内容正文:
专题01 力与运动
匀变速直线运动
1.(2025·北京门头沟·一模)百公里加速时间指的是汽车从静止直线加速至100km/h所需要的时间,其值越小表明汽车的加速性能越好。技术人员在水平路面上测试汽车加速性能时,他发现以下现象:将一台手机直接贴放在汽车后排真皮座椅上,手机居然可以在一段时间内与座椅保持相对静止。下列说法中正确的是( )
A.测试时该手机处于超重状态
B.百公里加速时间越小,汽车速度的平均变化率越大
C.椅背与水平面的夹角θ越小手机越容易保持静止
D.座椅表面的材质不会影响手机与座椅的相对运动状态
2.(2025·北京东城·一模)甲、乙两辆汽车同时同地向同一方向开始运动,速度随时间变化的图像如图所示。在时刻甲图线的切线斜率等于乙图线的斜率。下列说法正确的是( )
A.过程中,甲的加速度始终比乙的大
B.时刻,乙追上甲
C.之后的某个时刻,乙追上甲
D.乙追上甲之前,时刻两车相距最远
受力分析
1、 受力分析(动态平衡问题)
1.(2025·北京丰台·一模)如图1所示,劲度系数为k 的轻弹簧竖直固定在水平面上,质量为m的小球从A点自由下落,至B点时开始压缩弹簧,下落的最低位置为C点。以A点为坐标原点O。沿竖直向下建立x轴,定性画出小球从A到C过程中加速度a与位移x的关系,如图2所示,重力加速度为g。对于小球、弹簧和地球组成的系统,下列说法正确的是( )
A.小球在B点时的速度最大
B.小球从B到C的运动为简谐运动的一部分,振幅为
C.小球从B到C,系统的动能与弹性势能之和增大
D.图中阴影部分1和2的面积大小相等
2.(2025·北京房山·一模)“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.人的加速度一直在减小
B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小
C.人下降到最低点时,人的重力势能全部转化为人的动能
D.人的动量最大时,绳对人的拉力等于人所受的重力
牛顿运动定律
1.(2025·北京东城·一模)如图所示,质量为M的斜面体放置于粗糙的水平面上,一个质量为m的滑块由静止开始沿斜面加速下滑,斜面体始终处于静止状态。斜面体与滑块间的摩擦很小,可以忽略不计。重力加速度为。下列说法正确的是( )
A.地面对斜面体的摩擦力为零
B.地面对斜面体的摩擦力方向水平向左
C.地面对斜面体的支持力等于
D.地面对斜面体的支持力大于
2.(2025·北京西城·一模)如图所示,光滑斜面高度一定,斜面倾角θ可调节。物体从斜面顶端由静止释放,沿斜面下滑到斜面底端,下列物理量与斜面倾角无关的是( )
A.物体受到支持力的大小
B.物体加速度的大小
C.合力对物体做的功
D.物体重力的冲量
3.(2025·北京丰台·一模)年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高,是半径圆弧的最低点。质量的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速度,到达B点时速度。取重力加速度。
(1)求运动员在AB段运动的时间;
(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量的大小;
(3)若不计BC段的阻力,画出运动员经过点时的受力图,并求运动员经过点时所受支持力的大小。
4.(2025·北京房山·一模)2025年2月第九届亚洲冬季运动会在哈尔滨成功举办,跳台滑雪是极具观赏性的项目之一。某滑道示意图如图所示,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高为10m,C是半径为20m圆弧的最低点。质量为60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,BC段的阻力忽略不计。AB长为100m,运动员到达B点时速度大小为30m/s,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)在AB段运动过程中,运动员加速度的大小a。
(2)运动员经过C点时的动能Ek。
(3)运动员经过C点时所受支持力的大小FN。
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专题01 力与运动
匀变速直线运动
1.(2025·北京门头沟·一模)百公里加速时间指的是汽车从静止直线加速至100km/h所需要的时间,其值越小表明汽车的加速性能越好。技术人员在水平路面上测试汽车加速性能时,他发现以下现象:将一台手机直接贴放在汽车后排真皮座椅上,手机居然可以在一段时间内与座椅保持相对静止。下列说法中正确的是( )
A.测试时该手机处于超重状态
B.百公里加速时间越小,汽车速度的平均变化率越大
C.椅背与水平面的夹角θ越小手机越容易保持静止
D.座椅表面的材质不会影响手机与座椅的相对运动状态
【答案】B
【详解】A.手机与座椅保持相对静止,说明水平方向做加速运动,竖直方向平衡,故A错误;
B.根据,可知百公里加速时间越小,汽车速度的平均变化率越大,故B正确;
C.椅背与水平面的夹角θ越大手机越容易保持静止,故C错误;
D.座椅表面的材质会影响手机与座椅的最大静摩擦,从而影响相对运动状态,故D错误。
故选B。
2.(2025·北京东城·一模)甲、乙两辆汽车同时同地向同一方向开始运动,速度随时间变化的图像如图所示。在时刻甲图线的切线斜率等于乙图线的斜率。下列说法正确的是( )
A.过程中,甲的加速度始终比乙的大
B.时刻,乙追上甲
C.之后的某个时刻,乙追上甲
D.乙追上甲之前,时刻两车相距最远
【答案】C
【详解】A.图像的斜率等于加速度,可知过程中,甲的加速度先大于乙的加速度,后小于乙的加速度,选项A错误;
BC.图像与坐标轴围成的面积等于位移可知,时间内甲的位移大于乙,即时刻,甲在乙前面,因此后乙的速度大于甲,可知之后的某个时刻,乙追上甲,选项B错误,C正确;
D.乙追上甲之前,时刻两车共速,此时相距最远,选项D错误。
故选C。
受力分析
1、 受力分析(动态平衡问题)
1.(2025·北京丰台·一模)如图1所示,劲度系数为k 的轻弹簧竖直固定在水平面上,质量为m的小球从A点自由下落,至B点时开始压缩弹簧,下落的最低位置为C点。以A点为坐标原点O。沿竖直向下建立x轴,定性画出小球从A到C过程中加速度a与位移x的关系,如图2所示,重力加速度为g。对于小球、弹簧和地球组成的系统,下列说法正确的是( )
A.小球在B点时的速度最大
B.小球从B到C的运动为简谐运动的一部分,振幅为
C.小球从B到C,系统的动能与弹性势能之和增大
D.图中阴影部分1和2的面积大小相等
【答案】C
【详解】A.小球至B点时开始压缩弹簧,一开始弹力小于重力,则小球继续向下加速运动,所以小球在B点时的速度不是最大,故A错误;
B.设平衡位置为O,弹簧在平衡位置的压缩量为,则有
设平衡位置O下方有一D点,且B、D相对于O点对称,根据对称性可知,小球到达D点的速度等于B点的速度,且B、D两点的加速度大小相等,即D点的加速度大小为,则小球在最低点C点的加速度大于,方向向上,根据牛顿第二定律可得
可得最低点C的压缩量满足
则小球从B到C的运动为简谐运动的一部分,振幅为
故B错误;
C.小球和弹簧、地球组成的系统机械能守恒,小球从B运动到C的过程中,小球的重力势能一直在减小,小球的动能与弹簧的弹性势能之和一直在增大,故C正确;
D.设小球在平衡位置的速度为,根据积分的思想可得
根据动能定理可得,
由于
所以
即中阴影部分1的面积小于阴影部分2的面积,故D错误。
故选C。
2.(2025·北京房山·一模)“蹦极”运动中,长弹性绳的一端固定,另一端绑在人身上,人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。从绳恰好伸直,到人第一次下降至最低点的过程中,若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.人的加速度一直在减小
B.绳对人的拉力始终做负功,人的动能一直减小
C.人下降到最低点时,人的重力势能全部转化为人的动能
D.人的动量最大时,绳对人的拉力等于人所受的重力
【答案】D
【详解】A.当绳对人的拉力等于人所受的重力时,人的速度最大,加速度为零,所以人的加速度先减小后增大,A错误;
B.绳的拉力对人做负功,但开始时重力做功大于绳的拉力做功,故人的运动开始过程是增大的,当弹力等于重力时,人的速度最大即动能最大,接下来速度减小,动能减小;B错误;
C.人下降到最低点时,人的重力势能转化为人的动能和绳的弹性势能,C错误;
D.当绳对人的拉力等于人所受的重力时,人的速度最大,人的动量最大,D正确。
故选D。
牛顿运动定律
1.(2025·北京东城·一模)如图所示,质量为M的斜面体放置于粗糙的水平面上,一个质量为m的滑块由静止开始沿斜面加速下滑,斜面体始终处于静止状态。斜面体与滑块间的摩擦很小,可以忽略不计。重力加速度为。下列说法正确的是( )
A.地面对斜面体的摩擦力为零
B.地面对斜面体的摩擦力方向水平向左
C.地面对斜面体的支持力等于
D.地面对斜面体的支持力大于
【答案】B
【详解】CD.滑块由静止开始沿斜面加速下滑,滑块有向下的分加速度,可知,滑块处于失重状态,则地面对斜面体的支持力小于,故CD错误;
AB.将滑块与斜面体作为一个整体,滑块由静止开始沿斜面加速下滑,则整体有水平向左的平均加速度,可知,地面对斜面体的摩擦力方向水平向左,故A错误,B正确。
故选B。
2.(2025·北京西城·一模)如图所示,光滑斜面高度一定,斜面倾角θ可调节。物体从斜面顶端由静止释放,沿斜面下滑到斜面底端,下列物理量与斜面倾角无关的是( )
A.物体受到支持力的大小
B.物体加速度的大小
C.合力对物体做的功
D.物体重力的冲量
【答案】C
【详解】设斜面倾角为,斜面的高度为:
A.垂直斜面方向,根据平衡条件可得物体受到支持力大小
则物体受到支持力的大小与斜面倾角有关,故A错误;
B.沿着斜面方向,根据牛顿第二定律
可得
则物体加速度的大小与斜面倾角有关,故B错误;
C.物体下滑过程中只有重力做功,则合力对物体做的功都为,与斜面倾角无关,故C正确;
D.沿着斜面方向,根据运动学公式
解得
物体重力的冲量
与斜面倾角有关,故D错误。
故选C。
3.(2025·北京丰台·一模)年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。某滑道示意图如下,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高,是半径圆弧的最低点。质量的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速度,到达B点时速度。取重力加速度。
(1)求运动员在AB段运动的时间;
(2)求运动员在AB段所受合外力的冲量的大小;
(3)若不计BC段的阻力,画出运动员经过点时的受力图,并求运动员经过点时所受支持力的大小。
【答案】(1)7.5s
(2)
(3)3900N
【详解】(1)根据
解得
(2)根据动量定理,可得
解得
(3)运动员经过C点时受到重力和支持力,如图所示
根据动能定理可得
根据第二定律可得
联立,解得
4.(2025·北京房山·一模)2025年2月第九届亚洲冬季运动会在哈尔滨成功举办,跳台滑雪是极具观赏性的项目之一。某滑道示意图如图所示,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高为10m,C是半径为20m圆弧的最低点。质量为60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,BC段的阻力忽略不计。AB长为100m,运动员到达B点时速度大小为30m/s,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)在AB段运动过程中,运动员加速度的大小a。
(2)运动员经过C点时的动能Ek。
(3)运动员经过C点时所受支持力的大小FN。
【答案】(1)4.5m/s2
(2)3.3×104J
(3)3900N
【详解】(1)运动员沿AB段做匀加速直线运动,由
可得:a=4.5m/s2
(2)BC段由动能定理:
运动员经过C点时的动能为=3.3×104J
(3)运动员在C点受力情况:
则可得=3900N
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