【课堂新坐标】2015届高考物理一轮复习精练精析(人教版)：第三章 第2讲 两类动力学问题

第三章第2讲两类动力学问题一、选择题(本大题共10小题，每小题7分，共70分．第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求．全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)1．从16世纪末，随着人们对力的认识逐渐清晰和丰富，建立了经典力学理论，以下有关力的说法正确的是()A．物体的速度越大，说明它受到的外力越大B．物体的加速度在改变，说明它受到的外力一定改变C．马拉车做匀速运动，说明物体做匀速运动需要力维持D．一个人从地面跳起，说明地面对人的支持力大于人对地面的压力【解析】物体的加速度越大，说明它受到的外力越大，物体的加速度在改变，说明它受到的外力一定改变，选项A错误，B正确；马拉车做匀速运动，说明物体所受合外力为零，选项C错误；地面对人的支持力在任何情况下都等于人对地面的压力，选项D错误．【答案】 B2.(2014·辽宁省五校协作体高三期末联考)如图3－2－13所示，将质量为m ＝0.1 kg的物体用两个完全一样的竖直弹簧固定在升降机内，当升降机以4 m/s2的加速度加速向上运动时，上面弹簧对物体的弹力为0.4 N；当升降机和物体都以8 m/s2的加速度向上运动时，上面弹簧的弹力为()图3－2－13A．0.6 N B．0.8 N C．1.0 N D．1.2 N【解析】设升降机由4 m/s2变为8 m/s2加速上升时，物体增加的合外力为ΔF，则有ΔF＝mΔa，得ΔF＝0.4 N，上面弹簧增加的拉力为ΔF2＝0.2 N，故上面弹簧的弹力为0.6 N，选项A正确．【答案】 A3．(2014·江西省重点中学高三联考)如图3－2－14甲所示，质量为m的物块沿足够长的粗糙斜面底端以初速度v0上滑并先后通过A、B，然后又返回到底端．设从A到B的时间为t1，加速度大小为a1，经过A的速率为v1，从B返回到A的时间为t2，加速度大小为a2，经过A的速率为v2，则正确的是()图3－2－14A．t1＝t2，a1＝a2，v1＝v2B．t1<t2，a1<a2，v1<v2C．物块全过程的速度时间图线如图乙所示D．物块全过程的速度时间图线如图丙所示【解析】由于从B返回到A所受合外力小，加速度小，所以从A到B的时间t1<t2，a1>a2，v1>v2，选项A、B错误；物块全过程的速度时间图线如图丙所示，选项C错误，D正确．【答案】 D4.(2014·贵州天柱民族中学模拟)某研究性学习小组用实验装置模拟火箭发射卫星．火箭点燃后从地面竖直升空，燃料燃尽后火箭的第一级和第二级相继脱落，实验中速度传感器测得卫星竖直方向的速度—时间图象如图3－2－15所示，设运动中不计空气阻力，燃料燃烧时产生的推力大小恒定．下列判断正确的是()图3－2－15A．t2时刻卫星到达最高点，t3时刻卫星落回地面B．卫星在0～t1时间内的加速度大于t1～t2时间内的加速度C. t1～t2时间内卫星处于超重状态D. t2～t3时间内卫星处于超重状态【解析】卫星在0～t3时间内速度方向不变，一直升高，在t3时刻到达最高点，A错误；v－t图象的斜率表示卫星的加速度，由图可知，t1～t2时间内卫星的加速度大，B错误；t1～t2时间内，卫星的加速度竖直向上，处于超重状态，t2～t3时间内，卫星的加速度竖直向下，处于失重状态，故C正确，D错误．【答案】 C5．如图3－2－16所示，在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为30°的斜面，现将一个重为m＝4 N的物体放在斜面上，让它自由下滑，那么测力计因4 N物体的存在而增加的读数不可能是()图3－2－16A．4 N B．2 3 NC．2 N D．3 N【解析】当斜面光滑时，物体沿斜面下滑时有竖直向下的分加速度a y，处于失重状态，托盘测力计增加的示数为ΔF＝mg－ma y，而a y＝a sin θ，又因mg sin θ＝ma，所以ΔF＝mg－mg sin2θ＝3 N；当斜面粗糙时，物体有可能匀速下滑，此时托盘测力计增加的示数为ΔF＝mg＝4 N，而当物体沿斜面加速下滑时，托盘测力计增加的示数应满足3 N<ΔF<4 N，所以选C.【答案】 C6．电梯在t＝0时由静止开始上升，运动的a－t图象如图3－2－17所示，电梯总质量m＝2.0×103 kg，电梯内乘客的质量m0＝50 kg，忽略一切阻力，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是()图3－2－17A．第1 s内乘客处于超重状态，第9 s内乘客处于失重状态B．第2 s内乘客对电梯的压力大小为550 NC．第2 s内钢索对电梯的拉力大小为2.2×104 ND．第9 s内电梯对乘客的支持力大小为550 N【解析】1～9 s内电梯的加速度一直向上，乘客一直处于超重状态，A错误；第2 s内电梯做匀加速运动，对乘客，由牛顿第二定律可知，N－m0g＝m0a，解得N＝550 N，由作用力与反作用力的关系知乘客对电梯的压力大小为550 N，同理可知，F－(m＋m0)g＝(m＋m0)a，解得F＝2.255×104 N，故B正确，C错误；第9 s内电梯向上的加速度减小，电梯对乘客的支持力减小，D错误．【答案】 B7．雨滴在下降过程中，由于水汽的凝聚，雨滴质量将逐渐增大，同时由于速度逐渐增大，空气阻力也将越越大，最后雨滴将以某一收尾速度匀速下降，在此过程中()A．雨滴所受到的重力逐渐增大，重力产生的加速度也逐渐增大B．由于雨滴质量逐渐增大，下落的加速度逐渐减小C．由于空气阻力增大，雨滴下落的加速度逐渐减小D．雨滴所受到的重力逐渐增大，但重力产生的加速度不变【解析】雨滴在下落过程中，质量逐渐增大，雨滴所受的重力逐渐增大，但重力产生的加速度始终为g，故A错误，D正确；由mg－F f＝ma得：a＝g－F fm，可见雨滴下落的加速度逐渐减小的原因不是m增大，而是F f增大，故B错误，C正确．【答案】CD8.2011年8月30日，在韩国大邱世界田径锦标赛女子撑杆跳高决赛中，巴西选手穆勒以4米85的成绩夺冠．若不计空气阻力，则穆勒在这次撑杆跳高中()图3－2－18A．起跳时杆对她的弹力大于她的重力B．起跳时杆对她的弹力小于她的重力C．起跳以后的下落过程中她处于超重状态D．起跳以后的下落过程中她处于失重状态【解析】当物体加速度方向向上时处于超重状态，当物体的加速度方向向下时处于失重状态．对于本题说起跳时竖直方向由静止上升，具有向上的加速度，故杆对运动员的弹力大于重力，故A对；在下落过程具有向下的加速度，运动员处于失重状态，故D对．【答案】AD9.如图3－2－19所示，滑板运动员沿水平地面向前滑行，在横杆前相对于滑板竖直向上起跳，人与滑板分离，分别从杆的上、下通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力．则运动员()图3－2－19A．起跳时脚对滑板的作用力斜向后B．在空中水平方向先加速后减速C．在空中机械能不变D．越过杆后仍落在滑板起跳的位置【解析】由于人竖直向上跳起，则脚与滑板作用力在竖直方向，A错误；忽略阻力，人在空中的运动仅受重力作用，则机械能守恒，C正确；根据牛顿运动定律，水平方向上人继续以与滑板相同的初速度运动，则B错误，D正确．【答案】CD10.(2014·福建泉州五中模拟)如图3－2－20所示，一名消防队员在模拟训练中，沿着长为12 m的竖立在地面上的钢管往下滑．已知这名消防队员的质量为60 kg，他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时速度恰好为零．如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍，下滑的总时间为3 s，g取10 m/s2，那么该消防队员()图3－2－20A．下滑过程中的最大速度为4 m/sB．加速与减速过程的时间之比为1∶2C．加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为1∶7D．加速与减速过程的位移之比为1∶4【解析】a1t1＝v max＝a2t2，利用a1＝2a2得t1∶t2＝1∶2，B正确；下滑的最大速度v max＝2v＝2st＝8 m/s，A错误；加速过程中有mg－Ff1＝ma1，减速过程中有Ff2－mg＝ma2，而a1＝8 m/s2，a2＝4 m/s2，所以Ff1∶Ff2＝1∶7，C正确；加速过程与减速过程的平均速度相等，则其位移x1＝v t1，x2＝v t2，x1∶x2＝t1∶t2＝1∶2，D错误．【答案】BC二、非选择题(本大题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)11．(15分)(2014·海口实验中学模拟)如图3－2－21所示，一光滑斜面固定在水平地面上，质量m＝1 kg的物体在平行于斜面向上的恒力F作用下，从A 点由静止开始运动，到达B点时立即撤去拉力F.此后，物体到达C点时速度为零．每隔0.2 s通过速度传感器测得物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据．图3－2－21(1)斜面的倾角α；(2)恒力F 的大小；(3)t ＝1.6 s 时物体的瞬时速度．【解析】 (1)经分析可知，当t ＝2.2 s 时，物体已通过B 点．因此减速过程加速度大小a 2 ＝3.3－2.12.4－2.2m/s 2＝6 m/s 2，mg sin α＝ma 2，解得α＝37°. (2)a 1＝2.0－1.00.4－0.2m/s 2＝5 m/s 2 F －mg sin α＝ma 1，解得F ＝11 N.(3)设第一阶段运动的时间为t 1，在B 点时有5t 1＝2.1＋6(2.4－t 1)，t 1＝1.5 s可见，t ＝1.6 s 的时刻处在第二运动阶段，由逆向思维可得v ＝2.1 m/s ＋6(2.4－1.6) m/s ＝6.9 m/s.【答案】 (1)37° (2)11 N (3)6.9 m/s12.(15分)(2012·浙江高考)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石蜡做成两条质量均为m 、形状不同的“A 鱼”和“B 鱼”，如图3－2－22所示．在高出水面H 处分别静止释放“A 鱼”和“B 鱼”，“A 鱼”竖直下潜h A 后速度减为零，“B 鱼”竖直下潜h B 后速度减为零．“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和水的阻力．已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的109倍，重力加速度为g ，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度．假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计．求：图3－2－22(1)“A 鱼”入水瞬间的速度v A 1；(2)“A 鱼”在水中运动时所受阻力f A ；(3)“A鱼”与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比f A∶f B.【解析】(1)“A鱼”在入水前做自由落体运动，有v2A1－0＝2gH ①得：v A1＝2gH. ②(2)方法一：“A鱼”在水中运动时受重力、浮力和阻力的作用，做匀减速运动，设加速度为a A，有F合＝F浮＋f A－mg ③F合＝ma A ④0－v2A1＝－2a A h A ⑤由题意：F浮＝109mg ⑥综合上述各式，得f A＝mg(Hh A－19)．⑦方法二：对“A鱼”运动的全过程应用动能定理可得，mg(H＋h A)－109mgh A－f A h A＝0 ⑧解得f A＝mg(Hh A－19)．⑨(3)考虑到“B鱼”的受力、运动情况与“A鱼”相似，有f B＝mg(Hh B－19) ⑩综合⑦、⑩两式，得f A f B＝h B(9H－h A)h A(9H－h B). ⑪【答案】(1)2gH(2)mg(Hh A－1 9)(3)h B(9H－h A)h A(9H－h B)。