匀加速直线运动的v -t图象如图所示,在3s末两质点在途中相遇,两质点位置关系是()A.相遇前甲、乙两质点的最远距离为2mB.相遇前甲、乙两质点的最远距离为4mC.两质点出发点间的距离是乙在甲之前4mD.两质点出发点间的距离是甲在乙之前2m【解析】选B。相遇前任意时刻乙的速度都大于甲的速度,即相遇前,乙的位移大于甲的位移,而两质点在3s时刻相遇,可知相遇前乙在后,甲在前,出发时两质点相距最远
7、。最远距离为x=x乙-x甲=4m,B正确。5.一种比飞机还要快的旅行工具即将诞生,称为“第五类交通方式”,它就是“Hyperloop(超级高铁)”,如果乘坐Hyperloop从北京到上海,1 400 km的路程约需要80 min,Hyperloop先匀加速,达到最大速度1 200 km/h后匀速运动,快进站时再做匀减速运动,且加速与减速的加速度大小相等,则下列关于Hyperloop的说法正确的是()A.加速与减速的时间相等,加速时间为12 minB.中途匀速时间为60 minC.加速时加速度大小为1 m/s2D.如果加速度大小为10 m/s2,题中所述运动最短需要65 min【解析】选B。加速
8、的时间为t1,匀速的时间为t2,减速的时间为t1,匀速运动的速度为v,由题意得,2t1+t2=t,而t=80分=4800秒,所以2t1+t2=4800s,x=2a+vt2,而v=1200km/h=m/s,x=1400km=1400000m,联立以上各式解得t1=600s=10min,t2=3600s=60min,a=m/s2=0.56m/s2,加速与减速的加速度大小相等,由逆向思维可得,加速与减速时间相等,加速的时间为10min,故A、C错误,B正确;如果加速度大小为10m/s2,联立以上各式解得t=70.5min,故D错误。6.(2017石家庄二模)一质点沿x轴正方向做直线运动,通过坐标原点
9、时开始计时,其-t图象如图所示,下列说法正确的是()A.质点做匀速直线运动,速度为0.5 m/sB.质点做匀加速直线运动,加速度为1.0 m/s2C.质点在第1 s内的平均速度为1.0 m/sD.质点在第1 s末的速度为1.0 m/s【解析】选B、C。由图象可得=0.5+0.5t,根据匀变速运动的位移公式x=v0t+at2得,=v0+at,对比可得a=0.5m/s2,则质点的加速度为a=20.5m/s2=1 m/s2,初速度为v0=0.5m/s,则知质点的加速度不变,质点做匀加速直线运动,故A错误,B正确;质点做匀加速直线运动,在1s末速度为v=v0+at=(0.5+1)m/s=1.5 m/s
10、,则质点在第1s内的平均速度为=m/s=1 m/s,故C正确,D错误。7.(2017湘潭一模)如图所示,用力F拉着三个物体在光滑的水平面上一起运动,现在中间物体上加上一个小物体,在原拉力F不变的条件下四个物体仍一起运动,那么连接物体的绳子张力和未放小物体前相比()A.Ta增大B.Ta减小C.Tb增大D.Tb减小【解析】选A、D。原拉力F不变,放上小物体后,物体的总质量变大了,由F=ma可知,整体的加速度a减小,以最前面的第一个物体为研究对象,进行受力分析,由牛顿第二定律得F-Ta=ma,因为a减小了,所以Ta变大了,故A正确,B错误;再以最后的物体为研究对象,进行受力分析,由牛顿第二定律得Tb
11、=ma,因为a减小了,所以Tb变小了,故D正确,C错误。8.如图所示,在水平桌面上叠放着质量均为m的木板A、B以及木块C,初始时刻木板与木块均处于静止状态,A、B、C之间以及B与地面之间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g。现将水平轻绳一端固定在A上,另一端绕过光滑滑轮系一质量为m的小物块D,则以下判断正确的是()A.当mg3mg时,木板B开始滑动B.B受到地面的摩擦力大小不可能等于mgC.A、C之间的摩擦力大小可能等于mgD.不管m多大,木板B一定保持静止【解析】选C、D。先对木板B受力分析,竖直方向受重力、压力和支持力,水平方向受A对B向右的摩擦力fAB和地
12、面对B向左的摩擦力fDB,由于A对B的最大静摩擦力(m+m)g小于地面对B的最大静摩擦力(m+2m)g,故物体B一定保持静止,B不会受到地面的滑动摩擦力,故A错误,D正确;当D的质量为m较小时,A、B、C保持静止,根据平衡条件可知,B受到地面的摩擦力大小等于mg,故B错误;当A、C相对静止时,A、C之间的摩擦力小于mg,当A、C发生相对滑动时,A、C之间的摩擦力等于mg,故C正确。二、计算题(本大题共2小题,共36分。需写出规范的解题步骤)9.(18分)如图所示,AB、CD为两个光滑的平台,一倾角为37,长为5m的传送带与两平台平滑连接。现有一小物体以10m/s的速度沿AB平台向右运动,当传送
13、带静止时,小物体恰好能滑到CD平台上,求:(1)小物体跟传送带间的动摩擦因数为多大。(2)当小物体在AB平台上的运动速度低于某一数值时,无论传送带顺时针运动的速度多大,小物体总不能到达平台CD,求这个临界速度。(3)若小物体以8m/s的速度沿平台AB向右运动,欲使小物体到达平台CD,传送带至少以多大的速度顺时针运动。【解题指导】解答本题应把握以下三点:(1)传送带静止时,小物体受到沿传送带向下的滑动摩擦力。(2)小物体受到的滑动摩擦力始终沿传送带向上时,最容易到达传送带的顶端。(3)小物体恰好达到传送带顶端时的速度为零。【解析】(1)传送带静止时,小物体在传送带上受力如图甲所示,由牛顿第二定律
14、得:mgcos+mgsin=ma1(2分)BC过程有:=2a1l(2分)解得:a1=10m/s2,=0.5(2分)(2)当小物体受到的摩擦力始终向上时,最容易到达传送带顶端,此时,小物体受力如图乙所示,由牛顿第二定律得:mgsin37-mgcos37=ma2(2分)若恰好能到达高台时,则有:v2=2a2l(2分)解得:v=2m/s(1分)即当小物体在AB平台上向右滑动速度小于2m/s时,无论传送带顺时针传动的速度多大,小物体总不能到达平台CD(1分)(3)以v1表示小物体在平台AB上的滑动速度,以v2表示传送带顺时针传动的速度大小,对从小物体滑上传送带到小物体速度减小到传送带速度过程有:-=2
15、a1x1(1分)对从小物体速度减小到带速v2开始,到运动到恰滑上CD平台过程,有:=2a2x2(1分)x1+x2=L(1分)解得:v2=3m/s(2分)即传送带至少以3m/s的速度顺时针运动,小物体才能到达平台CD(1分)答案:(1)0.5(2)2m/s(3)3 m/s10.(18分)如图甲所示,质量M=2kg、长L=1m的木板静止在粗糙的水平地面上,在木板的左端放置一质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(g取10m/s2)(1)若在铁块上施加一随时间增大的水平力F=kt(t是常数),通过摩擦力传感器描绘出铁块受到木板的摩擦力Ff随时间t变化的图象如图乙所示,求木板与地面间的动摩擦因数1和木板与铁块间的动摩擦因数2。(2)若在铁块上施加恒力F,使铁块从木板上滑落,求F的大小范围。(3)若在铁块上施加向右的恒力F=8N,求铁块运动到木板右端所用的时间。【解析】(1)由图乙可以看出,01s时间内,M、m均没有滑动,由平衡条件得:Ff1=F=kt(1分)23s内,M、m相对静止,
