人教版高中物理必修第一册专题提升7连接体问题动力学图像习题含答案

第四章分层作业29　连接体问题　动力学图像

A级 必备知识基础练

1.(2023河北沧州高一期末)如图所示,甲、乙两物体叠放一起放置在光滑水平面上,将一水平向右的恒力F=3 N作用在物体甲上,使甲、乙一起向右做加速运动,已知物体甲和乙的质量m甲=2m乙=2 kg,则甲对乙的摩擦力(　　)

A.大小为1 N,方向水平向左

B.大小为1 N,方向水平向右

C.大小为2 N,方向水平向左

D.大小为2 N,方向水平向右

2.用一水平力F拉静止在水平面上的物体,在F从零开始逐渐增大的过程中,物体的加速度a随外力F变化的图像如图所示,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,则不能算出(　　)

A.物体与水平面间的最大静摩擦力

B.F=14 N时物体的速度

C.物体与水平面间的动摩擦因数

D.物体的质量

3.(2023江西赣州高一期末)我国航天员在中国空间站的桌面上测量物体的质量。采用的方法如下:质量为0.8 kg的标准物A的前后连接有质量均为0.1 kg的两个力传感器。待测质量的物体B连接在后传感器上,在某一外力作用下整体在桌面上运动,实验舱处于完全失重状态,桌面对整体无摩擦力。如图所示,稳定后标准物A前后两个传感器的读数分别为3 N和2 N,待测物体B的质量为(　　)

A.1 kg B.1.5 kg C.2 kg D.2.5 kg

4.(2023浙江宁波高一开学考)如图所示,在光滑的水平面上有一段长为l、质量分布均匀的绳子,绳子在水平向左的恒力F作用下做匀加速直线运动。绳子上某一点到绳子右端的距离为x,设该处的拉力为FT,则能正确描述FT与x之间的关系的图像是(　　)

5.(2023河北邯郸高一期末)如图所示,两个质量分别为m1=2 kg和m2=3 kg的物体放置于光滑水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接,两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分别作用于质量为m1和m2的物体上,两物体一起运动,则(　　)

A.弹簧测力计的示数为24 N

B.m1和m2共同运动的加速度大小为a=4 m/s2

C.突然撤去F2的瞬间,m1的加速度大小为a1=3 m/s2

D.突然撤去F1的瞬间,m2的加速度大小为a2=2 m/s2

6.(2023上海浦东高一期末)如图所示,质量分别为m1和m2的物块由相同的材料制成,且m1>m2,将它们用一根跨过轻而光滑的定滑轮的细线连接,g为重力加速度。如果按图甲放置在水平桌面上,两物块刚好做匀速运动。如果互换两物块位置按图乙放置在同一水平桌面上,它们的共同加速度大小为(　　)

A.g B.g

C.g D.上述均不对

7.(2023广东广州高一期末)如图甲所示,小物块从光滑斜面上自由滑下,小物块的位移x和时间的二次方t2的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　)

A.小物块的加速度大小恒为2.5 m/s2

B.斜面倾角为30°

C.小物块2 s末的速度是5 m/s

D.小物块第2 s内的平均速度大小为5 m/s

8.(2023黑龙江哈尔滨高一开学考)如图所示,物体B放在物体A上,B、C是长方体木块,当B、C一起在光滑固定斜面A上从静止开始下滑时(　　)

A.C不受B的摩擦力作用

B.当mB>mC时,C受到B的摩擦力沿斜面方向向下

C.当mB<mC时,C受到B的摩擦力沿斜面方向向下

D.只有当mB=mC时,B、C间才没有摩擦力

B级 关键能力提升练

9.(多选)(2023山东济南高一期末)将物体竖直向上抛出,假设物体运动过程中空气阻力大小不变。取向上为正方向,其速度—时间图像和加速度—时间图像可能正确的是(　　)

10.(2023江苏南通期末)如图所示,两材质不同的物块用细线连接,放在粗糙的斜面上加速下滑,加速度分别为a1和a2,两物块与斜面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,则下列关系正确的是(　　)

A.若μ1>μ2,则a1>a2 B.若μ1>μ2,则a1<a2

C.若μ1<μ2,则a1<a2 D.若μ1<μ2,则a1>a2

11.(多选)(2023贵州贵阳高一期末)如图所示,A、B两个木块靠在一起放在光滑的水平面上,已知mA<mB,第一次用水平力F从左边推动两木块一起运动,此时它们的加速度为a1,A、B间弹力为FN1,第二次将水平力F反向,大小不变,从右边推动两木块一起运动,此时它们的加速度为a2,A、B间弹力为FN2,则(　　)

A.a1>a2 B.a1=a2

C.FN1>FN2 D.FN1=FN2

12.(2023山东威海高一月考)如图甲所示,两滑块P、Q用细线跨过定滑轮相连,Q距地面一定高度,P可在平行于斜面的细线牵引下沿粗糙斜面向上滑动,未与定滑轮碰撞。已知斜面倾角θ=30°,P的质量为m=1 kg。某时刻由静止释放P,测得P沿斜面向上运动的v-t图像如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,则(　　)

A.P与斜面之间的动摩擦因数μ=

B.P与斜面之间的动摩擦因数μ=

C.Q的质量为1 kg

D.Q的质量为4 kg

参考答案

分层作业29　连接体问题　动力学图像

1.B　对甲、乙整体进行分析有F=(m甲+m乙)a,解得a=1 m/s2,方向水平向右,对乙进行受力分析,有Ff=m乙a,解得Ff=1 N,方向水平向右。故B正确。

2.B　由F-μmg=ma,得a=F-μg,将F1=7 N,a1=0.5 m/s2,F2=14 N,a2=4 m/s2代入可得m=2 kg,μ=0.3,C、D正确;物体与水平面间的最大静摩擦力为Ff=μmg=6 N,A正确;因物体做变加速运动,加速时间未知,故无法求出F=14 N时物体的速度,B错误。

3.C　对整体根据牛顿第二定律F前=(mA+mB+2m)a,对B,根据牛顿第二定律可得F后=mBa,代入数据解得mB=2 kg,故C正确。

4.A　对整体受力分析,由牛顿第二定律可求得整体的加速度;再由牛顿第二定律可得出FT与x的关系。设单位长度质量为m,对整体分析有F=lma;对x分析可知FT=xma,联立解得FT=x,故可知FT与x成正比,且x=0时,FT=0,故A正确。

5.D　根据牛顿第二定律得F1-F2=(m1+m2)a,F1-kx=m1a,解得a=2 m/s2,kx=26 N,A、B错误;突然撤去F2的瞬间,弹簧的弹力不变,质量为m1的物体的加速度大小仍然为a1=2 m/s2,C错误;突然撤去F1的瞬间,弹簧的弹力不变,质量为m2的物体的加速度大小仍然为a2=2 m/s2,D正确。

6.C　由图甲可知,质量为m2的物块匀速运动,故FT=m2g,质量为m1的物块匀速运动,故FT=μm1g,联立解得μ=,图乙中,对质量为m1的物块有m1g-FT'=m1a,对质量为m2的物块有FT'-μm2g=m2a,联立解得a=g,故C正确。

7.B　由位移公式可得x=at2,图线的斜率为a= m/s2,解得a=5 m/s2,A错误;由牛顿第二定律可得mgsin θ=ma,解得θ=30°,B正确;小物块2 s末的速度是v2=at=10 m/s,C错误;小物块1 s末的速度为5 m/s,第2 s内的平均速度大小为=7.5 m/s,D错误。

8.A　令斜面倾角为θ,由于B、C一起在光滑固定斜面A上从静止下滑,对BC整体分析有(mB+mC)gsin θ=(mB+mC)a,解得a=gsin θ,对C分析,假设其受到B的摩擦力为Ff,则有Ff+mCgsin θ=mCa,解得Ff=0,即B、C之间的摩擦力与质量大小无关,当B、C一起在光滑固定斜面A上从静止开始下滑时,B、C之间的摩擦力始终为0。故A正确。

9.AC　物体向上运动时,对物体分析有mg+Ff=ma1,解得a1=g+,方向向下,物体向下运动时,对物体分析有mg-Ff=ma2,解得a2=g-<a1,方向向下,由于取向上为正方向,所以加速度均为负值,C正确,D错误;速度—时间图像中图线的斜率的绝对值表示加速度大小,斜率的正负表示加速度方向,根据上述a2<a1,表明,向上运动时,速度—时间图像斜率的绝对值大一些,即此过程的图线陡峭一些,A正确,B错误。

10.D　设细线拉力大小为FT,物块1的加速度a1==gsin θ-μ1gcos θ+,同理,物块2的加速度a2==gsin θ-μ2gcos θ-。若μ1>μ2,则μ1gcos θ->μ2gcos θ+时,a1<a2,μ1gcos θ-<μ2gcos θ+时,a1>a2,故A、B错误;若μ1<μ2,则a1>a2,故C错误,D正确。

11.BC　第一次用水平力F从左边推动两木块时,A、B的加速度大小相同,对整体分析,由牛顿第二定律得a1=,同理,当水平推力F作用于木块B的右端时,整体的加速度为a2=,可知a1=a2,故A错误,B正确;第一次用水平力F从左边推动两木块时,隔离B分析有FN1=mBa1=,当水平推力F作用于木块B的右端时,隔离A分析有FN2=mAa2=,因为mA<mB,可知FN1>FN2,故C正确,D错误。

12.A　由图乙可知,1~1.5 s内,P减速上滑的加速度大小a==8 m/s2,对P由牛顿第二定律有mgsin θ+μmgcos θ=ma,解得μ=,故A正确,B错误;由图乙可知,0~1 s内,P加速上滑的加速度大小为a'==4 m/s2,对P由牛顿第二定律有FT-mgsin θ-μmgcos θ=ma',对Q由牛顿第二定律mQg-FT=mQa',联立解得mQ=2 kg,故C、D错误。