高考物理习题精选 动力学图象 连接体问题1
高中物理必修1核心知识点《动力学的图象问题和连接体问题》典型题强化训练(新含答案)
高中物理必修1核心知识点典型题强化训练《动力学的图象问题和连接体问题》(45分钟100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.1~6题为单选,7~10题为多选)1.一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之间关系的图象是()A B C D2.如图1所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体,跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变,下列说法中正确的是()图1A.车厢的加速度大小为g tan θB.绳对物体1的拉力为m1g cos θC.底板对物体2的支持力为(m2-m1)gD.物体2所受底板的摩擦力为03.质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图2所示.则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F的大小分别为(g取10 m/s2)()图2A.0.2 6 N B.0.1 6 NC.0.28 N D.0.18 N4.滑块A的质量为2 kg,斜面体B的质量为10 kg,斜面倾角θ=30°,已知A、B间和B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.27,将滑块A放在斜面B上端的同时,给B施加一水平力F,为使A沿竖直方向落地,拉力F的大小至少为(g取10 m/s2)()图3A.(1003+27) N B.100 NC.100 3 N D.200 2 N5.如图4甲所示,在倾斜角为θ的足够长的斜面上,一带有风帆的滑块由静止开始沿斜面下滑,滑块(连同风帆)的质量为m,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,风帆受到沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即f=k v.滑块从静止开始沿斜面下滑的v-t图象如图乙所示,图中的倾斜直线是t=0时刻速度图线的切线.若m=2 kg,θ=37°,g取10 m/s2,则μ和k的值分别为()甲乙图4A.0.375 6 N·s/m B.0.375 3 N·s/mC.0.125 6 N·s/m D.0.125 3 N·s/m6.在倾角为θ=30°的长斜面上有一滑块,从静止开始沿斜面下滑,滑块质量m=2 kg,它与斜面间的动摩擦因数为μ,滑块受到的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即F f=k v.滑块从静止下滑的速度图象如图5所示,图中直线a是t=0时v-t图象的切线.则μ和k的值为(g取10 m/s2)()图5A.μ=0.23,k=3 N·s/m B.μ=0.58,k=4 N·s/mC.μ=0.23,k=5 N·s/m D.μ=0.58,k=6 N·s/m7.物块A、B的质量分别为2m和m,用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,对B施加向右的水平拉力F,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l1;若撤去拉力F,换成大小仍为F的水平推力向右推A,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l2,则下列判断正确的是()图6A.弹簧的原长为2l1+l23B.两种情况下稳定时弹簧的形变量相等C.两种情况下稳定时两物块的加速度相等D.弹簧的劲度系数为F l1-l28.如图7所示,质量m=20 kg的物块,在与水平方向成θ=37°的拉力F =100 N的作用下,一直沿足够长的水平面做匀加速直线运动(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).下列说法正确的是()图7A.物块的合力可能大于80 NB.地面对物块的支持力一定等于140 NC .物块与水平面间动摩擦因数一定小于47D .物块的加速度可能等于2 m/s 29.如图8所示,劲度系数为k 的轻弹簧下端系一个质量为m 的小球A ,小球被水平挡板P 托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连),然后使挡板P 以恒定的加速度a (a <g )开始竖直向下做匀加速直线运动,则( )图8A .小球与挡板分离的时间为t =ka 2m (g -a ) B .小球与挡板分离的时间为t =2m (g -a )kaC .小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x =mg kD .小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x =m (g -a )k10.如图9所示,在建筑工地上一建筑工人两手对称用水平力将两长方形水泥制品P 和Q 夹紧,并以加速度a 竖直向上搬起,P 和Q 的质量分别为2m 和3m ,水平力为F ,P 和Q 间动摩擦因数为μ,在此过程中( )图9A .P 受到Q 的摩擦力方向一定竖直向下B .P 受到Q 的摩擦力大小为2μFC .P 受到Q 的摩擦力大小为0.5m (g +a )D .P 受到Q 的摩擦力大小为1.5m (g +a )二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(18分)如图10甲所示,质量为1.0 kg 的物体置于固定斜面上,斜面的倾角θ=37°,对物体施以平行于斜面向上的拉力F ,物体运动的F -t 图象如图乙(规定沿斜面向上的方向为正方向,g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6),物体与斜面间的动摩擦因数μ=38,试求:甲 乙图10(1)0~1 s 内物体运动位移的大小;(2)1 s 后物体继续沿斜面上滑的距离.12.(22分)如图11所示,质量为m 的光滑小球,用轻绳连接后,挂在三角劈的顶端,绳与斜面平行,劈置于光滑水平面上,斜面与水平面夹角为θ=30°,则:图11(1)劈以加速度a 1=g 3水平向左加速运动时,绳的拉力为多大?(2)劈的加速度至少为多大时小球对劈无压力?加速度方向如何?高中物理必修1核心知识点典型题强化训练《动力学的图象问题和连接体问题》参考答案(45分钟100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.1~6题为单选,7~10题为多选)1.一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之间关系的图象是()A B C DC[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之间关系的图象是C.]2.如图1所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体,跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变,下列说法中正确的是()图1A.车厢的加速度大小为g tan θB.绳对物体1的拉力为m1g cos θC.底板对物体2的支持力为(m2-m1)gD.物体2所受底板的摩擦力为0A[以物体1为研究对象进行受力分析,如图甲所示,物体1受到重力m1g和拉力T作用,根据牛顿第二定律得m 1g tan θ=m 1a ,解得a =g tan θ,则车厢的加速度也为g tan θ,将T 分解,在竖直方向根据二力平衡得T =m 1g cos θ,故A 正确,B 错误;对物体2进行受力分析如图乙所示,根据牛顿第二定律得N =m 2g -T =m 2g -m 1g cos θ,f =m 2a =m 2g tan θ,故C 、D 错误.]3.质量为2 kg 的物体在水平推力F 的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F ,其运动的v -t 图象如图2所示.则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F 的大小分别为(g 取10 m/s 2)( )图2A .0.2 6 NB .0.1 6 NC .0.2 8 ND .0.1 8 NA [本题的易错之处是忽略撤去F 前后摩擦力不变.由v -t 图象可知,物体在6~10 s 内做匀减速直线运动,加速度大小a 2=|Δv Δt |=|0-84| m/s 2=2 m/s 2.设物体的质量为m ,所受的摩擦力为f ,根据牛顿第二定律有f =ma 2,又因为f =μmg ,解得μ=0.2.由v -t 图象可知,物体在0~6 s 内做匀加速直线运动,加速度大小a 1=Δv Δt =8-26 m/s 2=1 m/s 2,根据牛顿第二定律有F -f =ma 1,解得F =6 N ,故只有A 正确.]4.滑块A 的质量为2 kg ,斜面体B 的质量为10 kg ,斜面倾角θ=30°,已知A 、B 间和B 与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.27,将滑块A 放在斜面B 上端的同时,给B 施加一水平力F ,为使A 沿竖直方向落地,拉力F 的大小至少为(g 取10 m/s 2)( )图3A .(1003+27) NB .100 NC .100 3 ND .200 2 NA [解答本题的疑难在于A 沿竖直方向运动时B 做什么运动,突破点是要使A 竖直下落,则A 做自由落体运动且一直在斜面的正上方,则由几何关系可知A 下落的高度和B 前进的距离之间的关系,再由牛顿第二定律可求解.假设A下落的高度为h ,则此时斜面体应至少向右滑动的距离为x =h tan θ,对A 有h =12gt 2;对斜面体有x =12at 2;F -μm B g =m B a ,联立解得F =(1003+27) N ,故选A.]5.如图4甲所示,在倾斜角为θ的足够长的斜面上,一带有风帆的滑块由静止开始沿斜面下滑,滑块(连同风帆)的质量为m ,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,风帆受到沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即f =k v .滑块从静止开始沿斜面下滑的v -t 图象如图乙所示,图中的倾斜直线是t =0时刻速度图线的切线.若m =2 kg ,θ=37°,g 取10 m/s 2,则μ和k 的值分别为( )【导学号:84082160】甲 乙图4A .0.375 6 N·s/mB .0.375 3 N·s/mC .0.125 6 N·s/mD .0.125 3 N·s/mB [本题的易错之处是忽略滑块达到最大速度后阻力不变.由v -t 图象可知:滑块做加速度减小的加速运动,最终以最大速度v m =2 m/s 做匀速直线运动.t=0时刻滑块的加速度最大,a =3-01-0m/s 2=3 m/s 2根据牛顿第二定律,有mg sin 37°-μmg cos 37°-k v =ma ,当t =0时,v =0、a =3 m/s 2,有12-16μ=6,当滑块达到最大速度v m =2 m/s 时,a =0,有12 N -16μN -2 m/s·k =0,联立上式得μ=0.375,k =3 N·s/m.故只有B 正确.]6.在倾角为θ=30°的长斜面上有一滑块,从静止开始沿斜面下滑,滑块质量m =2 kg ,它与斜面间的动摩擦因数为μ,滑块受到的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即F f=k v.滑块从静止下滑的速度图象如图5所示,图中直线a 是t=0时v-t图象的切线.则μ和k的值为(g取10 m/s2)()图5A.μ=0.23,k=3 N·s/m B.μ=0.58,k=4 N·s/mC.μ=0.23,k=5 N·s/m D.μ=0.58,k=6 N·s/mA[t=0时,a0=3 m/s2,根据牛顿第二定律得mg sin θ-μmg cos θ=ma0,联立并代入数据得μ=0.23.当达到v=2 m/s时,滑块匀速运动,则mg sin θ-μmg cos θ-k v=0,k=mg sin θ-μmg cos θv=3 N·s/m.]7.物块A、B的质量分别为2m和m,用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,对B施加向右的水平拉力F,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l1;若撤去拉力F,换成大小仍为F的水平推力向右推A,稳定后A、B相对静止,此时弹簧长度为l2,则下列判断正确的是()图6A.弹簧的原长为2l1+l23B.两种情况下稳定时弹簧的形变量相等C.两种情况下稳定时两物块的加速度相等D.弹簧的劲度系数为F l1-l2CD[本题的疑难之处在于整体法求两者的加速度及胡克定律的应用.两种情况下整体的加速度都为a=F3m,第一种情况下,对A有k(l1-l0)=2ma,第二种情况下,对B有k(l0-l2)=ma,所以l0=2l2+l13,k=Fl1-l2,故A错误,C、D正确;第一种情况弹簧的形变量为Δl1=l1-l0=23(l1-l2),第二种情况弹簧的形变量为Δl 2=l 0-l 2=13(l 1-l 2),故B 错误.]8.如图7所示,质量m =20 kg 的物块,在与水平方向成θ=37°的拉力F =100 N 的作用下,一直沿足够长的水平面做匀加速直线运动(取g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).下列说法正确的是( )图7A .物块的合力可能大于80 NB .地面对物块的支持力一定等于140 NC .物块与水平面间动摩擦因数一定小于47D .物块的加速度可能等于2 m/s 2BCD [若水平面光滑,则合力为F 合=F cos 37°=80 N ;水平面粗糙时,则合力为F 合=F cos 37°-f =80 N -f <80 N ,所以合力不可能大于80 N ,A 错误;在竖直方向上F sin 37°+F N =mg ,则F N =mg -F sin 37°=140 N ,故B 正确;若水平面粗糙,水平方向F cos 37°-μF N =ma ,解得μ=F cos 37°-ma F N <F cos 37°F N=47,C 正确;水平面粗糙时,a =F cos 37°-μF N m ,当μ=27时,a 等于2 m/s 2,D 正确.] 9.如图8所示,劲度系数为k 的轻弹簧下端系一个质量为m 的小球A ,小球被水平挡板P 托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连),然后使挡板P 以恒定的加速度a (a <g )开始竖直向下做匀加速直线运动,则( )【导学号:84082161】图8A .小球与挡板分离的时间为t =ka 2m (g -a ) B .小球与挡板分离的时间为t =2m (g -a )kaC .小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x =mg kD .小球从开始运动直到最低点的过程中,小球速度最大时弹簧的伸长量x =m (g -a )kBC [小球与挡板之间弹力为零时分离,此时小球的加速度仍为a ,由牛顿第二定律得mg -kx =ma ,由匀变速直线运动的位移公式得x =12at 2,解得t =2m (g -a )ka ,故选项A 错误,B 正确;小球速度最大时小球所受合力为零,伸长量x =mg k ,选项C 正确,D 错误.]10.如图9所示,在建筑工地上一建筑工人两手对称用水平力将两长方形水泥制品P 和Q 夹紧,并以加速度a 竖直向上搬起,P 和Q 的质量分别为2m 和3m ,水平力为F ,P 和Q 间动摩擦因数为μ,在此过程中( )图9A .P 受到Q 的摩擦力方向一定竖直向下B .P 受到Q 的摩擦力大小为2μFC .P 受到Q 的摩擦力大小为0.5m (g +a )D .P 受到Q 的摩擦力大小为1.5m (g +a )AC [设每只手与水泥制品的摩擦力大小均为f 1,设P 受到Q 的摩擦力大小为f 2、方向竖直向上.对P 、Q 整体及P 分别应用牛顿第二定律有2f 1-5mg =5ma ,f 1+f 2-2mg =2ma ,联立解得f 2=-0.5m (g +a ),负号说明P 受到Q 的摩擦力方向向下,选项A 、C 正确.]二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(18分)如图10甲所示,质量为1.0 kg 的物体置于固定斜面上,斜面的倾角θ=37°,对物体施以平行于斜面向上的拉力F ,物体运动的F -t 图象如图乙(规定沿斜面向上的方向为正方向,g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6),物体与斜面间的动摩擦因数μ=38,试求:甲 乙图10(1)0~1 s 内物体运动位移的大小;(2)1 s 后物体继续沿斜面上滑的距离.【解析】 (1)根据牛顿第二定律得:在0~1 s 内F -mg sin 37°-μmg cos 37°=ma 1,解得a 1=18 m/s 2,0~1 s 内的位移x 1=12a 1t 21=9 m.(2)1 s 时物体的速度v =a 1t 1=18 m/s1 s 后物体继续沿斜面减速上滑的过程中mg sin 37°+μmg cos 37°-F ′=ma 2,解得a 2=3 m/s 2设物体继续上滑的距离为x 2,由2a 2x 2=v 2得x 2=54 m.【答案】 (1)9 m (2)54 m12.(22分)如图11所示,质量为m 的光滑小球,用轻绳连接后,挂在三角劈的顶端,绳与斜面平行,劈置于光滑水平面上,斜面与水平面夹角为θ=30°,则:图11(1)劈以加速度a 1=g 3水平向左加速运动时,绳的拉力为多大?(2)劈的加速度至少为多大时小球对劈无压力?加速度方向如何?【导学号:84082162】【解析】 当劈水平向左的加速度较小时,小球对劈有压力作用,当劈水平向左的加速度较大时,小球将离开斜面.(1)对小球进行受力分析如图所示. 水平方向,F T1cos θ-F N1sin θ=ma 1竖直方向,F T1sin θ+F N1cos θ=mg由以上两式得F T1=3+36mg .(2)对小球进行受力分析如图所示. 由牛顿第二定律得小球对劈无压力时 F T2cos θ=ma 2F T2sin θ=mg由以上两式得a 2=3g ,方向水平向左.【答案】 (1)3+36mg (2)3g ,方向水平向左。
高考物理三轮复习精讲突破训练—动力学中的连接体问题
高考物理三轮复习精讲突破训练—动力学中的连接体问题考向一“板—块”模型(1)两种位移关系滑块由滑板的一端相对运动到另一端的过程中:①若滑块和滑板同向运动,位移之差等于板长;②反向运动时,位移的绝对值之和等于板长.(2)解题思路【典例1】如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐.A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。
先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。
接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.求:(1)A被敲击后获得的初速度大小v A;(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小a B、a B';(3)B被敲击后获得的初速度大小v B.【解析】(1)由牛顿运动定律知,A加速度的大小a A=μg匀变速直线运动2a A L=v A2v=(2)设A 、B 的质量均为m 对齐前,B 所受合外力大小F =3μmg 由牛顿运动定律F =ma B ,得a B =3μg对齐后,A 、B 所受合外力大小F ′=2μmg 由牛顿运动定律F ′=2ma B ′,得a B ′=μg(3)经过时间t ,A 、B 达到共同速度v ,位移分别为x A 、x B ,A 加速度的大小等于a A 则v =a A t ,v =v B –a B t 221122A AB B B x a t x v t a t ==-,且x B –x A =L解得B v =【变式1】如图,两个滑块A 和B 的质量分别为A 1kgm =和B 5kgm =,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为10.5μ=;木板的质量为4kg m =,与地面间的动摩擦因数为20.1μ=。
某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动,初速度大小均为03m/s v =。
A 、B 相遇时,A 与木板恰好相对静止。
高中物理【动力学图像问题】
专题课6动力学图像问题题型一由运动学图像求物体受力1.常见的图像有:v-t图像,a-t图像,F-t图像,F-x图像,a-F图像等。
2.图像间的联系:加速度是联系v-t图像与F-t图像的桥梁。
3.图像的应用(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图像,要求分析物体的运动情况。
(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图像,要求分析物体的受力情况。
(3)通过图像对物体的受力与运动情况进行分析。
4.解题策略(1)弄清图像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义。
(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式”“图像与物体运动”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断。
一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼,其位移x与时间t的关系图像如图所示。
乘客所受支持力的大小用F N表示,速度大小用v表示。
重力加速度大小为g。
以下判断正确的是()A.0~t1时间内,v增大,F N>mgB.t1~t2时间内,v减小,F N<mgC.t2~t3时间内,v增大,F N<mgD.t2~t3时间内,v减小,F N>mg[解析]由x-t图像的斜率表示速度,可知在0~t1时间内速度增大,即乘客的加速度向上,F N>mg;在t1~t2时间内速度不变,即乘客匀速上升,F N=mg;在t2~t3时间内速度减小,即乘客减速上升,F N<mg,故A正确,B、C、D错误。
[答案] A两物块A、B并排放在水平地面上,且两物块接触面为竖直面。
现用一水平推力F作用在物块A上,使A、B由静止开始一起向右做匀加速运动,如图甲所示。
在A、B的速度达到6 m/s时,撤去推力F。
已知A、B质量分别为m A=1 kg、m B=3 kg,A与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.3,B与地面没有摩擦,B物块运动的v-t图像如图乙所示。
g取10 m/s2,求:(1)推力F的大小;(2)A物块刚停止运动时,物块A、B之间的距离。
高考物理图示法图像法解决物理试题题20套(带答案)
高考物理图示法图像法解决物理试题题20套(带答案)一、图示法图像法解决物理试题1.物块B 套在倾斜杆上,并用轻绳绕过定滑轮与物块A 相连(定滑轮体积大小可忽略),今使物块B 沿杆由点M 匀速下滑到N 点,运动中连接A 、B 的轻绳始终保持绷紧状态,在下滑过程中,下列说法正确的是( )A .物块A 的速率先变大后变小B .物块A 的速率先变小后变大C .物块A 始终处于超重状态D .物块A 先处于失重状态,后处于超重状态【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB .将B 的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如图,根据平行四边形定则,沿绳子方向的速度为A B v v cos θ=可知θ在增大到90°的过程中,A 的速度方向向下,且逐渐减小;由图可知,当B 到达P 点时,B 与滑轮之间的距离最短,θ=90°,A 的速度等于0,随后A 向上运动,且速度增大;所以在B 沿杆由点M 匀速下滑到N 点的过程中,A 的速度先向下减小,然后向上增大,故A 错误,B 正确;CD .物体A 向下做减速运动和向上做加速运动的过程中,加速度的方向都向上,所以A 始终处于超重状态.故C 正确,D 错误;故选BC .【点睛】解决本题的关键知道A 沿绳子方向上的分速度等于B 的速度,以及知道除超重状态时物体的加速度的方向向上,失重状态时加速度的方向向下即可.2.如图所示,两个可视为质点的小球a 和b ,用质量可忽略的刚性细杆相连并放置在光滑的半球面内.已知细杆长度是球半径的2倍,当两球处于静止状态时,细杆与水平面的夹角θ=15°,则( )A .杆对a 、b 球作用力大小相等且方向沿杆方向B .小球a 和b 的质量之比为2:1C .小球a 和b 的质量之比为3:1D .半球面对a 、b 球的弹力之比为3:1【答案】ACD【解析】【详解】A 、对轻杆,受两个球的弹力是一对平衡力,根据牛顿第三定律,杆对a 、b 球作用力大小相等且方向沿杆方向,故A 正确; BC 、两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用,过O 作竖直线交ab 于c 点,受力分析如下图所示:设球面的半径为R ,则△oac 与左侧力三角形相似;△oac 与右侧力三角相似;则由几何关系可得:a m g T OC ac =;b m g T OC bc =,即:a bm bc m ac =2倍,根据几何知识知图中α=45°,在△oac 中,根据正弦定理,有:sin30sin105ac ao ︒︒=,则3ac bc =,3a b m m =;故B 错误,C 正确; D 、根据平衡条件,有:Na F T oa ac =,Nb F T ob bc =,故3Na Nb F bc F ac ==,故D 正确.3.用外力F 通过如图所示的装置把一个质量为m 的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动,已知在小球匀速运动的过程中,拴在小球上的绳子与水平杆之间的夹角从45°变为90°,斜面与水平地面之间是粗糙的,并且斜面一直静止在水平地面上,不计滑轮处及滑轮与绳子之间的摩擦.则在小球匀速运动的过程中,下列说法正确的是A .地面对斜面的静摩擦力保持不变B .外力F 一直在增大C .某时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力D .绳子移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度的大小【答案】BC【解析】【详解】B .设连接小球的绳子与水平方向的夹角为θ;对小球沿斜面方向:sin(30)T mg θ=-o则当θ角从 45°变为90°的过程中,绳子的拉力变大,因F=T ,则外力F 一直在增大,选项B 正确;A .对小球和斜面的整体,地面对斜面体的摩擦力等于绳子拉力的水平分量,则cos sin(30)cos f T mg θθθ==-o 可知,随θ角的增加,地面对斜面的静摩擦力f 是变化的,选项A 错误;C .当 θ=90°时,滑轮两边绳子的夹角为120°,此时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力,选项C 正确;D .将小球的速度v 分解可知,绳子的速度1cos(30)v v θ=-o ,则绳子移动的速度大小小于小球沿斜面运动的速度的大小,选项D 错误;故选BC.【点睛】此题涉及到的研究对象较多,关键是如何正确选择研究对象,并能对研究对象正确的受力分析,灵活运用整体及隔离法解题.4.如图甲所示,一个条形磁铁固定在水平桌面上,以的右端点为原点,中轴线为轴建立一维坐标系。
高中 物理 动力学专题 连接体
动力学专题一 连接体问题处理方法:一、研究物体系统的整体运动,“已知外力求内力,则先整体后隔离;已知内力求外力,则先隔离后整体。
”二、研究系统内单个物体的运动,一般用隔离法;但需要注意系统内力的变化。
三、静止的物体系统受力分析单个物体可以解决,也可巧用整体法。
一、思路练兵【1】如图所示,左侧是倾角为60°的斜面、右侧是1/4圆弧面的物体固定在水平地面上,圆弧面底端切线水平,一根两端分别用轻绳系有质量为m 1、m 2的小球跨过其顶点上的小滑轮。
当它们处于平衡状态时,连结m 2 小球的轻绳与水平线的夹角为600 ,不计一切摩擦,两小球可视为质点。
两小球的质量之比m l : m 2等于A. 1 : lB. 2 : 3C. 3 : 2D. 3 : 4【2】如图所示,小车上有一根固定的水平横杆,横杆左端固定的轻杆与竖直方向成θ角,轻杆下端连接一小铁球;横杆右端用一根细线悬挂一小铁球,当小车做匀变速率直线运动时,细线保持与竖直方向成α角,若θ<α,则下列说法中正确的是A .轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上;B .轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上C .小车一定以加速度gtg α向右做匀加速运动;D .小车一定以加速度gtg θ向右做匀加速运动【3】如图所示,小球静止在小车中的光滑斜面A 和光滑竖直挡板B 之间,原来小车向左匀速运动。
现在小车改为向左减速运动,那么关于斜面对小球的弹力N A 的大小和挡板B 对小球的弹力N B 的大小,以下说法正确的是A .N A 不变,NB 减小;B .N A 增大,N B 不变;C .N B 有可能增大;D .N A 可能为零【4】如图所示,倾角︒=53α的光滑斜面体上有一个小球kg m 1=被平行于斜面的细绳系于斜面上,斜面体在水平面上沿直线运动,不计空气阻力,g=10m/s 2,已知:6.053cos ,8.053sin =︒=︒,则下列说法正确的是A .若斜面体匀速运动,小球对斜面一定有压力B .若斜面体向左匀加速运动的加速度为12m/s 2,小球对细绳一事实上有拉力C .要使小球对斜面无压力,斜面体一定向右加速运动D .若斜面体以2/310s m 的加速度向右做匀加速运动,细绳与竖直方向的夹角一定为︒60 【5】如图所示,在光滑平面上以水平恒力F 拉动小车和木块,一起做无相对滑动的加速运动,若小车质量为M ,木块质量为m ,加速度大小为a ,木块和小车间的动摩擦因数为μ。
高考物理专题20动力学中的连接体问题练习(含解析)
专题20 动力学中的连接体问题1.同一方向的连接体问题:这类问题通常具有相同的加速度,解题时一般采用先整体后隔离的方法.2.不同方向的连接体问题:由跨过定滑轮的绳相连的两个物体,不在同一直线上运动,加速度大小相等,但方向不同,也可采用整体法或隔离法求解.1.(2020·湖南长沙市长沙县第六中学月考)如图1,斜面光滑且固定在地面上,A 、B 两物体一起靠惯性沿光滑斜面下滑,下列判断正确的是( )图1A .图甲中两物体之间的绳中存在弹力B .图乙中两物体之间存在弹力C .图丙中两物体之间既有摩擦力,又有弹力D .图丁中两物体之间既有摩擦力,又有弹力 答案 C解析 图甲:整体法分析,根据(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,隔离A 可知F T +m 1g sin θ=m 1a ,解得绳的拉力F T =0,故A 错误;图乙:对两物体应用整体法,根据牛顿第二定律可知(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,隔离A 可知F N +m 1g sin θ=m 1a ,解得两物体之间的弹力F N =0,故B 错误;图丙:对两物体应用整体法,根据牛顿第二定律可知(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,解得加速度沿斜面向下,隔离A ,将加速度分解到竖直和水平方向,根据牛顿第二定律可知,题图丙中两物体之间既有摩擦力,又有弹力,故C 正确;图丁:对两物体应用整体法,根据牛顿第二定律可知(m 1+m 2)g sin θ=(m 1+m 2)a ,隔离A 可知F f +m 1g sin θ=m 1a ,解得:F f =0,故D 错误.2.(2020·湖南长沙市模拟)如图2所示,光滑水平面上,质量分别为m 、M 的木块A 、B 在水平恒力F 作用下一起以加速度a 向右做匀加速直线运动,木块间的水平轻质弹簧劲度系数为k ,原长为L 0,则此时木块A 、B 间的距离为( )图2A .L 0+MakB .L 0+ma kC .L 0+MFk M +mD .L 0+F -mak答案 B解析 以A 、B 整体为研究对象,加速度为:a =FM +m,隔离A 木块,弹簧的弹力:F 弹=ma=k Δx ,则弹簧的长度L =L 0+ma k =L 0+mFk M +m,故选B.3.(2020·辽宁沈阳东北育才学校月考)如图3所示,质量分别为m A 、m B 的A 、B 两物块紧靠在一起放在倾角为θ的固定斜面上,两物块与斜面间的动摩擦因数相同,用始终平行于斜面向上的恒力F 推A ,使它们沿斜面匀加速上升,为了减小A 、B 间的压力,可行的办法是( )图3A .减小倾角θB .减小B 的质量C .减小A 的质量D .换粗糙程度小的斜面答案 B解析 由牛顿第二定律得,对A 和B 整体有F -(m A +m B )g sin θ-μ(m A +m B )g cos θ=(m A +m B )a ,对B 有F 1-m B g sin θ-μm B g cos θ=m B a ,联立解得F 1=m B m A +m BF ,故减小B 的质量可减小A 、B 间的压力,B 正确,A 、C 、D 错误.4.(多选)如图4,水平地面上有三个靠在一起的物块P 、Q 和R ,质量分别为m 、2m 和3m ,物块与地面间的动摩擦因数都为μ.用大小为F 的水平外力推动物块P ,记R 和Q 之间相互作用力与Q 与P 之间相互作用力大小之比为k .下列判断正确的是( )图4A .若μ≠0,则k =56B .若μ≠0,则k =35C .若μ=0,则k =12D .若μ=0,则k =35答案 BD5.(多选)(2020·湖北鄂东南联盟模拟)如图5所示,A 物体的质量是B 物体的k 倍.A 物体放在光滑的水平桌面上通过轻绳与B 物体相连,两物体释放后运动的加速度为a 1,轻绳的拉力为F T1;若将两物体互换位置,释放后运动的加速度为a 2,轻绳的拉力为F T2.不计滑轮摩擦和空气阻力,则( )图5A.a1∶a2=1∶k B.a1∶a2=1∶1C.F T1∶F T2=1∶k D.F T1∶F T2=1∶1答案AD解析由牛顿第二定律m B g=(m A+m B)a1,F T1=m A a1,同理两物体互换位置,则m A g=(m A+m B)a2,F T2=m B a2,解得a1∶a2=m B∶m A=1∶k,F T1∶F T2=1∶1,故A、D正确.6.(2020·江苏七市第二次调研)如图6所示,车厢水平底板上放置质量为M的物块,物块上固定竖直轻杆,质量为m的球用细线系在杆上O点.当车厢在水平面上沿直线加速运动时,球和物块相对车厢静止,细线偏离竖直方向的角度为θ,此时车厢底板对物块的摩擦力为F f、支持力为F N,已知重力加速度为g,则( )图6A.F f=Mg sin θB.F f=Mg tan θC.F N=(M+m)g D.F N=Mg答案 C解析以m为研究对象,受力如图甲所示由牛顿第二定律得mg tan θ=ma,解得a=g tan θ以M、m整体为研究对象,受力如图乙所示在竖直方向上,由平衡条件有F N=(M+m)g在水平方向上,由牛顿第二定律有F f=(M+m)a=(M+m)g tan θ,故C正确,A、B、D错误.7.(2020·安徽安庆市三模)如图7所示,质量为M的木块置于小车光滑的水平上表面,跨过光滑定滑轮的细绳一端水平连接木块,另一端竖直悬挂质量为m的物块,且m贴着小车光滑竖直右壁,当小车水平向右做加速度为a的匀加速运动时,M、m能与小车保持相对静止,则加速度a、细绳的拉力F T及m所受合力F为( )图7A .a =mg MB .F T =mMgm +MC .F =0D .F =m a 2+g 2答案 A解析 以物块为研究对象,竖直方向根据平衡条件可得细绳的拉力:F T =mg ;对木块水平方向根据牛顿第二定律可得:F T =Ma ,解得:a =mg M,故A 正确,B 错误;以物块为研究对象,竖直方向受力平衡,则物块受到的合力F =ma ,故C 、D 错误.8.(多选)质量分别为M 和m 的物块a 、b 形状、大小均相同,将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,如图8甲所示,绳子平行于倾角为α的斜面,a 恰好能静止在斜面上,不考虑两物块与斜面之间的摩擦,若互换两物块位置,按图乙放置,然后释放a ,斜面仍保持静止,关于互换位置之后下列说法正确的是( )图8A .轻绳的拉力等于mgB .轻绳的拉力等于MgC .a 运动的加速度大小为(1-sin α)gD .a 运动的加速度大小为M -mMg 答案 ACD解析 按图甲放置时,对a 由平衡条件可知Mg sin α=F T ,对b 有F T ′=mg ,F T =F T ′,则有Mg sinα=mg ;按图乙放置时,对a 由牛顿第二定律可知Mg -F T1=Ma ,对b 有F T2-mg sin α=ma ,F T1=F T2,则有Mg -mg sin α=(M +m )a ,联立解得a =(1-sin α)g ,故C 正确;由于Mg sin α=mg ,所以a =(1-sin α)g =(1-mgMg )g =M -mMg ,故D 正确;将F T2-mg sin α=ma 和a =(1-sin α)g ,联立解得F T2=mg ,故A 正确,B 错误.。
高考物理图示法图像法解决物理试题题20套(带答案)含解析(1)
高考物理图示法图像法解决物理试题题20套(带答案)含解析(1)一、图示法图像法解决物理试题1.如图所示,水平光滑长杆上套有一物块Q ,跨过悬挂于O 点的轻小光滑圆环的细线一端连接Q ,另一端悬挂一物块P .设细线的左边部分与水平方向的夹角为θ,初始时θ很小.现将P 、Q 由静止同时释放.关于P 、Q 以后的运动下列说法正确的是A .当θ =60º时,P 、Q 的速度之比1:2B .当θ =90º时,Q 的速度最大C .当θ =90º时,Q 的速度为零D .当θ向90º增大的过程中Q 的合力一直增大 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】A 、则Q 物块沿水平杆的速度为合速度对其按沿绳方向和垂直绳方向分解,P 、Q 用同一根绳连接,则Q 沿绳子方向的速度与P 的速度相等,则当θ =60°时,Q 的速度cos 60Q P v v ︒=,解得:12P Q v v =,A 项正确.B 、C 、P 的机械能最小时,即为Q 到达O 点正下方时,此时Q 的速度最大,即当θ=90°时,Q 的速度最大;故B 正确,C 错误.D 、当θ向90°增大的过程中Q 的合力逐渐减小,当θ=90°时,Q 的速度最大,加速度最小,合力最小,故D 错误.故选AB . 【点睛】考查运动的合成与分解,掌握能量守恒定律,注意当Q 的速度最大时,P 的速度为零,是解题的关键,2.在绝缘光滑的水平面上相距为6L 的A 、B 两处分别固定正点电荷Q A 、Q B ,两电荷的位置坐标如图甲所示。
图乙是AB 连线之间的电势φ与位置x 之间的关系图像,图中x =L 点为图线的最低点,若在x =-2L 的C 点由静止释放一个质量为 m 、电量为+q 的带电小球(可视为质点,不影响原电场),下列有关说法正确的是A.小球在x=L处的速度最大B.小球一定可以回到-2L的C点处C.小球将在-2L和+2L之间作往复运动D.固定在A、B处点电荷的电量之比为Q A︰Q B=4︰1【答案】ABD【解析】【详解】据φ-x图象切线的斜率等于场强E可知x=L处场强为零,x=L右侧电场为负,即方向向左,x=L左侧电场为正,即方向向右;那么小球先向右做加速运动,到x=L处加速度为0,从x=L向右运动时,电场力方向向左,小球做减速运动,所以小球在x=L处的速度最大,故A正确。
连接体问题动力学中的图像问题
D.在3~4 s内,外力F的大小恒定
3、连接体问题的解法: (1)整体法
①定义:就是把几个物体视为一个整体,作为研究对象,进 行受力分析和运动分析。
②优点:
②优点: 整体法的优点是研究对象少,未知量少,方程数 少,求解简洁。
③条件:连接体中各物体如果有共同的加速度,求加速度可把 连接体作为一个整体,运用牛顿第二定律列方程求解.
(2) 隔离法 ①定义:是把要分析的物体从连接体中隔离出来,作为研究
nm 作用在每个小立方体上的合力:F0
ma
F n
②
以从第4个立方体到第n个立方体的n-3个立方体组成的系统为
研究对象,则第3个立方体对第4个立方体的作用力:
(n 3)F F34 (n 3)ma n
例2. 物体A和B的质量分别为1.0kg和2.0kg,用F=12N的水平力推
动A,使A和B一起沿着水平面运动,A和B与水平面间的动摩擦因
例题讲解
例1.(2011·全国新课标)如图所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长
的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦
力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常
数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2,下列反映a1和a2变化的图
A 线中正确的是 (
)
例2.
例2.原来静止的物体受到外力F的作用,如图所示为力F随时间变化
的图象,则与F t图象对应的v t图象是下图中的 ( B )
巩固练习
1、 (2011·天津高考)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水 平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的
摩擦力( A )
动力学连接体问题和临界问题高中物理习题
动力学连接体问题和临界问题高中物理习题合格考达标练1.(多选)如图所示,材料相同、质量分别为M 和m 的两物体A 和B 靠在一起放在光滑水平面上。
用水平推力F 向右推A 使两物体一起向右加速运动时(图甲),A 和B 之间的作用力大小为F 1,加速度大小为a 1。
用同样大小的水平推力F 向左推B 使两物体一起向左加速运动时(图乙),A 和B 之间的作用力大小为F 2,加速度大小为a 2,则()A.F 1∶F 2=1∶1B.F 1∶F 2=m∶MC.a 1∶a 2=M∶mD.a 1∶a 2=1∶1a=r ,则a 1∶a 2=1∶1,在题图甲中隔离B 物体有F 1=ma 1,在题图乙中隔离A 物体有F 2=Ma 2,所以F 1∶F 2=m∶M 。
2.(多选)如图所示,已知物块A 、B 的质量分别为m 1=4kg、m 2=1kg,A 、B 间的动摩擦因数为μ1=0.5,A 与地面之间的动摩擦因数为μ2=0.5,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,g 取10m/s 2,在水平力F 的推动下,要使A 、B 一起运动且B 不下滑,则力F 的大小可能是()A.50NB.100NC.125ND.150NB 不下滑,对B 有μ1N ≥m 2g ,由牛顿第二定律得N=m 2a ;对整体有F-μ2(m 1+m 2)g=(m 1+m 2)a ,得F ≥125N,选项C、D 正确。
3.(多选)如图所示,a 、b 两物体的质量分别为m 1、m 2,由轻质弹簧相连。
当用恒力F 竖直向上拉着a ,使a 、b 一起向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x 1,物体的加速度大小为a 1;当用大小仍为F 的恒力沿斜面向上拉着a ,使a 、b 一起沿光滑斜面向上做匀加速直线运动时,弹簧伸长量为x 2,物体的加速度大小为a 2。
已知斜面的倾角为θ,则有()A.x 1=x 2B.x 1>x 2C.a 1=a 2D.a 1<a 24.如图所示,在光滑的水平面上叠放着两木块A、B,质量分别是m1和m2,A、B间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要把B从A下面拉出来,则拉力的大小必须满足()A.F>μ(m1+m2)gB.F>μ(m1-m2)gC.F>μm1gD.F>μm2gA为研究对象,则刚要发生相对滑动时,μm1g=m1a,以A、B整体为研究对象,则刚要发生相对滑动时,F0=(m1+m2)a,解得F=μ(m1+m2)g,则拉力F必须满足F>μ(m1+m2)g,故选A。
有关牛顿第二定律的动力学问题(解析版)-2023年高考物理压轴题专项训练(全国通用)
压轴题01有关牛顿第二定律的动力学问题考向一/选择题:有关牛顿第二定律的连接体问题考向二/选择题:有关牛顿第二定律的动力学图像问题考向二/选择题:有关牛顿第二定律的临界极值问题考向一:有关牛顿第二定律的连接体问题1.处理连接体问题的方法:①当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。
②当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。
2.处理连接体问题的步骤:3.特例:加速度不同的连接体的处理方法:①方法一(常用方法):可以采用隔离法,对隔离对象分别做受力分析、列方程。
②方法二(少用方法):可以采用整体法,具体做法如下:此时牛顿第二定律的形式:+++=x x x x a m a m a m F 332211合;+++=y y y y a m a m a m F 332211合说明:①F 合x 、F 合y 指的是整体在x 轴、y 轴所受的合外力,系统内力不能计算在内;②a 1x 、a 2x 、a 3x 、……和a 1y 、a 2y 、a 3y 、……指的是系统内每个物体在x 轴和y 轴上相对地面的加速度。
考向二:有关牛顿第二定律的动力学图像问题常见图像v t 图像、a t 图像、F t 图像、F a 图像三种类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线,求解物体的运动情况。
(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线,求解物体的受力情况。
(3)由已知条件确定某物理量的变化图像。
解题策略(1)问题实质是力与运动的关系,要注意区分是哪一种动力学图像。
(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断。
破题关键(1)分清图像的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图像所反映的物理过程,会分析临界点。
(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义:图线与横、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等。
2025届高考物理复习:经典好题专项(动力学中的图像问题)练习(附答案)
2025届高考物理复习:经典好题专项(动力学中的图像问题)练习1.(多选)一物体静止在粗糙程度均匀的水平地面上,在0~4 s内所受水平拉力F随时间t的变化关系图像如图甲所示,在0~2 s内的速度与时间关系图像如图乙所示,最大静摩擦力大于滑动摩擦力。
关于物体的运动,下列说法正确的是()A.物体的质量为2 kgB.0~4 s内物体的位移为8 mC.0~4 s内拉力F做功为16 JD.在4 s末物体的速度大小为4 m/s2.(2023ꞏ内蒙古包头市二模)水平力F方向确定,大小随时间变化的图像如图a所示,用力F 拉静止在水平桌面上的小物块,在F从0开始逐渐增大的过程中,物块的加速度a随时间变化的图像如图b所示,重力加速度大小为10 m/s2,最大静摩擦力大于滑动摩擦力,由图示可知()A.物块的质量m=2 kgB.物块与水平桌面间的动摩擦因数为0.2C.在4 s末,物块的动量大小为12 kgꞏm/sD.在2~4 s时间内,小物块速度均匀增加3. 在用DIS探究超重和失重的实验中,某同学蹲在压力传感器上完成一次起立动作,在计算机屏幕上得到压力传感器示数F随时间t变化的图像如图所示,则此过程该同学重心的运动速度v随时间t变化的图像最接近图()4.(多选)如图甲所示,用一水平力F 拉着一个静止在倾角为θ的光滑固定斜面上的物体。
逐渐增大F ,物体做变加速运动,其加速度a 随外力F 变化的图像如图乙所示,g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
根据图乙中所提供的信息可以计算出( )A .物体的质量B .斜面的倾角C .物体能静止在斜面上所施加的最小外力D .加速度为6 m/s 2时物体的速度5.(多选)如图甲所示,一倾角θ=30°的足够长斜面体固定在水平地面上,一个物块静止在斜面上。
现用大小为F =kt (k 为常量,F 、t 的单位分别为N 和s)的拉力沿斜面向上拉物块,物块受到的摩擦力F f 随时间变化的关系图像如图乙所示,物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g 取10 m/s 2。
高考物理二轮复习热点训练解析—动力学图像问题
高考物理二轮复习热点解析—动力学图像问题1.(2021·河北石家庄市一模)一辆汽车在平直公路上保持恒定功率P 0以速度v 0匀速行驶,t 1时刻驾驶员立即将功率增大到2P 0行驶一段时间,t 2时刻遇到险情,驾驶员立即将功率减小到P 0继续向前行驶。
整个过程汽车所受阻力f 恒定,则该过程中汽车的速度v 随时间t 变化的关系图像可能正确的是()答案B 解析原来以功率P 0、速度v 0匀速行驶时,牵引力等于阻力,即F =f ,t 1时刻,功率增大到2P 0,由P =F v 可知,牵引力变为原来的2倍,即2F ,由牛顿第二定律可得2F -f =ma ,汽车开始做加速运动,之后随着速度逐渐增大,牵引力逐渐减小,则加速度减小,当速度增大到2v 0时,牵引力减小到与阻力相等;t 2时刻,功率减小到P 0,牵引力变为原来的一半,即12F ,由牛顿第二定律可得f -12F =ma ,汽车开始做减速运动,之后随着速度逐渐减小,牵引力逐渐增大,则加速度减小,当速度减小到v 0时,牵引力增大到与阻力相等,之后维持匀速运动,综上所述,只有B 选项符合题意,故B 正确。
2.(多选)[2021·广东省选择考模拟(一)]潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域,浮力顿减,称之为“掉深”。
我国南海舰队的某常规型潜艇,是目前世界上唯一的一艘遭遇到海底“掉深”后,还能自救脱险的潜艇,创造了世界潜艇发展史上的奇迹。
如图1甲,某总质量为3.0×106kg 的潜艇,在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。
t =0s 时,该潜艇“掉深”,之后在0~30s 时间内潜艇竖直方向的v -t 图像如图乙所示(设竖直向下为正方向)。
取重力加速度为10m/s 2,不计水的粘滞阻力,则()图1A.潜艇在“掉深”前的速度为20m/sB.潜艇在高密度海水区域受到的浮力为3.0×107NC.潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为100mD.潜艇“掉深”后在10~30s时间内处于超重状态答案BD解析v-t图像表示潜艇“掉深”后的速度变化情况,“掉深”前在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行,所以不知道“掉深”前的速度,故A错误;因潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行,潜艇在高密度海水区域受到的浮力为F浮=mg=3.0×107N,故B正确;根据v-t图像,潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为x max=30×202m=300m,故C错误;潜艇“掉深”后在10~30s时间内,加速度方向向上,处于超重状态,故D正确。
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高考物理专题-动力学中的图像问题-例题详解全
动力学中的图像问题
【题型解码】
1.数形结合解决动力学图象问题
(1)在图象问题中,无论是读图还是作图,都应尽量先建立函数关系,进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系;然后根据函数关系读取图象信息或者描点作图.
(2)读图时,要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的“面积”等所对应的物理意义,尽可能多地提取解题信息.
(3)常见的动力学图象
v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a图象等.
2.动力学图象问题的类型:
图象类问题的实质是力与运动的关系问题,以牛顿第二定律F=ma为纽带,理解图象的种类,图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义.一般包括下列几种类型:
3.解题策略。
2025届高考物理复习:经典好题专项(动力学中的连接体问题)练习(附答案)
2025届高考物理复习:经典好题专项(动力学中的连接体问题)练习1. 如图所示,弹簧测力计外壳质量为m 0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩吊着一质量为m 的重物。
现用一竖直向上的外力F 拉着弹簧测力计,使其向上做匀加速直线运动,则弹簧测力计的读数为( )A .mgB .F C.m m +m 0F D.m 0m +m 0F 2.如图所示,a 、b 、c 为三个质量均为m 的物块,物块a 、b 通过水平轻绳相连后放在水平面上,物块c 放在b 上,现用水平拉力F 作用于a ,使三个物块一起水平向右做匀速直线运动,各接触面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g ,下列说法正确的是( )A .水平轻绳的弹力大小为FB .物块c 受到的摩擦力大小为μmgC .剪断轻绳后,在物块b 向右运动的过程中,物块c 受到的摩擦力大小为13μmg D .当该水平拉力F 增大为原来的32倍时,物块c 受到的摩擦力大小为12μmg3. (2024ꞏ江苏镇江市阶段练习)质量均为0.2 kg 的两个小物块A 、B 用绕过光滑轻质定滑轮的轻绳相连,将A 从图示位置由静止释放,释放前瞬间A 的底部到水平地面的高度为0.8 m ,轻绳处于伸直状态,A 落地后不反弹,B 继续沿水平台面向右运动。
B 与台面间的动摩擦因数为0.5,取重力加速度大小为g =10 m/s 2,B 不会与滑轮相碰,不计空气阻力。
下列说法正确的是( )A .A 落地前轻绳的拉力大小为2 NB .B 运动的最大速度为4 m/sC .A 落地后,B 向右运动的路程为1.2 mD .B 运动的平均速度大小为1 m/s4. 如图所示,材料相同的物体A、B由轻绳连接,质量分别为m1和m2且m1≠m2,在恒定拉力F的作用下沿斜面向上匀加速运动。
则()A.轻绳拉力的大小与斜面的倾角θ有关B.轻绳拉力的大小与物体和斜面之间的动摩擦因数μ有关C.轻绳拉力的大小与两物体的质量m1和m2有关D.若改用F沿斜面向下拉连接体,轻绳拉力的大小不变5.在一块固定的倾角为θ的木板上叠放质量均为m的一本英语词典和一本汉语词典,图甲中英语词典在上,图乙中汉语词典在上,已知图甲中两本书一起匀速下滑,图乙中两本书一起加速下滑,已知两本书的封面材料不同,但同一本书的上、下两面材料都相同,近似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等。
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高考物理习题精选 动力学图象 连接体问题11.(多选)如图甲,一物块在t =0时刻滑上一固定斜面,其运动的v -t 图线如图乙所示。
若重力加速度及图中的v 0、v 1、t 1均为已知量,则可求出( )A .斜面的倾角B .物块的质量C .物块与斜面间的动摩擦因数D .物块沿斜面向上滑行的最大高度2.在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢。
当机车在东边拉着这列车厢以大小为a 的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P 和Q 间的拉力大小为F ;当机车在西边拉着车厢以大小为23a 的加速度向西行驶时,P 和Q 间的拉力大小仍为F 。
不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为( ) A .8 B .10 C .15 D .183.一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5 cm ,如图甲所示。
t =0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t =1 s 时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。
碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。
已知碰撞后1 s 时间内小物块的v -t 图线如图乙所示。
木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g 取10 m/s 2。
求:(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2; (2)木板的最小长度;(3)木板右端离墙壁的最终距离。
4.一长木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,以后木板运动的速度-时间图象如图所示。
已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。
取重力加速度的大小g=10 m/s2,求:(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数;(2)从t=0时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小。
5.沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度-时间图线如图所示。
已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数,在0~5 s,5~10 s,10~15 s内F 的大小分别为F1、F2和F3,则()A.F1<F2B.F2>F3C.F1>F3D.F1=F36.(多选)我国高铁技术处于世界领先水平,和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。
假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比,某列动车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组()A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶27.若货物随升降机运动的v-t图象如图所示(竖直向上为正),则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是()8.(多选)一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力()A.t=2 s时最大B.t=2 s时最小C.t=8.5 s时最大D.t=8.5 s时最小9.(多选)如右图所示,水平传送带以速度v1匀速运动,小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑轮间的绳水平,t=t0时刻P离开传送带。
不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长。
正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是()参考答案1.ACD [由v -t 图象可求知物块沿斜面向上滑行时的加速度大小为a =v 0t 1,根据牛顿第二定律得mg sinθ+μmg cos θ=ma ,即g sin θ+μg cos θ=v 0t 1。
同理向下滑行时g sin θ-μg cos θ=v 1t 1,两式联立得sin θ=v 0+v 12gt 1,μ=v 0-v 12gt 1cos θ可见能计算出斜面的倾斜角度θ以及动摩擦因数,选项A 、C 正确;物块滑上斜面时的初速度v 0已知,向上滑行过程为匀减速直线运动,末速度为0,那么平均速度为v 02,所以沿斜面向上滑行的最远距离为x =v 02t 1,根据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度为x sin θ=v 02t 1×v 0+v 12gt 1=v 0(v 0+v 1)4g ,选项D 正确;仅根据v -t 图象无法求出物块的质量,选项B 错误。
] 2.BC [设PQ 西边有n 节车厢,每节车厢的质量为m ,则F =nma ① PQ 东边有k 节车厢,则F =km ·23a ②联立①②得3n =2k ,由此式可知n 只能取偶数, 当n =2时,k =3,总节数为N =5 当n =4时,k =6,总节数为N =10 当n =6时,k =9,总节数为N =15当n =8时,k =12,总节数为N =20,故选项B 、C 正确。
] 3.解析 (1)根据图象可以判定碰撞前小物块与木板共同速度为 v =4 m/s碰撞后木板速度水平向左,大小也是v =4 m/s小物块受到滑动摩擦力而向右做匀减速直线运动,加速度大小 a 2=4-01m/s 2=4 m/s 2。
根据牛顿第二定律有μ2mg =ma 2,解得μ2=0.4木板与墙壁碰撞前,匀减速运动时间t =1 s ,位移x =4.5 m ,末速度v =4 m/s 其逆运动则为匀加速直线运动可得x =v t +12a 1t 2解得a 1=1 m/s 2小物块和木板整体受力分析,滑动摩擦力提供合外力,由牛顿第二定律得:μ1(m +15m )g =(m +15m )a 1,即 μ1g =a 1 解得μ1=0.1(2)碰撞后,木板向左做匀减速运动,依据牛顿第二定律有 μ1(15m +m )g +μ2mg =15ma 3 可得a 3=43m/s 2对滑块,加速度大小为a 2=4 m/s 2由于a 2>a 3,所以滑块速度先减小到0,所用时间为t 1=1 s过程中,木板向左运动的位移为x 1=v t 1-12a 3t 21=103 m, 末速度v 1=83 m/s 滑块向右运动的位移x 2=v +02t 1=2 m此后,小物块开始向左加速,加速度大小仍为a 2=4 m/s 2 木板继续减速,加速度大小仍为a 3=43 m/s 2假设又经历t 2二者速度相等,则有a 2t 2=v 1-a 3t 2 解得t 2=0.5 s此过程中,木板向左运动的位移x 3=v 1t 2-12a 3t 22=76 m ,末速度v 3=v 1-a 3t 2=2 m/s 滑块向左运动的位移x 4=12a 2t 22=0.5 m此后小物块和木板一起匀减速运动,二者的相对位移最大为Δx =x 1+x 2+x 3-x 4=6 m 小物块始终没有离开木板,所以木板最小的长度为6 m(3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止,整体加速度大小为a 1=1 m/s 2 向左运动的位移为x 5=v 232a 1=2 m所以木板右端离墙壁最远的距离为x =x 1+x 3+x 5=6.5 m 答案 (1)0.1 0.4 (2)6 m (3)6.5 m4.解析 由v -t 图象可知,在t 1=0.5 s 时,二者速度相同,为v 1=1 m/s ,物块和木板的加速度大小分别为a 1和a 2,则a 1=v 1t 1①a 2=v 0-v 1t 1②设物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,根据牛顿第二定律, 对物块有μ1mg =ma 1③ 对木板有μ1mg +2μ2mg =ma 2④ 联立①②③④式得:μ1=0.2,μ2=0.3(2)t 1时刻后,地面对木板的摩擦力阻碍木板运动,物块与木板之间的摩擦力改变方向。
设物块与木板之间的摩擦力大小为F f ,物块和木板的加速度大小分别为a 1′和a 2′,由牛顿第二定律得 对物块有F f =ma 1′ 对木板有2μ2mg -F f =ma 2′假设物块相对木板静止,即F f <μ1mg ,则a 1′=a 2′, 得F f =μ2mg >μ1mg ,与假设矛盾,所以物块相对木板向前减速滑动,而不是与木板共同运动,物块加速度大小a 1′=a 1=2 m/s 2物块的v -t 图象如图所示。
此过程木板的加速度a 2′=2μ2g -μ1g =4 m/s 2 由运动学公式可得,物块和木板相对地面的位移分别为x 1=v 212a 1+v 212a 1′=0.5 mx 2=v 0+v 12t 1+v 212a 2′=138m物块相对木板的位移大小为x =x 2-x 1=1.125 m 答案 (1)0.2 0.3 (2)1.125 m5.A [根据v -t 图象可知,在0~5 s 内加速度为a 1=0.2 m/s 2,方向沿斜面向下;在5~10 s 内,加速度a 2=0;在10~15 s 内加速度为a 1=-0.2 m/s 2,方向沿斜面向上;受力分析如图。
在0~5 s 内,根据牛顿第二定律:mg sin θ-f -F 1=ma 1,则F 1=mg sinθ-f -0.2 m ;在5~10 s 内,根据牛顿第二定律:mg sin θ-f -F 2=ma 2,则F 2=mg sin θ-f ;在10~15 s 内,根据牛顿第二定律:f +F 3-mg sin θ=ma 3,则F 3=mg sin θ-f +0.2 m ,故可以得到F 3>F 2>F 1,故选项A 正确。
]7.B [由v -t 图象可知:过程①为向下匀加速直线运动(加速度向下,失重,F <mg );过程②为向下匀速直线运动(处于平衡状态,F =mg );过程③为向下匀减速直线运动(加速度向上,超重,F >mg );过程④为向上匀加速直线运动(加速度向上,超重,F >mg );过程⑤为向上匀速直线运动(处于平衡状态,F =mg );过程⑥为向上匀减速直线运动(加速度向下,失重,F <mg )。
综合选项分析可知B 选项正确。
]8.AD [由题图知,在上升过程中,在0~4 s 内,加速度方向向上,F N -mg =ma ,所以向上的加速度越大,电梯对人的支持力就越大,由牛顿第三定律可知,人对电梯的压力就越大,故A 正确,B 错误;由题图知,在7~10 s 内加速度方向向下,由mg -F N =ma 知,向下的加速度越大,人对电梯的压力就越小,故C 错误,D 正确。
]9.BC [设P 与传送带之间的滑动摩擦力为f ,绳子的拉力为T ,P 物体的运动图象可能为 (1)v 1=v 2且f ≥T 时,P 从右端离开;(2)v 2<v 1且f ≥T ,P 先匀加速运动,再匀速,P 从右端离开;(3)v 2>v 1①若T >f ,先以a 1=f +T m 减速运动,再以a 2=T -fm减速运动,减速到0,再反向加速,P 从左端离开;②若T<f时,先以a1减速运动,再以v1匀速运动,P从右端离开。