2025届高考物理一轮复习备考章节过关练：运动和力的关系

运动和力的关系 一、单选题 1．甲、乙两个物体沿同一直线运动，甲做匀速运动，乙做初速度为零的匀加速运动，它们位置x随时间t的变化如图所示，当时，乙图像切线（如图虚线AB）的斜率与甲的斜率相等，则（　　） A．0-t1时间内，甲、乙的运动方向相反 B．乙的加速度大小是2m/s2 C．在时，甲、乙相遇 D． 2．用两段轻质细线将a、b两个小球（可视为质点）连接并悬挂于O点，如图甲所示，球a受到水平向右的力7F的作用，球b受到水平向左的力F的作用，系统平衡时两段轻质细线相互垂直，细线都被拉紧，两球的位置情况如图乙所示，已知细线ab段的长度是细线oa段长度的倍，则a、b两球质量之比为（　　） A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．2：3 3．一固定在水平面上倾角为α的粗糙斜面上有一个电动平板小车，小车的支架OAB上在O点用轻绳悬挂一个小球，杆AB垂直于小车板面（小车板面与斜面平行）。当小车运动状态不同时，悬挂小球的轻绳会呈现不同的状态，下列关于小车在不同运动形式下，轻绳呈现状态的说法中正确的是： A．若小车沿斜面匀速向上运动，轻绳一定与AB杆平行 B．若小车沿斜面匀加速向上运动，轻绳可能沿竖直方向 C．若小车沿斜面匀减速向下运动，轻绳可能与AB杆平行 D．若小车沿斜面匀加速向下运动时，轻绳可能与AB杆平行 4．如图所示，在水平地面上有一斜面，质量均为m的A、B两物块放在斜面的等高处，A、B之间连接着一个轻质弹簧，其劲度系数为k，弹簧处于压缩状态，且物块与斜面均能保持静止。已知斜面的倾角为，两物块和斜面间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A．斜面对A、B组成系统的静摩擦力的合力为0 B．斜面和水平地面间有静摩擦力 C．若将弹簧拿掉，物块有可能发生滑动 D．弹簧的最大压缩量为 5．如图所示，圆心为O、半径为R的四分之一圆形光滑轨道竖直固定在水平地面上，在O点正上方有一光滑的小定滑轮，小定滑轮到轨道最高点B的距离为h，轻绳的一端系一质量为m的小球（小球和小定滑轮均可视为质点），靠放在光滑圆形轨道上的A点，A点到小定滑轮的距离为L，另一端绕过小定滑轮后用力拉住.重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A．缓慢地拉轻绳使小球由A运动到B，该过程中FN大小不变 B．缓慢地拉轻绳使小球由A运动到B，该过程中FT先变小后变大 C．小球静止在A点时，圆形轨道对小球的支持力大小 D．小球静止在A点时，绳对小球的拉力大小 6．图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图，图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像，图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。根据图像分析可知（　　） A．尚清华的重力可由b点读出，为300N B．尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态 C．尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态 D．尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度 7．如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是（　　） A．小车静止时，F=mgsinθ，方向沿杆向上 B．小车静止时，F=mgcosθ，方向垂直杆向上 C．小车向右以加速度a运动时，一定有 D．小车向左以加速度a运动时，，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角α满足 8．图甲所示为乘客在进入地铁乘车前，将携带的物品放到水平传送带上通过安全检测仪接受检查时的情景，图乙所示为水平传送带装置示意图。紧绷的传送带始终以0.5m/s的恒定速率运行，乘客将行李（可视为质点）无初速度地放在传送带左端的a点，行李与传送带之间的动摩擦因数为0.5，a、b间的距离为2m，重力加速度g取。对于行李从a传送至b的整个过程，下列说法正确的是（　　） A．行李做匀加速直线运动的加速度大小为 B．行李相对传送带有向右的相对位移，大小为0.025m C．行李从a传送至b的时间为4.05s D．行李从a传送至b的平均速度为0.25m/s 二、多选题 9．如图所示，A为放在光滑水平桌面上的长方形物块，在它上面放有物块B和C。A、B、C的质量分别为1kg、5kg、1kg，B、C与A之间的动摩擦因数为0.10且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，K为轻滑轮，绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平位置。现用水平方向的恒定外力F拉滑轮，使A的加速度等于2m/s2，重力加速度取10m/s2，在这种情况时，下列说法正确的是（　　） A．B、A之间沿水平方向的作用力的大小等于1N B．B、A之间沿水平方向的作用力大于C、A之间的 C．外力F的大小等于22N D．外力F的大小等于12N 10．如图所示，轻质弹簧下端固定在水平面上，上端叠放着A、B两个物块，系统处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物块A上，使A开始向上做匀加速运动，以系统静止时的位置为坐标原点，竖直向上为x正方向，得到F随x的变化图像如图乙所示.已知物块A的质量，重力加速度g取。则（    ）    A．弹簧的劲度系数为 B．物块A的加速度大小为 C．物块B的质量为 D．F作用瞬间，A、B之间的弹力大小为 11．质量为m的小滑块a静置于粗糙斜块b的斜面上，斜面倾角为θ（），a、b间动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对a施加一与斜面始终平行的外力F，斜块b一直静止于粗糙的水平平面c上。g为重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．若且为水平方向（如图所示），因为，所以a仍静止 B．若且为水平方向（如图所示），则a的加速度大小为 C．若改变外力F的大小和方向，则b、c间摩擦力有为零的情况 D．若改变外力F的大小和方向，则b对c的最小压力为 12．如图甲所示，质量为m2的长木板静止在光滑的水平面上，其上静止一质量为m1的小滑块，现给木板施加一随时间均匀增大的水平力F，满足F=kt（k为常量，t代表时间），长木板的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知小滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A．在0~2s时间内，小滑块与长木板间的摩擦力增大 B．小滑块与长木板间的动摩擦因数 C．m1与m2之比为1：3 D．当小滑块从长木板上脱离时，其速度比长木板小0.5m/s 三、实验题 13．某实验小组应用如图甲所示装置探究物体质量一定时，加速度与所受合力的关系，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。实验步骤如下： a．按图甲安装实验装置，保持与弹簧测力计相连的细线竖直； b．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动； c．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出纸带，由纸带数据获得小车的加速度； d．通过改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。 根据以上实验过程，回答以下问题： （1）对于上述实验，下列说法正确的是 。 A．砝码盘的加速度大小为小车的加速度大小的 B．实验过程中砝码与砝码盘的总重力为弹簧测力计示数的2倍 C．与小车相连的细线和长木板一定要平行 D．本实验需要满足砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 （2）某次实验数据如图乙所示，得到小车运动的加速度大小a＝ （结果保留两位有效数字）。 （3）如图中的小车加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验相符合的是 。 四、解答题 14．图1为冰壶比赛场地示意图。某次比赛中，运动员携带质量m=20kg的冰壶一起从起踏器处以v0=6m/s的速度做匀减速直线运动，运动至投掷线处，释放冰壶，此时冰壶速度v=2m/s。为了使冰壶停止位置尽量靠近营垒圆心O点，队友可用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面来控制其运动情况（如图2所示）。已知起踏器和投掷线之间距离l=8m，用毛刷擦冰面前和后冰壶与冰面之间动摩擦因数分别为μ1=8×10-3和μ2=4×10-3，投掷线与O点的距离s=30m，冰壶可视为质点。 （1）冰壶到达投掷线前，其受到的合外力F的大小； （2）释放冰壶后，若队友未擦冰面，则冰壶静止位置离O点的距离L1； （3）释放冰壶后，若冰壶运动一段距离后队友持续擦冰面直至冰壶恰好静止于O点，则擦冰面的长度L2。 15．劲度系数k＝100N/m的轻弹簧一端固定在倾角的固定光滑斜面的底部，另一端和质量的小物块A相连，质量的小物块B紧靠A静止在斜面上，轻质细线一端连在物块B上，另一端跨过定滑轮与质量的物体C相连，对C施加外力，使C处于静止状态，细线刚好伸直，且线中没有张力，如图甲所示。从某时刻开始，撤掉外力，使C竖直向下运动，直至A、B分离。取。 （1）当A、B恰好分离时，求A的加速度大小； （2）在图乙所示坐标系中，以沿斜面向上为正方向，画出从撤掉外力到A、B分离的过程中，A的加速度随位移x变化的关系图像，并根据图像求出A的最大速度。 16．如图所示，质量为M=2kg的木板B静止在粗糙的水平面上，木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1，木板长为L，距离木板右边s处有一挡板，在木板的左端放置一个质量m=3kg、可视为质点的小木块A，以初速度v0=5m/s滑上木板，小木块与木板之间的动摩擦因数μ1=0.2，取g=10m/s2。求： （1）假设s足够大，且A没有从B上滑下来，请问B板至少要多长； （2）要使木板不撞挡板，则挡板距离木板右边的距离s至少要多长。 参考答案： 1．C A．图像的斜率等于速度，可知0-t1时间内，甲、乙的速度均为正值，运动方向相同，A错误； B．当时，乙的速度为 则乙的加速度 B错误； C．甲做匀速运动的速度为 当甲乙相遇时满足 即 解得 t=5s C正确； D．由图可知 D错误。 2．A 对小球b受力分析如图所示 由几何关系可知 对b球由平衡可得 对ab整体受力分析如图 由平衡可得 联立解得 则a、b两球质量之比为1：1。 3．D A．若小车沿斜面匀速向上运动，则小球也跟着车匀速，其合力必为零，故小球所受的重力和绳的拉力平衡，则绳的拉力竖直向上，大小为mg，其方向不可能与AB平行，故A错误； B．若小车沿斜面匀加速向上运动，则球向上匀加速，其加速度沿斜面向上；而轻绳的拉力沿竖直方向就不可能和重力产生斜向上的加速度，故B错误； CD．若轻绳与AB杆平行，对球受力分析，如图所示： 由牛顿第二定律可知，拉力和重力的合力在斜面方向只能是向下，即加速度向下，对应的小车的加速度斜向下，小车的运动有斜向下加速或斜向上减速，故C错误，D正确。 4．D A．选A、B组成的系统为研究对象，摩擦力等于重力沿斜面的分力，即 选项A错误; B．以A、B两物块和轻质弹簧、斜面组成的整体为研究对象进行受力分析知，整体只在竖直方向上受重力及地面的支持力，没有沿水平面的相对运动趋势，故斜面与水平地面间没有摩擦力作用，选项B错误； C．以A为研究对象进行受力分析，在斜面内的力如图1，fA与弹力F弹和mgsinθ的合力大小相等、方向相反 ；当撤去弹簧，A在斜面内的受力如图2所示，则 fA' =mgsinθfA' <fA，所以物块不可能发生滑动，选项C错误； D．由于，则 得 选项D正确。 5．A 小球受力如图所示 由平衡条件可知，由图可知力的矢量三角形与几何三角形△AOO'相似，则有 解得 其中mg、R、h均不变，L逐渐减小，则由上式可知，FN不变，FT变小。 6．C A．开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力为900N，人的重力也为900N，选项A错误； B．b到c过程中，人对板的压力先小于人的真实重力，后大于人的真实重力，则人先处于失重状态后处于超重状态，选项B错误； C．离开板后人只受重力的作用，处于完全失重状态，选项C正确； D．b点对应时刻弹力与重力的差值要小于c点对应时刻弹力与重力的差值，则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度，选项D错误。 7．D AB．小车静止时，球受到重力和杆的弹力作用，由平衡条件可得杆对球的作用力 方向竖直向上，故AB错误； C．小车向右以加速度 a运动时，如图甲所示，只有当 时，才有 故C错误； D．小车向左以加速度 a运动时，根据牛顿第二定律可知小球受到的合力水平向左，如图乙所示，则杆对球的作用力 方向斜向左上方，与竖直方向的夹角满足 故D正确。 8．C A．开始时行李受到传送带向右的摩擦力，由牛顿第二定律得 所以加速度为 故A错误； B．设经过t时间两者共速，则由得 该时间内行李的位移为 该时间内传送带的位移为 所以行李相对传送带向左运动，相对位移为 故B错误； C．由题意行李匀速的时间为 所以行李从a传送至b的时间为 故C正确； D．行李从a传送至b的平均速度为 故D错误。 9．AC AB．设ABC的质量分别为m、5m、m。当ABC一起匀加速运动时，对整体应用牛顿第二定律可得 设绳子拉力为T，AB间的摩擦力为，AC间的摩擦力为，对B应用牛顿第二定律可得 对C应用牛顿第二定律可得 又因为滑轮轻质，故 联立可得 ， AB间的最大静摩擦力为 AC间的最大静摩擦力为 故B受到的摩擦力方向水平向右。随着加速度的增大，AC面先达到最大静摩擦力，当AC面达到最大静摩擦力时，对于C有 解得 本题中A的加速度等于2m/s2，大于，所以AC面已经发生相对滑动，对A应用牛顿第二定律可得 解得 故A、B间保持相对静止，A、C间相对滑动，由上述分析可知，A、B间的摩擦力为静摩擦力大小为1N，A、C间的摩擦力为滑动摩擦力，大小为1N，故A正确，B错误； CD．对A、B整体应用牛顿第二定律可得 解得 故外力大小为 C正确，D错误。 10．BD A．以A、B整体为研究对象，静止时弹簧压缩量为 分离之前 即 F随x的变化图像的斜率等于劲度系数 A错误； BC．时刻 分离时 联立解得 ， B正确、C错误； D．施加拉力F的瞬间，A、B之间的弹力为，有 解得 D正确。 11．BCD A．若，则F与重力沿斜面分力的合力为 由于，即 所以a已经滑动。故A错误； B．若，则a的合力为 加速度大小为 故B正确； C．若改变外力F的大小和方向，当F与重力沿斜面分力的合力为0时，即F沿斜面向上且大小等于时，则b、c间摩擦力有为零。故C正确； D．若改变外力F的大小和方向，则对ab整体分析：当F大小一定时，F与水平面的夹角越大，b对c的压力越小。而外力F与斜面始终平行，结合图可知，F与水平面的夹角最大为。 当夹角一定时，且a未滑动，F的值越大，b对c的压力越小。而为F最大为 ab整体分析得 解得 若a滑动后，受力分析可知，a对b的摩擦力和压力不变。则b对c的压力不变为。故D正确。 12．AD A．在0~2s时间内，小滑块与长木板相对静止，它们之间为静摩擦力，对小滑块有 Ff=ma1a1在增大，所以静摩擦力Ff也在增大，A正确； BC．长木板的加速度a在3s时突变，所以小滑块在3s时脱离长木板，对长木板在3s时刻前、后的运动分析，由牛顿第二定律可得 F3−Ff3=m2a前=m2（2m/s2） F3=m2a后=m2（3m/s2） 解得 Ff3=m2（1m/s2） 在0~2s时间内 F=（m1+m2）a1=kt 所以 在2~3s时间内 F−Ff3=m2a2 所以 由图线斜率可知 解得 m1=m2 BC错误； D．在2s时刻，小滑块与长木板的速度相同，在2~3s时间内小滑块的速度的变化量为 Δv1=1m/s 长木板的速度变化量为 Δv2=1.5m/s 所以3s时，长木板比小滑块的速度大0.5m/s，D正确。 13． AC/CA 0.88 A （1）[1]A．设在时间t内小车的位移为x，由题图甲可知，砝码盘的位移为，对小车根据位移公式有 对砝码盘根据位移公式有 解得 故砝码盘的加速度大小是小车加速度大小的，故A正确； B．实验过程中，砝码和砝码盘向下加速运动，处于失重状态，所以砝码和砝码盘的总重力大于弹簧测力计示数的2倍，故B错误； C．要调整定滑轮高度使连接小车的细线与木板平行，这样才能确保小车做稳定的匀加速直线运动，故C正确； D．实验中是用弹簧测力计直接读出小车所受合力的，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量的条件，故D错误。 （2）[2]由题意可知相邻两计数点间的时间间隔为 根据匀变速直线运动的推论 得 （3）[3]对小车，根据牛顿第二定律得 其图像即为过原点的倾斜直线，故A正确。 14．（1）40N；（2）5m；（3）10m （1）冰壶到达投掷线前，由匀变速直线运动规律 带入题中数据可解得 a=-2m/s2 对冰壶，由牛顿第二定律 F=ma 带入数据可得 F=-40N 负号说明合外力与速度方向相反。 故冰壶到达投掷线前，其受到的合外力F的大小为40N。 （2）释放冰壶后，若队友未擦冰面，由牛顿第二定律 a1==0.08m/s2 设冰壶减速到零发生位移为x1，由运动学规律 则冰壶静止位置离O点的距离 （3）设队友刚开始擦冰面时冰壶的速度为，则由运动学规律 可解得 15．（1）0；（2）； （1）A、B恰好分离时，以BC整体为研究对象有 解得 则A的加速度大小也为0。 （2）开始A、B静止，设弹簧压缩量为，则 解得 当加速度为0时，A的速度最大，当A、B、C一起加速运动位移为x时，对C受力分析有 对A、B受力分析有 弹簧弹力大小为 联立，解得 当时，加速度，当时，位移，图像如图所示 由图像与坐标轴围成的面积可计算物块A的最大速度，则最大速度大小为 16．（1）5m；（2）1.5m （1）对木块A由牛顿第二定律得 解得 对木板B由牛顿第二定律得 解得 设经过时间t后A、B达到共同速度v，由运动学公式得 解得 ，t时间段内，由运动学公式得A、B的位移分别为 所以B板至少长 解得 （2）当A、B相对静止后，以共同的加速度向前减速。牛顿第二定律得 解得 设木板B加速和减速通过的位移分别为x2、x3，则加速过程有 减速过程有 要使木板不撞挡板，则挡板距离木板右边的距离s至少为 解得 学科网（北京）股份有限公司 $$