内容正文:
运动和力的关系
基础巩固
1.(5分)(2025·甘肃兰州一模)在东汉王充所著的《论衡·状留篇》中提到“是故湍濑之流,沙石转而大石不移。何者?大石重而沙石轻也。”从物理学的角度对文中所描述现象的解释,下列说法正确的是( )
A.水冲沙石,沙石才能运动,因为力是产生运动的原因
B.“沙石转而大石不移”是因为物体运动状态改变的难易程度与质量有关
C.只有在水的持续冲力作用下沙石才能一直运动,是因为运动需要力来维持
D.“大石不移”是因为大石受到的阻力大于水的冲力
2.(5分)下列有关力和运动的说法正确的是( )
A.把手中的铅球由静止释放,铅球竖直下落是因为惯性
B.汽车的速度越大,刹车时越难停下来,说明速度越大,惯性越大
C.牛顿第一定律也被叫作惯性定律
D.汽车紧急刹车时乘客向前倾,是因为乘客受到向前的惯性力
3.(5分)如图所示,匀速向右运动的水罐车内装满了水,车内有一浮在顶部的乒乓球A、一沉底的金属球B。当水罐车刹车时,两小球相对容器的运动情况是( )
A.A、B球一起向右运动
B.A球向左运动,B球向右运动
C.A球向右运动,B球向左运动
D.A、B球一起向左运动
4.(5分)(2025·九省联考安徽卷)某国宇航局发射行星探测卫星,由于没有把部分资料中实际使用的单位制转换为国际单位制,造成重大损失。国际单位制中力学有三个基本单位,用这三个基本单位导出功率单位——瓦特(W)的表达形式为( )
A.kg·m2·s-3 B.kg·m3·s-2
C.kg2·m3·s-1 D.kg2·m·s-3
5.(5分)如图所示,瘦子甲和大力士乙用一根绳拔河(绳子质量不计),最后乙获胜。下列说法正确的是( )
A.两人僵持不下保持静止时,地面对甲的摩擦力水平向右
B.两人僵持不下保持静止时,甲的重力和地面对甲的支持力是一对相互作用力
C.甲被加速向右拉时,绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小
D.甲被加速向右拉时,绳对甲的拉力大小等于甲对绳的拉力大小
6.(5分)(多选)下列说法正确的是( )
A.对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力,在力刚作用瞬间,物体立即获得加速度
B.物体由于做加速运动,所以才受合力作用
C.F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关
D.物体所受合力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小
7.(5分) (多选)(2024·湖北黄冈高三质检)如图所示,处于自然状态下的轻弹簧一端固定在水平地面上,质量为m的小球从弹簧的另一端所在位置由静止释放,设小球和弹簧一直处于竖直方向,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g。在小球将弹簧压缩到最短的过程中,下列叙述中正确的是( )
A.小球的速度先增大后减小
B.小球的加速度先减小后增大
C.小球速度最大时弹簧的形变量为
D.弹簧的最大形变量为
综合提升
8.(5分)汽车在高速行驶时会受到空气阻力的影响,已知空气阻力f=cρSv2,其中c为空气阻力系数,ρ为空气密度,S为物体迎风面积,v为物体与空气的相对运动速度。则空气阻力系数c的国际单位是( )
A.常数,没有单位 B.
C. D.
9.(5分)昆虫沫蝉跳跃的高度可达0.7 m,而其身体长度仅有几毫米,跳跃能力远远超过了人们先前所认为的昆虫界的“跳高冠军”——跳蚤。已知沫蝉起跳时平均加速度可达3.8 km/s2,则沫蝉起跳时对地面的平均压力大小与其受到的重力大小的比约为( )
A.3.8∶1 B.38∶1
C.380∶1 D.3 800∶1
10.(5分)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。一质量为70.0 kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(重力加速度大小g取10 m/s2)( )
A.510 N B.490 N
C.890 N D.910 N
11.(5分) (多选)如图甲所示,一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体,一半径为r、质量为m的金属小球,从t=0时刻起,由液面静止释放,小球在液体中下落,其加速度a随速度v的变化规律如图乙所示。已知小球在液体中受到的阻力Ff=6πηvr,式中r是小球的半径,v是小球的速度,η是常数。忽略小球在液体中受到的浮力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小球的最大加速度为g
B.小球的速度从0增加到v0的过程中,做匀变速运动
C.小球先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动
D.小球的最大速度为
12.(5分)如图为用索道运输重物的情境,已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°,重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3。当载重车厢沿索道向上加速运动时,质量为m的重物与车厢仍然保持相对静止状态,重物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g,那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为( )
A.0.35mg B.0.3mg
C.0.23mg D.0.2mg
13.(5分)(多选)水平地面上放置一质量为m的木箱,木箱与地面间的动摩擦因数恒定。如图甲所示,一小孩用一水平推力F推木箱,木箱在水平地面上做匀速直线运动;如图乙所示,一大人用等大的拉力与水平方向成74°角斜向上拉木箱,木箱仍在水平地面上做匀速直线运动。已知重力加速度g取10 m/s2,sin 74°=0.96,cos 74°=0.28,则( )
A.木箱与地面间的动摩擦因数为0.75
B.若拉力F与水平方向的夹角为53°,则木箱的加速度大小为1 m/s2
C.若用大小为2F的力水平推木箱,木箱的加速度大小为7.5 m/s2
D.若用大小为2F且与水平方向成74°角的斜向上的力拉木箱时,木箱离开地面
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运动和力的关系
基础巩固
1.(5分)(2025·甘肃兰州一模)在东汉王充所著的《论衡·状留篇》中提到“是故湍濑之流,沙石转而大石不移。何者?大石重而沙石轻也。”从物理学的角度对文中所描述现象的解释,下列说法正确的是( B )
A.水冲沙石,沙石才能运动,因为力是产生运动的原因
B.“沙石转而大石不移”是因为物体运动状态改变的难易程度与质量有关
C.只有在水的持续冲力作用下沙石才能一直运动,是因为运动需要力来维持
D.“大石不移”是因为大石受到的阻力大于水的冲力
解析:水冲沙石,沙石才能运动,因为水的冲击力克服了阻力,故力是改变物体运动的原因,故A错误;物体总有保持原有运动状态的性质,这种性质即为惯性,其大小只与质量有关,质量越大惯性越大,力是改变物体运动状态的原因,重的大石由于质量太大,惯性太大,所以运动状态不容易被水流改变,故B正确;物体的运动不需要力来维持,如运动的沙石不受力的作用时,可以做匀速直线运动,故C错误;“大石不移”是因为水的冲力等于大石受到的阻力,大石所受的合力为零,故D错误。
2.(5分)下列有关力和运动的说法正确的是( C )
A.把手中的铅球由静止释放,铅球竖直下落是因为惯性
B.汽车的速度越大,刹车时越难停下来,说明速度越大,惯性越大
C.牛顿第一定律也被叫作惯性定律
D.汽车紧急刹车时乘客向前倾,是因为乘客受到向前的惯性力
解析:把手中的铅球由静止释放后,铅球能竖直下落,是由于铅球受到竖直向下的重力,故A错误;惯性只与质量有关,与速度无关,故B错误;牛顿第一定律也被叫作惯性定律,故C正确;汽车紧急刹车时,乘客会向前倾,这是由于乘客具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故D错误。
3.(5分)如图所示,匀速向右运动的水罐车内装满了水,车内有一浮在顶部的乒乓球A、一沉底的金属球B。当水罐车刹车时,两小球相对容器的运动情况是( B )
A.A、B球一起向右运动
B.A球向左运动,B球向右运动
C.A球向右运动,B球向左运动
D.A、B球一起向左运动
解析:水罐车刹车时,由于惯性,水罐车内的水、乒乓球A、金属球B有想保持原来向右运动状态的趋势,但由于乒乓球A的密度小于水的密度,即乒乓球A的质量小于同体积水的质量,质量小,惯性就小,所以乒乓球A会被相对于车向右运动的水挤向左边,故乒乓球A会向左运动;而金属球B的质量较大,惯性较大,在与水的抗衡中会向右运动。故选B。
4.(5分)(2025·九省联考安徽卷)某国宇航局发射行星探测卫星,由于没有把部分资料中实际使用的单位制转换为国际单位制,造成重大损失。国际单位制中力学有三个基本单位,用这三个基本单位导出功率单位——瓦特(W)的表达形式为( A )
A.kg·m2·s-3 B.kg·m3·s-2
C.kg2·m3·s-1 D.kg2·m·s-3
解析:由功率的定义式P=得,功率的单位为W====kg·m2·s-3,故选A。
5.(5分)如图所示,瘦子甲和大力士乙用一根绳拔河(绳子质量不计),最后乙获胜。下列说法正确的是( D )
A.两人僵持不下保持静止时,地面对甲的摩擦力水平向右
B.两人僵持不下保持静止时,甲的重力和地面对甲的支持力是一对相互作用力
C.甲被加速向右拉时,绳对乙的拉力大小大于绳对甲的拉力大小
D.甲被加速向右拉时,绳对甲的拉力大小等于甲对绳的拉力大小
解析:两人僵持不下保持静止时,甲有向右的运动趋势,地面对甲的摩擦力水平向左,故A错误;两人僵持不下保持静止时,甲的重力和地面对甲的支持力作用在同一物体上,是一对平衡力,故B错误;同一根绳子上的拉力相等,则甲被加速向右拉时,绳对乙的拉力大小和绳对甲的拉力大小是相等的,故C错误,D正确。
6.(5分)(多选)下列说法正确的是( ACD )
A.对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力,在力刚作用瞬间,物体立即获得加速度
B.物体由于做加速运动,所以才受合力作用
C.F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关
D.物体所受合力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小
解析:由于物体的加速度与合力是瞬时对应关系,因此在力刚作用瞬间,物体会立即获得加速度,A正确;根据因果关系,合力是产生加速度的原因,即物体由于受合力作用,才会产生加速度,B错误;F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关,C正确;由牛顿第二定律知物体所受合力减小,加速度一定会减小,而速度的变化由加速度和初速度共同决定,不一定会减小,D正确。
7.(5分) (多选)(2024·湖北黄冈高三质检)如图所示,处于自然状态下的轻弹簧一端固定在水平地面上,质量为m的小球从弹簧的另一端所在位置由静止释放,设小球和弹簧一直处于竖直方向,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g。在小球将弹簧压缩到最短的过程中,下列叙述中正确的是( ABC )
A.小球的速度先增大后减小
B.小球的加速度先减小后增大
C.小球速度最大时弹簧的形变量为
D.弹簧的最大形变量为
解析:开始时,小球的重力大于弹簧弹力,加速度方向向下,小球向下加速运动,随着弹簧的压缩,弹力逐渐变大,由mg-kx=ma知加速度逐渐减小,当弹力大小等于重力时,加速度为零,即mg=kx,得x=,此时小球的速度最大,然后小球继续向下运动压缩弹簧,弹力大于重力,加速度方向变为向上,加速度大小逐渐增大,速度逐渐减小,直到速度减小到零,到达最低点,由对称性可知,此时弹簧的压缩量为2x=,故A、B、C正确,D错误。
综合提升
8.(5分)汽车在高速行驶时会受到空气阻力的影响,已知空气阻力f=cρSv2,其中c为空气阻力系数,ρ为空气密度,S为物体迎风面积,v为物体与空气的相对运动速度。则空气阻力系数c的国际单位是( A )
A.常数,没有单位 B.
C. D.
解析:由f=cρSv2,可得c=,国际单位制中,力f的单位为N=kg·m/s2,密度ρ的单位为kg/m3,面积S的单位为m2,速度v的单位为m/s,代入单位可得空气阻力系数c的单位为=1,即c为常数,没有单位,而==,故B、C、D错误,A正确。
9.(5分)昆虫沫蝉跳跃的高度可达0.7 m,而其身体长度仅有几毫米,跳跃能力远远超过了人们先前所认为的昆虫界的“跳高冠军”——跳蚤。已知沫蝉起跳时平均加速度可达3.8 km/s2,则沫蝉起跳时对地面的平均压力大小与其受到的重力大小的比约为( C )
A.3.8∶1 B.38∶1
C.380∶1 D.3 800∶1
解析:沫蝉起跳时,由牛顿第二定律得FN-mg=ma,解得地面对沫蝉的支持力大小FN=381mg,由牛顿第三定律可知,它对地面的压力大小F′N=FN=381mg,则F′N∶G=381∶1,则平均压力大小与其受到的重力大小的比约为380∶1,故选C。
10.(5分)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。一质量为70.0 kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(重力加速度大小g取10 m/s2)( B )
A.510 N B.490 N
C.890 N D.910 N
解析:设绳子对建材的拉力为F1,F1-mg=ma,F1=m(g+a)=210 N,由牛顿第三定律知,绳子对工人的拉力F2=F1=210 N,工人处于静止状态,则地面对工人的支持力FN=Mg-F2=490 N,由牛顿第三定律知工人对地面的压力F′N=FN=490 N,B正确。
11.(5分) (多选)如图甲所示,一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体,一半径为r、质量为m的金属小球,从t=0时刻起,由液面静止释放,小球在液体中下落,其加速度a随速度v的变化规律如图乙所示。已知小球在液体中受到的阻力Ff=6πηvr,式中r是小球的半径,v是小球的速度,η是常数。忽略小球在液体中受到的浮力,重力加速度为g,下列说法正确的是( ACD )
A.小球的最大加速度为g
B.小球的速度从0增加到v0的过程中,做匀变速运动
C.小球先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动
D.小球的最大速度为
解析:当v=0时,小球所受的阻力Ff=0,此时加速度为g,A正确;随着小球速度的增加,加速度减小,小球的速度从0增加到v0的过程中,加速度减小,做变加速运动,B错误;根据牛顿第二定律有mg-Ff=ma,解得a=g-,当a=0时,速度最大,为v0,此后小球做匀速运动,最大速度v0=,C、D正确。
12.(5分)如图为用索道运输重物的情境,已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°,重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.3。当载重车厢沿索道向上加速运动时,质量为m的重物与车厢仍然保持相对静止状态,重物对车厢水平地板的正压力为其重力的1.15倍,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g,那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为( D )
A.0.35mg B.0.3mg
C.0.23mg D.0.2mg
解析:将加速度a沿水平和竖直两个方向分解,对重物受力分析如图所示,水平方向有Ff=max,竖直方向有FN-mg=may,又=tan 37°=,FN=1.15mg,联立解得Ff=0.2mg,由牛顿第三定律知,重物对车厢地板的摩擦力大小为0.2mg,D正确。
13.(5分)(多选)水平地面上放置一质量为m的木箱,木箱与地面间的动摩擦因数恒定。如图甲所示,一小孩用一水平推力F推木箱,木箱在水平地面上做匀速直线运动;如图乙所示,一大人用等大的拉力与水平方向成74°角斜向上拉木箱,木箱仍在水平地面上做匀速直线运动。已知重力加速度g取10 m/s2,sin 74°=0.96,cos 74°=0.28,则( ACD )
A.木箱与地面间的动摩擦因数为0.75
B.若拉力F与水平方向的夹角为53°,则木箱的加速度大小为1 m/s2
C.若用大小为2F的力水平推木箱,木箱的加速度大小为7.5 m/s2
D.若用大小为2F且与水平方向成74°角的斜向上的力拉木箱时,木箱离开地面
解析:用水平力F推木箱时,木箱在水平地面上做匀速直线运动,根据平衡条件有F=μmg,若将此力方向改为与水平方向成74°角斜向上拉木箱,木箱仍在水平地面上做匀速直线运动,根据平衡条件有F cos 74°=μ(mg-F sin 74°),联立解得μ=0.75,故A正确;若拉力F与水平方向的夹角为53°,根据牛顿第二定律有F cos 53°-μ(mg-F sin 53°)=ma,解得a=1.5 m/s2,故B错误;当用2F的水平力推木箱时,根据牛顿第二定律有2F-μmg=ma′,解得a′=7.5 m/s2,故C正确;若用大小为2F且与水平方向成74°角的斜向上的力拉木箱时,拉力的竖直分力为Fy=2μmg sin θ=1.44mg>mg,木箱离开地面,故D正确。
学科网(北京)股份有限公司
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