3.5运动和力的关系综合练-2023年高考物理一轮复习提升核心素养

3.5运动和力的关系综合练

一、单选题

1．物理学的发展推动了社会的进步。关于物理学上一些事件和科学方法，下列说法正确的是（　　）

A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法

B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这是采用了极限思想法

C．伽利略用理想斜面实验推翻了“力是维持物体运动的原因”的错误结论，该实验把实验和逻辑推理和谐地结合起来，对牛顿第一定律的建立作出了较大的贡献

D．是用两个物理量（△v和△t）之比定义了一个新的物理量（a），这个式子说明加速度a与速度变化量△v成正比

2．我国古代典籍中记录了很多物理现象和规律，体现了古人对自然的思考探索。根据所学知识分析，下列说法正确的是（　　）

A．“力，刑（形）之所以奋也”，力使物体的运动状态发生了改变，说明力是改变物体运动状态的原因

B．“强努之末，势不能穿鲁缟也”，说明弓箭的惯性随速度减小而减小

C．“劝登马力，马力既竭，辀犹能一取焉”，说明力是维持物体运动的原因，没有力物体就会停止运动

D．“有乌获之劲而不得人助，不能自举”，意思是力气很大的人也不能把自己举起来，说明一对相互作用力的效果可以相互抵消

3．“神舟十三号”在“长征二号”运载火箭的推动下顺利进入太空，如图所示为“长征二号”运载火箭，下列关于它在竖直方向加速起飞过程的说法，正确的是（　　）

A．火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力

B．保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后做自由落体运动

C．火箭喷出的热气流对火箭的作用力大小等于火箭对热气流的作用力

D．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭升空

4．如图所示，质量为m的小球用一根细线和一根轻弹簧悬挂起来，小球静止时，细线水平，而弹簧与竖直成角。现将弹簧从与小球连接处剪断，则下列判断正确的是（　　）

A．剪断弹簧前，细线中张力为mgsinθ

B．剪断弹簧前，弹簧弹力大小为mgtanθ

C．剪断弹簧瞬间，小球的加速度大小为g

D．剪断弹簧瞬间，小球的加速度大小为gtanθ

5．如图所示，质量为的物体A静止在竖直固定的轻弹簧上，质量为的物体B由细线悬挂在天花板上，B与A刚好接触但不挤压，现突然将细线剪断，则剪断细线瞬间A、B间的作用力大小为（取）（　　）

A． B． C． D．0

6．在航空领域，作用在飞行器竖直方向的气动力（升力）与重力的比值称为飞行器的过载，常用g的倍数表示。能承受足够大的过载，是对航天员身体素质的基本要求。小明在收看神舟十四号发射直播时，分别在火箭点火前、点火7s时截图，如图甲、乙所示。已知火箭最大起飞总质量约500吨，直立时箭高约58m。在点火后的7s内，航天员承受的过载约为（　　）

A．0.24g B．1.2g C．2.4g D．4g

7．如图所示，竖直平面内蜘蛛网上A、B、C三点的连线构成正三角形，三根蜘蛛丝a、b、c的延长线过三角形的中心，蜘蛛丝c沿竖直方向，c中有张力。则（　　）

A．蜘蛛静止在网中央时，a中张力大于b中张力

B．蜘蛛在网中央由静止向上加速，b中张力变大

C．蜘蛛在网中央由静止沿b方向向上加速，b中张力变小

D．蜘蛛网在水平风吹拂下晃动，a中张力大小不变

8．如图所示：一宇航员在太空用跑步机跑步，宇航员与跑步机垂直，宇航员将橡皮绳一端系在腰间，另一端固定于舱体，橡皮绳与跑步机的夹角为60°，跑步过程中橡皮绳的长度及橡皮绳与跑步机的夹角不变。宇航员在太空中完全失重，设宇航员的质量为70kg，在橡皮绳的作用下，宇航员有与在地面跑步完全一样的体验。已知橡皮绳的劲度系数为3500N/m，取地球表面的重力加速度大小g＝10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A．橡皮绳被拉长了0.2m

B．跑步机对宇航员的静摩擦力大小为350N

C．跑步机对宇航员的支持力大小为700N

D．宇航员对跑步机的静摩擦力方向向左

二、多选题

9．如图所示，在游乐场的两个相邻滑冰道上有甲、乙两同学坐在冰车上进行游戏。当甲从倾角为θ的光滑冰道顶端A由静止开始自由下滑时，在斜面底部B处的乙通过冰钎作用于冰面，从静止开始沿光滑的水平冰道向右做匀加速直线运动，加速度为。已知甲、乙和冰车均可视为质点，甲通过斜面与水平面的交接处（B处）时，速度的方向改变、大小不变，且最终甲刚好在C处能追上乙，则（　　）

A．斜面AB长度与水平面BC长度相等

B．斜面倾角

C．甲运动至B处时，乙运动至BC中点处

D．若甲从A有初速度下滑，则甲乙相遇位置不可能在C点右侧

10．如图甲为高层建筑配备的救生缓降器材，发生火灾时，使用者先将安全钩挂在室内窗户、管道等可以承重的物体上，然后将安全带系在人体腰部，通过缓降绳索安全落地。某学校进行火灾逃生演练，一质量为60kg的同学（可视为质点）利用缓降器材逃生，图乙为该同学整个运动过程的v—t图像，以竖直向下为正方向。不计空气阻力，重力加速度大小为g = 10m/s2。下列说法正确的是（     ）

A．模拟发生火灾处离地面的高度为13.5m

B．0 ~ 2s内，安全带对该同学的拉力大小为690N

C．在整个运动过程中，该同学所受重力做的功为810J

D．t = 5s时，该同学所受重力的瞬时功率为1200W

11．神州五号载人飞船的返回舱总质量约为3100kg。返回舱在距地面10km时开始启动降落伞装置，速度减为10m/s后在大气中保持这个速度竖直降落。快到地面时，返回舱的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速，到达地面时速度恰好为0，返回舱降落过程的最后一秒的速度（v）-时间（t）图像如图，重力加速度取10m/s2，对这一秒的描述正确的是（　　）

A．最后一秒下降高度为8.8m

B．返回舱距离地面1.2m时，缓冲发动机启动

C．返回舱减速过程中，航天员处于失重状态

D．四台缓冲发动机共对返回舱提供约为3.2×105N的作用力

12．如图所示，质量为m的人站在倾角为θ的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯一起以加速度a斜向上运动，人的鞋底与踏板的动摩擦因数为，重力加速度为g。踏板对人支持力的大小和摩擦力的大小Ff应为（　　）

A． B．

C． D．

13．图甲为北方传统房屋的屋顶样式，可将其简化为如图乙所示的模型。下雨时雨滴沿室顶的斜面下滑，雨滴的下滑过程视为质点做无初速度无摩擦的直线运动。若屋顶的底边水平且长度L不变。屋顶的倾角为。则越大（　　）

A．雨滴下滑的加速度越大

B．雨滴对屋顶的压力越大

C．雨滴从屋顶下滑至屋檐的速度越大

D．雨滴从屋顶下滑至屋檐的时间越短

14．全红婵在东京奥运会女子单人10米跳台比赛中“一战成名”，五个动作，三个满分，获得奥运会的金牌，并打破女子10米跳台的世界纪录。以水面为起始位置，取向上为正方向，假设水的阻力恒定，全红婵可等效为一圆柱体。以下是描述全红婵身体入水后浮力F、加速度a与位移x的关系图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

三、实验题

15．如图所示，为探究“质量一定时，物体的加速度与所受合外力的关系”的实验装置。

某同学的实验步骤如下：

①用天平测量并记录滑块和拉力传感器的总质量M；

②调整长木板和滑轮，使长木板水平，细线与长木板平行；

③在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放滑块，记录拉力传感器的读数F，根据相对应的纸带，求出滑块的加速度a；

④多次改变托盘中砝码的质量，重复步骤③。

请按要求回答下列问题：

（1）图是该同学实验得到的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器用的是频率为50Hz的________（选填“直流电”或“交流电”），根据纸带求出滑块的加速度大小为________m/s2（结果保留三位有效数字）；

（2）该同学由实验得到的数据，画出如图所示的F－a图线，图线不通过原点的原因是________；

（3）该实验还可测量滑块与长木板之间的动摩擦因数，其值可用M、F0、g表示为μ＝________（其中M为滑块和拉力传感器的总质量，F0为图中的纵截距，g为重力加速度），与真实值相比，测得的动摩擦因数________（选填“偏大”或“偏小”）。

16．某同学想通过用手机高速拍照的功能来探究加速度与力的关系，采用如图甲的实验装置。

（1）按照该示意图安装好器材后，进行如下的实验：

①长木板一端垫高，平衡小车的摩擦；

②将小车停放在长木板的顶端，使其指针对准刻度尺的0刻度；

③开启手机高速拍照，再启动电子计时器同时释放小车，让小车加速下滑，改变重物的质量，重复操作几遍。

（2）打开手机录制好的视频，通过慢动作播放，记录弹簧测力计的读数，然后，通过电子计时器，找出小车运动的位移，运动的位移，运动的位移，运动的位移，则小车的加速度为______。（计算结果保留三位有效数字）

（3）该实验中，弹簧测力计的读数______（“等于”或“不等于”）小车所受合外力，小车的质量和重物的质量______（“需要”或“不需要”）满足。

（4）以弹簧测力计的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出图像，如图乙，该图线是一条直线，则可得到的结论是______。

（5）若直线与横坐标的夹角为，则该小车的质量为______。

四、解答题

17．如图是6月返校期间，沈老师在运光路辉河路路口看到的情景。楼上的工人将包裹（推测为建筑垃圾）通过图示装置逐包运到楼下。

（1）若假定下滑过程为准稳态，即包裹m均视为三力平衡状态，且上段绳的方向近似认为不变（本题处理中，上段视为一根绳）。试分析地面上工人所施加的拉力大小变化情况。

（2）若窗口的两根木杆左右对称，且杆上弹力沿杆方向，试分析在（1）条件下，窗口处，连接窗户的绳上的弹力大小变化情况。

（3）根据沈老师的观察，实际上，该包裹的运动为加速减速交替发生。若忽略水平方向的加减速，地面工人如何施加控制以完成上述过程？

（4）沈老师只顾拍照片（以及想着出题），而忘记去询问工人这一装置的目的。请分析推测使用该装置处理建筑垃圾的优势有哪些（答出两点即可）？

18．如图甲所示，一倾角为θ＝37°的足够长斜面上，一质量为m＝1kg的物体在沿斜面向上的拉力F作用下，由斜面底端从静止开始运动，2s后撤去F。前2s内物体运动的v-t图像如图乙所示。已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取。求：

（1）拉力F的大小；

（2）撤去力F后物体经多长时间到达斜面最高点。

19．如图所示，质量M=5m的一只长方体空铁箱，在与水平面成=37°角的拉力F=10mg作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数1=0.3。这时铁箱内一个质量m的木块恰好静止在后壁上。减小拉力F，经过一段时间，木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹；当铁箱的速度为6m/s时撤去拉力，又经1s时间木块从左侧到达右侧，木块与铁箱底部间的动摩擦因数3=0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6。求：

（1）F=10mg时，铁箱受到地面的弹力FN；

（2）木块与铁箱后壁间的动摩擦因数2；

（3）撤去拉力F后，1s内木块相对于铁箱发生的位移x。

20．如图所示，木块A置于木板B上，木板B置于水平面上。A的质量m＝1.5kg，B的质量M＝2.0kg，A、B间动摩擦因数μ1＝0.2，B与地面间动摩擦因数μ2＝0.4。某时刻（t＝0）水平力F作用于B上，其随时间变化的规律为F＝5t+4（N）（F、t均取国际单位）。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。求：

（1）经过多长时间B开始滑动；

（2）经过多长时间A开始相对B滑动；

（3）t＝3s时AB间的摩擦力大小Ff（结果保留两位有效数字）。