内容正文:
[课下巩固检测练(二)] 力与直线运动
【基础练】
1.(2025·广西高考)某乘客乘坐的动车进站时,动车速度从36 km/h减小为0,此过程可视为匀减速直线运动,期间该乘客的脉搏跳动了70次。已知他的脉搏跳动每分钟约为60次,则此过程动车行驶距离约为( )
A.216 m B.350 m
C.600 m D.700 m
解析:选B。动车运动的时间为t=×70 s=70 s,动车共行驶的距离x=×70 m=350 m,故B正确。
2.(2025·海南高考)如图所示是某汽车通过ETC过程的v t图像,下面说法正确的是( )
A.0~t1内,汽车做匀减速直线运动
B.t1~t2内,汽车静止
C.0~t1和t2~t3内,汽车加速度方向相同
D.0~t1和t2~t3内,汽车速度方向相反
解析:选A。由题图可知v t图像的斜率表示加速度,0~t1时间内加速度为负且恒定,速度为正,加速度方向与速度方向相反,故0~t1内,汽车做匀减速直线运动,故A正确;t1~t2内,汽车做匀速直线运动,故B错误;0~t1内加速度为负,t2~t3内加速度为正,故0~t1和t2~t3内,汽车加速度方向相反,故C错误;0~t1和t2~t3内,汽车速度方向相同,均为正,故D错误。
3.(2024·河北高考)篮球比赛前,常通过观察篮球从一定高度由静止下落后的反弹情况判断篮球的弹性。某同学拍摄了该过程,并得出了篮球运动的v t图像,如图所示。图像中a、b、c、d四点中对应篮球位置最高的是( )
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
解析:选A。由题意可知题图中v<0表示篮球在向下运动,v>0表示篮球在向上运动,v t图像中图线与时间轴所围图形的面积表示位移大小,可知v=0上方的图像面积S上减去v=0下方的图像面积S下的值越大,对应的篮球位置越高,结合题图可知a、b、c、d四点中对应篮球位置最高的是a点,A正确。
4.(2025·甘肃高考)2025年4月24日,在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射了搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭。若在初始的1 s内燃料对火箭的平均推力约为6×106 N。火箭质量约为500吨且认为在1 s内基本不变,则火箭在初始1 s内的加速度大小约为(重力加速度g取10 m/s2)( )
A.2 m/s2 B.4 m/s2
C.6 m/s2 D.12 m/s2
解析:选A。根据题意,由牛顿第二定律有F-mg=ma,代入数据解得a=故A正确。
5.如图甲所示,冬奥会的单板滑雪比赛场地由助滑区、起跳台、着陆坡、终点区构成。运动员与滑雪板一起从高处滑下,通过跳台起跳,完成空翻、转体、抓板等技术动作后落地。分析时,不考虑运动员空翻、转体等动作对整体运动的影响。简化的赛道如图乙所示,其中MN为助滑区,水平部分NP为起跳台,MN与NP间平滑连接。可视为质点的运动员从M点由静止自由滑下,落在足够长的着陆坡上的Q点。运动过程中忽略摩擦和空气阻力,g取10 m/s2。M到Q的过程中,运动员的速度大小为v、加速度大小为a,下列v t图像或a t图像正确的是( )
解析:选C。运动员从M点由静止自由滑下,运动过程中,忽略摩擦和空气阻力,在斜面上做加速度a1=g sin θ的匀加速直线运动,水平部分加速度a2=0,故在水平部分做匀速直线运动。平抛后加速度为a3=g,运动员做匀变速曲线运动,速度大小是水平匀速和竖直自由落体的合速度,与时间不成正比,故C正确。
6.(2025·安徽高考)汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站,先做加速度大小为a的匀加速运动,位移大小为x;接着在t时间内做匀速运动;最后做加速度大小也为a的匀减速运动,到达乙站时速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为8x,则( )
A.x=at2 B.x=at2
C.x=at2 D.x=at2
解析:选A。由题意可知,设匀加速直线运动时间为t′,匀速运动的速度为v,匀加速直线运动阶段,由位移公式x=t′,根据逆向思维,匀减速直线运动阶段的位移等于匀加速直线运动阶段的位移,则匀速直线运动阶段有8x-x-x=vt,联立解得t′=,再根据x=at′2,解得x=at2,B、C、D错误,A正确。
7.
(2025·安徽高考)如图,装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上,木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动,木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为1.0 kg,甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则在乙下落的过程中( )
A.甲对木箱的摩擦力方向向左
B.地面对木箱的支持力逐渐增大
C.甲运动的加速度大小为2.5 m/s2
D.乙受到绳子的拉力大小为5.0 N
解析:选C。因为物块甲向右运动,木箱静止,则甲对木箱的摩擦力方向向右,A错误;设乙运动的加速度为a,只有乙有竖直向下的恒定加速度,对甲、乙和木箱,由整体法,竖直方向受力分析有FN=M总g-ma,则地面对木箱的支持力大小不变,B错误;设绳子的弹力大小为T,对甲受力分析有T-μmg=ma,对乙受力分析有mg-T=ma,联立解得a=2.5 m/s2,T=7.5 N,C正确,D错误。
【能力练】
8.(2025·河北邯郸模拟)2025年2月,我国自主研发的“天工”机器人以多项全球首创技术引发国际关注。如图为“天工”机器人从零时刻起做减速运动直至停下的x v2关系图像。下列说法正确的是( )
A.“天工”机器人共减速运动了9 s
B.1.5 s末“天工”机器人的加速度大小为
C.2 s末“天工”机器人的速度大小为1.5 m/s
D.“天工”机器人从零时刻起运动5 m耗时2 s
解析:选D。根据速度位移关系v2-=2ax,可得x=,结合题图可得斜率k==-1,纵截距b=“天工”机器人共减速运动了t= ,A错误;结合上述分析可知,“天工”机器人的加速度大小恒定为0.5,B错误;根据匀变速直线运动规律可知,2 s末“天工”机器人的速度为v=v0+at=2 m/s,C错误;“天工”机器人从零时刻起运动5 m时,由x=v0t1+=5 m,解得t1=2 s,t2=10 s>6 s(舍去),D正确。
9.(多选)(2025·江苏盐城检测)如图甲所示,平行于倾角为θ固定斜面向上的拉力F使小物块沿斜面向上运动,运动过程中加速度a与F的关系如图乙所示。图线的斜率为k,与F轴交点的横坐标为c,与a轴交点的纵坐标为-b。由图可知( )
A.小物块的质量为k
B.小物块的质量为
C.摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为b
D.摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为c
解析:选BD。以物块为研究对象,根据牛顿第二定律有F-mg sin θ-Ff=ma,可得a=,结合a F图像可得k==-b,可知小物块的质量m=,摩擦力与重力沿斜面的分力大小之和为Ff+mg sin θ=c,故B、D正确。
10.
(2025·江西景德镇三模)潜艇从高密度海水区域驶入低密度海水区域时,浮力顿减,潜艇如同“汽车掉下悬崖”,称之为“掉深”。总质量为6.0×106 kg的某潜艇,在高密度海水区域距海平面200 m,距海底112.5 m处沿水平方向缓慢潜航,如图所示。当该潜艇驶入低密度海水区域A点时,浮力突然降为5.4×107 N,10 s后,潜艇官兵迅速对潜艇减重(排水),结果潜艇刚好零速度“坐底”并安全上浮,避免了一起严重事故。已知在整个运动过程中,潜艇所受阻力大小恒为0.6×106 N,重力加速度g取10 m/s2,假设潜艇减重的时间忽略不计,海底平坦,求:
(1)潜艇“掉深”10 s时的速度;
(2)潜艇减重排出水的质量。(结果取2位有效数字)
解析:(1)设潜艇刚“掉深”时的加速度大小为a1,对潜艇,由牛顿第二定律得
mg-F-f=ma1
代入数据解得a1=0.9 m/s2
10 s末的速度为v=a1t1
解得v=9 m/s。
(2)掉深10 s时,潜艇下落的高度h1=t1
解得h1=45 m
潜艇减速下落的高度h2=h-h1
解得h2=67.5 m
在减速阶段h2=
解得a2=0.6 m/s2
潜艇减重后的质量为m1,潜艇减重后以0.6 m/s2的加速度匀减速下沉过程中,由牛顿第二定律得
F+f-m1g=m1a2
代入数据解得m1≈5.15×106 kg
排水前潜艇的质量m=6.0×106 kg
“掉深”过程中排出水的质量
m′=m-m1=8.5×105 kg。
答案:(1)9 m/s (2)8.5×105 kg
11.
(2025·山东日照二模)如图所示,倾角θ=37°的斜面固定在水平地面上,质量m1=3 kg的物体A置于斜面上,一条轻绳绕过两个光滑的轻质滑轮连接着固定点O和物体A,质量m2=8 kg的物体B与动滑轮连接。已知连接动滑轮两边的轻绳均竖直,物体A与定滑轮间的轻绳和斜面平行,物体A与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10 m/s2。初始时物体B的下表面距地面的高度h=2 m,物体A到定滑轮的距离足够远。现将两个物体同时由静止释放,B落地后不反弹。sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)在物体B下落过程中,求轻绳的拉力大小和物体A的加速度大小;
(2)求物体B落地前瞬间的速度大小;
(3)求整个过程中物体A沿着斜面向上运动的最大距离。
解析:(1)对物体A,根据牛顿第二定律有
F-m1g sin θ-μm1g cos θ=m1a
设物体B的加速度为a1,根据运动关系可知a1=a
对物体B,根据牛顿第二定律有
m2g-2F=m2a1
联立可得拉力大小为F=36 N
加速度为a=2 m/s2。
(2)由运动学公式,有v2=2a1h
可得物体B落地前瞬间的速度大小
v=2 m/s。
(3)物体B落地时,物体A的速度
vA=4 m/s
B落地后,设A的加速度大小为a2,由牛顿第二定律有
m1g sin θ+μm1g cos θ=m1a2
B落地后,根据运动学公式
0-=-2a2s1
物体A沿着斜面向上运动的最大距离
s=2h+s1
代入数据解得s=4.8 m。
答案:(1)36 N 2 m/s2 (2)2 m/s (3)4.8 m
【创新练】
12.
(2025·山东高考)工人在河堤的硬质坡面上固定一垂直坡面的挡板,向坡底运送长方体建筑材料。如图所示,坡面与水平面夹角为θ,交线为PN,坡面内QN与PN垂直,挡板平面与坡面的交线为MN,∠MNQ=θ。若建筑材料与坡面、挡板间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,则建筑材料沿MN向下匀加速滑行的加速度大小为( )
A.g sin2θ-μg cosθ-μg sin θcos θ
B.g sin θcos θ-μg cos θ-μg sin2θ
C.g sin θcos θ-μg cos θ-μg sin θcos θ
D.g cos2θ-μg cosθ-μg sin2θ
解析:选B。根据牛顿第二定律得mg sin θcos θ-μmg cos θ-μmg sin θsin θ=ma,可得a=g sin θcos θ-μg cos θ-μg sin2θ,故B正确。
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