高一物理期末精选单元综合测试(Word版 含答案)
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高一物理期末精选单元综合测试(Word版含答案)
一、第一章运动的描述易错题培优(难)
1.节能减排可体现在我们日常生活中.假设公交车通过城市十字路口时允许的最大速度为10m/s,一辆公交车在距离十字路口50m的车站停留,乘客上下完后,司机看到红灯显示还有10s,为了节能减排.减少停车,降低能耗,公交车司机启动公交车,要使公交车尽快通过十字路口且不违章,则公交车启动后的运动图象可能是()
A.
B.
C.
D.
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】
因速度图像与坐标轴围成的面积等于物体的位移,由速度图像可知,A、B、D三个图像与坐标轴围成的面积均大于50m,且速度不超过10m/s;C图像中公交车的位移可能恰好等于50m,且速度小于10m/s,故公交车启动后的运动图像可能是ABD。
故选:ABD。
【名师点睛】
此题是对速度时间图像的考查;关键是知道速度-时间图像与坐标轴围成的“面积”等于物体的位移,结合公交车的运动情况即可分析解答.
2.若某物体做直线运动的v—t图象如图所示,则下列说法中正确的是()
A .t =3s 时物体运动的速度方向发生改变
B .t =3s 时物体运动的加速度方向发生改变
C .t =3s 时物体离出发点最远
D .t =3s 时物体的加速度为零 【答案】AC 【解析】 【分析】
解决本题要明确v —t 图象的含义:在v —t 图象中,速度的正负表示其运动方向,图象的斜率表示物体运动的加速度,图象与时间轴围成的面积为物体的位移,时间轴上方面积表示位移为正,下方表示为负. 【详解】
A .根据速度的正负表示速度的方向,可知t =3s 时物体运动的速度方向发生改变,故A 正确;
B .在2~5s 内直线的斜率一定,说明物体的加速度恒定,则t =3s 时物体运动的加速度方向没有发生改变,故B 错误;
C .物体在前3s 内沿正方向运动,3s 后沿负方向运动,则t =3s 时物体离出发点最远,故C 正确;
D .根据斜率等于加速度,可知t =3s 时物体的加速度不为零,故D 错误。
故选AC 。
【点睛】
图象由于具有形象直观的特点,因此在物理中广泛应用,对于图象问题要明确两坐标轴的含义,图象斜率、截距、围成面积等含义。
3.历史上有些科学家曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”(现称为“另类匀变速直线运动”),“另类加速度”的定义式为0
s v v A s
-=
,其中0v 和s v 分别表示某段位移s 内的初速度和末速度>0A 表示物体做加速运动,0A <表示体做减速运动,而现在物理学中加速度的定义式为0
t v v a t
-=,下列说法正确的是 A .若A 不变,则a 也不变
B .若>0A 且保持不变,则a 逐渐变大
C .若A 不变,则物体在中间位置处的速度为
2
s v v +
D .若A 不变,【答案】BC 【解析】 【详解】
AB .若A 不变,有两种情况一是:A >0,在这种情况下,相等位移内速度增加量相等,通过相等位移所用时间越来越短,由0
v v a t
-=
可知,a 越来越大;第二种情况A <0,相等位移内速度减少量相等,平均速度越来越小,所以相等位移内用的时间越来越多,由
v v a t
-=
知a 越来越小,故A 错误,B 正确; CD .因为相等位移内速度变化相等,所以中间位置处位移为
2
s
,速度变化量为 0
2
s v v - 所以此位置的速度为
00
022
s s v v v v v -++
= 故C 正确,D 错误。
故选BC 。
4.一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零,在此过程中( )
A .速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值
B .速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值
C .位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大
D .位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AB .由于加速度方向与速度方向相同,质点始终做加速运动,速度一直增大,加速度减小,使速度增加的越来越慢(如图所示,v -t 图图象斜率越来越小),当加速度减小为零时,速度达到最大值, B 正确,A 错误;
CD.由于速度一直增大,位移一直增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值,以后位移继续增大,如图所示,v-t图象的线下面积随着时间增大一直增大,即位移一直增大,CD 错误。
故选B。
5.2015年的股市经历了暴涨急跌,犹如过山车,目前在国家的积极救市下,正逐步回稳.如果将股价的“上涨”类比成运动学中的“加速”,将股价的“下跌”类比成运动学中的“减速”,你认为“股价下跌出现减缓趋势”可以类比成运动学中的()
A.速度增加,加速度减小B.速度增加,加速度增大
C.速度减小,加速度减小D.速度减小,加速度增大
【答案】C
【解析】
【分析】
把股价类比成速度,股价下跌快慢类比成加速度,根据加速度与速度关系进行分析.
【详解】
股价类比成速度,股价下跌快慢类比成加速度,股价下跌出现减缓趋势,相当于加速度减小,但仍然在下跌,相当于加速度与速度方向相反,速度仍然减小.故C正确.
【点睛】
加速度决定于物体所受合力和物体的质量,与速度没有直接的关系,加速席减小,速度不一定减小.
6.下列说法中正确的是()
A.研究短跑运动员的起跑动作时,可将运动员看做质点
B.研究汽车在上坡时有无翻倒的危险时,可将汽车看做质点
C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的
D.升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以“国旗”为参考系的
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.研究短跑运动员的起跑动作时,运动员看成质点,否则的话就没有人的动作可言了,A 错误;
B.研究汽车在上坡时有无翻倒的危险时,汽车的大小和形状不能忽略,故不能看作质点,B错误;
C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山“是描述轻舟相对于“万重山”在运动,是以“万重山”为参考系的,C正确;
D.升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以大地为参考系的,D错误。
【点睛】
当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时,我们就可以把它看成质点,根据把物体看成质点的条件来判断即可;注意区分研究对象与参考系的不同。
考查对参考系概念的理解及实际判断能力。
7.关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是()
A.速度变化得越大,加速度就越大
B.速度变化得越快,加速度就越大
C.加速度的方向保持不变,速度方向一定保持不变
D.加速度的大小不断减小,速度也不断减小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.加速度是速度变化量与所用时间的比值,速度变化大,但不知所用时间的长短,故不能说明加速度大,A错误;
B.加速度反应速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度就越大,B正确;
C.加速度方向保持不变时,速度方向可以改变,比如平抛运动,加速度方向竖直向下不变,而速度方向时刻改变,C错误;
D.速度增加还是减小看加速度的方向和速度方向的关系,当速度方向与加速度方向相同时做加速运动,相反时做减速运动,故加速度减小时,但加速度方向和速度方向相同,速度不断增大,D错误。
故选B。
8.关于加速度,下列说法正确的是()
A.加速度的方向一定与物体运动的方向相同
B.加速度表示物体运动的快慢
C.加速度表示物体运动速度变化的快慢
D.加速度表示物体运动速度变化的大小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
B、C、D项,由加速度的定义可知,加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,不是物体
运动的快慢,也不是物体运动速度变化的大小.故BD 项错误,C 项正确.
A 项,加速度的方向与物体速度变化的方向一样,也与合外力的方向相同,但与物体运动方向不一定相同.故A 项错误. 故选C
9.物体沿直线A 到B ,前一半位移以速度v 1匀速运动,接着的后一半位移以速度v 2匀速运动,则全程的平均速度是( ) A .
12
2
v v + B
C .
12
12
v v v v + D .()()
12122v v v v +
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
设全程的位移为2x ,则汽车以速度v 1行驶了前x 的位移.以速度v 2行驶了后x 的位移,则汽车通过前x 位移的时间为
11x t v =
汽车通过后x 位移的时间为
22
x t v =
全程的平均速度
121212
22v v x
v t t v v =
=++ 故选D .
10.下列说法中正确的是
A .由于“辽宁舰”航母“高大威武”,故任何情况下都不能看成质点
B .战斗机飞行员可以把正在甲板上手势指挥的调度员看成是一个质点
C .在战斗机飞行训练中,研究战斗机的空中翻滚动作时,战斗机可以看成质点
D .研究“辽宁舰”航母在大海中运动轨迹时,航母可以看成质点 【答案】D 【解析】
A 、D 、当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时,我们就可以把它看成质点,所以
“辽宁舰”航母在某些情况下是可以看成质点的,如研究“辽宁舰”航母在大海中运动轨迹时,航母可以看成质点,故A错误,D正确.B、正在甲板上手势指挥的调度员的动作不能忽略,不能看成质点,故B错误.C、研究战斗机的空中翻滚动作时,不可以看做质点,否则没有动作了,故C错误;故选D
【点睛】当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时,我们就可以把它看成质点,根据把物体看成质点的条件来判断即可正确解答本题.本题考查学生对质点这个概念的理解,关键是知道物体能看成质点时的条件,看物体的大小体积对所研究的问题是否产生影响,物体的大小体积能否忽略,与其他因素无关.
二、第二章匀变速直线运动的研究易错题培优(难)
11.一列复兴号动车进站时做匀减速直线运动,车头经过站台上三个立柱A、B、C,对应时刻分别为t1、t2、t3,其x-t图像如图所示。
则下列说法正确的是()
A.车头经过立柱B的速度为0
31
2x
t t-
B.车头经过立柱A、B的平均速度为0
21
x
t t-
C.动车的加速度为
()
()()()
0321
213231
2
x t t t
t t t t t t
-+
---
D.车头通过立柱B、C过程速度的变化量为
()
()()
0321
2131
2x t t t
t t t t
-+
--
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.车头经过站台上立柱AC段的平均速度
31
2
AC
AC
AC
x x
v
t t t
==
-
由图可知,B点是AC段的位置中点,所以B点的瞬时速度应该大于AC段的平均速度,故A错误;
B.车头经过立柱A、B的平均速度为
21
AB
AB
AB
x
x
v
t t t
==
-
故B正确;
C.根据中间时刻的速度等于平均速度得,动车的加速度为
0213
3121312132
2(2)
()()()
22
AC AB
v v x t t t
v
a
t t t t
t t t t t t t
---
∆
===
--
∆---
-
故C错误;
D.车头通过立柱B、C过程速度的变化量为
0213
3121
2(2)
()()
x t t t
v a t
t t t t
--
∆=∆=
--
故D错误;
故选B。
12.甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向作直线运动,t=0时刻同时经过公路旁的同一个路标.在描述两车运动的v-t图中(如图),直线a、b分别描述了甲乙两车在0~20秒的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是
A.在0~10秒内两车逐渐靠近
B.在10~20秒内两车逐渐远离
C.在5~15秒内两车的位移相等
D.在t=10秒时两车在公路上相遇
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.在0-10 s内,乙车的速度一直比甲车大,两车应逐渐远离,则A错误;
B.在10-20 s内,甲车的速度一直比乙车大,两车逐渐靠近,则B错误;
C.在5-15 s内,两图象与坐标轴的面积相等,则两车的位移相等,则C正确;
D.在t=10 s时两车速度相等,相距最远,则D错误.
13.甲、乙两车某时刻由同一地点,沿同一方向开始做直线运动,以该时刻作为计时起点,得到两车的位移—时间图象,即x—t图象,如图所示,甲图象过O点的切线与AB平行,过C点的切线与OA平行,则下列说法正确的是( )
A.在两车相遇前,t2时刻两车相距最远
B.在两车相遇前,t1时刻两车相距最远
C.0-t2时间内甲车的瞬时速度始终大于乙车的瞬时速度
D.甲车的初速度大于乙车在t3时刻的速度
【答案】B
【解析】
【详解】
A B. 从图象可知在两车相遇前,t1时刻两车距离大于t2时刻两车距离,t1时刻两车相距最远,选项A错误,B正确;
C. x—t图象斜率表示物体的速度,由图可知t1时刻后甲车的瞬时速度小于乙车的瞬时速度,选项C错误;
D. 甲车的初始时图象的斜率等于乙车在t3时刻图象的斜率,所以甲车的初速度等于乙车在t3时刻的速度,选项D错误。
故选B。
14.甲、乙两车同时由静止从A点出发,沿直线AC运动。
甲先以加速度a l做初速度为零的匀加速运动,到达B点后做加速度为a2的匀加速运动,到达C点时的速度为v;乙以加速度a3做初速度为零的匀加速运动,到达C点时的速度亦为v。
若a1≠a2≠a3,则
()
A.甲、乙有可能同时由A到达C
B.甲、乙不可能同时由A到达C
C.若a1>a3,则甲一定先由A到达C
D.若a1<a3,则甲可能先由A到达C
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
作速度-时间图线分析。
因为位移相等,末速度相等,所以:若a1>a3,则有a2<a3,其v-t 图像如图1;若a1<a3,则有a2>a3,其v-t图像如图2。
AB.由图1、图2可知:无论a1>a3或a1<a3,t甲都不等于t乙,所以A错误、B正确;
C.由图1可知:若a1>a3,则t甲<t乙,所以C正确;
D.由图2可知:若a1<a3,则t甲>t乙,所以D错误。
故选BC 。
15.一小球自5m 高处自由下落,当它与水平地面每碰撞一次后,速度大小减小为碰撞前的
4
5
,不计空气阻力,g 取210m/s ,则下列说法正确的是( ) A .第一次下落的时间与第二次下落的时间之比为54
B .第二次弹起的高度为第一次弹起时高度的54
C .小球运动的总时间约为9s
D .小球运动的总位移为5m 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】
A .设小球第一次落地时速度为0υ,则有
00210m/s gh υ==
则第二,第三,第1n +次落地速度分别为1045υυ=,2
2045υυ⎛⎫= ⎪⎝⎭,…,2
045n υυ⎛⎫= ⎪⎝⎭
根据
gt υ=
则小球第一次下落的时间与第二次下落的时间之比为
012154
t t υυ== A 正确;
B .小球开始下落到第一次与地相碰经过的路程为
2
005m 2h g
υ=
=
小球第一次与地相碰后弹起的高度是
2
2
1145m 25h g υ⎛⎫
==⨯ ⎪⎝⎭
小球第二次与地相碰后弹起的高度是2h ,则
4
22
245m 25h g υ⎛⎫
==⨯ ⎪⎝⎭
所以第二次弹起的高度为第一次弹起时高度的2
45⎛⎫ ⎪⎝⎭
,B 错误;
C .小球第1次下落时间为
01s t =
= 小球从第1次与地面相撞到第2次与地面相撞经过的时间为
11422452s 5
t g g υυ⨯===⨯ 小球从第2 次与地面相撞到第3次与地面相撞经过的时间为
2
22242s 5t g υ⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭
小球从第3次与地面相撞到第4次与地面相撞经过的时间为
3
33242s 5t g υ⎛⎫
==⨯ ⎪⎝⎭
…
由数学归纳推理得:小球从第n 次与地面相撞到第()1n +次与地面相撞经过的时间为
425n
n t ⎛⎫
=⨯ ⎪⎝⎭,所以小球运动的总时间为
123n t t t t t =+++
+=23
44441s 2s 5555n
⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫
⎛⎫
+⨯+++
+⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
⎝⎭
⎢⎥⎣⎦
4
51s 2s 9s 415
=+⨯=
-
C 正确;
D .小球最终停在地面上,总位移为5m ,D 正确。
故选ACD 。
16.在光滑足够长的斜面上,有一物体以10m/s 的初速度沿斜面向上运动,物体的加速度大小始终为5m/s 2,方向沿斜面向下,当物体的位移大小为7.5m 时,下列正确的是( )
A .物体运动时间可能为1s
B .物体运动时间可能为3s
C .物体运动时间可能为)s
D .此时的速度大小一定为5m/s
【答案】ABC 【解析】 【分析】
AB .当物体的位移为向上的7.5m 时,由运动学公式2
012
x v t at =-
,7.5m x =+,解得 13s t =,21s t =
故A 、B 均正确;
C .当物体的位移为向下的7.5m 时,7.5m x =-,由2
012
x v t at =-
解得 327)s t =+(或427)s<0t (=-舍去
故C 正确;
D .由速度公式0v v at =-,解得
5m/s =-v 或5m/s v =、57m/s v =-
故D 错误。
故选ABC 。
【点睛】
解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式,注意公式的矢量性。
17.甲、乙两汽车在同一平直公路上做直线运动,其速度时间(v -t )图像分别如图中a 、b 两条图线所示,其中a 图线是直线,b 图线是抛物线的一部分,两车在t 1时刻并排行驶。
下列关于两车的运动情况,判断正确的是( )
A .t 1到t 2时间内甲车的位移小于乙车的位移
B .t 1到t 2时间内乙车的速度先减小后增大
C .t 1到t 2时间内乙车的加速度先减小后增大
D .在t 2时刻两车也可能并排行驶 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A .v -t 图像中图线与坐标轴所围面积即物体的位移,由图可知t 1到t 2时间内甲车的位移小于乙车的位移,选项A 正确;
B .由图象可知,乙车的速度先增大后减小,选项B 错误;
C .根据图象的斜率等于加速度,可知乙车的加速度先减小后增大,选项C 正确;
D .两车在t 1时刻并排行驶,因t 1到t 2时间内乙的位移大于甲的位移,可知在t 2时刻两车不可能并排行驶,选项D 错误。
18.甲物体从离地面H 高空自由落下,而乙物体在地面以初速度v 0同时向上抛出,两物体在离地面
3
4
H 处相遇,如果g 、v 0为已知量,则( ) A .从自由下落到相遇,经过的时间为0
2v t g
= B .甲物体落到地面时,乙物体仍在上升
C .相遇时,甲乙两物体的速度大小相等,均为
2
v D .乙上升的最大高度就是H ,且2
02v H g
=,而甲物体落地时的速度大小是v 0
【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】
A .两者相遇时,甲的位移为
14H ,乙的位移为3
4
H 。
相遇时,甲乙的位移之和为H ,即 22011
22
gt v t gt H +-= 甲的位移
211
42
H gt = 乙的位移
203142
H v t gt =- 所以
2
02v H g
=,02v t g = 故A 正确;
B .乙物体上升到最高点时间
01v t g
=
物体甲的位移
22200111
()222v v h gt g H g g
==⨯==
甲距地面的高度为0,即甲物体落到地面时,乙物体上升到了最高点,故B 错误; C .由A 可知,两者相遇时的运动时间
2v t g =
甲的速度
2v v gt ==
甲 乙的速度
02
v v v gt =-=
乙 故C 正确;
D .乙做竖直上抛运动,上升的最大高度
202v h H g
==
甲做自由落体运动,由速度位移公式可知落地速度
2
00222v v gH g v g
==⨯=
故D 正确。
故选ACD 。
19.如图所示,物体自O 点由静止开始做匀加速直线运动,A 、B 、C 、D 为其运动轨迹上的四点,测得AB =2m , BC =3m ,且物体通过AB 、BC 、CD 所用的时间均为0.5s ,则下列说法正确的是( )
A .物体的加速度为4m/s 2
B .CD =5m
C .OA 之间的距离为1m
D .OA 之间的距离为1.125m
【答案】AD 【解析】 【详解】
A .设物体通过A
B 、B
C 、C
D 所用的时间均为t ,由匀变速直线运动的规律相邻相等的时间内位移之差为常数,即
2x at ∆=
得
223240.5
x a t ∆-=
==m/s 2 A 正确; B .根据
1CD BC BC AB -=-=m
可知4CD =m ,B 错误;
CD .因某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,所以物体经过B 点时的瞬时速度
为
2B AC
v t
=
再由
22B OB v ax =
可得OB 两点间的距离为 3.125OB x =m ,所以O 与A 间的距离
1.125OA OB x x AB =-=m
C 错误,
D 正确。
故选AD 。
【点晴】
本题考查匀变速直线运动的规律相邻相等的时间内位移之差为常数,某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度等规律.
20.水平面上有一物体做直线运动,物体的加速度随时间变化的关系如图所示,已知t =0时物体的速度为1m/s ,以此时的速度方向为正方向,下列说法中正确的是( )
A .在0-1s 内物体做匀加速直线运动
B .1s 末的速度为2m/s
C .2s 末物体开始反向运动
D .3s 末物体离出发点最远 【答案】BD 【解析】 【详解】
A.由图可知,0~1s 加速度均匀增加,物体做变加速运动,故A 错误;
B .加速度图线与时间轴包围的面积表示速度的变化量,则1s 内速度变化量为:△v =1m/s ,由于初速度为v 0=1m/s ,故1s 末的速度为2m/s ,故B 正确;
CD. 0~3s 内速度的变化量:△v =-1m/s ,则3s 末物体的速度为0,所以0~3s 内物体一直沿正向运动,3s 末物体离出发点最远,故C 错误,D 正确。
三、第三章 相互作用——力易错题培优(难)
21.如图所示,O 点有一个很小的光滑轻质圆环,一根轻绳AB 穿过圆环,A 端固定,B 端悬挂一个重物。
另一根轻绳一端固定在C 点,另一端系在圆环上,力F 作用在圆环上。
圆环静止时,绳OC 与绳OA 水平,F 与OA 的夹角为45°。
现改变力F ,圆环位置不变,且重物始终处于平衡状态,则下列说法中正确的是( )
A.改变F方向时绳AB中拉力将改变
B.当F沿逆时针旋转时,F先增大后减小
C.当F沿顺时针旋转时,绳OC中的拉力先增大后减小
D.F沿逆时转过的角度不能大于90°
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.因为重物始终处于平衡状态,所以AB绳子的拉力的大小与重物的重力大小相等,不变化,选项A错误;
BC.对环受力分析,环受AO和BO两绳子的拉力,以及绳子CO和F的拉力;环的位置不变,则AB绳子的拉力不变,AO与BO的合力也不变,方向沿它们的角平分线,根据共点力平衡的特点可知,CO与F的合力与AO、BO的合力大小相等,方向相反;当力F的方向变化时,做出F与CO上的拉力的变化如图:
由图可知,当沿逆时针族转时,F先减小后增大,绳OC的拉力减小;而当F沿顺时针旋转时,F逐渐增大,绳OC的拉力增大,选项BC错误;
D.由于F与CO绳子的拉力的合力方向与水平方向之间的夹角是45°,可知F沿逆时转过的角度不能大于90°,选项D正确。
故选D。
22.如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心,一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下从半球形容器最低点缓慢移近最高点.设小滑块所受支持力为N,则下列判断正确的是()
A .F 缓慢增大
B .F 缓慢减小
C .N 不变
D .N 缓慢减小
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
对物体进行受力分析:物体受重力mg 、支持力F N 、水平力F .已知小滑块从半球形容器最低点缓慢移近最高点,我们可以看成小滑块每一个状态都是平衡状态.根据平衡条件,应用力的合成得出:
G F tan θ=
N G
F sin θ
=,由于小滑块从半球形容器最低点缓慢移近最高点,所以θ减小,tanθ减小,sinθ减小.根据以上表达式可以发现F 增大,F N 增大.故选A.
【点睛】
物体的动态平衡依然为高考命题热点,解决物体的平衡问题,一是要认清物体平衡状态的特征和受力环境是分析平衡问题的关键;二是要学会利用力学平衡的结论(比如:合成法、正交分解法、效果分解法、三角形法、假设法等)来解答;三是要养成迅速处理矢量计算和辨析图形几何关系的能力.
23.如图,光滑球A 与粗糙半球B 放在倾角为30︒的斜面C 上,C 放在水平地面上,均处于静止状态。
若A 与B 的半径相等,A 的质量为2m ,B 的质量为m ,重力加速度大小为g ,则( )
A .C 对A 3
B .
C 对B 的摩擦力大小为
1
2
mg
C .B 对A 的支持力大小为
23
3
mg D .地面对C 的摩擦力大小为3
mg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AC .由几何关系可知,C 对A 的支持力、B 对A 的支持力与A 的重力的反向延长线的夹角都是30°,由平衡条件可知
232cos30A BA CA G mg
F F ==
=
︒ 故C 正确,B 错误;
B .以AB 整个为对象,沿斜面方向静摩擦力与重力的分力平衡,所以
C 对B 的摩擦力大小为
f 3()sin 302
A B mg
F G G =+︒=
故B 错误;
D .以ABC 整体为对象,水平方向不受力,所以地面对C 的摩擦力大小为0,故D 错误; 故选C 。
24.如图所示,一质量为m 的木块靠在竖直粗糙墙壁上,且受到水平力F 的作用,下列说法正确的是( )
A .若撤去F ,木块沿墙壁下滑时,木块受滑动摩擦力大小等于mg
B .若木块静止,当F 增大时,木块受到的静摩擦力随之增大
C .若木块与墙壁间的动摩擦因数为μ,则当撤去F 时,木块受到的滑动摩擦力大小等于μmg
D .若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg ,方向竖直向上 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AC .若撤去推力后,墙壁对物体的支持力减小为零,故最大静摩擦力减为零,物体只受重力,做自由落体运动;故AC 错误;
BD.木块在推力作用下静止时,处于平衡态,受推力F、重力G、向上的静摩擦力f和向右的支持力N,如图
根据共点力平衡条件:F=N,G=f,当推力增大时,物体仍然保持静止,故静摩擦力的大小不变,始终与重力平衡;B错误,D正确;
故选D。
25.如图(a)所示,两段等长细线将质量分别为2m、m的小球A、B悬挂在O点,小球A受到水平向右的恒力F1的作用、小球B受到水平向左的恒力F2的作用,当系统处于静止状态时,出现了如图(b)所示的的状态,小球B刚好位于O点正下方。
则F1与F2的大小关系正确的是()
A.F1=4F2B.F1=3F2C.F1=2F2D.F1=F2
【答案】A
【解析】
小球A受到F1水平向右的力,B受到F2的水平向左的力,以整体为研究对象,分析受力如图:
设OA绳与竖直方向的夹角为α,则由平衡条件得:
以B球为研究对象,受力如图。
设AB绳与竖直方向的夹角为β,则由平衡条件得:
由几何关系得到:α=β,联立解得:F1=4F2,故选项A正确。
26.如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于0点,一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P,一条绳连接小球Q,P、Q两物体处于静止状态,另一条绳OA在外力F的作用下处于水平状态。
现保持结点O位置不变,使OA绳逆时针缓慢旋转至竖直方向,在此过程中,P、Q及斜面均保持静止,则()
A.斜面对物块P的摩擦力一直减小
B.斜面对物块P的支持力一直增大
C.地面对斜面体的摩擦力一直减小
D.地面对斜面体的支持力一直增大
【答案】C
【解析】
【详解】
缓慢逆时针转动绳OA的方向至竖直的过程中,OA拉力的方向变化如图从1位置到2位置再到3位置,如图所示,
可见绳OA的拉力先减小后增大,绳OB的拉力一直减小。
A.由于不清楚刚开始绳子拉力与重力沿斜面向下的分力大小关系,所以当连接P物体的绳子拉力一直减小,不能判断斜面对物块P的摩擦力变化情况,故A错误;
B.P物体一直在斜面上处于静止状态,则斜面对P的支持力等于重力在垂直斜面向下的分力,保持不变,故B错误;
C.以斜面体和P的整体为研究对象受力分析,根据平衡条件:斜面受地面的摩擦力与OB 绳子水平方向的拉力等大反向,因绳OB的拉力一直减小,与水平方向的夹角不变,故其水平分力一直减小,则地面向左的摩擦力一直减小,故C正确;
D.以斜面体和P整体为研究对象受力分析,由于绳OB的拉力一直减小,其竖直向下的分力一直减小,根据竖直方向受力平衡,知地面对斜面体的支持力不断减小,故D错误。
故选C。
27.如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端。