内容正文:
阶段复习试卷(一) 力与直线运动
1. 选择题:
1.(2026·陕西西安学情检测)2025年4月19日,20支人形机器人赛队与人类共同参跑半程马拉松,赛道长21.097 5公里。男子组、女子组冠军成绩分别为1小时02分36秒、1小时11分07秒,机器人组冠军成绩为2小时40分42秒。认为所有参赛者(含机器人)的起点相同,终点也相同,下列说法正确的是( )
A.“21.097 5公里”表示的是位移大小
B.“1小时02分36秒”表示的是时刻
C.研究女子组冠军的运动路径时不可将运动员视为质点
D.机器人组冠军的平均速度小于女子组冠军的平均速度
2.(2026广东湛江阶段测试)10米跳台跳水一直是我国的优势项目,若将10米跳台跳水简化为竖直方向的直线运动,以运动员离开跳台时作为计时起点,取竖直向下为正方向,其运动的v-t图像如图所示,0~1.9 s、2.2~2.5 s内图线为直线,1.9~2.2 s内图线为曲线,不计空气阻力,则( )
A.在0~0.4 s和0.4~1.9 s时间内,运动员的加速度方向相反
B.t=1.9 s时,运动员的速度大小为15 m/s
C.t=1.9 s时,运动员重心到达最高点
D.2.2~2.5 s内运动员处于失重状态
3.为研究鞋子的防滑性能,将甲、乙两种不同材质和鞋底花纹的鞋子置于瓷砖斜面上,逐渐增大瓷砖斜面倾角θ(θ<90°)。甲鞋子刚开始滑动时θ=37°,乙鞋子刚开始滑动时θ=30°。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.甲鞋子与斜面间的动摩擦因数为0.8
B.乙鞋子与斜面间的动摩擦因数为
C.甲鞋子内加放重物,鞋子刚开始滑动时θ>37°
D.乙鞋子内加放重物,鞋子刚开始滑动时θ<30°
4.(2026·宁夏银川质检)如图所示,一小车在平直道路上向右运动,车内一条光滑轻绳ACB两端固定在水平车顶上,一质量为m的小圆环穿过轻绳且可在绳上自由滑动。某段时间内轻绳AC、BC两部分与水平车顶的夹角分别为30°和60°,重力加速度为g。将小圆环视为质点,则在这段时间内( )
A.轻绳AC段和BC段的拉力大小可能不相等
B.小车可能做匀速直线运动
C.轻绳拉力的大小为(-1)mg
D.小车的加速度大小为(3-)g
5.(2026·江苏南京高三月考)如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在倾角θ=30°的光滑斜面上,上端放置的物体(物体与弹簧不连接)处于静止状态。现用沿斜面向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速运动,拉力F与物体位移x之间的关系图像如图乙所示。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态
B.弹簧的劲度系数为200 N/m
C.物体的质量为1 kg
D.物体的加速度大小为5 m/s2
6.(2026·福建三明高三月考)如图所示,用三根轻绳a、b、c将质量均为m的两个灯笼1、2悬挂起来。两灯笼静止时,轻绳a与竖直方向的夹角为30°,轻绳c水平,三根轻绳能承受的最大拉力均相等,重力加速度为g,则( )
A.轻绳a中的拉力大小为mg
B.轻绳c中的拉力大小为mg
C.轻绳b中的拉力大小为mg
D.若增大m,轻绳b最先被拉断
7.(2026·广东潮州模拟)如图所示,体育课同学们在练习排球。某同学在一次练习中用手把排球以5 m/s的速度竖直向上垫起,然后排球落地。该同学垫球时,手距离地面的高度为1 m,不计空气阻力,重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是( )
A.排球上升的时间为1.0 s
B.排球上升到最高点时距地面的高度为1.25 m
C.排球下落的时间为0.5 s
D.排球落地的速度大小为3 m/s
8.(2026山东临沂期中)行李箱在日常生活中扮演着重要的角色,人拉着行李箱在平路上行走。模型简化如图,人的拉力沿着行李箱的拉杆方向,与水平面成θ角。行李箱质量为m,受到地面阻力与对地面正压力的比例系数为μ=,重力加速度为g,则让行李箱匀速前进所需人的拉力至少为( )
A.0.5mg B.0.75mg
C.mg D.2mg
9.(多选)如图所示,POQ是由水平粗糙的细杆和竖直光滑的细杆组成的固定支架。重均为G的小球A、B用轻绳连接,A套在OP上,B用轻绳与轻环C连接,C套在OQ上。系统处于静止状态时∠OAB=60°。轻绳均不可伸长,下列说法正确的是( )
A.A、B间轻绳的拉力大小为2G
B.A受到的摩擦力大小为
C.若将A缓慢左移少许,则系统再次静止时,A、B间轻绳的拉力变大
D.若将A缓慢左移少许,则系统再次静止时,B、C间轻绳的拉力变小
10.(多选)如图所示,水平面上足够长的小车上有两个通过轻绳相连的物块A和B,已知A、B的质量分别为mA=4.0 kg,mB=2.0 kg,A、B与小车上表面间的动摩擦因数分别为μA=0.8,μB=0.5,初始时刻三者均静止,轻绳恰好伸直。现让小车以加速度a=1+2t(m/s2)水平向左加速运动,重力加速度g取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.t=2 s时,轻绳对A的拉力大小为2 N
B.t=2 s时,A受到的摩擦力大小为20 N
C.t=4 s时,三者仍保持相对静止
D.t=6 s时,轻绳对B的拉力大小为4 N
二.计算题:(计算要有必要的文字说明和解题步骤,有数值的要注明单位)
11.我国计划在2030年前后实现航天员登月。登月的最后阶段需要用到登陆舱,假设登陆舱整体的质量为m=3×103 kg,从距月球表面高h=96 m处做自由落体运动,下落到一定高度后登陆舱的发动机点火反推,假设发动机的反推作用力大小恒定,当登陆舱速度减为零时恰好落到月球表面,整个过程所用时间为t0=12 s。月球表面附近的重力加速度约为g月=1.6 m/s2,求:
(1)登陆舱在整个过程中的最大速率;
(2)登陆舱减速过程所用的时间;
(3)登陆舱减速时发动机的推力大小。
12.(2026·山东泰安高三月考)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示,以恒定速率v1=0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α=30°,传送带长L=3.5 m。工作人员沿传送方向以速度v2=1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点),小包裹与传送带间的动摩擦因数μ=。重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;
(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
13.(2026·河南商丘高三月考)如图甲,质量为m1的长木板静置于粗糙水平地面上,质量为m2=2.5 kg的物块置于木板之上,t=0时刻力F作用于长木板,其变化规律如图乙,木板受到的摩擦力Ff随时间t的变化规律如图丙。木板与地面间及物块与木板间的动摩擦因数μ1、μ2以及m1均未知(g=10 m/s2),求:
(1)F随t的变化关系式;
(2)木板质量m1、木板与地面间及物块与木板间的动摩擦因数μ1、μ2;
(3)t≥3 s后,木板的加速度随t变化的关系式。
参考答案:
1.答案 D解析 马拉松赛道长“21.097 5公里”是实际路径的长度,即“21.097 5公里”表示的是路程,故A错误;“1小时02分36秒”是完成比赛所用的时间间隔,故B错误;研究运动员的运动路径时,其大小和形状对轨迹无影响,可视为质点,故C错误;根据平均速度的定义式=,位移相同,机器人组冠军与女子组冠军相比用时更长,可知机器人组冠军的平均速度更小,故D正确。
2.答案 B解析 v-t图像的斜率表示加速度,由题图知,在0~0.4 s和0.4~1.9 s时间内,斜率不变,则加速度不变,且加速度大小a=10 m/s2,故A错误;t=1.9 s时,运动员的速度大小v=a(t2-t1)=10×(1.9-0.4)m/s=15 m/s,故B正确;t=0.4 s之后,运动员已经向下运动,则t=1.9 s时,运动员的重心不在最高点,故C错误;2.2~2.5 s内运动员向下做匀减速运动,加速度向上,则运动员处于超重状态,故D错误。
3.答案 B解析 由题意可知,斜面倾角为θ时鞋子刚好开始滑动,对鞋子受力分析有mgsin θ=μmgcos θ,解得μ=tan θ,则甲、乙鞋子与斜面间的动摩擦因数分别为μ甲=0.75,μ乙=,故A错误,B正确;由mgsin θ=μmgcos θ可知,鞋子质量可消去,所以鞋子内加放重物,鞋子刚开始滑动时对应的斜面倾角不变,故C、D错误。
4.答案 C解析 由于小圆环穿过轻绳且可在绳上自由滑动,可知轻绳AC段和BC段的拉力大小一定相等,A错误;若以向左为正方向,则对小圆环受力分析可知,水平方向有FTcos 30°-FTcos 60°=ma,竖直方向有FTsin 30°+FTsin 60°=mg,联立解得FT=(-1)mg,a=(2-)g,可知小车有向左的加速度,不可能做匀速直线运动,B、D错误,C正确。
5.答案 C解析 物体与弹簧分离时,弹簧恢复原长,故A错误;刚开始时物体处于静止状态,物体所受重力沿斜面向下的分力和弹簧弹力处于平衡状态,有mgsin θ=kΔx,其中Δx=2 cm;拉力F1=10 N时,根据牛顿第二定律有F1+kΔx-mgsin θ=ma,物体与弹簧分离后,拉力F2=15 N,根据牛顿第二定律有F2-mgsin θ=ma,联立解得m=1 kg,k=250 N/m,a=10 m/s2,故C正确,B、D错误。
6.答案 A解析 将两个灯笼看作一个整体,对整体受力分析,如图所示,根据平衡条件可得Facos 30°=2mg,Fasin 30°=Fc,解得轻绳a中的拉力大小Fa=mg,轻绳c中的拉力大小Fc=mg,A正确,B错误;对灯笼2受力分析,由平衡条件得,轻绳b中的拉力大小为Fb==mg,C错误;由于轻绳a的拉力最大,若增大m,轻绳a最先被拉断,D错误。
7.答案 D解析 排球上升的时间为t0== s=0.5 s,故A错误;排球上升的高度为h0=t0=×0.5 m=1.25 m,则排球上升到最高点时距地面的高度为H=h+h0=1 m+1.25 m=2.25 m,故B错误;根据H=gt2,可得排球下落的时间为t==s= s,则排球落地的速度大小为v=gt=10× m/s=3 m/s,故C错误,D正确。
8.答案A 解析 设拉力为F,方向与水平方向的夹角为θ,则地面对行李箱的支持力大小FN=mg-Fsin θ,由牛顿第三定律,行李箱对地面的压力大小FN=FN'=mg-Fsin θ,则Fcos θ-μFN'=Fcos θ-μ(mg-Fsin θ)=0,解得F==0.5mg,故选A。
9.答案.BC 解析 C静止时,受到B、C间轻绳的拉力FBC和OQ的水平向右的支持力FN而平衡,所以力FBC一定水平向左,B、C间轻绳一定与OQ垂直,由B受力平衡可求得FAB=,A错误;又FBC=,对A、B整体受力平衡可得,A受到的摩擦力大小为Ff=FBC=,B正确;若将A缓慢左移少许,则A、B间轻绳与水平方向的夹角变小,则A、B间轻绳的拉力和B、C间轻绳的拉力均变大,C正确,D错误。
10.答案 BD 解析 A、B与小车间的最大静摩擦力大小分别为FfAm=μAmAg=32 N,FfBm=μBmBg=10 N,则A、B与小车间的静摩擦力可以对A、B产生的最大加速度分别为aAm==8 m/s2,aBm==5 m/s2,当t=2 s时,加速度大小为a=(1+2×2) m/s2=5 m/s2=aBm,可知此时B所受静摩擦力刚好达到最大,绳子拉力刚好为0,A受到的摩擦力大小为FfA=mAa=20 N,A错误,B正确;设小车的加速度为a0时,A所受静摩擦力刚好达到最大,对A有μAmAg-FT=mAa0,对B有μBmBg+FT=mBa0,解得a0=7 m/s2、FT=4 N,当t=4 s时,加速度大小为a=(1+2×4) m/s2=9 m/s2>a0=7 m/s2,可知此时A、B与小车发生相对滑动,C错误;由上分析可知,t=6 s时,A、B与小车发生相对滑动,此时轻绳对B拉力大小为4 N,D正确。
11.答案 (1)16 m/s (2)2 s (3)2.88×104 N
解析 (1)设最大速率为vm,对登陆舱下降过程有t0=h
解得vm=16 m/s。
(2)加速过程中有vm=g月t1 解得t1=10 s
则减速过程所用时间t2=t0-t1=2 s。
(3)设减速过程加速度大小为a,则a==8 m/s2
设发动机对登陆舱的作用力为F,由牛顿第二定律有F-mg月=ma
解得F=2.88×104 N。
12.答案 (1)1 m/s2 (2)5 s
解析 (1)小包裹的速度大于传送带的速度,所以小包裹受到传送带的摩擦力沿传动带向上,对小包裹,根据牛顿第二定律可得μmgcos α-mgsin α=ma
解得加速度的大小a=1 m/s2。
(2)小包裹开始阶段在传动带上做匀减速直线运动,设减速到与传送带速度相等所用时间为t1,
则有t1= 解得t1=1 s
小包裹在传送带上滑动的距离为x1=t1
解得x1=1.1 m<L=3.5 m
因为小包裹所受滑动摩擦力大于重力沿传动带方向上的分力,即μmgcos α>mgsin α
所以小包裹与传动带共速后,做匀速直线运动至传送带底端,匀速运动的时间为t2=
解得t2=4 s
所以小包裹通过传送带所需的时间t=t1+t2=5 s。
13.答案 (1)F=5t(N) (2)2.5 kg 0.1 0.2 (3)a=2t-4(m/s2)(t≥3 s)
解析 (1)由题图乙可知F=kt,斜率k==5 N/s
解得F=5t(N)。
(2)由题图丙可知,t=1 s时,木板相对地面开始滑动,则有Ff1=5 N=μ1(m1+m2)g
t=3 s时,木板和物块刚要发生相对滑动,则有Ff3=10 N=μ1(m1+m2)g+μ2m2g
此时F3=15 N
根据牛顿第二定律,对物块有μ2m2g=m2a0
对整体有F3-μ1(m1+m2)g=(m1+m2)a0
联立解得m1=2.5 kg,μ1=0.1,μ2=0.2。
(3)对木板由牛顿第二定律得F-μ1(m1+m2)g-μ2m2g=m1a
其中F=5t(N)
解得a=2t-4(m/s2)(t≥3 s)。
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