高一物理运动和力的关系单元培优测试卷(1)

一、第四章 运动和力的关系易错题培优（难）1． 如图所示,水平面上 O 点的左侧光滑,O 点的右侧粗糙。

有 8 个质量均为 m 的完全相同的小滑块(可视为质点),用轻质的细杆相连,相邻小滑块间的距离为 L ,滑块 1 恰好位 于 O 点左侧,滑块 2、3……依次沿直线水平向左排开。

现将水平恒力 F 作用于滑块 1上。

经观察发现,在第 3 个小滑块完全进入粗糙地带后到第 4 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,小滑块做匀速直线运动,已知重力加速度为 g ,则下列判断中正确的是( )。

A ．粗糙地带与滑块间的动摩擦因数为F mgB ．滑块匀速运动时,各段轻杆上的弹力大小相等C ．第 2 个小滑块完全进入粗糙地带到第 3 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,8 个小滑块的加速度大小为12F mD ．第 1 个小滑块完全进入粗糙地带到第 2 个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,5 和 6两个小滑块之间的轻杆上的弹力大小为4F 【答案】D 【解析】 【详解】A.将匀速运动的8个小滑块作为一个整体，有30F mg μ-=，解得3Fmgμ=， 故A 项错误；B.当滑块匀速运动时，处在光滑地带上的滑块间的轻杆上的弹力都为零，处在粗糙地带上的滑块间的轻杆上的弹力不为零，且各不相同，故B 项错误；C.对8个滑块，有28F mg ma μ-=，代入3Fmgμ=，解得 24Fa m=， 故C 项错误； D.对8个滑块，有8F mg ma μ'-=，解得4ga μ'=再以6、7、8三个小滑块作为整体，由牛顿第二定律有34F F ma ''==， 故D 项正确;2．一足够长的木板B 静置于光滑水平面上，如图甲所示，其上放置小滑块A ，木板B 受到随时间t 变化的水平拉力F 作用，木板加速度a 随力F 变化的a ﹣F 图象如图乙所示，g 取10m/s 2，下判定错误的是A ．木板B 的质量为1kgB ．当F =10N 时木板B 加速度为4m/s 2C ．滑块A 的质量为4kgD ．当F =10N 时滑块A 的加速度为2m/s 2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】AC ．当F 等于8N 时，加速度为a =2m/s 2，对整体分析，由牛顿第二定律有F =（M +m ）a ，代入数据解得M +m =4kg当F 大于8N 时，对B 由牛顿第二定律得：1F mg mga F M M Mμμ-==- 由图示图象可知，图线的斜率12186a k M F ∆====∆- 解得，木板B 的质量M =1kg ，滑块A 的质量为m =3kg ．故A 正确，不符合题意；C 错误，符合题意．B ．根据F 大于8N 的图线知，F =6N 时，a =0m/s 2，由1mg a F M Mμ=- 可知：13100611μ⨯⨯=⨯- 解得μ=0.2由图示图象可知，当F =10N 时，滑块与木板相对滑动，B 的加速度为2110.2310104m/s 11B mg a a F M M μ⨯⨯==-=⨯-= 故B 正确，不符合题意；D ．当F =10N 时，A 、B 相对滑动，木块A 的加速度22m/s A Mga g Mμμ===故D 正确，不符合题意． 故选C ． 【点睛】本题考查牛顿第二定律与图象的综合，知道滑块和木板在不同拉力作用下的运动规律是解决本题的关键，掌握处理图象问题的一般方法，通常通过图线的斜率和截距入手分析．3．如图所示，一劲度系数为k 的轻质弹簧，上端固定，下端连着一质量为m 的物块A ，A 放在托盘B 上，B 的质量也为m 。

初始时在竖直向上的力F 作用下系统静止，弹簧处于自然长度。

现改变竖直向上的力F 的大小，使A 匀加速下降。

已知重力加速度为g ，A 的加速度为a =0.25g ，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内，则在A 匀加速下降的过程中，以下说法正确的是（ ）A ．B 对A 的支持力可能为0.85mg B ．弹簧的最大形变量为0.75mgkC ．力F 对B 的作用力可能为0.9mgD ．力F 对B 的作用力最小值为0.65mg 【答案】BC 【解析】 【分析】AB ．设物块和托盘间的压力为零时弹簧的伸长量为x m ，以A 为研究对象，根据牛顿第二定律得0.25m mg kx ma m g -==⨯解得0.75m mgx k=在此之前，以A 为研究对象，根据牛顿第二定律得0.25N mg F kx a g m--==可得0.75N F mg kx =-所以B 对A 的支持力不可能为0.85mg ，选项A 错误，B 正确； CD ．以AB 整体为研究对象，根据牛顿第二定律得20.252mg F kxa g m--==可得1.5F mg kx =-力F 对B 的作用力范围为0.75 1.5mg F mg ≤≤选项C 正确，D 错误。

故选BC 。

4．如图所示，A 、B 、C 三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A 的质量为2m ，B 和C 的质量都是m ，A 、B 间的动摩擦因数为μ，B 、C 间的动摩擦因数为4μ，B 和地面间的动摩擦因数为8μ.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g .现对A 施加一水平向右的拉力F ，则下列判断正确的是A ．若A 、B 、C 三个物体始终相对静止，则力F 不能超过32μmg B ．当力F ＝μmg 时，A 、B 间的摩擦力为34mg μ C ．无论力F 为何值，B 的加速度不会超过34μg D ．当力F >72μmg 时，B 相对A 滑动【解析】 【分析】 【详解】A.A 与B 间的最大静摩擦力大小为：2μmg,C 与B 间的最大静摩擦力大小为：4mgμ，B 与地面间的最大静摩擦力大小为：8μ（2m+m+m ）=2mgμ；要使A ，B ，C 都始终相对静止，三者一起向右加速，对整体有：F-2mgμ=4ma ，假设C 恰好与B 相对不滑动，对C有：4mgμ=ma ，联立解得：a=4g μ，F=3μ2mg ；设此时A 与B 间的摩擦力为f ，对A 有：F-f=2ma ，解得f=μmg 2μ<mg ，表明C 达到临界时A 还没有，故要使三者始终保持相对静止，则力F 不能超过32μmg ，故A 正确. B.当力F ＝μmg 时，由整体表达式F-2mgμ=4ma 可得：a=1μ8g ，代入A 的表达式可得：f=3μ4mg,故B 正确. C.当F 较大时，A,C 都会相对B 滑动，B 的加速度就得到最大，对B 有：2μmg -4mgμ-2mgμ=ma B ，解得a B =5μ4g ，故C 错误. D.当A 恰好相对B 滑动时，C 早已相对B 滑动，对A 、B 整体分析有:F-2mgμ-4mgμ=3ma 1，对A 有：F-2μmg=2ma 1，解得F=92μmg ，故当拉力F>92μmg 时，B 相对A 滑动，D 错误.胡选：A 、B.5．如图甲所示，光滑水平面上停放着一辆表面粗糙的平板车，质量为M ，与平板车上表面等高的平台上有一质量为m 的滑块以水平初速度v 0向着平板车滑来，从滑块刚滑上平板车开始计时，之后他们的速度随时间变化的图像如图乙所示，t 0是滑块在车上运动的时间，以下说法正确的是A ．滑块与平板车最终滑离B ．滑块与平板车表面的动摩擦因数为0v 3gtC ．滑块与平板车的质量之比m ：M=1:2D ．平板车上表面的长度为005v t 6【答案】AB 【解析】 【分析】根据图线知，铁块在小车上滑动过程中，铁块做匀减速直线运动，小车做匀加速直线运动．根据牛顿第二定律通过它们的加速度之比求出质量之比，以及求出动摩擦因数的大小．根据运动学公式分别求出铁块和小车的位移，从而求出两者的相对位移，即平板车的长度．物体离开小车做平抛运动，求出落地的时间，从而根据运动学公式求出物体落地时与车左端的位移． 【详解】由图象可知，滑块运动到平板车最右端时，速度大于平板车的速度，所以滑块将做平抛运动离开平板车，故A 正确；根据图线知，滑块的加速度大小000100233v v v a t t -==．小车的加速度大小a 2=03v t ，知铁块与小车的加速度之比为1：1，根据牛顿第二定律得，滑块的加速度大小为：1fa m =，小车的加速度大小为：a 2=f M，则滑块与小车的质量之比m ：M=1：1．故C 错误．滑块的加速度1fa g mμ==，又0103v a t =，则003v gt μ=，故B 正确；滑块的位移00100025326v v x t v t +==，小车的位移0200011326v x t v t ==，则小车的长度L=56v 0t 0-16v 0t 0=23v 0t 0，故D 错误．故选AB ． 【点睛】解决本题的关键理清小车和铁块的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．6．如图（a ），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t =0时，木板开始受到水平外力F 的作用，在t =4s 时撤去外力．细绳对物块的拉力f 随时间t 变化的关系如图（b ）所示，木板的速度v 与时间t 的关系如图（c ）所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取g =10m/s 2．由题给数据可以得出A．木板的质量为1kgB．2s~4s内，力F的大小为0.4NC．0~2s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB【解析】【分析】【详解】结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2-5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，可解出质量m 为1kg，2-4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ,故D错误.7．某一实验室的传送装置如图所示，其中AB段是水平的，长度L AB=6m，BC段是倾斜的，长度L BC=5m，倾角为37o，AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接（图中未画出圆弧），传送带v=4m/s的恒定速率顺时针运转．现将一个工件（可看成质点）无初速度地放在A点。

已知工件与传送带间的动摩擦 =0.5，已知：重力加速度g=10m/s2。

sin37°=0.6，cos37°=0.8。

则（）A．工件第一次到达B点所用的时间1.9sB．工件沿传送带BC向上运动的最大位移为5mC．工件沿传送带运动，仍能回到A点D．工件第一次返回B点后，会在传送带上来回往复运动【答案】AD【解析】【分析】【详解】A．工件刚放在水平传送带上的加速度为a1，由牛顿第二定律得μmg=ma1代入数据解得a 1=μg =5 m/s 2经t 1时间与传送带的速度相同，则有110.8s vt a == 前进的位移为x 1=12a 1t 12=1.6m 此后工件将与传送带一起匀速运动至B 点，用时12 1.1s AB L x t v-== 所以工件第一次到达B 点所用的时间为 t =t 1+t 2=1.9s选项A 正确；B ．设工件上升的最大位移为s ，由牛顿第二定律得mg sinθ-μmg cosθ=ma 2代入数据解得a 2＝2m/s 2由匀变速直线运动的速度位移公式得222v s a = 代入数据解得s =4m选项B 错误；CD ．工件到达最高点后将沿斜面下滑，下滑的加速度仍为a 2＝2m/s 2，则滑到斜面底端时的速度为4m/s ，然后滑上水平传送带做匀减速运动，加速度为a 1 =5 m/s 2，当速度减为零时滑行的距离为211.6m 2v x a ==然后返回向右运动，则物体不能回到A 点；物体向右加速，当到达斜面底端时的速度仍为4m/s ，然后滑上斜面重复原来的运动，可知工件第一次返回B 点后，会在传送带上来回往复运动，选项C 错误，D 正确。