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1、專題跟蹤檢測(二)
(建議用時:45分鐘)
基礎通關
1.(2020·貴州貴陽摸底)一幢高層商住樓的層高均為2.5 m,該樓房所裝升降電梯運行速度的最大值為3 m/s,加速度大小不超過1 m/s2.若電梯中途不停,則住在31樓的某居民從一樓(地面)乘電梯到其所住樓層的最短時間為( )
A.13 s B.16 s
C.21 s D.28 s
D 解析 當電梯由靜止開始以最大加速度加速到最大速度,最后以最大加速度減速停止在31樓時,用戶到31樓用時最短.電梯總位移x=(31-1)×2.5 m=75 m,設勻加速時間為t1,對應位移為x1,勻減速時間為t2,對應位移為x2,由勻
2、變速直線運動的規(guī)律可知,t1=t2==3 s,x1=x2==4.5 m,所以電梯勻速上升的位移x3=x-x1-x2=66 m,所用時間t3= s=22 s,那么電梯從1樓到31樓的最短時間為t1+t2+t3=28 s,選項D正確.
2.(2019·湖南雅禮中學開學考試)如圖所示,a、b、c、d為光滑斜面上的四個點.一小滑塊自a點由靜止開始下滑,通過ab、bc、cd各段所用時間均為T.現讓該滑塊自b點由靜止開始下滑,則該滑塊( )
A.通過bc、cd段的時間均大于T
B.通過c、d點的速度之比為1∶2
C.通過bc、cd段的位移之比為1∶3
D.通過c點的速度等于通過bd段的平均
3、速度
A 解析 當滑塊由a點靜止下滑時,滑塊沿光滑的斜面做勻加速直線運動,加速度大小為a′,假設ab段的間距為x,則bc、cd段的間距應分別為3x、5x,故xbc∶xcd=3∶5,選項C錯誤;如果滑塊由b點靜止釋放,顯然滑塊通過bc、cd段的時間均大于T,選項A正確;滑塊在c點的速度應為v1=,滑塊在d點的速度應為v2=,則v1∶v2=∶,選項B錯誤;因為xbc∶xcd=3∶5,顯然通過c點的時刻不是bd的中間時刻,則滑塊通過c點的速度不等于bd段的平均速度,選項D錯誤.
3.(2019·浙江杭州模擬)元宵節(jié)期間人們燃放起美麗的焰火以慶祝中華民族的傳統節(jié)日,按照設計,某種型號的裝有焰火的禮
4、花彈從專用炮筒中射出后,在3 s末到達離地面90 m的最高點時炸開,構成各種美麗的圖案.假設禮花彈從炮筒中豎直向上射出時的初速度是v0,上升過程中所受的阻力大小始終是自身重力的k倍,g=10 m/s2,那么v0和k分別等于( )
A.30 m/s,1 B.30 m/s,0.5
C.60 m/s,0.5 D.60 m/s,1
D 解析 利用運動學知識有x=·t,代入數據得v0=60 m/s;對上升過程中的禮花彈受力分析,如圖所示,由牛頓第二定律有mg+Ff=ma,又Ff=kmg,a= m/s2=20 m/s2,解得k=1,選項A、B、C錯誤,D正確.
4.(2019·安徽合肥模
5、擬)處于豎直平面內的某圓周的兩條直徑AB、CD間夾角為60°,其中直徑AB水平,AD與CD是光滑的細桿.從A點和C點分別靜止釋放兩小球,從A、C點下落到D點的時間分別是t1、t2,則t1∶t2是( )
A.1∶1 B.3∶2
C.∶ D.∶
C 解析 由圖可知,sCD=2R,aCD=g,由幾何關系可得出sAD=R,aAD=g,由運動學公式s=at2,可得=,帶入數據解得=,選項C正確.
5.(2020·湖南四校聯考)在某大霧天氣,某人駕駛一輛小汽車以30 m/s的速度行駛在高速公路上,突然發(fā)現正前方30 m處有一輛大卡車以10 m/s的速度同方向勻速行駛,小汽車緊急剎車,但
6、剎車過程中剎車失靈.如圖所示,a、b分別為小汽車和大卡車運動的vt圖線,下列說法正確的是( )
A.因剎車失靈前小汽車已減速,不會追尾
B.在t=5 s時追尾
C.在t=3 s時追尾
D.由于初始距離太近,即使剎車不失靈也會追尾
C 解析 根據vt圖象中圖線與坐標軸所圍圖形的面積表示位移,可知在兩車速度相等時,行駛的位移差Δx=×(20+10)×1 m+×10×4 m=35 m>L0=30 m,故在5 s前兩車已經追尾,選項A、B錯誤;當t=3 s時,兩車行駛的位移差Δx′=×(20+10)×1 m+×(10+5)×2 m=30 m=L0,故在t=3 s時,兩車追尾,選項C正確
7、;若剎車不失靈,則當兩車速度相等時,行駛的位移差Δx″=×20×2 m=20 m<L0,故不會追尾,選項D錯誤.
6.(2019·四川綿陽模擬)如圖甲所示,某人正通過定滑輪將質量為m的物體提升到高處.滑輪的質量和摩擦均不計,物體獲得的加速度a與繩子對物體豎直向上的拉力T之間的函數關系如圖乙所示.由圖可以判斷下列說法正確的是( )
①圖線與縱軸的交點M的值aM=-g
②圖線與橫軸的交點N的值TN=mg
③圖線的斜率等于物體的質量m
④圖線的斜率等于物體質量的倒數
A.②④ B.②③
C.①②③ D.①②④
D 解析 對物體受力分析,受重力mg和拉力T,根據牛頓第二定律
8、,有T-mg=ma,得a=-g.當T=0時,a=-g,即圖線與縱軸的交點M的值aM=-g,①正確;當a=0時,T=mg,故圖線與橫軸的交點N的值TN=mg,②正確;圖線的斜率表示質量的倒數,③錯誤,④正確.
7.(2019·山東濟寧二模)質量為1 kg的木板B靜止在水平面上,可視為質點的物塊A從木板的左側沿木板上表面水平沖上木板,如圖甲所示.A和B經過1 s達到同一速度,之后共同減速直至靜止,A和B運動的vt圖象如圖乙所示,取g=10 m/s2,則物塊A的質量為( )
A.1 kg B.2 kg
C.3 kg D.6 kg
C 解析 由圖象可知,物塊在0~1 s內的加速度
9、大小為a1=2 m/s2,以物塊為研究對象,由牛頓第二定律得μ1mg=ma1,解得μ1=0.2,木板在0~1 s內的加速度大小為a2=2 m/s2,在1 s~3 s內物塊與木板相對靜止,一起做勻減速運動,加速度大小為a3=1 m/s2,AB同速后為研究對象,由牛頓第二定律得μ2(M+m)g=(M+m)a3,解得μ2=0.1,再以B為研究對象,在0~1 s內水平方向受到兩個滑動摩擦力,由牛頓第二定律得μ1mg-μ2(M+m)g=Ma1,代入數據解得A的質量m=3 kg.
8.(2019·山東煙臺模擬)兩個物體從同一高度同時由靜止開始下落,經過一段時間分別與水平地面發(fā)生碰撞(碰撞過程時間極短)后
10、反彈,碰撞前后瞬間速度大小不變,其中一個物體所受空氣阻力可忽略,另一個物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比.下列分別用虛線和實線描述的兩物體運動的vt圖象,可能正確的是( )
D 解析 若不計空氣阻力,則物體下落后,先做勻加速直線運動,與地面碰撞后做豎直上拋運動(勻減速直線運動),加速度不變;若考慮空氣阻力,下落過程中,速度越來越大,則空氣阻力越來越大,根據牛頓第二定律可知,加速度越來越小且小于g,與地面碰撞后,速度越來越小,則空氣阻力越來越小,根據牛頓第二定律可知,加速度越來越小且大于g,根據速度—時間圖象的斜率表示加速度大小可知,選項D正確.
能力提升
9.(2019·天津二
11、模)(多選)如圖甲所示,一物塊在t=0時刻滑上一固定斜面,其運動的vt圖線如圖乙所示.若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量,則可求出( )
A.斜面的傾角
B.物塊的質量
C.物塊與斜面間的動摩擦因數
D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度
ACD 解析 由題圖乙可以求出物塊上升過程中的加速度大小為a1=,下降過程中的加速度大小為a2=.物塊在上升和下降過程中,由牛頓第二定律得mgsin θ+Ff=ma1,mgsin θ-Ff=ma2,由以上各式可求得sin θ=,滑動摩擦力Ff=,而Ff=μFN=μmgcos θ,由以上分析可知,選項A、C正確.由vt圖象中橫軸上方的面積
12、可求出物塊沿斜面上滑的最大距離,可以求出物塊沿斜面向上滑行的最大高度,選項D正確.
10.(2019·重慶三模)(多選)甲、乙兩車在平直公路上同向行駛,其vt圖象如圖所示.已知兩車在t=3 s時并排行駛,則( )
A.在t=1 s時,甲車在乙車后
B.在t=0時,甲車在乙車前7.5 m
C.兩車另一次并排行駛的時刻是t=2 s
D.甲、乙車兩次并排行駛的位置之間沿公路方向的距離為40 m
BD 解析 根據題述,兩車在t=3 s時并排行駛,由vt圖線與橫軸所圍面積表示位移可知,在t=1 s時,甲車和乙車并排行駛,選項A、C錯誤.由圖象可知,在t=1 s時甲車速度為10 m/s,
13、乙車速度為15 m/s,0~1 s時間內,甲車行駛位移為x1=5 m,乙車行駛位移為x2=12.5 m,所以在t=0時,甲車在乙車前7.5 m,選項B正確.從t=1 s到t=3 s,甲、乙兩車兩次并排行駛的位置之間沿公路方向的距離為x=×(10+30)×2 m=40 m,選項D正確.
11.(2019·河西五市聯考)(多選)如圖甲所示,平行于光滑斜面的輕彈簧勁度系數為k,一端固定在傾角為θ的斜面底端,另一端與物塊A連接;兩物塊A、B質量均為m,初始時均靜止.現用平行于斜面向上的力F拉動物塊B,使B做加速度為a的勻加速運動,A、B兩物塊在開始一段時間內的vt關系分別對應圖乙中A、B圖線(t1時
14、刻A、B的圖線相切,t2時刻對應A圖線的最高點),重力加速度為g,則( )
A.t2時刻,彈簧形變量為零
B.t1時刻,彈簧形變量為
C.從開始到t2時刻,拉力F逐漸增大
D.從t1時刻開始,拉力F恒定不變
BD 解析 由題圖乙知,t2時刻A的加速度為零,速度最大,根據牛頓第二定律和胡克定律有mgsin θ=kx,則x=,選項A錯誤;由題圖乙讀出,t1時刻A、B開始分離,對A根據牛頓第二定律kx-mgsin θ=ma,則x=,選項B正確;從開始到t1時刻,對AB整體,根據牛頓第二定律F+kx-2mgsin θ=2ma,得F=2mgsin θ+2ma-kx,x減小,F增大,t1時
15、刻到t2時刻,對B由牛頓第二定律得F-mgsin θ=ma,得F=mgsin θ+ma,可知F不變,選項C錯誤,D正確.
12.(2020·貴州貴陽摸底)(多選)如圖所示,水平地面上有三個靠在一起的物塊A、B和C,質量均為m,設它們與地面間的動摩擦因數均為μ,用水平向右的恒力F推物塊A,使三個物塊一起向右勻加速運動,用F1、F2分別表示A與B、B與C之間相互作用力的大小,則下列判斷正確的是( )
A.若μ≠0,則F1∶F2=2∶1
B.若μ≠0,則F1∶F2=3∶1
C.若μ=0,則F1∶F2=2∶1
D.若μ=0,則F1∶F2=3∶1
AC 解析 三物塊一起向右做勻加速運動
16、,設加速度為a,若μ=0,分別對物塊B、C組成的系統和物塊C應用牛頓第二定律有F1=2ma,F2=ma,易得F1∶F2=2∶1,選項C正確,D錯誤;若μ≠0,分別對物塊B、C組成的系統和物塊C應用牛頓第二定律有F1-2μmg=2ma,F2-μmg=ma,易得F1∶F2=2∶1,選項A正確,B錯誤.
13.(2020·山東德州一中開學考試)下暴雨時,有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質災害.某地有一傾角為θ=37°的山坡C,上面有一質量為m的石板B,其上下表面與斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A和B均處于靜止狀態(tài),如圖所示.假設某次暴雨中,A浸透雨水后總質量也為m(可視為質量不變的滑塊
17、),在極短時間內,A、B間的動摩擦因數μ1減小為,B、C間的動摩擦因數μ2減小為0.5,A、B開始運動,此時刻為計時起點;在第2 s末,B的上表面突然變?yōu)楣饣?,?保持不變.已知A開始運動時,A離B下邊緣的距離l=27 m,C足夠長,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.取重力加速度大小g=10 m/s2.求:
(1)在0~2 s時間內A和B加速度的大?。?
(2)A在B上總的運動時間.
解析 (1)在0~2 s時間內,A和B的受力如圖所示,其中Ff1、FN1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小,Ff2、FN2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小,方向如圖所示.由滑動摩擦力公式和力的平衡條件得
18、
Ff1=μ1FN1,①
FN1=mgcos θ,②
Ff2=μ2FN2,③
FN2=F′N1+mgcos θ,④
規(guī)定沿斜面向下為正.設A和B的加速度分別為a1和a2,由牛頓第二定律得
mgsin θ-Ff1=ma1,⑤
mgsin θ-Ff2+F′f1=ma2,⑥
FN1=F′N1,⑦
Ff1=F′f1,⑧
聯立①②③④⑤⑥⑦⑧式,并代入題給數據得
a1=3 m/s2,⑨
a2=1 m/s2.⑩
(2)在t1=2 s時,設A和B的速度分別為v1和v2,則
v1=a1t1=6 m/s,?
v2=a2t1=2 m/s,?
t>t1時,設A和B的加速度分別為a′1
19、和a′2.此時A與B之間的摩擦力為零,同理可得,
a′1=6 m/s2,?
a′2=-2 m/s2,?
B做減速運動.設經過時間t2,B的速度減為零,則有
v2+a′2t2=0,?
聯立???式得t2=1 s,
在t1+t2時間內,A相對于B運動的距離為
x=(a1t+v1t2+a′1t)-(a2t+v2t2+a′2t)=12 m<27 m,
此后B靜止,A繼續(xù)在B上滑動.設再經過時間t3后A離開B,則有
l-x=(v1+a′1t2)t3+a′1t,
可得,t3=1 s,(另一解不符合題意,舍去)
設A在B上總的運動時間為t總,有
t總=t1+t2+t3=4 s.
答
20、案 (1)3 m/s2 1 m/s2 (2)4 s
14.(2019·湖北襄陽四中檢測)如圖所示,質量為m=1 kg的物塊(可視為質點),放置在質量M=2 kg、足夠長木板的中間,物塊與木板間的動摩擦因數為0.1,木板放置在光滑的水平地面上.在地面上方存在兩個作用區(qū),兩作用區(qū)的寬度均為1 m,相距為d,作用區(qū)只對物塊有力的作用,Ⅰ作用區(qū)對物塊作用力方向水平向右,Ⅱ作用區(qū)對物塊作用力方向水平向左,作用力大小均為3 N.將物塊與木板從圖示位置(物塊在Ⅰ作用區(qū)內的最左邊)由靜止釋放,已知整個過程中物塊不會滑離木板.取g=10 m/s2.
(1)在物塊剛離開Ⅰ區(qū)域時,物塊的速度多大?
(2)
21、若物塊剛進入Ⅱ區(qū)域時,物塊與木板的速度剛好相同,求兩作用區(qū)的邊界距離d;
(3)物塊與木板最終停止運動時,求二者相對滑動的路程.
解析 (1)由題圖可知,在Ⅰ區(qū)域時對物塊受力分析,根據牛頓第二定律得F-μmg=mam1,
am1==2 m/s2,
對木板受力分析,有
μmg=MaM1,
aM1=0.5 m/s2,
L=am1t,
t1==1 s,
vm1=am1t1=2 m/s,
vM1=aM1t1=0.5 m/s.
(2)物塊離開左側Ⅰ區(qū)域后μmg=mam2,
am2=1 m/s2,
aM2=aM1=0.5 m/s2,
當物塊與木板達共同速度時vm1-am2t2=vM1+aM2t2,
解得t2=1 s,
d=vm1t2-am2t=1.5 m.
(3)由于F>μmg,所以物塊與木板最終只能停在兩區(qū)域之間,則有FL=μmgs,s==3 m.
答案 (1)2 m/s (2)1.5 m (3)3 m