高效作业36 专题强化 动力学图像问题-【精彩三年】2024-2025学年高中物理必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

高效作业36 [专题强化　动力学图像问题](见学生用书P199) [A级　新教材落实与巩固] 1．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图像如图所示，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)(　A　) A．0.2，6 N　　　　　B．0.1，6 N C．0.2，8 N D．0.1，8 N 【解析】 由v——t图像知a1＝1 m/s2，a2＝－2 m/s2，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1，－μmg＝ma2，解得μ＝0.2，F＝6 N，选项A正确。 2．小朋友玩竖直向上抛球游戏，理想情况下(忽略一切阻力和水平的风力作用)，可以把球的运动看成只受重力的运动，但实际情形中球受到的空气阻力不能忽略。假设空气阻力大小恒定，取向上为正方向，则两种情况下小球从抛出到回到抛出点的过程中速度—时间图像正确的是(　C　) 　A．　　　　　　　　　　B． 　C．　　　　　　　　　　D． 【解析】 理想情况下球的运动看成只受重力的运动，则加速度为g不变，从抛出到回到出发点的v——t图像是一条倾斜的直线；若有空气阻力，则上升阶段的加速度大小a1＝g＋>g，下降阶段的加速度大小a2＝g－<g，根据v＝at，可知上升阶段的时间小于下降阶段的时间；根据h＝，可知上升的高度将减小，即图像与时间轴围成的面积减小，故选C。 3．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2。由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(　A　) A．0.5 kg，0.4 B．1.5 kg， C．0.5 kg，0.2 D．1 kg，0.2 【解析】 由题图乙可以看出，物块在4～6 s时间内做匀速直线运动，根据力的平衡条件有Ff＝F3＝2 N，在2～4 s时间内物块做匀加速直线运动，加速度a＝＝2 m/s2，由题图甲可知，在此段时间内，推力F2＝3 N，由牛顿第二定律得F2－Ff＝ma，代入数据解得m＝0.5 kg，滑动摩擦力Ff＝μmg，代入数据解得μ＝0.4，故选A。 4．(多选)物体A、B、C均静止在同一水平面上，它们的质量分别为mA、mB、mC，与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB、μC，用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C，所得加速度a与拉力F的关系图线如图中甲、乙、丙所示，则以下说法正确的是(　ABD　) A．μA＝μB，mA＜mB B．μB＜μC，mB＝mC C．μB＝μC，mB＞mC D．μA＜μC，mA＜mC 【解析】 根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，得a＝－μg，则a——F图像的斜率k＝，由题图可看出，乙、丙的斜率相等且小于甲的斜率，则mA＜mB＝mC；当F＝0时，a＝－μg，根据题图可看出，μA＝μB＜μC，故选A、B、D。 5．如图甲所示，在粗糙程度处处相同的水平地面上，质量为1 kg的物块在水平向右的拉力F作用下由静止开始运动，4 s末撤去拉力。g取10 m/s2。物块运动的速度v与时间t的关系如图乙所示，由图像可知(　C　) A．在2～4 s时间内，力F＝0 B．物块与地面之间的动摩擦因数为0.25 C．在0～2 s时间内，力F的大小为4 N D．在0～2 s时间内，力F逐渐增大 【解析】 在4～6 s时间内物块做匀减速运动的加速度大小为a′＝ m/s2＝2 m/s2，根据牛顿第二定律得Ff＝μmg＝ma′，解得物块与地面之间的动摩擦因数为μ＝＝0.2，故B错误；在2～4 s 时间内，物块做匀速运动，根据受力平衡可得F′＝Ff＝μmg＝2 N，故A错误；在0～2 s时间内，根据v——t图像可知，物块做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得F－μmg＝ma，又a＝ m/s2＝2 m/s2，联立解得拉力F＝4 N，故C正确，D错误。 6．学习小组利用智能手机测量加速度，打开手机上测加速度的应用软件，将手机向上抛出，然后又在抛出点接住手机，以竖直向下为正方向，截取一段手机加速度随时间变化的图像，如图所示，已知手机质量为m，重力加速度g取10 m/s2，则下列判断正确的是(　C　) A．t1时刻手掌对手机的作用力为2mg B．t2时刻手机刚好离开手掌 C．t3时刻手机刚好离开手掌 D．t4时刻手机已经落到手掌上 【解析】 t1时刻a1＝－20 m/s2＝－2g，根据牛顿第二定律得－F＋mg＝ma1，解得F＝3mg，即手掌对手机的作用力为3mg，故A错误；t2时刻加速度为0，手掌对手机的作用力大小等于手机的重力大小，手机没有离开手掌，故B错误；t3时刻手机的加速度刚好等于重力加速度，手机刚好离开手掌，故C正确；t4时刻以及后面一段时间，手机加速度为重力加速度，手机没有落到手掌上，故D错误。 7．如图甲所示，倾角为θ的斜面体固定在水平地面上，一物体在水平推力F的作用下沿斜面向上运动，逐渐增大F，物体的加速度随之改变，其加速度a随F变化的图像如图乙所示。g取10 m/s2。根据图乙中所提供的信息，下列判断正确的是(　D　) A．若斜面光滑，可计算出加速度为6 m/s2时物体的速度 B．若斜面光滑，可作出物体运动的速度—时间图像 C．若斜面粗糙，增大物体的质量后重复前面的实验，得到的图像斜率保持不变 D．若斜面粗糙，换一质量为原质量两倍的另一物体重复刚才的实验，得到图像的纵坐标截距保持不变 【解析】 题中并未说明力F随时间变化的情况，故无法求出加速度为6 m/s2时物体的速度大小，故A错误；由于不知道物体的受力随时间变化情况，无法求出各时刻物体的速度，无法作出物体的速度—时间图像，故B错误；若斜面粗糙，对物体受力分析，沿斜面方向，由牛顿第二定律有F cos θ－mg sin θ－μ(mg cos θ＋F sin θ)＝ma1，解得a1＝F－(g sin θ＋μg cos θ)，可知增大物体的质量后重复前面的实验，得到的图像斜率变小，故C错误；由以上分析可知，换一质量为原质量两倍的另一物体重复刚才的实验，得到图像的纵坐标截距保持不变，故D正确。 8．(多选)如图甲所示，在水平地面上有一长木板B，其上叠放木块A。假定木板与地面之间、木块和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等。用一水平力F作用于B，A、B的加速度与F的关系如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法中正确的是(　AC　) A．A的质量为0.5 kg B．B的质量为1.5 kg C．B与地面间的动摩擦因数为0.2 D．A、B间的动摩擦因数为0.2 【解析】 由题图可知，当F<3 N时，A、B一起保持静止；当3 N≤F<9 N时，A、B一起运动，保持相对静止，地面对B的最大静摩擦力为Ff地＝3 N；当F>9 N时，A与B发生相对滑动，B对A的最大静摩擦力Ff＝mAa1＝4mA(N)，当F＝9 N时，对A、B由牛顿第二定律得9 N－Ff地＝(mA＋mB)a1，当F＝13 N时，对B由牛顿第二定律有13 N－Ff地－Ff＝mBa2，联立解得mA＝0.5 kg，mB＝1 kg，故A正确，B错误。B与地面间的摩擦力为Ff地＝μ1(mA＋mB)g，解得B与地面间的动摩擦因数为μ1＝0.2，故C正确。A、B间的摩擦力为Ff＝mAa1＝μ2mAg，解得A、B间的动摩擦因数为μ2＝0.4，故D错误。 9．2024·河南开封期末(多选)如图所示，质量为2 kg的小车静止在足够长的光滑水平地面上，质量为1 kg的滑块(视为质点)以6 m/s的水平向右的初速度滑上小车左端，最后在小车的中点处与小车共速。滑块与小车间的动摩擦因数为0.4，重力加速度g取10 m/s2，则(　BC　) A．滑块滑上小车瞬间，小车的加速度大小为4 m/s2 B．滑块滑上小车瞬间，小车的加速度大小为2 m/s2 C．小车的长度为6 m D．小车的长度为8 m 【解析】 滑块滑上小车瞬间，对小车进行受力分析，则有μmg＝Ma，解得a＝2 m/s2，A错误，B正确；滑块滑上小车瞬间，对滑块有μmg＝ma1，解得a1＝4 m/s2，滑块从滑上小车到与小车共速，有v－a1t＝at，且＝vt－a1t2－at2，解得L＝6 m，C正确，D错误。 [B级　素养养成与评价] 10．(多选)如图甲所示，质量m＝1 kg的物体置于倾角θ＝37°的固定粗糙斜面上，t＝0时对物体施以平行于斜面向上的拉力F，t＝1 s时撤去拉力F，物体运动的部分v——t图像如图乙所示。已知斜面足够长，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列说法中正确的是(　ACD　) A．拉力的大小为30 N B．在0～2 s时间内，物体的位移为25.5 m C．物体与斜面间的动摩擦因数为0.5 D．t＝4 s时物体的速度大小为2 m/s 【解析】 根据v——t图像的斜率等于加速度，则得物体匀加速直线运动的加速度大小为a1＝20 m/s2，根据牛顿第二定律得F－mg sin 37°－μmg cos 37°＝ma1，撤去力F后，物体做匀减速直线运动的加速度大小为a2＝10 m/s2，根据牛顿第二定律得mg sin 37°＋μmg cos 37°＝ma2，由以上各式联立解得F＝30 N，μ＝0.5，故A、C正确；v——t图像与时间轴所围的面积表示位移，由题图可知，在0～2 s时间内物体的位移为x＝×1×20 m＋×(10＋20)×1 m＝25 m，故B错误；t＝3 s时物体的速度减为0，由于μ＝0.5＜tan 37°，则物体将沿斜面下滑，加速度大小为a3＝＝2 m/s2，方向沿斜面向下，则t＝4 s时，即物体下滑1 s时的速度为v＝a3t1＝2×1 m/s＝2 m/s，故D正确。 11．(多选)用水平拉力使雪橇在平坦的雪地上由静止开始沿直线运动，雪橇运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示，图中b、c和n均为已知量，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　ABD　) A．雪橇做变加速直线运动 B．雪橇的质量为－ C．雪橇与雪地间的动摩擦因数为 D．拉力F＝nb时，雪橇的加速度大小为c 【解析】 由题图知雪橇拉力和加速度均变化，做变加速直线运动，故A正确；设雪橇的质量为m，雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，依据牛顿第二定律，对雪橇有F－μmg＝ma，即F＝μmg＋ma，图像斜率表示雪橇的质量，得m＝－，故B正确；若F＝0，则c＝－μg，得μ＝－，故C错误；当拉力F＝nb时，加速度a＝＝c(1－n)，故D正确。 12．(多选)如图甲所示，固定光滑细杆与水平地面成倾角α，在杆上套有一个质量m＝2 kg的光滑小环，小环在沿杆方向向上的拉力F作用下向上运动。在0～2 s时间内，拉力的大小为10 N，小环运动的速度随时间变化的规律如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则(　BD　) A．小环在加速运动时的加速度a的大小为5 m/s2 B．细杆与水平地面之间的夹角α＝30° C．在2～4 s时间内，拉力大小为12 N D．t＝4 s时撤去拉力，小环还能上滑0.4 m 【解析】 由题图乙可知，小环在加速运动时的加速度大小为a＝＝ m/s2＝0.5 m/s2，'故A错误；由v——t图像可知，在0～2 s时间内小环做匀速直线运动，根据受力平衡可得mg sin α＝F1＝10 N，解得α＝30°，故B正确；在2～4 s时间内，根据牛顿第二定律可得F2－mg sin α＝ma，解得拉力大小为F2＝11 N，故C错误；t＝4 s时撤去拉力，小环的加速度大小变为a′＝＝5 m/s2，小环还能上滑的距离为x＝＝ m＝0.4 m，故D正确。 13．(多选)如图甲所示，物块的质量为m＝1 kg，初速度为v0＝10 m/s，在一水平向左、大小不变的力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻该力F突然反向，整个过程中物块的v2——x关系图像如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　BD　) A．在0～1 s时间内，物块做匀加速运动 B．在t＝1 s时刻该力F反向 C．外力F的大小为8 N D．物块与水平面间的动摩擦因数为0.3 【解析】 物块的初速度v0＝10 m/s，由v＝2a1x得加速度a1＝＝ m/s2＝10 m/s2，减速的时间为t1＝＝1 s，即0～1 s 时间内物块做匀减速运动，在t＝1 s时刻该力F反向，选项A错误，B正确；力F方向向左时，由牛顿第二定律有F＋μmg＝ma1，力F反向后的加速度a2＝＝ m/s2＝4 m/s2，则由牛顿第二定律有F－μmg＝ma2，解得F＝7 N，μ＝0.3，选项C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$