内容正文:
专题02 相互作用和运动和力的关系
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点1 相互运动
2021、2022、2023、2024、2025
知识考查层面,注重多过程分析与跨模块整合。动力学问题常与牛顿运动定律、动量守恒、能量守恒结合,分析连接体、传送带等复杂系统的运动规律;或通过电磁感应模型,联动安培力与加速度的瞬时关系。命题逐渐引入非匀变速运动的数学化处理,如通过 v-t 图像的斜率变化判断加速度的非线性变化,结合积分思想计算变力作用下的位移,要求考生从图像中提取关键信息并建立微分方程。此外,运动学常与实验探究交叉,如通过光电门传感器数据验证牛顿第二定律,体现理论与实践的深度融合。
能力要求上,突出数学工具的工程化应用与逻辑推理的严谨性。考生需熟练运用导数分析瞬时速度与加速度的关系,或通过积分计算非匀变速运动的位移;部分试题引入有限差分法,如通过分段线性拟合处理复杂运动轨迹。实验探究能力的考查力度显著增强,例如设计实验测量高速列车的制动距离时,需结合传感器数据处理与误差分析,将控制变量法拓展至多变量耦合关系的研究。部分试题还引入多维度动态建模能力,如通过 “力 - 能 - 质” 转化链分析机械臂的运动响应问题,或利用傅里叶变换简化周期性振动的运动学分析,全面检验考生对物理规律的迁移能力与创新应用水平。
考点2 牛顿运动定律
2022、2023、2024
考点01 相互运动
1.(2025·重庆·高考)现代生产生活中常用无人机运送物品,如图所示,无人机携带质量为m的匀质钢管在无风的空中悬停,轻绳M端和N端系住钢管,轻绳中点O通过缆绳与无人机连接。MO、NO与竖直方向的夹角均为60°,钢管水平。则MO的弹力大小为( )(重力加速度为g)
A.2mg B.mg C. D.
【答案】B
【详解】以钢管为研究对象,设轻绳的拉力为,根据对称性可知两边绳子拉力相等,根据平衡条件 可得
故选B。
2.(2024·重庆·高考)元代王祯《农书》记载了一种人力汲水灌田农具——戽斗。某兴趣小组对戽斗汲水工作情况进行模型化处理,设计了如图甲所示实验,探究戽斗在竖直面内的受力与运动特点。该小组在位于同一水平线上的P、Q两点,分别固定一个小滑轮,将连结沙桶的细线跨过两滑轮并悬挂质量相同的砝码,让沙桶在竖直方向沿线段PQ的垂直平分线OO′运动。当沙桶质量为136.0g时,沙桶从A点由静止释放,能到达最高点B,最终停在C点。分析所拍摄的沙桶运动视频,以A点为坐标原点,取竖直向上为正方向。建立直角坐标系,得到沙桶位置y随时间t的图像如图乙所示。
(1)若将沙桶上升过程中的某一段视为匀速直线运动,则此段中随着连结沙桶的两线间夹角逐渐增大,每根线对沙桶的拉力_____(选填“逐渐增大”“保持不变”“逐渐减小”)。沙桶在B点的加速度方向_____(选填“竖直向上”“竖直向下”)。
(2)一由图乙可知,沙桶从开始运动到最终停止,机械能增加_____J(保留两位有效数字,g = 9.8m/s2)。
【答案】(1) 逐渐增大 竖直向下
(2)0.11
【详解】(1)[1][2]设细线与竖直方向夹角为θ,沙桶匀速上升2Tcosθ = Mg
当θ逐渐增大时,T逐渐增大,沙桶上升到最高点B然后下落,在最高点的加速度方向竖直向下。
(2)沙桶从开始运动到静止上升高度为8.4cm,机械能增加量为Mgh = 0.136 × 9.8 × 0.084J = 0.11J
3.(2023·重庆·高考)矫正牙齿时,可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角为α(如图),则该牙所受两牵引力的合力大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】根据平行四边形定则可知,该牙所受两牵引力的合力大小为
故选B。
4.(2022·重庆·高考)如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力( )
A.大小等于 B.大小等于
C.方向竖直向上 D.方向水平向左
【答案】B
【详解】对擦窗工具进行正视图的受力分析如图所示
水平方向上拉力与擦窗工具所受摩擦力水平分量等大反向,竖直方向上重力与擦窗工具所摩擦力竖直分量等大反向,所以擦窗工具所受摩擦力方向如图中所示,大小为
故选B。
5.(2021·重庆·高考)如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为,则该力在水平方向的分力大小为( )
A. B. C.F D.
【答案】D
【详解】沿水平方向和竖直方向将手掌对水的作用力分解,则有该力在水平方向的分力大小为
故选D。
考点02 牛顿运动定律
6.(2024·重庆·高考)2024年5月3日,嫦娥六号探测成功发射,开启月球背面采样之旅,探测器的着陆器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬停、自由下落等阶段。则组合体着陆月球的过程中( )
A.减速阶段所受合外力为0 B.悬停阶段不受力
C.自由下落阶段机械能守恒 D.自由下落阶段加速度大小g = 9.8m/s2
【答案】C
【详解】A.组合体在减速阶段有加速度,合外力不为零,故A错误;
B.组合体在悬停阶段速度为零,处于平衡状态,合力为零,仍受重力和升力,故B错误;
C.组合体在自由下落阶段只受重力,机械能守恒,故C正确;
D.月球表面重力加速度不为9.8m/s2,故D错误。
故选C。
7.(2023·重庆·高考)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的变化曲线如图所示,E、F、M、N为曲线上的点,EF、MN段可视为两段直线,其方程分别为和。无人机及其载物的总质量为2kg,取竖直向上为正方向。则( )
A.EF段无人机的速度大小为4m/s
B.FM段无人机的货物处于失重状态
C.FN段无人机和装载物总动量变化量大小为4kg∙m/s
D.MN段无人机机械能守恒
【答案】AB
【详解】A.根据EF段方程 可知EF段无人机的速度大小为 故A正确;
B.根据图像的切线斜率表示无人机的速度,可知FM段无人机先向上做减速运动,后向下做加速运动,加速度方向一直向下,则无人机的货物处于失重状态,故B正确;
C.根据MN段方程 可知MN段无人机的速度为 则有
可知FN段无人机和装载物总动量变化量大小为12kg∙m/s,故C错误;
D.MN段无人机向下做匀速直线运动,动能不变,重力势能减少,无人机的机械能不守恒,故D错误。
故选AB。
8.(2022·重庆·高考)在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中,某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线(如图)。从碰撞开始到碰撞结束过程中,若假人头部只受到安全气囊的作用,则由曲线可知,假人头部( )
A.速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积 B.动量大小先增大后减小
C.动能变化正比于曲线与横轴围成的面积 D.加速度大小先增大后减小
【答案】D
【来源】2022年新高考重庆物理高考真题
【详解】AB.由题知假人的头部只受到安全气囊的作用,则F—t图像的面积即合外力的冲量,再根据动量定理可知F—t图像的面积也是动量的变化量,且图线一直在t轴的上方,由于头部有初动量,由图可知,动量变化越来越大,则动量的大小一直减小到假人头静止,动量变化最大,AB错误;
C.根据动量与动能的关系有,而F—t图像的面积是动量的变化量,则动能的变化量与曲线与横轴围成的面积不成正比,C错误;
D.由题知假人的头部只受到安全气囊的作用,则根据牛顿定律可知a∝F,即假人头部的加速度先增大后减小,D正确。
故选D。
9.(2022·重庆·高考)一物块在倾角为的固定斜面上受到方向与斜面平行、大小与摩擦力相等的拉力作用,由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动,物块与斜面间的动摩擦因数处处相同。若拉力沿斜面向下时,物块滑到底端的过程中重力和摩擦力对物块做功随时间的变化分别如图曲线①、②所示,则( )
A.物块与斜面间的动摩擦因数为
B.当拉力沿斜面向上,重力做功为时,物块动能为
C.当拉力分别沿斜面向上和向下时,物块的加速度大小之比为1∶3
D.当拉力分别沿斜面向上和向下时,物块滑到底端时的动量大小之比为
【答案】BC
【详解】A.对物体受力分析可知,平行于斜面向下的拉力大小等于滑动摩擦力,有
由牛顿第二定律可知,物体下滑的加速度为则拉力沿斜面向下时,物块滑到底端的过程中重力和摩擦力对物块做功为, 代入数据联立解得故A错误;
C.当拉力沿斜面向上,由牛顿第二定律有 解得 则拉力分别沿斜面向上和向下时,物块的加速度大小之比为故C正确;
B.当拉力沿斜面向上,重力做功为 合力做功 则其比值为则重力做功为时,物块的动能即合外力做功为,故B正确;
D.当拉力分别沿斜面向上和向下时,物块滑到底端时的动量大小为 则动量的大小之比为 故D错误。
故选BC。
10.(2022·重庆·高考)小明设计了一个青蛙捉飞虫的游戏,游戏中蛙和虫都在竖直平面内运动。虫可以从水平x轴上任意位置处由静止开始做匀加速直线运动,每次运动的加速度大小恒为(g为重力加速度),方向均与x轴负方向成斜向上(x轴向右为正)。蛙位于y轴上M点处,,能以不同速率向右或向左水平跳出,蛙运动过程中仅受重力作用。蛙和虫均视为质点,取。
(1)若虫飞出一段时间后,蛙以其最大跳出速率向右水平跳出,在的高度捉住虫时,蛙与虫的水平位移大小之比为,求蛙的最大跳出速率。
(2)若蛙跳出的速率不大于(1)问中的最大跳出速率,蛙跳出时刻不早于虫飞出时刻,虫能被捉住,求虫在x轴上飞出的位置范围。
(3)若虫从某位置飞出后,蛙可选择在某时刻以某速率跳出,捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为;蛙也可选择在另一时刻以同一速率跳出,捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为。求满足上述条件的虫飞出的所有可能位置及蛙对应的跳出速率。
【答案】(1);(2);(3),或,
【详解】(1)虫子做匀加速直线运动,青蛙做平抛运动,由几何关系可知青蛙做平抛运动,设时间为,有联立解得,
(2)若蛙和虫同时开始运动,时间均为,则虫的水平分加速度和竖直分加速度分别为,相遇时有 解得 则最小的坐标为
若蛙和虫不同时刻出发,轨迹相切时,青蛙的平抛运动有, 可得轨迹方程为 虫的轨迹方程为 两轨迹相交,可得 整理可知
令,即 解得 虫在x轴上飞出的位置范围为
(3)设蛙的运动时间为,有,解得,若青蛙两次都向右跳出,则,解得,若青蛙一次向左跳出,一次向右跳出,则,解得,
1.(2025·重庆·高三第七次模拟调研)2025年4月11日,重庆一些地方出现了沙尘天气。如果一质量为m的沙尘微粒在空中与竖直方向夹角为斜向下匀速运动,重力加速度为 ,则该微粒所受空气作用力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】该微粒斜向下匀速运动,处于平衡状态,所受空气作用力大小等于其重力mg。
故选A。
2.(2025·重庆育才中学·二模)如题图所示,一名环卫工人拉着垃圾桶沿水平方向匀速向右运动,拉力F=200N,方向与水平方向的夹角为53°,已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,则垃圾桶受到地面的阻力大小为( )
A.80N B.120N
C.160N D.200N
【答案】B
【详解】根据垃圾桶水平方向受力平衡可知,垃圾桶受到地面的阻力大小为
故选B。
3.(2025·重庆育才·全真模考)我国一新型智能机械臂用两只机械手指捏着鸡蛋的简化模型如图所示。若两手指对鸡蛋的合力为F,鸡蛋重力为G,则( )
A.鸡蛋水平匀速运动时F = G B.鸡蛋竖直向上匀速运动时F > G
C.鸡蛋向下加速运动时F = G D.鸡蛋向上加速运动时F < G
【答案】A
【详解】AB.不论鸡蛋向哪个方向匀速运动均属于平衡状态,根据二力平衡可知F = G,故A正确,B错误;
CD.若鸡蛋速度改变,即鸡蛋有加速度,根据牛顿第二定律可知合外力与加速度方向一致,则鸡蛋向下加速运动时F < G,鸡蛋向上加速运动时F > G,故CD错误。
故选A。
4.(2025·重庆巴蜀中学·三诊)如图,固定的光滑绝缘转动轴两端通过等长的不可伸长轻质软导线连接并悬挂长为、质量为的细导体棒,空间存在辐向分布磁场(方向已标出),保证导体棒移动过程中磁场方向总是垂直于导体棒,导体棒所在处的磁感应强度大小均为,开始时导体棒静止在最低点。现给导体棒通电流,若仅通过改变导体棒中的电流大小,使导体棒由最低点缓慢移动到悬线呈水平状态,则在这个过程中( )
A.导体棒中电流方向为由指向
B.导体棒中电流应逐渐变大
C.悬线对导体棒的拉力一直增大
D.安培力对导体棒不做功
【答案】B
【详解】A.导体棒受安培力偏左,由左手定则可判断,导体棒中电流方向为由a指向b,故A错误;
BC.由受力分析可知,安培力始终与悬线拉力垂直,根据平衡条件有,
因在该过程中悬线与竖直方向的夹角变大,故T变小,变大,电流I变大,故B正确,C错误;
D.由题知,在整过程重力做负功,拉力不做功,且导体棒缓慢移动,即动能变化量为零,根据动能定理 解得 可知安培力做正功,故D错误。
故选B。
5.(2025·重庆·高三学业质量调研抽测(三))如图,在厨房中,为了方便使用吸油纸,用一个固定于墙上顶端可转动的挂钩将吸油纸卷挂起,使用过程中吸油纸卷始终与挂钩挡板接触且有挤压,若不计挡板与吸油纸卷间的摩擦,使用过程中,当吸油纸卷逐渐减少时,则( )
A.挡板对吸油纸卷作用力减小
B.挂钩对吸油纸卷作用力变大
C.挂钩对吸油纸卷作用力方向竖直向上
D.挡板和挂钩对吸油纸卷的合力保持不变
【答案】A
【详解】设挂钩对卷纸的作用力为F,方向指向左上方,挡板对卷纸的作用力为,则卷纸的受力情况如图所示
当卷纸逐渐减少时,F与竖直方向的夹角减小,重力减小,由图可知,F减小,减小,挡板和挂钩对卷纸的合力与重力大小相等,所以合力减小。
故选A。
6.(2025·重庆八中·全真模拟强化训练(三))下图是2025年1月7日西藏日喀则市定日县发生6.8级地震后起重机吊起石块的情景。正方体石块被绳子栓在起重机挂钩处。起重机和重物静止在水平地面上时,四根斜拉的绳端与竖直方向的夹角均相等,四条绳子拉力一样大。运动过程中,绳子始终绷紧。下列说法正确的是( )
A.石块从地面上升过程中一定处于平衡状态
B.当石块上升时,起重机对地的压力与起重机和石头的总重力一定大小相等
C.当石块匀速上升时,每根绳端对石头的拉力均为石块重力的四分之一
D.当起重机吊着石块水平运动时,起重机可能会受到水平地面对它的摩擦力
【答案】D
【详解】AB.当石块从静止开始上升,一定要先经历加速过程,对起重机和石块整体受力分析,加速度竖直向上,则此过程处于超重状态,AB错误;
C.当重物匀速上升时,设绳子上的拉力为F,绳子与竖直方向的夹角为,对重物受力分析有
故每根绳子上的拉力为,C错误;
D.当起重机吊着石块水平加速时,对起重机受力分析由牛顿第二定律可知,起重机一定会受到水平摩擦力;当起重机吊着石块水平匀速运动时,起重机不受水平摩擦力。D正确。
故选D。
7.(2025·重庆育才中学·模拟)2025年4月9日,重庆江北国际机场T3B航站楼正式投用。小育同学在航站楼用如图甲所示的推车推着行李箱做匀速直线运动,推车及行李箱可以简化成如图乙所示模型。则推车对整个行李箱的作用力方向可能是( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】B
【详解】行李箱做匀速直线运动,所受合外力为0,推车对行李箱作用力与重力等大反向。
故选B。
8.(2025·重庆八中·全真模考)如图所示一艘船静止在水面上,其粗糙外壁面与竖直方向夹角为,一可视为质点的机器人通过磁铁吸附在外壁并与船保持静止,磁力垂直于壁面,则该机器人受力个数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【详解】ABCD.机器人要想与船保持静止,受力分析如图所示,共受4个力,故选C。
9.(2025·重庆西大附中·模拟)雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大。如下图所示的图像中,可能正确反映雨滴下落运动情况的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】雨滴从空中由静止落下,以雨滴为对象,根据牛顿第二定律可得
由于空气阻力随雨滴下落速度的增大而增大,可知雨滴的加速度逐渐减小,所以雨滴做加速度逐渐减小的加速运动;当空气阻力等于雨滴重力时,雨滴开始做匀速直线运动。
故选C。
10.(2025·重庆西南大附中·全真模考)甲、乙两个小朋友在长度相同的两个平直滑梯上比赛。他们同时从滑梯顶端由静止开始下滑,当甲滑至滑梯底端时,乙刚好滑至中点,认为他们的运动均是匀加速直线运动,则甲、乙( )
A.滑到滑梯底端所用的时间之比为
B.滑到滑梯底端所用的时间之比为1∶2
C.所受摩擦力大小之比为1∶2
D.所受合力之比为1∶2
【答案】A
【详解】AB.根据题意,设甲、乙两个小朋友的加速度分别为、,斜面长度为,甲滑至滑梯底端所用时间分别为、,则有,, 可得,,故A正确,B错误;
CD.根据题意,由牛顿第二定律有 题中未给出甲乙两个小朋友的质量关系,无法确定所受摩擦力大小和所受合力大小关系,故CD错误。
故选A。
11.(2025·重庆巴蜀中学·三诊)如图,在某次巴蜀中学趣味运动会中,小蜀手持质量为的乒乓球拍托着质量为的球一起沿水平方向匀加速直线跑动。球拍平面与水平面之间的夹角为。不计球和球拍之间的摩擦力以及空气阻力,重力加速度为。则( )
A.乒乓球的加速度大小为
B.手对球拍的作用力为
C.球拍对乒乓球的弹力对乒乓球做正功
D.若小蜀在中途突然带着球拍减速,则乒乓球将做自由落体运动
【答案】C
【详解】A.对乒乓球受力分析如图所示
根据牛顿第二定律得 解得 故A错误;
B.对球拍和乒乓球整体受力分析,如图所示
根据平行四边形定则知,运动员对球拍的作用力为 故B错误;
C.对乒乓球受力分析如图所示
乒乓球水平向右运动,即位移水平向右;由图可知,球拍对乒乓球的弹力N与位移的夹角小于,故球拍对乒乓球的弹力N对乒乓球做正功,故C正确;
D.若小蜀在中途突然带着球拍减速,由于惯性,乒乓球的速度不会减小,将与球拍分离,在水平方向有初速度,在竖直方向受力重力作用,故乒乓球将做平抛运动,故D错误。
故选C。
12.(2025·重庆八中·三诊)手推车是实用的搬运工具,如题图所示,有一手推车的平面与挡板垂直,某次在运货时手推车平面与水平地面的夹角为,货物与手推车保持相对静止。若忽略货物与车平面之间的摩擦力,重力加速度为g。则( )
A.手推车水平匀速运动时,货物受挡板的弹力大小等于重力的大小
B.手推车向左运动时,手推车对货物的作用力的方向不可能指向右上方
C.为使货物不离开挡板,手推车水平向右的加速度不能超过
D.手推车静止时,若缓慢增大到,则手推车平面对货物的支持力大小保持不变
【答案】C
【详解】A.手推车水平匀速运动时,货物受力平衡,对货物受力分析可知,受到竖直向下的重力,挡板和车平面的支持力,则货物受挡板的弹力大小 小于重力的大小,选项A错误;
B.手推车向左减速运动时,加速度向右,则货物受合外力向右,此时手推车对货物的作用力的方向指向右上方,选项B错误;
C.当挡板对货物的弹力为零时,则由牛顿第二定律 可得 即为使货物不离开挡板,手推车水平向右的加速度不能超过,选项C正确;
D.手推车静止时,手推车平面对货物的支持力 若缓慢增大到,则手推车平面对货物的支持力大小逐渐减小到零,选项D错误。
故选C。
13.(2025·重庆育才中学·模拟)如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定在天花板上,下端与质量为m的物块A相连接。初始时刻,用挡板B托住物块A,使其处于静止状态,弹簧处于原长。利用计算机系统精确控制使挡板B竖直向下做加速度大小为a=0.5g的匀加速直线运动,直至挡板与物块A分离,分离后物块A向下做加速度减小的加速运动,达到最大速度vm,而后向下减速运动到达最低点。此后物块A在竖直方向做往复运动。则( )
A.挡板B与物块A分离时,弹簧的伸长量
B.物块A达到最大速度vm时,弹簧的伸长量
C.弹簧的最大伸长量为
D.物块A的最大速度
【答案】D
【详解】A.当挡板B与物块A分离时,A、B间的作用力为零,则此时A的加速度为。对物块A受力分析由牛顿第二定律得 解得挡板B与物块A分离时,弹簧的伸长量为 选项A错误;
B.当物块A达到最大速度时,加速度为零,则对物块A有 解得物块A达到最大速度时,弹簧的伸长量为 选项B错误;
C.若没有挡板B,物块A从弹簧原长处单独静止释放,物块A在竖直方向上做简谐运动,由对称性可知,物块A下降的高度为。当物块A在与挡板B一起运动,分离前,挡板B对物块A做负功,物块A下降的高度较小,弹簧的最大伸长量较小,小于,选项C错误;
D.当物块A与挡板B分离前,物块A的加速度始终为,由于最开始弹簧处于自由状态,则当物块A与挡板B分离后,对物块A由牛顿第二定律得 随着弹簧的伸长量x的增大,加速度a逐渐减小。所以物块A从静止到第一次达到最大速度的过程中,其加速度a随坐标x变化的图像如图所示
由可知,通过a-x图像与x轴围成的面积求解,由a-x图像得 解得物块A的最大速度为 选项D正确。
故选D。
14.(2025·重庆一中·三模)风铃由主线、吊线、铃铛、铃托四个部分组成,如图所示。某同学研究风铃静止时的受力,忽略主线、吊线的质量。下列说法正确的是( )
A.铃铛共受3个力的作用
B.吊线上、下两端受到铃铛、铃托的拉力相同
C.铃托对吊线的拉力与铃铛对吊线的拉力为一对平衡力
D.主线对铃铛的拉力大小等于铃铛的重力大小
【答案】AC
【详解】A.铃铛受到重力、主线的拉力和铃托的拉力的给的向上的拉力3个力的作用。故A正确;
BC.吊线上、下两端受到铃铛、铃托的拉力大小相同,方向相反,是一对平衡力。故B错误,C正确;
D.对铃铛、吊线和铃托整体进行受力分析,整体受到的主线向上的拉力和整体(铃铛和铃托)的重力平衡,所以主线对铃铛的拉力与铃铛的重力不平衡。故D错误。
故选AC。
15.(2025·重庆南开中学·质检八)如图所示,一列玩具小火车静止在光滑水平轨道上,甲、乙两节车厢用一质量不可忽略的硬杆相连,甲、乙的质量相等且大于硬杆的质量,甲车厢受到水平向左的拉力,乙车厢受到水平向右的拉力,硬杆对甲、乙的作用力大小分别为、,下列说法正确的是( )
A.当时, B.当时,
C.当时, D.当时,
【答案】AB
【详解】A.根据题意可知,当时,系统处于静止状态,对硬杆分析可知,,故A正确;
BC.当时,系统具有向右的加速度,取硬杆为研究对象,结合牛顿第二定律知,故B正确,C错误;
D.当时,系统具有向左的加速度,取硬杆为研究对象,结合牛顿第二定律知,故D错误。
故选AB。
16.(2025·重庆育才·全真模考)如图甲为老师办公桌的抽屉柜。已知抽屉的质量M = 1.8 kg,长度d = 1.0 m,其中放有质量m = 0.2 kg,长s = 0.2 m的书本,书本的四边与抽屉的四边均平行。书本的右端与抽屉的右端相距也为s,如图乙所示。不计柜体和抽屉的厚度以及抽屉与柜体间的摩擦,书本与抽屉间的动摩擦因数μ = 0.1。现用水平力F将抽屉拉出,抽屉遇到柜体的挡板时立即锁定不动。不考虑抽屉翻转,重力加速度g =10m/s2。求
(1)在拉出抽屉过程中,为保证书本与抽屉不产生相对滑动,水平力F的最大值;
(2)当F = 1.8 N时,从开始运动到抽屉与挡板碰撞前瞬间,抽屉对书本做的功;
(3)当F = 3.8 N时,从开始运动到书本最终停止时,书本和抽屉因摩擦产生的热量。
【答案】(1)
(2)W =0.18J
(3)
【来源】2025届重庆市育才学校高三下学期全真模拟联合考试物理试题
【详解】(1)对书本由牛顿第二定律有 解得 对抽屉和书本整体由牛顿第二定律有 解得要使书本和抽屉不发生相对滑动,F的最大值为
(2)由于N<2N,可知书本和抽屉相对静止 对抽屉和书本整体由牛顿第二定律有 解得a=0.9m/s2 对书由f=ma=0.18N 所以抽屉对书本做个W=fd=0.18J
(3)由于 可知书本和抽屉有相对滑动 对抽屉,由牛顿第二定律有 解得
设抽屉的运动时间为t1,根据运动学公式可得 解得t1=1s此时,书本的速度为m/s 书本通过的位移大小为 此后书本经过x2速度减为0,则有m 则书本最终停止时,书本和抽屉因摩擦产生的内能为J
17.(2025·重庆巴蜀中学·三诊)小明用如图所示的装置探究水平风力对平抛物体运动的影响,将一弹簧枪水平固定在风洞内距水平地面高度处,质量的小球以速度从弹簧枪枪口水平射出,小球在空中运动过程中始终受到大小不变、水平向左的风力作用、小球落到地面上的A点,A点与弹簧枪枪口水平距离。重力加速度。求:
(1)小球落地所需时间和小球所受风力的大小;
(2)小球落地时的动能。
【答案】(1)1s,5N
(2)50J
【详解】(1)小球在竖直方向做自由落体运动,落地所需时间 小球在水平方向做匀减速运动 解得 小球所受风力大小 可得
(2)小球射出至落地的过程由动能定理有 解得 或竖直方向速度
水平方向速度 动能
18.(2025·重庆育才中学·二模)如图所示,顺时针匀速转动的水平传送带长度L=4m,传送带右端紧靠静止在地面上质量m=1.5kg的木板的左端,且上表面相平。质量m1=1kg的物块A以v=7m/s水平向右的速度由最左端滑上传送带,物块A与传送带的摩擦因数μ1=0.2;一段时间后,物块A与静止在木板最左端的质量的物块B发生弹性碰撞,碰后物块A恰好可以运动到传送带最左端,物块B最终没有从木板上滑出,物块B与木板的摩擦因数μ2=0.3,木板与地面的摩擦因数μ3=0.1,两物块可视为质点,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)碰后物块A的速度大小;
(2)传送带转动的速度大小;
(3)木板的最小长度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)设物块A碰后速度大小为,由题意可知解得
(2)假设物块A到达传送带右端时与传送带能达到共同速度,则物块A与B发生弹性碰撞有
,
解得,设物块A滑上传送带后加速的距离为,由动能定理有
解得所以假设成立,即传送带转动的速度为
(3)物块B滑上木板后,物块B向右做匀减速运动,木板向右做匀加速运动,设经时间共速,物块B加速度大小为 木板的加速度 又 代入数据得, 此过程物块B的位移 平板车的位移 达到共同速度后两者保持相对静止,故平板车的最短长度
19.(2025·重庆·高三学业质量调研抽测(三))如图,在某次高空作业平台测试中,平台缆绳断裂后向下坠落。已知下落过程中两侧制动装置对平台施加的滑动摩擦力共为f=15000N,平台刚接触缓冲轻弹簧时速度为v=3m/s,此后经t=0.1s平台停止运动,轻弹簧被压缩了x=0.3m。若平台的质量为m=1200kg,g取10m/s²,不考虑空气阻力。求:
(1)平台刚接触轻弹簧时加速度大小;
(2)轻弹簧的最大弹性势能;
(3)下落过程中轻弹簧对平台的冲量。
【答案】(1)a=2.5m/s2
(2)
(3),方向竖直向上
【详解】(1)根据牛顿第二定律可得 代入数据,解得
(2)根据能量守恒可知 代入数据,解得
(3)取竖直向上为正方向,根据动量定理可得 代入数据,解得 方向与正方向相同,竖直向上。
20.(2025·重庆南开中学·质检八)如图所示,在长度的水平传送带中央有两个小物块A、B,质量分别为、,两物块与传送带间的动摩擦因数均为,两物块中央夹有储存了15J能量的微小弹性装置(不计弹性装置的长度),在外力作用下两物块保持静止。竖直面内固定一半径的光滑圆弧轨道,在最高点D与传送带平滑连接,E点位于水平地面上,水平地面足够长。若撤去对中央两物块的外力,弹性装置在较短时间内把两物块弹开,弹开两物块后,取走弹性装置并立即让传送带以的速度顺时针匀速转动。A物块落在水平地面上后不再运动,B物块每次与水平地面发生连续碰撞时,水平方向速度不变,竖直方向速度连续发生衰减。当B物块与地面发生第n次碰撞时,碰后瞬间竖直方向的速度大小与第一次碰前瞬间竖直方向的速度大小满足关系式。重力加速度,忽略空气阻力,将物块视为质点。求:
(1)弹性装置把A、B物块弹开后瞬间两物块的速度大小、;
(2)A、B物块第一次离开传送带的速度大小、以及B物块与传送带间因摩擦而产生的热量Q;
(3)在B物块与地面第n次碰撞时,A物块落点与E点的距离以及B物块落点与E点的距离。
【答案】(1),
(2),,
(3),
【详解】(1)对A与B分析,由能量守恒,有 由动量守恒,有 得到,
(2)对A,假设A一直匀加速到D点 有 则 假设不成立,A应先匀加速到与传送带共速,后以v做匀速直线运动到D点,即 对B,假设B经过x距离向左匀减速到速度为零,有 则 B没有从最左侧滑出,假设B之后一直匀加速到D点,有 则 假设成立,即对B,设经过时间,B向左匀减速到速度为零有 其中设经过时间,B向右匀加速到速度为有 其中 则
又
(3)若要物块从D点开始做平抛运动,需要满足 即 由于
A、B物块经D点后直接做平抛运动 对A,,
对B在竖直方向,第一次碰地前,有由于 第一次碰撞后瞬间B物块竖直方向速度大小为 第二次碰前瞬间B物块竖直方向速度大小为 第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔为 B物块从D点开始平抛运动到第二次碰撞时的时间间隔为 第二次碰撞后瞬间B物块竖直方向速度大小为 第三次碰前瞬间B物块竖直方向速度大小为 第二次碰撞到第三次碰撞的时间间隔为 B物块从D点开始平抛运动到第三次碰撞时的时间间隔为 如此重复,归纳可得,B物块从D点开始平抛运动到第n次碰撞时的时间间隔为 则
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专题02 相互作用和运动和力的关系
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点1 相互运动
2021、2022、2023、2024、2025
知识考查层面,注重多过程分析与跨模块整合。动力学问题常与牛顿运动定律、动量守恒、能量守恒结合,分析连接体、传送带等复杂系统的运动规律;或通过电磁感应模型,联动安培力与加速度的瞬时关系。命题逐渐引入非匀变速运动的数学化处理,如通过 v-t 图像的斜率变化判断加速度的非线性变化,结合积分思想计算变力作用下的位移,要求考生从图像中提取关键信息并建立微分方程。此外,运动学常与实验探究交叉,如通过光电门传感器数据验证牛顿第二定律,体现理论与实践的深度融合。
能力要求上,突出数学工具的工程化应用与逻辑推理的严谨性。考生需熟练运用导数分析瞬时速度与加速度的关系,或通过积分计算非匀变速运动的位移;部分试题引入有限差分法,如通过分段线性拟合处理复杂运动轨迹。实验探究能力的考查力度显著增强,例如设计实验测量高速列车的制动距离时,需结合传感器数据处理与误差分析,将控制变量法拓展至多变量耦合关系的研究。部分试题还引入多维度动态建模能力,如通过 “力 - 能 - 质” 转化链分析机械臂的运动响应问题,或利用傅里叶变换简化周期性振动的运动学分析,全面检验考生对物理规律的迁移能力与创新应用水平。
考点2 牛顿运动定律
2022、2023、2024
考点01 相互运动
1.(2025·重庆·高考)现代生产生活中常用无人机运送物品,如图所示,无人机携带质量为m的匀质钢管在无风的空中悬停,轻绳M端和N端系住钢管,轻绳中点O通过缆绳与无人机连接。MO、NO与竖直方向的夹角均为60°,钢管水平。则MO的弹力大小为( )(重力加速度为g)
A.2mg B.mg C. D.
2.(2024·重庆·高考)元代王祯《农书》记载了一种人力汲水灌田农具——戽斗。某兴趣小组对戽斗汲水工作情况进行模型化处理,设计了如图甲所示实验,探究戽斗在竖直面内的受力与运动特点。该小组在位于同一水平线上的P、Q两点,分别固定一个小滑轮,将连结沙桶的细线跨过两滑轮并悬挂质量相同的砝码,让沙桶在竖直方向沿线段PQ的垂直平分线OO′运动。当沙桶质量为136.0g时,沙桶从A点由静止释放,能到达最高点B,最终停在C点。分析所拍摄的沙桶运动视频,以A点为坐标原点,取竖直向上为正方向。建立直角坐标系,得到沙桶位置y随时间t的图像如图乙所示。
(1)若将沙桶上升过程中的某一段视为匀速直线运动,则此段中随着连结沙桶的两线间夹角逐渐增大,每根线对沙桶的拉力_____(选填“逐渐增大”“保持不变”“逐渐减小”)。沙桶在B点的加速度方向_____(选填“竖直向上”“竖直向下”)。
(2)一由图乙可知,沙桶从开始运动到最终停止,机械能增加_____J(保留两位有效数字,g = 9.8m/s2)。
3.(2023·重庆·高考)矫正牙齿时,可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F,夹角为α(如图),则该牙所受两牵引力的合力大小为( )
A.
B.
C.
D.
4.(2022·重庆·高考)如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力( )
A.大小等于 B.大小等于
C.方向竖直向上 D.方向水平向左
5.(2021·重庆·高考)如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为,则该力在水平方向的分力大小为( )
A. B. C.F D.
考点02 牛顿运动定律
6.(2024·重庆·高考)2024年5月3日,嫦娥六号探测成功发射,开启月球背面采样之旅,探测器的着陆器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬停、自由下落等阶段。则组合体着陆月球的过程中( )
A.减速阶段所受合外力为0 B.悬停阶段不受力
C.自由下落阶段机械能守恒 D.自由下落阶段加速度大小g = 9.8m/s2
7.(2023·重庆·高考)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的变化曲线如图所示,E、F、M、N为曲线上的点,EF、MN段可视为两段直线,其方程分别为和。无人机及其载物的总质量为2kg,取竖直向上为正方向。则( )
A.EF段无人机的速度大小为4m/s
B.FM段无人机的货物处于失重状态
C.FN段无人机和装载物总动量变化量大小为4kg∙m/s
D.MN段无人机机械能守恒
8.(2022·重庆·高考)在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中,某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线(如图)。从碰撞开始到碰撞结束过程中,若假人头部只受到安全气囊的作用,则由曲线可知,假人头部( )
A.速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积 B.动量大小先增大后减小
C.动能变化正比于曲线与横轴围成的面积 D.加速度大小先增大后减小
9.(2022·重庆·高考)一物块在倾角为的固定斜面上受到方向与斜面平行、大小与摩擦力相等的拉力作用,由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动,物块与斜面间的动摩擦因数处处相同。若拉力沿斜面向下时,物块滑到底端的过程中重力和摩擦力对物块做功随时间的变化分别如图曲线①、②所示,则( )
A.物块与斜面间的动摩擦因数为
B.当拉力沿斜面向上,重力做功为时,物块动能为
C.当拉力分别沿斜面向上和向下时,物块的加速度大小之比为1∶3
D.当拉力分别沿斜面向上和向下时,物块滑到底端时的动量大小之比为
10.(2022·重庆·高考)小明设计了一个青蛙捉飞虫的游戏,游戏中蛙和虫都在竖直平面内运动。虫可以从水平x轴上任意位置处由静止开始做匀加速直线运动,每次运动的加速度大小恒为(g为重力加速度),方向均与x轴负方向成斜向上(x轴向右为正)。蛙位于y轴上M点处,,能以不同速率向右或向左水平跳出,蛙运动过程中仅受重力作用。蛙和虫均视为质点,取。
(1)若虫飞出一段时间后,蛙以其最大跳出速率向右水平跳出,在的高度捉住虫时,蛙与虫的水平位移大小之比为,求蛙的最大跳出速率。
(2)若蛙跳出的速率不大于(1)问中的最大跳出速率,蛙跳出时刻不早于虫飞出时刻,虫能被捉住,求虫在x轴上飞出的位置范围。
(3)若虫从某位置飞出后,蛙可选择在某时刻以某速率跳出,捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为;蛙也可选择在另一时刻以同一速率跳出,捉住虫时蛙与虫的运动时间之比为。求满足上述条件的虫飞出的所有可能位置及蛙对应的跳出速率。
1.(2025·重庆·高三第七次模拟调研)2025年4月11日,重庆一些地方出现了沙尘天气。如果一质量为m的沙尘微粒在空中与竖直方向夹角为斜向下匀速运动,重力加速度为 ,则该微粒所受空气作用力大小为( )
A. B. C. D.
2.(2025·重庆育才中学·二模)如题图所示,一名环卫工人拉着垃圾桶沿水平方向匀速向右运动,拉力F=200N,方向与水平方向的夹角为53°,已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,则垃圾桶受到地面的阻力大小为( )
A.80N B.120N
C.160N D.200N
3.(2025·重庆育才·全真模考)我国一新型智能机械臂用两只机械手指捏着鸡蛋的简化模型如图所示。若两手指对鸡蛋的合力为F,鸡蛋重力为G,则( )
A.鸡蛋水平匀速运动时F = G B.鸡蛋竖直向上匀速运动时F > G
C.鸡蛋向下加速运动时F = G D.鸡蛋向上加速运动时F < G
4.(2025·重庆巴蜀中学·三诊)如图,固定的光滑绝缘转动轴两端通过等长的不可伸长轻质软导线连接并悬挂长为、质量为的细导体棒,空间存在辐向分布磁场(方向已标出),保证导体棒移动过程中磁场方向总是垂直于导体棒,导体棒所在处的磁感应强度大小均为,开始时导体棒静止在最低点。现给导体棒通电流,若仅通过改变导体棒中的电流大小,使导体棒由最低点缓慢移动到悬线呈水平状态,则在这个过程中( )
A.导体棒中电流方向为由指向
B.导体棒中电流应逐渐变大
C.悬线对导体棒的拉力一直增大
D.安培力对导体棒不做功
5.(2025·重庆·高三学业质量调研抽测(三))如图,在厨房中,为了方便使用吸油纸,用一个固定于墙上顶端可转动的挂钩将吸油纸卷挂起,使用过程中吸油纸卷始终与挂钩挡板接触且有挤压,若不计挡板与吸油纸卷间的摩擦,使用过程中,当吸油纸卷逐渐减少时,则( )
A.挡板对吸油纸卷作用力减小
B.挂钩对吸油纸卷作用力变大
C.挂钩对吸油纸卷作用力方向竖直向上
D.挡板和挂钩对吸油纸卷的合力保持不变
6.(2025·重庆八中·全真模拟强化训练(三))下图是2025年1月7日西藏日喀则市定日县发生6.8级地震后起重机吊起石块的情景。正方体石块被绳子栓在起重机挂钩处。起重机和重物静止在水平地面上时,四根斜拉的绳端与竖直方向的夹角均相等,四条绳子拉力一样大。运动过程中,绳子始终绷紧。下列说法正确的是( )
A.石块从地面上升过程中一定处于平衡状态
B.当石块上升时,起重机对地的压力与起重机和石头的总重力一定大小相等
C.当石块匀速上升时,每根绳端对石头的拉力均为石块重力的四分之一
D.当起重机吊着石块水平运动时,起重机可能会受到水平地面对它的摩擦力
7.(2025·重庆育才中学·模拟)2025年4月9日,重庆江北国际机场T3B航站楼正式投用。小育同学在航站楼用如图甲所示的推车推着行李箱做匀速直线运动,推车及行李箱可以简化成如图乙所示模型。则推车对整个行李箱的作用力方向可能是( )
A.① B.② C.③ D.④
8.(2025·重庆八中·全真模考)如图所示一艘船静止在水面上,其粗糙外壁面与竖直方向夹角为,一可视为质点的机器人通过磁铁吸附在外壁并与船保持静止,磁力垂直于壁面,则该机器人受力个数为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
9.(2025·重庆西大附中·模拟)雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大。如下图所示的图像中,可能正确反映雨滴下落运动情况的是( )
A. B. C. D.
10.(2025·重庆西南大附中·全真模考)甲、乙两个小朋友在长度相同的两个平直滑梯上比赛。他们同时从滑梯顶端由静止开始下滑,当甲滑至滑梯底端时,乙刚好滑至中点,认为他们的运动均是匀加速直线运动,则甲、乙( )
A.滑到滑梯底端所用的时间之比为
B.滑到滑梯底端所用的时间之比为1∶2
C.所受摩擦力大小之比为1∶2
D.所受合力之比为1∶2
11.(2025·重庆巴蜀中学·三诊)如图,在某次巴蜀中学趣味运动会中,小蜀手持质量为的乒乓球拍托着质量为的球一起沿水平方向匀加速直线跑动。球拍平面与水平面之间的夹角为。不计球和球拍之间的摩擦力以及空气阻力,重力加速度为。则( )
A.乒乓球的加速度大小为
B.手对球拍的作用力为
C.球拍对乒乓球的弹力对乒乓球做正功
D.若小蜀在中途突然带着球拍减速,则乒乓球将做自由落体运动
12.(2025·重庆八中·三诊)手推车是实用的搬运工具,如题图所示,有一手推车的平面与挡板垂直,某次在运货时手推车平面与水平地面的夹角为,货物与手推车保持相对静止。若忽略货物与车平面之间的摩擦力,重力加速度为g。则( )
A.手推车水平匀速运动时,货物受挡板的弹力大小等于重力的大小
B.手推车向左运动时,手推车对货物的作用力的方向不可能指向右上方
C.为使货物不离开挡板,手推车水平向右的加速度不能超过
D.手推车静止时,若缓慢增大到,则手推车平面对货物的支持力大小保持不变
13.(2025·重庆育才中学·模拟)如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定在天花板上,下端与质量为m的物块A相连接。初始时刻,用挡板B托住物块A,使其处于静止状态,弹簧处于原长。利用计算机系统精确控制使挡板B竖直向下做加速度大小为a=0.5g的匀加速直线运动,直至挡板与物块A分离,分离后物块A向下做加速度减小的加速运动,达到最大速度vm,而后向下减速运动到达最低点。此后物块A在竖直方向做往复运动。则( )
A.挡板B与物块A分离时,弹簧的伸长量
B.物块A达到最大速度vm时,弹簧的伸长量
C.弹簧的最大伸长量为
D.物块A的最大速度
14.(2025·重庆一中·三模)风铃由主线、吊线、铃铛、铃托四个部分组成,如图所示。某同学研究风铃静止时的受力,忽略主线、吊线的质量。下列说法正确的是( )
A.铃铛共受3个力的作用
B.吊线上、下两端受到铃铛、铃托的拉力相同
C.铃托对吊线的拉力与铃铛对吊线的拉力为一对平衡力
D.主线对铃铛的拉力大小等于铃铛的重力大小
15.(2025·重庆南开中学·质检八)如图所示,一列玩具小火车静止在光滑水平轨道上,甲、乙两节车厢用一质量不可忽略的硬杆相连,甲、乙的质量相等且大于硬杆的质量,甲车厢受到水平向左的拉力,乙车厢受到水平向右的拉力,硬杆对甲、乙的作用力大小分别为、,下列说法正确的是( )
A.当时, B.当时,
C.当时, D.当时,
16.(2025·重庆育才·全真模考)如图甲为老师办公桌的抽屉柜。已知抽屉的质量M = 1.8 kg,长度d = 1.0 m,其中放有质量m = 0.2 kg,长s = 0.2 m的书本,书本的四边与抽屉的四边均平行。书本的右端与抽屉的右端相距也为s,如图乙所示。不计柜体和抽屉的厚度以及抽屉与柜体间的摩擦,书本与抽屉间的动摩擦因数μ = 0.1。现用水平力F将抽屉拉出,抽屉遇到柜体的挡板时立即锁定不动。不考虑抽屉翻转,重力加速度g =10m/s2。求
(1)在拉出抽屉过程中,为保证书本与抽屉不产生相对滑动,水平力F的最大值;
(2)当F = 1.8 N时,从开始运动到抽屉与挡板碰撞前瞬间,抽屉对书本做的功;
(3)当F = 3.8 N时,从开始运动到书本最终停止时,书本和抽屉因摩擦产生的热量。
17.(2025·重庆巴蜀中学·三诊)小明用如图所示的装置探究水平风力对平抛物体运动的影响,将一弹簧枪水平固定在风洞内距水平地面高度处,质量的小球以速度从弹簧枪枪口水平射出,小球在空中运动过程中始终受到大小不变、水平向左的风力作用、小球落到地面上的A点,A点与弹簧枪枪口水平距离。重力加速度。求:
(1)小球落地所需时间和小球所受风力的大小;
(2)小球落地时的动能。
18.(2025·重庆育才中学·二模)如图所示,顺时针匀速转动的水平传送带长度L=4m,传送带右端紧靠静止在地面上质量m=1.5kg的木板的左端,且上表面相平。质量m1=1kg的物块A以v=7m/s水平向右的速度由最左端滑上传送带,物块A与传送带的摩擦因数μ1=0.2;一段时间后,物块A与静止在木板最左端的质量的物块B发生弹性碰撞,碰后物块A恰好可以运动到传送带最左端,物块B最终没有从木板上滑出,物块B与木板的摩擦因数μ2=0.3,木板与地面的摩擦因数μ3=0.1,两物块可视为质点,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)碰后物块A的速度大小;
(2)传送带转动的速度大小;
(3)木板的最小长度。
19.(2025·重庆·高三学业质量调研抽测(三))如图,在某次高空作业平台测试中,平台缆绳断裂后向下坠落。已知下落过程中两侧制动装置对平台施加的滑动摩擦力共为f=15000N,平台刚接触缓冲轻弹簧时速度为v=3m/s,此后经t=0.1s平台停止运动,轻弹簧被压缩了x=0.3m。若平台的质量为m=1200kg,g取10m/s²,不考虑空气阻力。求:
(1)平台刚接触轻弹簧时加速度大小;
(2)轻弹簧的最大弹性势能;
(3)下落过程中轻弹簧对平台的冲量。
20.(2025·重庆南开中学·质检八)如图所示,在长度的水平传送带中央有两个小物块A、B,质量分别为、,两物块与传送带间的动摩擦因数均为,两物块中央夹有储存了15J能量的微小弹性装置(不计弹性装置的长度),在外力作用下两物块保持静止。竖直面内固定一半径的光滑圆弧轨道,在最高点D与传送带平滑连接,E点位于水平地面上,水平地面足够长。若撤去对中央两物块的外力,弹性装置在较短时间内把两物块弹开,弹开两物块后,取走弹性装置并立即让传送带以的速度顺时针匀速转动。A物块落在水平地面上后不再运动,B物块每次与水平地面发生连续碰撞时,水平方向速度不变,竖直方向速度连续发生衰减。当B物块与地面发生第n次碰撞时,碰后瞬间竖直方向的速度大小与第一次碰前瞬间竖直方向的速度大小满足关系式。重力加速度,忽略空气阻力,将物块视为质点。求:
(1)弹性装置把A、B物块弹开后瞬间两物块的速度大小、;
(2)A、B物块第一次离开传送带的速度大小、以及B物块与传送带间因摩擦而产生的热量Q;
(3)在B物块与地面第n次碰撞时,A物块落点与E点的距离以及B物块落点与E点的距离。
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