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【走向高考】2017年高考物理人教版一轮复习第3章 第2讲


第三章

第2节

一、选择题(1~6 题为单选题,7~10 题为多选题) 1.(2016· 江西省师大附中)如图所示,位于竖直平面内的一长木板斜 靠在竖直墙上的 A 点,其与水平面的夹角为 53° ;另一同样材料的长木板 斜靠在竖直墙上的 B 点,其与水平面的夹角为 45° ;两长木板底端都在 C 点处。若将一小球从 A 点由静止释放,小

球运动到 C 点历时为 t;将同一 小球从 B 点由静止释放, 小球运动到 C 点历时也为 t, 则小球与长木板间的动摩擦因数为(sin 53° =0.8,cos 53° =0.6) 导学号 05800321 ( 1 A. 7 3 2 C. 8 答案:A 解析:设长木板与水平面间的夹角为 α,根据牛顿第二定律分析可知,小球在长木板上 的加速度大小为 a=gsinα-μgcosα,设竖直墙壁到 C 点的距离为 L,则长木板长度为 L = cosα ) 3 B. 14 5 2 D. 8

1 2 2L at , 联立以上两式可得(sinα-μcosα)cosα= 2 , 根据题意, (sin53° -μcos53° )cos53° =(sin45° 2 t 1 -μcos45° )cos45° ,解得 μ= ,选项 A 正确。 7 2.乘坐“空中缆车”饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为 30° 的山坡以加速度 a 上行,如图所示。在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放 一个质量为 m 的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。则 导学号 05800322 ( )

A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上 B.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下 1 C.小物块受到的滑动摩擦力为 mg+ma 2 D.小物块受到的静摩擦力为 ma 答案:A 解析:小物块相对斜面静止,因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力。缆车以加速度

1 a 上行,小物块的加速度也为 a,以物块为研究对象,则有 Ff-mgsin30° =ma,Ff= mg+ 2 ma,方向平行斜面向上,故 A 正确,B、C、D 均错误。 3.(2015· 江西南昌)如图所示,ad、bd、cd 是竖直面内的三根固定 的光滑细杆,a、b、c、d 位于同一圆周上,a 点为圆周上最高点,d 点为圆周上最低点。每根杆上都套有一个小圆环,三个圆环分别从 a、 b、c 处由静止释放,用 t1、t2、t3 依次表示各环到达 d 点所用的时间, 则 导学号 05800323 ( A.t1<t2<t3 C.t3>t1>t2 答案:D 解析:对小滑环,受重力和支持力,将重力沿杆的方向和垂直杆的方向正交分解,根据 牛顿第二定律, 得小滑环做初速为零的匀加速直线运动, 加速度为 a=gsinθ(θ 为杆与水平方 向 的 夹 角 ) , 由 图 中的 直角 三 角 形 可 知, 小 滑 环的 位 移 s = 2Rsinθ , 所以 t = 2×2Rsinθ = gsinθ 4R =2 g 2s = a ) B.t1>t2>t3 D.t1=t2=t3

R ,t 与 θ 无关,即 t1=t2=t3。故 D 项正确,A、B、C 项错误。 g

4.(2015· 安徽黄山)如图所示,两个质量分别为 m1=2kg、m2=3kg 的物体置于光滑的 水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接.两个大小为 F1=30N、F2=20N 的水平拉力分别作 用在 m1、m2 上,则 导学号 05800324 ( )

A.弹簧测力计的示数是 10N B.弹簧测力计的示数是 50N C.在突然撤去 F2 的瞬间,弹簧测力计的示数不变 D.在突然撤去 F1 的瞬间,m1 的加速度不变 答案:C 解析:设弹簧的弹力为 F,加速度为 a。对 m1、m2 和弹簧测力计组成的系统:F1-F2 =(m1+m2)a,对 m1:F1-F=m1a,联立两式解得:a=2m/s2,F=26N,故 A、B 两项都错 误;在突然撤去 F2 的瞬间,由于弹簧测力计两端都有物体,而物体的位移不能发生突变, 所以弹簧的长度在撤去 F2 的瞬间没有变化,弹簧上的弹力不变,故 C 项正确;若突然撤去 F1,物体 m1 所受的合外力方向向左,而没有撤去 F1 时合外力方向向右,所以 m1 的加速度 发生变化,故 D 项错误。 5.如图所示,物块 1、2 间用刚性轻质杆连接,物块 3、4 间用轻质弹簧相连,物块 1、3 质量为 m,物块 2、4 质量为 M,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。

现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块 1、2、3、4 的加速度大小分别为 a1、a2、a3、a4。重力加速度大小为 g,则有 导学号 05800325 ( )

A.a1=a2=a3=a4=0 B.a1=a2=a3=a4=g C.a1=a2=g,a3=0,a4= m+M g M

m+M m+M D.a1=g,a2= g,a3=0,a4= g M M 答案:C 解析:在抽出木板的瞬时,物块 1、2 与刚性轻杆接触处的形变立即消失,受到的合力 均等于各自重力,所以由牛顿第二定律知 a1=a2=g;而物体 3、4 间的轻弹簧的形变还来不 及改变,此时弹簧对物块 3 向上的弹力大小和对物块 4 向下的弹力大小仍为 mg,因此物块 F+Mg M+m 3 满足 mg=F,a3=0;由牛顿第二定律得物块 4 满足 a4= = g,所以 C 对。 M M 6.(2016· 四川成都模拟)一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始,物块受到一 方向不变的水平拉力作用。 假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 以 a 表示物 块的加速度大 小, F 表示水平拉力的 大小。能正确描 述 F 与 a 之间关系的图像 是 导学号 05800326 ( )

答案:C 解析:本题考查摩擦力、牛顿第二定律等基础知识点,意在考查考生应用相关知识分析 问题、解决问题的能力。设物块所受滑动摩擦力为 f,在水平拉力 F 作用下,物块做匀加速 直线运动,由牛顿第二定律,F-f=ma,F=ma+f,所以能正确描述 F 与 a 之间关系的图 像是 C,选项 C 正确,A、B、D 错误。 7.(2016· 浙江绍兴模拟)华盛顿号航空母舰,载重 102000T,动力装置是 2 座 A4W 核反 应堆,用 4 台蒸汽轮机推进,其功率可达 2.09×105 kW。设想如能创造一理想的没有摩擦的 环境,用一个人的力量去拖这样一艘航空母舰,则从理论上可以说 导学号 05800327 ( A.航空母舰惯性太大,所以完全无法拖动 B.一旦施力于航空母舰,航空母舰立即产生一个加速度 C.由于航空母舰惯性很大,施力于航空母舰后,要经过一段很长时间后才会产生一个 )

明显的加速度 D.由于航空母舰惯性很大,施力于航空母舰后,要经过足够长的时间才会产生一个明 显的速度 答案:BD 解析:根据牛顿第二定律知,一旦有合力,巨轮立即产生加速度,故 A 项错误,B 项 F 正确;根据 a= 知,巨轮的质量很大,合力 F 很小,则加速度很小,根据 v=at 知,要经 m 过很长一段时间才会产生明显的速度,故 C 项错误,D 项正确。 8.(2016· 河南省郑州模拟)如图所示,质量为 M 的三角形木块 a 放在水平面上,把另一 质量为 m 的木块 b 放在 a 的斜面上, 斜面倾角为 α, 对 a 施一水平力 F, 使 b 不沿斜面滑动, 不计一切摩擦,则 b 对 a 的压力大小为 导学号 05800328 ( )

mg A. cosα FM C. ?M+m?cosα 答案:AD

Mg B. cosα FM D. ?M+m?sinα

解析:以 b 木块为研究对象,b 与 a 不发生相对滑动时,b 的加速度水平向左,分析受 mg 力如图,根据牛顿第二定律得:a 对 b 的支持力为:N= ,由牛顿第三定律得:b 对 a cosα mg 的压力大小为:N′=N= 。故 A 正确,B 错误。以 ab 整体为研究对象,由牛顿第二定 cosα F ma Fm 律得加速度为:a= ,对 b 研究得有:N′= ,故 C 错误,D 正确。 sinα?Mm?sinα M+π

9.(2015· 山东师大附中质检)如图所示,质量为 m=1kg 的物体与水 平地面之间的动摩擦因数为 0.3,当物体运动的速度为 10m/s 时,给物 体 施 加 一 个 与 速 度 方 向 相 反 的 大 小 为 F = 2N 的 恒 力 , 在 此 恒 力 作 用 下 (g 取 10m/s2) 导学号 05800329 ( )

A.物体经 10s 速度减为零

B.物体经 2s 速度减为零 C.物体速度减为零后将保持静止 D.物体速度减为零后将向右运动 答案:BC F+Ff 解析:物体受到向右的滑动摩擦力,Ff=μFN=μG=3N,根据牛顿第二定律,a= m 2+3 2 v0 10 = m/s =5m/s2,方向向右,物体减速到 0 所需的时间 t= = s=2s,B 正确,A 错误。 1 a 5 减速到零后,F<Ff,物体处于静止状态,不再运动,C 正确,D 错误。 10.(2015· 青岛市高三期中)一斜面固定在水平面上,在斜面顶 端有一长木板, 木板与斜面之间的动摩擦因数为 μ, 木板上固定一 轻质弹簧测力计,弹簧测力计下面连接一个光滑的小球,如图所 示,当木板固定时,弹簧测力计示数为 F1,现由静止释放后,木板沿斜面下滑,稳定时弹 簧测力计的示数为 F2, 若斜面的高为 h, 底边长为 d, 则下列说法正确的是 导学号 05800330 ( ) A.稳定后弹簧仍处于伸长状态 B.稳定后弹簧一定处于压缩状态 F 1d C.μ= F2h F 2h D.μ= F 1d 答案:AD 解析:平衡时,对小球分析 F1=mgsinθ;木板运动后稳定时,对整体分析有:a=gsinθ -μgcosθ;则 a<gsinθ,根据牛顿第二定律得知,弹簧对小球的弹力应沿斜面向上,弹簧处 h F2h 于拉伸状态, 对小球有 mgsinθ-F2=ma, 而 tanθ= ; 联立以上各式计算可得 μ= 。 故 A、 d F1d D 正确。 二、非选择题 11.(2015· 德州模拟)一质量为 m=2kg 的滑块能在倾角为 θ=30° 的 足够长的斜面上以 a=2.5m/s2 匀加速下滑。如图所示,若用一水平向 右恒力 F 作用于滑块, 使之由静止开始在 t=2s 内能沿斜面运动位移 x =4m。求:(g 取 10m/s2) 导学号 05800331 (1)滑块和斜面之间的动摩擦因数 μ; (2)恒力 F 的大小。 答案:(1) 3 76 3 4 3 (2) N或 N 6 5 7

解析:(1)根据牛顿第二定律可得: mgsin30° -μmgcos30° =ma 解得:μ= 3 。 6

(2)使滑块沿斜面做匀加速直线运动,有加速度向上和向下两种可能。当加速度沿斜面 向上时,Fcos30° -mgsin30° -μ(Fsin30° +mgcos30° )=ma1,根据题意可得 a1=2m/s2,代入 76 3 数据得:F= N 5 当加速度沿斜面向下时: mgsin30° -Fcos30° -μ(Fsin30° +mgcos30° )=ma1 4 3 代入数据得:F= N。 7 12. (2016· 海南省七校模拟)为了减少汽车刹车失灵造成的危害, 如图所示为高速路上在 下坡路段设置的可视为斜面的紧急避险车道。一辆货车在倾角 θ=30° 的连续长直下坡高速 路上,以 v0=7m/s 的速度在刹车状态下匀速行驶(在此过程及后面过程中,可认为发动机不 提供牵引力),突然汽车刹车失灵,形如加速运动,此时汽车所受到的摩擦和空气阻力共为 车重的 0.2。在加速前进了 x0=96m,货车冲上了平滑连接的倾角 α=53° 避险车道,已知货车 在避险车道上所受到的摩擦和空气阻力共为车重的 0.45。 货车的各个运动过程均可视为直线 运动。取 sin53° =0.8,g=10m/s2。求: 导学号 05800332

(1)汽车刚冲上避险车道时的速度大小 v; (2)汽车在避险车道上行驶的最大距离 x。 答案:(1)25m/s (2)25m

解析:(1)设货车加速下行时的加速度大小为 a1,由牛顿第二定律可知 mgsinθ-0.2mg=ma1 解得:a1=3m/s2 由公式 v2-v2 0=2a1x0 解得: v=25m/s (2)设货车在避险车道上行车时的加速度大小为 a2,由牛顿第二定律可知 mgsinα+0.45mg=ma2 解得:a2=12.5m/s2 由 v2-0=2a2x

解得:x=25m。 13.(2015· 石家庄市高中毕业班教学质量检测)如图所示, 某滑冰运动 员参加直线滑行练习,在滑行时,左右脚交替向后蹬冰,每次蹬冰的时 间 t1=1s, 冰面给人水平向前的动力 F=165N, 左右脚交替时有 t2=0.5s 的时间不用蹬冰。 已知整个过程中运动员受到的阻力 f=55N,运动员总 质量 m=55kg,设运动员由静止开始滑行,求 0~3s 内运动员的位移。 导学号 05800333 答案:6m F-f 解析:蹬冰时的加速度 a1= =2m/s2 m f 不蹬冰时的加速度 a2=- =-1m/s2 m 1 0~1s 内:加速位移:s1= a1t2 =1m 2 1 1s 末的速度:v1=a1t1=2m/s 1s~1.5s 内:减速 1.5s 末的速度:v2=v1+a2t2=1.5m/s v1+v2 位移:s2= t =0.875m 2 2 1.5s~2.5s 内:加速 2.5s 末的速度:v3=v2+a1t1=3.5m/s v2+v3 位移: s3= t =2.5m 2 1 2.5s~3.0s 内:减速 3.0s 时的速度:v4=v3+a2t2=3m/s v3+v4 位移:s4= t =1.625m 2 2 3s 内总位移:s=s1+s2+s3+s4=6m


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