高中物理【运动和力的相互作用】专题模拟卷(带答案)

【运动和力的相互作用】专题模拟卷(满分共110分 时间60分钟)一、选择题(共12个小题，每小题4分，共48分，1～6题为单选题，7～12题为多选题)1．高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动．在启动阶段，列车的动能( )A ．与它所经历的时间成正比 B.与它的位移成正比 C ．与它的速度成正比 D.与它的动量成正比2．如图是一种运动传感器的原理图，系统由A 、B 两个小盒子组成，A 盒装有红外线发射器和超声波发射器，B 盒装有红外线接收器和超声波接收器．A 盒固定在运动的小车上，B 盒固定在桌面上．测量时A 向B 同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B 盒接收到红外线脉冲时开始计时，接收到超声波脉冲的停止计时，计算机自动算出A 、B 间的距离x 1.经过短暂的时间T 后，系统进行第二次测量，得到A 、B 间的距离x 2.则小车的速度大小为( )A.x 1T B.x 2T C.x 2－x 1TD.x 1＋x 2T3．如图所示，处于平直轨道上的甲、乙两物体相距为s ，同时、同向开始运动．甲以初速度v 、加速度a 1做匀加速直线运动，乙做初速度为零、加速度为a 2的匀加速直线运动，假设甲能从乙旁边通过，要使甲、乙相遇两次的条件是( )A ．a 1＜a 2且s ＞v 22(a 2－a 1)B.a 1＜a 2且s ＜v 22(a 2－a 1)C ．a 1＞a 2且s ＞v 2a 2－a 1D.a 1＞a 2且s ＜v 2a 2－a 14．如图所示，穿在一根光滑的固定杆上的小球A 、B 连接在一条跨过定滑轮的细绳两端，杆与水平面成θ角，不计所有摩擦，当两球静止时，OA 绳与杆的夹角为θ，OB 绳沿竖直方向，则正确的说法是( )A ．小球A 可能受到2个力的作用B ．小球A 一定受到3个力的作用C ．小球B 可能受到3个力的作用D ．绳子对A 的拉力大于对B 的拉力5．某物体运动的位移－时间图象如图所示．下列正确的是( ) A ．物体做曲线运动 B ．物体在t 1时刻速度最大 C ．物体在t 1时刻速度将反向 D ．物体在t 2时刻速度为零6．一摩托车在t ＝0时刻由静止开始在平直的公路上行驶，其运动过程的a t 图象如图所示，根据已知信息，可知( )A ．摩托车的最大动能B ．摩托车在30 s 末的速度大小C ．在0～30 s 的时间内牵引力对摩托车做的功D ．10 s 末摩托车开始反向运动7．如图所示，一小木块放在水平地面上，受F 1、F 2作用而处于静止状态，其中F 1＝10 N ，与水平方向的夹角为60°斜向上，F 2＝2 N ，方向水平向左．若撤去F 1，则下列说法正确的是( )A ．小木块所受的合力为3 NB ．小木块所受的合力为0C ．小木块所受的摩擦力变大D ．小木块所受的摩擦力变小8．给滑块一初速度v 0使它沿光滑斜面向上做匀减速运动，加速度大小为g2，当滑块速度大小变为v 02时，所用时间可能是( )A.v 02gB.v 0gC.3v 0gD.3v 02g9．如图所示，顶端固定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O 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 的作用下使夹角θ＜90°，现缓慢改变绳OA 的方向至θ＞90°，且保持结点O 位置不变，整个装置始终处于静止状态．下列说法正确的是( )A ．绳OA 的拉力一直增大B ．斜面对物块P 的摩擦力的大小可能先减小后增大C ．地面对斜面体有向右的摩擦力D ．地面对斜面体的支持力大于物块P 和斜面体的重力之和10．雾霾天，a 车在平直公路上以30 m/s 的速度匀速运动，突然发现正前方25 m 处的b 车正以10 m/s 的速度同向匀速前进，a 车司机经反应过来后立即刹车，不久防抱死系统出现故障．以a 车司机发现b 车为计时起点，两车的速度－时间图象如图所示，则下列说法正确的是( )A ．a 车在防抱死系统出现故障前，刹车的加速度大小为5 m/s 2B ．a 车司机的反应时间为0.5 sC ．两车不会发生追尾D ．两车会发生追尾11．某同学推一物块沿水平面做直线运动．设物块在这条直线上运动的速度大小为v ，到某参考点的距离为x ，物块运动的1v -x 图象如图所示，图线是一条过原点的倾斜直线．关于该物块的运动，下列说法正确的是( )A ．该物块运动到x ＝2.0 m 处时的速度大小为0.25 m/sB ．该物块做匀减速直线运动，加速度大小为2.0 m/s 2C ．该物块从x ＝1.0 m 处运动到x ＝2.0 m 处所用的时间为83 sD ．该物块从x ＝1.0 m 处运动到x ＝2.0 m 处所用的时间为3 s12．如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b ，另一端与套在水平细杆上的质量为m 的小球a 连接．在水平拉力F 作用下小球a 从图示虚线位置开始缓慢向右移动(细绳中张力大小视为不变)．已知小球b 的质量是小球a 的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a 与细杆间的动摩擦因数为33.则下列说法正确的是( )A ．当细绳与细杆的夹角为60°时，拉力F 的大小为⎝⎛⎭⎫2－33mg B ．支架对轻滑轮的作用力大小逐渐增大 C ．拉力F 的大小一直增大 D ．拉力F 的大小先减小后增大选 择 题 答 题 栏题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案二、实验题(本题共2小题，共20分)13．(10分)某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50 Hz.(1)通过分析纸带上的数据，可判断物块在相邻计数点________和________之间某时刻开始减速．(2)计数点5对应的速度大小为________ m/s 2(保留3位有效数字)．(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a ＝______ m/s 2(保留3位有效数字)，若用ag 来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g 为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值______(选填“偏大”或“偏小”)．14．(10分)某同学用如图甲所示实验装置测量滑块与桌面间的动摩擦因数．实验中滑块放在水平桌面上，在轻质动滑轮上悬挂不同的重物，使滑块从同一位置由静止加速运动．滑块经过光电门时，配套的数字毫秒计测出遮光条的挡光时间t，读出弹簧秤的示数F，作出1t2－F关系图象如图乙所示．已知滑块到光电门的距离x＝45 cm，遮光条的宽度d＝3 mm(忽略绳子质量及绳子与滑轮之间的摩擦，取g＝10 m/s2)．(1)由图甲判断下列说法正确的是________．A．实验中滑块的质量应远小于重物的质量B．实验中滑块的质量应远大于重物的质量C．实验中与滑块相连的轻绳与桌面一定要平行D．实验中与滑块相连的轻绳与桌面可以不平行(2)由图乙可得滑块的质量为m＝________kg，滑块与桌面间的动摩擦因数为μ＝________.三、计算题(本题共3个小题，共42分，需要写出规范的解题步骤)15．(12分)目前，国内高速最高限速120 km/h，而时下很多汽车的性能却越来越出色，轻轻松松就能跑过150 km/h，位于杭州、绍兴、宁波三地的杭绍甬高速公路将被打造成一条“智能、快速、绿色、安全”的“超级高速公路”．设计时速最高可达150 km/h，为未来的高速公路建设做示范，这条高速公路预计要到2021年进行试运行．若在上述高速公路的某段平直的公路上，有A、B两辆汽车在同一车道内行驶，A车在前，其速度v A＝25 m/s，B车在后，其速度v B＝40 m/s，在两车之间的距离x0＝45 m时，B车司机发现危险，开始以a0＝1.5 m/s2的加速度开始刹车，求两车会不会相撞？若不会相撞，请说明理由；若会相撞，请计算出B车的加速度至少为多少时两车才不会相撞．16．(14分)2022年冬奥会将在北京举行．为训练运动员的判断力和身体应变力，在一直径为200 m的圆形滑冰场上，教练和运动员分别站在直径AB的两端，教练从A端沿冰面击出冰球的同时，运动员开始从B点沿直线匀加速运动，在冰球离开圆形场地前拦住冰球．教练若沿AB方向以20 m/s的速度击出冰球，运动员不拦截冰球，球恰好能沿冰面滑到B点．sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2.求：(1)冰球与冰面间的动摩擦因数；(2)若教练沿与AB成53°角的方向以16 m/s的速度将冰球击出，为保证拦截成功，运动员的加速度至少多大．17．(16分)某天，小明在上学途中沿人行道以v1＝2 m/s的速度向一公交车站走去，发现一辆公交车正以v2＝12 m/s的速度从身旁的平直公路同向驶过，此时他与公交车站台的距离s＝90 m．为了乘上该公交车，他加速向前跑去，加速度大小a1＝2 m/s2，达到最大速度v m＝6 m/s后再匀速奔跑．假设公交车在行驶到距公交车站台s0＝18 m处开始刹车做匀减速运动，刚好到站台停下，停车上下客一段时间之后，公交车关门并启动向前开去．不计公交车的长度．(1)求公交车减速时加速度的大小a2；(2)从奔跑到停下来的时间不计，小明若要乘上该公交车，求公交车在站台停留的最短时间．【运动和力的相互作用】专题模拟卷1．B 列车启动的过程中加速度恒定，由匀变速直线运动的速度与时间关系可知v＝at，且列车的动能为E k ＝12mv 2，由以上整理得E k ＝12ma 2t 2，动能与时间的平方成正比，动能与速度的平方成正比，AC 错误；将x ＝12at 2代入上式得E k ＝max ，则列车的动能与位移成正比，B正确；由动能与动量的关系式E k ＝p 22m可知，列车的动能与动量的平方成正比，D 错误．2．C 由题图可知，T 时间内小车的位移为x 2－x 1，经短暂时间T 后测量，故可认为小车的速度大小不变，则小车做匀速运动的速度大小为v 0＝x 2－x 1T，C 正确． 3．B 若甲与乙速度相等时，甲已经从乙旁经过，则v ＋a 1t ＝a 2t ，vt ＋12a 1t 2＞s ＋12a 2t 2，联立解得s ＜v 22a 2－a 1，若再有a 2＞a 1，则定有乙再次追上甲的结果，即甲、乙相遇两次，故B 正确．4．B 对A 球受力分析可知，A 受到重力、绳子的拉力以及杆对A 球的弹力，三个力的合力为零，故A 错误，B 正确；对B 球受力分析可知，B 受到重力、绳子的拉力，两个力合力为零，杆对B 球没有弹力，否则B 不能平衡，故C 错误；定滑轮不改变力的大小，则绳子对A 的拉力等于对B 的拉力，故D 错误，故选B.5．C 位移－时间图象只能描述物体的直线运动，选项A 错误；位移－时间图象的斜率表示物体的速度，由题图可知t 1时刻物体速度为零，接下来斜率变为负值，物体速度将反向，选项B 错误，C 正确；在t 2时刻物体的位移为零，速度不为零，选项D 错误．6．B 由图可知，摩托车在0～10 s 内做匀加速运动，在10～30 s 内做减速运动，故10 s 末速度最大，动能最大，由v ＝at 可求出最大速度，但摩托车的质量未知，故不能求最大动能，A 错误；根据a t 图象与t 轴所围的面积表示速度变化量，可求出30 s 内速度的变化量，由于初速度为0，则可求摩托车在30 s 末的速度大小，B 正确；在10～30 s 内牵引力是变力，由于不能求出位移，也不知摩托车质量故不能求出牵引力对摩托车做的功，C 错误；由图线与时间轴围成的面积表示速度变化量可知，30 s 内速度变化量为零，所以摩托车一直沿同一方向运动，D 错误．7．BD 本题考查力的平衡．撤去F 1前，摩擦力f ＝F 1cos 60°－F 2＝3 N ，撤去F 1后，摩擦力f ′＝F 2＝2 N ，整个过程小木块所受合力F 合＝0，选项B 、D 正确．8．BC 当滑块速度大小变为v 02，其方向可能与初速度方向相同，也可能与初速度方向相反，因此要考虑两种情况，即v t ＝v 02或v t ＝－v 02，代入公式t ＝v t －v 0a 得，t ＝v 0g 或t ＝3v 0g，故B 、C 选项正确．9.BD 如图所示，缓慢改变绳OA 的方向至θ＞90°，OA 拉力的变化由位置1到位置2再到位置3，可知OA 的拉力先减小后增大，故A 项错误．连接物块P 的绳的拉力一直增大，若一开始P 物块沿斜面的重力分量较大，则需要提供平衡的摩擦力的方向沿斜面向上，随着OA 方向的变化，静摩擦力方向由向上变为零，再变为向下，摩擦力的大小先减小后增大，故B 项正确．对整个系统而言，地面对斜面体的摩擦力与绳OA 的拉力的水平分量相平衡，由于绳OA 的拉力的水平分量向右，因此地面对斜面体的摩擦力向左，故C 项错误．设F 与竖直方向的夹角为α.系统在竖直方向上受力平衡，有F cos α＋N ＝m 斜 g ＋m P g ＋m Q g ，又因为F cos α＜m Q g ，所以N ＞m 斜g ＋m P g ，故D 项正确．10．BD a 车在防抱死系统出现故障前，即0.5～1 s 时间内，刹车的加速度为a ＝ΔvΔt＝20－300.5m/s 2＝－20 m/s 2，故A 错误；在司机的反应时间内汽车做匀速运动，由题图知，a 车司机的反应时间是0.5 s ，故B 正确；根据速度－时间图象的“面积”表示位移的大小，可知3 s 内a 、b 两车的位移之差为Δx ＝20×0.5 m＋20＋102×0.5 m＋10×22m ＝27.5 m ＞25 m ，所以两车会发生追尾，故C 错误，D 正确．11．AD 由图可知1v＝kx ，利用图中数据可得k ＝2 s/m 2，代入数据x ＝2.0 m 可求得v＝0.25 m/s ，A 正确；由匀变速直线运动公式v 2－v 20＝2ax 可知v 2与x 为线性关系，由图象可知物块不是做匀减速直线运动，B 错误；x ＝1.0 m 和x ＝2.0 m 之间图线与横轴所围面积的物理意义为运动时间t ，可求得t ＝3 s ，C 错误，D 正确．12．AC 当θ＝60°时，对a 球受力分析如图所示：F ＝F T cos 60° ＋ff ＝μF N ，F N ＋F T sin 60°＝mg F T ＝2mg .综合以上几式可得F ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2－33mg ， 故选项A 正确．B 项中：滑轮两边细绳的张力大小一定不变．夹角逐渐变大，故合力变小，则支架对滑轮的作用力变小，B 错；由最值关系知，C 对、D 错．13．解析 (1)根据匀加速直线运动的推论，相邻相等时间内位移之差是常数Δx ＝aT 2，可知开始时，相邻相等时间内位移之差为2 cm ，所以在6和7之间某时刻开始减速．(2)根据v 5＝x 462T可得v 5＝9.00＋11.01×0.012×0.1m/s ＝1.00 m/s.(3)加速度的大小a ＝x 78＋x 89－x 910＋x 10112T2，可得a ＝2.00 m/s 2，重物落地后，物块向前运动时除受摩擦力作用外，纸带和限位孔之间也存在摩擦力作用，即μmg ＋F 阻＝ma ，μ＝ma －F 阻mg，故利用μ＝a g计算动摩擦因数比真实值偏大．答案 (1)6 7 (2)1.00 (3)2.00 偏大 14．(1)C (2)0.5 0.315．解析 两车速度相等时不撞就不会相撞了，设B 车刹车时间为t 0时，两车的速度相等，则v A ＝v B －a 0t 0解得t 0＝10 sx A ＝v A t 0＝10×25 m＝250 m x B ＝v A ＋v B 2t 0＝40＋252×10 m＝325 m因为x B ＝325 m ＞x A ＋45＝295 m ，所以两车会相撞设B 车刹车的加速度为a B 时，两车恰好不相撞，B 车刹车的时间为t ，则v A ＝v B －a B t x A ＝v A t x B ＝v B t －12a B t 2 x A ＋x 0＝x B联立解得t ＝6 s ，a B ＝2.5 m/s 2故B 车的加速度至少为2.5 m/s 2时，两车不相撞 答案 见解析16．解析 (1)由A 至B 冰球做匀减速运动μmg ＝ma 0－v 21＝－2ad 解得：μ＝0.10(2)由几何关系知x 球＝d cos 53°x 人＝d sin 53°球到达圆周的时间为t ，x 球＝v 2t －12at 2解得：t ＝12 s 或t ＝20 s(舍去)运动员加速度至少为a ′，x 人＝12a ′t 2解得：a ′＝209 m/s 2答案 (1)0.10 (2)209m/s 217．解析 (1)公交车刹车后做减速运动，根据速度位移公式有： 0－v 22＝2(－a 2)s 0 解得：a 2＝4 m/s 2.(2)公交车匀速运动的距离l ＝s －s 0＝72 m ，所用时间t 1＝l v 2＝7212s ＝6 s公交车匀减速的时间t 2＝0－v 2－a 2＝0－12－4 s ＝3 s小明加速运动的时间t 3＝v m －v 1a 1＝6－22s ＝2 s 小明加速运动的位移x 1＝12(v 1＋v m )t 3＝12×(2＋6)×2 m＝8 m小明匀速运动的位移x 2＝s －x 1＝82 m小明匀速运动到车站的时间t 4＝x 2v m ＝826s≈13.7 s故公交车比小明早到车站Δt ＝t 3＋t 4－(t 1＋t 2)＝6.7 s 即公交车在站台至少停留6.7 s ，小明才能乘上公交车． 答案 (1)4 m/s 2(2)6.7 s。