课后跟踪训练(14) 动力学的两类问题 超重和失重（Word练习）-【优化指导】2025年高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教多选版）

课后跟踪训练(14)　动力学的两类问题　超重和失重 基础巩固练 1. (2022·浙江6月选考)如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是(　　) A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡 B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力 C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力 D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点 C　解析：鱼儿吞食花瓣时处于失重状态，合力向下，受力不平衡，A错误；鱼儿摆尾出水时排开水的体积变小，浮力变小，鱼儿能够出水的主要原因是鱼儿摆尾时水对鱼儿向上的作用力大于重力，并非浮力大于重力，再根据牛顿第三定律可知，鱼儿摆尾时给水作用力，同时也受到水的作用力，B错误，C正确；研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可以把鱼儿视为质点，否则就无动作可言，D错误。 2．(2024·广东东莞模拟)如图所示的是三人跳绳游戏，其中两个人拉着绳子使其做环摆运动，第三个人在环摆的绳中做各种跳跃动作。不计空气阻力，关于第三个人，以下说法正确的是(　　) A．她能腾空，是因为地面对她的弹力大于她对地面的压力 B．地面对她有弹力，是因为她的鞋子底部发生了弹性形变 C．她双脚离地后，在空中上升的过程是处于完全失重状态 D．在她跳绳的整个过程中，自始至终不可能出现超重现象 C　解析：地面对人的弹力与人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，即地面对她的弹力大小等于她对地面的压力大小，A错误；地面对她有弹力，是因为地面发生了弹性形变，B错误；双脚离地后，在空中上升的过程中，加速度为重力加速度，方向竖直向下，即双脚离地后，在空中上升的过程是处于完全失重状态，C正确；跳绳的整个过程中，当人双脚触地，下蹲至最低点后向上加速的过程，加速度方向向上，此时人处于超重状态，D错误。 3．(2024·河南郑州模拟)假设飞机起飞前做初速度为零的匀加速直线运动，飞机起飞时的速度与质量成正比，甲、乙两架飞机的质量分别为m1和m2，甲、乙两架飞机起飞前所受合外力相等，则甲、乙两架飞机起飞前在跑道上滑行的距离之比为(　　) A．1∶1 B．m1∶m2 C．m12∶m22 D．m13∶m23 D　解析：设飞机质量为m，发动机推力为F，根据牛顿第二定律可知飞机加速度a＝，根据题意可知飞机起飞速度v＝km，其中k为比例系数，则滑行距离x＝，解得x＝∝m3，D正确。 4．(2024·江苏常州测试)如图所示，水平地面和倾角为37°的斜面相接于A点，质量m＝0.5 kg 的物块静止在B点，在水平向右的恒力F的作用下，物块经过2 s时间运动到A点，此时立即撤去恒力F，物块冲上斜面，1 s后在斜面上的某点速度减为零。不计物块在A点的能量损失，物块与各处的动摩擦因数均为μ＝0.4，则恒力F的大小是(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)(　　) A．3.3 N B．4.3 N C．5.3 N D．6.3 N B　解析：设物块运动到A点的速度为v，物块在水平面上受重力、支持力、摩擦力和拉力F作用，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1，由速度公式得v＝a1t1，物块在斜面上滑动时，由牛顿第二定律得mg sin 37°＋μmg cos 37°＝ma2，由速度公式得v＝a2t2，解得F＝4.3 N，B正确。 5．(多选)(经典高考题)如图甲所示，在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图乙所示，t1和t2是运动员落在倾斜雪道上的时刻。则(　　) A．第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小 B．第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大 C．第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大 D．竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大 BD　解析： v-t图像中图线与t轴所围图形的面积表示位移的大小，第二次滑翔过程中所围的面积大表示在竖直方向上位移比第一次的大，A错误；比较身体姿态对下落速率的影响，应控制两次水平速度相同，运动员在水平方向上的运动可看成匀速直线运动，由x＝v-t可知运动时间长的水平位移大，B正确；从起跳到落到雪道上，第一次速度变化大，时间短，由a＝，可知第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度小于第一次，C错误；v-t图像的斜率表示加速度，速率为v1时，第二次加速度小，设阻力为f，由mg－f＝ma可得，第二次受到的阻力比第一次的大，D正确。 6.(2020·山东卷)一名质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN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，FN>mg B．t1～t2时间内，v减小，FN<mg C．t2～t3时间内，v增大，FN<mg D．t2～t3时间内，v减小，FN>mg D　解析：根据位移—时间图像的斜率表示速度可知，0～t1时间内，图像斜率增大，速度v增大，加速度方向向下，由牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，所受的支持力FN<mg，A错误；t1～t2时间内，图像斜率不变，速度v不变，加速度为零，乘客所受的支持力FN＝mg，B错误；t2～t3时间内，图像斜率减小，速度v减小，加速度方向向上，由牛顿运动定律可知乘客处于超重状态，所受的支持力FN>mg，C错误，D正确。 7．(2023·全国乙卷)一名同学将排球自O点垫起，排球竖直向上运动，随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力的大小和速度大小成正比。则该排球(　　) A．上升时间等于下落时间 B．被垫起后瞬间的速度最大 C．达到最高点时加速度为零 D．下落过程中做匀加速运动 B　解析：上升过程和下降过程的位移大小相同，上升过程的末状态和下降过程的初状态速度均为零。对排球受力分析，上升过程的重力和阻力方向相同，下降过程中重力和阻力方向相反，根据牛顿第二定律可知，上升过程中任意位置的加速度比下降过程中对应位置的加速度大，则上升过程的平均加速度较大，由位移与时间关系可知，上升时间比下落时间短，A错误；上升过程排球做减速运动，下降过程排球做加速运动，在整个过程中空气阻力一直做负功，小球机械能一直在减小，下降过程中的最低点的速度小于上升过程的最低点的速度，故排球被垫起时的速度最大，B正确；达到最高点速度为零，空气阻力为零，此刻排球重力提供加速度不为零，C错误；下落过程中，排球速度变化，则所受空气阻力变化，所以排球所受的合外力在变化，排球在下落过程中做变加速运动，D错误。 综合提升练 8．(多选)(2024·四川成都一诊)如图甲所示，一个质量为2 kg的物体在水平力F作用下由静止开始沿粗糙水平面做直线运动，t＝1 s时撤去外力。物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示。则下列说法正确的是(　　) A．F的大小为8 N B．0～1 s和1～3 s内物体加速度的方向相反 C．t＝3 s时，物体离出发位置最远 D．3 s末物体的速度为0 BCD　解析：由题图乙可知t＝1 s时撤去外力，物体在摩擦阻力作用下，加速度大小为2 m/s2，由牛顿第二定律可得摩擦阻力大小为f＝ma2＝2×2 N＝4 N，在0～1 s时间内，物体的加速度为4 m/s2，由牛顿第二定律可得F－f＝ma1，F＝f＋ma1＝4 N＋2×4 N＝12 N，A错误；0～1 s加速度为正方向，1～3 s内物体加速度为负方向，所以0～1 s和1～3 s内物体加速度的方向相反，B正确；t＝1 s时，物体的速度v＝a1t1＝4×1 m/s＝4 m/s，物体做减速运动的时间t2＝＝ s＝2 s，即物体在t＝3 s时速度是零，物体离出发位置最远，C、D正确。 9．(2024·江西泰和中学模拟)如图甲所示，质量为m的物块在水平力F的作用下可沿竖直墙面滑动，水平力F随时间t变化的关系图像如图乙所示，物块与竖直墙面间的动摩擦因数为μ，物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，竖直墙面足够高，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) A．物块一直做匀加速直线运动 B．物块先做加速度减小的加速运动，后做匀速直线运动 C．物块的最大速度为gt0 D．t＝t0时，物块停止下滑 C　解析：根据物块的受力，由牛顿第二定律有mg－f＝ma，由题图可知F＝t，而f＝μF，解得a＝g－，故随时间的增大，物块先做加速度逐渐减小的加速运动，后做加速逐渐增大的减速运动，最后停止下滑，静止后物块的加速度为零，处于平衡状态；当t＝t0时，物块的加速度为零，此时物块的速度最大，作出a-t图像如图所示，根据其面积求出最大速度为vm＝gt0，C正确，A、B、D错误。 10．(多选)(2024·湖北武汉模拟)如图甲所示，足够长的轨道固定在水平桌面上，一条跨过光滑定滑轮的轻质细绳两端分别连接物块P和Q。改变物块P的质量，可以得到物块Q运动的加速度a和绳中拉力F的关系图像如图乙所示。关于此运动的分析，下列说法正确的是(　　) A．绳中拉力大小等于物块P的重力大小 B．轨道不可能是水平的 C．物块Q的质量为0.5 kg D．物块Q受到轨道的摩擦力大小为1 N BC　解析：物块P有向下的加速度，根据牛顿第二定律可知，绳对P的拉力大小小于物块P的重力大小，A错误；从aF图像看出，当拉力等于零时，物块Q的加速度大小为2 m/s2，说明轨道不是水平的，B正确；设物块Q的质量为m，Q在运动方向上除了拉力F，设其他力合力大小为F1，根据牛顿第二定律得F＋F1＝ma，变形得a＝F＋，图线的斜率k＝＝2 kg－1，解得m＝0.5 kg，C正确；由图线与纵轴的交点可知F1＝ma1＝0.5 kg×2 m/s2＝1 N，结合B项分析可知，此1 N并非物块Q受到的摩擦力，D错误。 11．(2024·山东济宁模拟)深海中有一个大杀器：海底断崖，又叫“跃层”，“跃层”是海水参数随深度变化而显著变化的水层。当潜艇从高密度海域进入低密度海域时，潜艇的浮力会突然减少，这样潜艇就会急剧下沉，专业上称这种现象为“掉深”。“掉深”可能会导致潜艇的实际下潜深度超过设计下潜深度，造成潜艇破裂进水，结构解体。已知潜艇的质量为2.7×107 t，正在水下200 m处水平运动，突然进入“跃层”，以加速度a1＝1 m/s2竖直向下落(水平速度很小，可以忽略不计)。潜艇指战员迅速采取措施，向外排出海水，8 s后开始以向上的加速度a2＝1 m/s2运动。已知重力加速度g取10 m/s2。 (1)求“跃层”内海水密度与原来海水密度之比； (2)采取措施后潜艇经过多长时间回到原来深度？最深到了多深？ (3)潜艇排出了多少吨海水？(保留2位有效数字) 答案：(1)　(2)(8＋8) s　264 m　(3)4.9×106 t 解析：(1)设原来海水密度为ρ， 根据题意有mg＝F浮＝ρgV排 “跃层”内海水密度为ρ′，有 mg－F浮′＝ma1 F浮′＝ρ′gV排 解得＝＝。 (2)潜艇在匀加速下落阶段，有h1＝a1t12＝32 m 又v1＝a1t1＝8 m/s 排水后，潜艇先匀减速下降，再匀加速上升，对这个过程，有－h1＝v1t2－a2t22 得t2＝(8＋8)s 匀减速下降过程，有h2＝＝32 m 潜艇最深位置h＝200 m＋h1＋h2＝264 m。 (3)排出海水后，设潜艇质量为m′，有F浮′－m′g＝m′a2 得m′＝2.21×107 t 潜艇排出海水的质量 Δm＝2.7×107 t－2.21×107 t＝4.9×106 t。 学科网（北京）股份有限公司 $$