第四章 运动和力的关系(高效培优·单元测试)物理人教版必修第一册
2026-08-14
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 复习与提高 |
| 类型 | 作业-单元卷 |
| 知识点 | 牛顿运动定律 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.78 MB |
| 发布时间 | 2026-08-14 |
| 更新时间 | 2026-08-14 |
| 作者 | 理化课代表精品中心 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-08-14 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59183956.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
本卷为人教版必修第一册第四章“运动和力的关系”单元卷,75分钟100分,通过电动扶梯、无人机等生活与科技情境,系统考查平衡条件、牛顿定律等核心知识,落实物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|10/46|平衡条件、超重失重、牛顿定律应用(如无人机减速运输货物)|多情境融合(商场扶梯、玩具升降机),基础与能力题梯度分布|
|实验题|2/16|探究加速度与力、质量的关系(纸带数据处理、误差分析)|突出科学探究(平衡摩擦力操作、图像法求质量)|
|解答题|3/38|匀减速运动、电梯运动、传送带问题(综合牛顿定律与运动学)|注重实际应用(飞机着陆、电梯下降),考查科学推理能力|
内容正文:
第四章 运动和力的关系
注意事项:
1.测试范围:人教版(2019): 必修第一册第4章。
2.考试时间:75分钟 试卷满分:100分。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.下列关于力与运动的分析,说法正确的是( )
A.竖直向上抛出的小球,到达最高点时速度为零,此时小球受力平衡
B.静止在水平地面的箱子,用力推但没有推动,推力小于箱子受到的摩擦力
C.汽车在平直路面匀速行驶时,牵引力与阻力是一对平衡力
D.沿斜面向上用力把物体匀速推到顶端,推力和摩擦力是一对平衡力
2.某大型商场智能化电动扶梯的简化图如图所示,当乘客站上扶梯后,先随扶梯逐渐加速再匀速向上运动,则乘客( )
A.在加速过程中处于超重状态
B.在匀速向上运动过程中受到的合力竖直向下
C.在加速过程中所受摩擦力方向与运动方向相反
D.在匀速向上运动过程中受到的支持力大于重力
3.如图所示,无人机正减速沿水平直线方向运输货物,货物向右边摆起一定角度。已知货物质量为m,绳子与竖直方向夹角为θ,无人机与货物保持相对静止,忽略绳子质量及货物所受空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.无人机正向左运动,加速度大小为
B.无人机正向左运动,加速度大小为
C.无人机正向右运动,加速度大小为
D.无人机正向右运动,加速度大小为
4.如图所示,一辆货车的货箱内叠放着两物块A和B,B放在A上。由于前方突然有车变道,该货车在平直道路上紧急刹车。已知两物块质量、,A与货箱底板间的动摩擦因数,B与A间的动摩擦因数,货车刹车时做加速度大小的匀减速直线运动。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A、B与货箱的侧面无接触,取。在货车紧急刹车过程中,下列说法正确的是( )
A.A、B与货车的加速度相同 B.A的加速度大小等于
C.A对B的摩擦力大小等于300 N D.若刹车前车速足够快,B与A间一定发生相对滑动
5.由万有引力定律可知,物体之间相互作用力的大小为,式中G为引力常量。若用国际单位制的基本单位表示,G的单位应为( )
A. B.
C. D.
6.如图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。若已知飞船质量为,其推进器的平均推力为,在飞船与空间站对接后,推进器工作内,测出飞船和空间站的速度变化是,求空间站的质量( )
A. B. C. D.
7.如图所示为玩具升降机简图,、、三物体质量分别为、和,用足够长的轻绳和轻滑轮连接,不计一切摩擦,重力加速度为,则( )
A.固定,释放,运动过程中和的速率相等
B.固定,释放,运动过程中绳子张力大小为
C.同时静止释放和,运动过程中与的速率比1∶2
D.同时静止释放和,运动过程中绳子张力的大小为
8.(多选)如图所示,物理老师用一根筷子穿透一个苹果,他一手拿筷子,另一只手拿锤子敲击筷子上端,发现苹果会沿着筷子向上“爬”,下列说法正确的是( )
A.苹果受到筷子的向上的力才会向上“爬”
B.越大的苹果由于惯性越大,越容易完成该实验
C.该实验原理主要是利用了苹果的惯性
D.筷子受到锤子向上的作用力
9.(多选)如图所示,小球P、Q质量均为m,分别用轻弹簧b和细线c悬挂在天花板下,再用另一细线d、e与左边的固定墙相连,静止时细线d、e水平,b、c与竖直方向夹角均为,下列判断正确的是( )
A.剪断d瞬间P的加速度大小为0.6g B.剪断d瞬间P的加速度大小为0.75g
C.剪断e前c的拉力大小为0.8mg D.剪断e瞬间c的拉力大小为0.8mg
10.(多选)如图甲所示,足够长木板静置于水平地面上,木板右端放置一小物块(视为质点)。在 时刻对木板施加水平向右的恒力 ,作用1s后撤去 ,此后木板运动的图像如图乙所示。物块和木板的质量均为,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,则下列说法正确的是( )
A.拉力 的大小为24N
B.物块与木板、木板与地面间的动摩擦因数均为
C.物块最终停止时的位置与木板右端间的距离为3m
D.时刻,物块的速度减为0
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
11.某同学利用如图甲所示的实验装置进行了“探究加速度与力、质量的关系”的实验,该同学在钩码上方加装了一个力传感器,可以显示上方细线拉力的大小。图乙是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点A、B、C、D、E,且相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,计数点间的距离如图乙所示,电源的频率为50Hz。
(1)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码的质量m远小于小车的质量M;
(2)由图乙可求得C点的瞬时速度大小________m/s,小车运动的加速度大小________(结果均保留3位有效数字);
(3)该同学在实验前,没有测量小车的质量M,也忘记平衡摩擦力,在保持小车的质量不变的情况下,进行了多次实验,得到了如图丙所示的图像,则根据图像可求得小车的质量M=________kg。
12.小李、小丁同学分别用如图甲、图乙所示装置完成“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验
(1)实验过程中,小李同学用小木块将长木板的右侧垫高来平衡阻力。具体操作是:将木板的一侧适当垫高后,把装有纸带的小车放在木板上,纸带穿过打点计时器,在_______(选填“挂”或“不挂”)槽码并且打点计时器打点的情况下,轻轻推一下小车,若小车拖着纸带做_______运动,则表明消除了阻力的影响。
(2)图丙是小李同学某次实验得到的纸带中的部分数据,若所用交流电的频率为,每两个计数点间有四个点未画出,则小车的加速度大小是_______(结果保留两位有效数字)
(3)对比图甲和图乙的实验方案,以下说法正确的是 (多选)
A.两个实验都需要使用刻度尺
B.图甲方案要平衡阻力,图乙方案不需要平衡阻力
C.两个实验都要调节长木板末端滑轮,使细线与长木板平行
D.图甲方案要满足所挂重物质量远小于小车质量,图乙方案不需要满足
三.解答题(本题共3小题,共38分)
13.某型号干线飞机在一次着陆时的速度为,飞机经过停下来,将这段运动视为匀减速直线运动,已知飞行员质量为,重力加速度g取,求此过程中
(1)飞机加速度的大小;
(2)飞机滑行的距离;
(3)飞行员所受飞机的平均作用力的大小。
14.在升降电梯的水平地板上放一电子秤,如图甲所示,某同学站在电子秤上,电梯静止时电子秤的示数为。时刻电梯由静止开始下降,时间内电子秤示数随时间的变化图像如图乙所示,重力加速度,求:
(1)内加速度的大小和方向;
(2)内下降的位移大小;
15.如图所示,水平面与倾角为足够长的传送带在点平滑相连,传送带以速度逆时针匀速转动,小物块(可视为质点)在水平面上距点右侧的处以初速度向左运动,后从传送带的底端点滑上传送带,小物块与段水平面间以及与传送带间的动摩擦因数均为,,,重力加速度。求:
(1)小物块运动到点的速度大小;
(2)小物块向上运动过程中的加速度大小;
(3)小物块向上滑行的最远距离。
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第四章 运动和力的关系
注意事项:
1.测试范围:人教版(2019): 必修第一册第4章。
2.考试时间:75分钟 试卷满分:100分。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.下列关于力与运动的分析,说法正确的是( )
A.竖直向上抛出的小球,到达最高点时速度为零,此时小球受力平衡
B.静止在水平地面的箱子,用力推但没有推动,推力小于箱子受到的摩擦力
C.汽车在平直路面匀速行驶时,牵引力与阻力是一对平衡力
D.沿斜面向上用力把物体匀速推到顶端,推力和摩擦力是一对平衡力
【答案】C
【详解】A.竖直向上抛出的小球,到达最高点时速度为零,但此时小球只受到重力的作用,合力不为零,受力不平衡,故A错误;
B.静止在水平地面的箱子,用力推但没有推动,箱子处于静止状态,即平衡状态,此时推力和箱子受到的摩擦力是一对平衡力,大小相等,故B错误;
C.汽车在平直路面匀速行驶时,处于平衡状态,在水平方向上,受到牵引力与阻力,是二力平衡现象,它们是一对平衡力,故C正确;
D.沿斜面向上用力把物体匀速推到顶端的过程中,物体处于平衡状态。物体在沿斜面方向上受到三个力的作用:沿斜面向上的推力、沿斜面向下的摩擦力、沿斜面向下的重力的分力。根据平衡条件,推力的大小等于摩擦力与重力沿斜面向下的分力之和,即推力大于摩擦力,所以推力和摩擦力不是一对平衡力,故D错误。
故选C。
2.某大型商场智能化电动扶梯的简化图如图所示,当乘客站上扶梯后,先随扶梯逐渐加速再匀速向上运动,则乘客( )
A.在加速过程中处于超重状态
B.在匀速向上运动过程中受到的合力竖直向下
C.在加速过程中所受摩擦力方向与运动方向相反
D.在匀速向上运动过程中受到的支持力大于重力
【答案】A
【详解】A.乘客站上扶梯,电动扶梯缓慢加速阶段,乘客的加速度斜向上,有竖直向上的分加速度和水平向右的分加速度,根据牛顿第二定律,在竖直方向上,扶梯对乘客的支持力大于其重力,乘客处于超重状态,A正确;
B.扶梯匀速向上运动时,乘客受到的合力为0,B错误;
C.在水平方向上,乘客受到水平向右的摩擦力,C错误;
D.扶梯匀速向上运动时,乘客受到的合力为0,故支持力等于重力,D错误。
故选A。
3.如图所示,无人机正减速沿水平直线方向运输货物,货物向右边摆起一定角度。已知货物质量为m,绳子与竖直方向夹角为θ,无人机与货物保持相对静止,忽略绳子质量及货物所受空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.无人机正向左运动,加速度大小为
B.无人机正向左运动,加速度大小为
C.无人机正向右运动,加速度大小为
D.无人机正向右运动,加速度大小为
【答案】C
【详解】从图中可以确定加速度向左,大小为
方向可能向左加速也可能向右减速,而题目明确说明减速运动,故一定向右减速,故选C。
4.如图所示,一辆货车的货箱内叠放着两物块A和B,B放在A上。由于前方突然有车变道,该货车在平直道路上紧急刹车。已知两物块质量、,A与货箱底板间的动摩擦因数,B与A间的动摩擦因数,货车刹车时做加速度大小的匀减速直线运动。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A、B与货箱的侧面无接触,取。在货车紧急刹车过程中,下列说法正确的是( )
A.A、B与货车的加速度相同
B.A的加速度大小等于
C.A对B的摩擦力大小等于300 N
D.若刹车前车速足够快,B与A间一定发生相对滑动
【答案】C
【详解】A.刹车时货车加速度大小为,若物块、整体随货车一起减速,所需摩擦力为
而货箱底板对的最大静摩擦力为
由于,说明必然与底板发生相对滑动,整体无法与货车保持相同加速度,故A错误;
B.由于相对底板滑动,底板对的滑动摩擦力大小为,假设、之间不发生相对滑动,整体的加速度大小为
此时所需摩擦力由对其的静摩擦力提供,大小为
而与之间的最大静摩擦力为
因为,所以假设成立,和保持相对静止,因此的加速度大小等于,故B错误;
C.由上述分析可知,相对保持静止,对的摩擦力为静摩擦力,其大小等于,故C正确;
D.由于与的加速度仅取决于底板与之间的滑动摩擦力,与刹车前的车速快慢无关,且通过计算可知两者不发生相对滑动,故D错误。
故选C。
5.由万有引力定律可知,物体之间相互作用力的大小为,式中G为引力常量。若用国际单位制的基本单位表示,G的单位应为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由 得
力的单位是
代入可得G的单位应为
故选B。
6.如图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。若已知飞船质量为,其推进器的平均推力为,在飞船与空间站对接后,推进器工作内,测出飞船和空间站的速度变化是,求空间站的质量( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】飞船和空间站的加速度为
对飞船和空间站的整体由牛顿第二定律可知
解得空间站的质量
故选A。
7.如图所示为玩具升降机简图,、、三物体质量分别为、和,用足够长的轻绳和轻滑轮连接,不计一切摩擦,重力加速度为,则( )
A.固定,释放,运动过程中和的速率相等
B.固定,释放,运动过程中绳子张力大小为
C.同时静止释放和,运动过程中与的速率比1∶2
D.同时静止释放和,运动过程中绳子张力的大小为
【答案】D
【详解】A.固定,释放,根据动滑轮原理,绳端(物体)移动的距离是滑轮(物体)移动距离的2倍,即
对时间求导可知,故错误;
B.固定,释放,设绳子张力为,的加速度大小为,则的加速度大小
对应用牛顿第二定律:
对应用牛顿第二定律
联立解得:,,故错误;
C.同时静止释放和,绳子张力处处相等,设为。对:
对:
则
由于初速度均为0,运动过程中速率比,故错误;
D.同时静止释放和,设、加速度大小分别为、,的加速度大小为。由绳长约束关系可知,、向中间运动的位移之和等于下降位移的2倍,即
故加速度关系为
对应用牛顿第二定律:
联立,,得:
代入数据:
解得,故正确。
故选D。
8.(多选)如图所示,物理老师用一根筷子穿透一个苹果,他一手拿筷子,另一只手拿锤子敲击筷子上端,发现苹果会沿着筷子向上“爬”,下列说法正确的是( )
A.苹果受到筷子的向上的力才会向上“爬”
B.越大的苹果由于惯性越大,越容易完成该实验
C.该实验原理主要是利用了苹果的惯性
D.筷子受到锤子向上的作用力
【答案】BC
【详解】该实验的原理是牛顿第一定律,即惯性定律,任何物体总要保持原有的运动状态(静止或匀速直线运动),除非外力迫使它改变这种状态。当拿锤子敲击筷子上端时,筷子快速下降,而苹果由于具有惯性,要保持原有的运动状态,位置保持不变,但筷子下降,则苹果相对筷子在向上运动,即苹果会沿着筷子向上“爬”,不是苹果受到筷子的向上的力向上“爬”,苹果越大,质量越大,惯性越大,越容易完成该实验。
故选BC。
9.(多选)如图所示,小球P、Q质量均为m,分别用轻弹簧b和细线c悬挂在天花板下,再用另一细线d、e与左边的固定墙相连,静止时细线d、e水平,b、c与竖直方向夹角均为,下列判断正确的是( )
A.剪断d瞬间P的加速度大小为0.6g
B.剪断d瞬间P的加速度大小为0.75g
C.剪断e前c的拉力大小为0.8mg
D.剪断e瞬间c的拉力大小为0.8mg
【答案】BD
【详解】ABC.剪断细线d、e前,小球P、Q受力相同,都受到竖直向下的重力mg、沿弹簧或细线与竖直方向夹角为37°斜向右上方的拉力T和水平向左的拉力F,三力平衡,由平衡条件解得,
由于弹簧弹力不能突变,剪断d瞬间, P受到的合力与d的拉力F等大反向,故加速度大小为0.75g,剪断e前c的拉力大小为1.25mg,故AC错误,B正确;
D.细线的拉力可以突变,剪断e后瞬间,小球Q受c的拉力T'和竖直向下的重力mg,小球将要做圆周运动,但此刻速度为零,故沿细线方向合力为零,则有,故D正确。
故选BD。
10.(多选)如图甲所示,足够长木板静置于水平地面上,木板右端放置一小物块(视为质点)。在 时刻对木板施加水平向右的恒力 ,作用1s后撤去 ,此后木板运动的图像如图乙所示。物块和木板的质量均为,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,则下列说法正确的是( )
A.拉力 的大小为24N
B.物块与木板、木板与地面间的动摩擦因数均为
C.物块最终停止时的位置与木板右端间的距离为3m
D.时刻,物块的速度减为0
【答案】CD
【详解】AB.由图可知,木板在1s~1.5s的加速度大小比1.5s后的加速度大小要大,也就意味着在1.5s之前木块与木板之间相对滑动,直到1.5s时刻木块与木板共速;
在1s~1.5s内,木板的加速度大小为
在0~1.5s内,物块的加速度大小为
假设木板与地面的动摩擦因数为μ1,物块与木板之间的动摩擦因数为μ2,则木板在1s~1.5s内根据牛顿第二定律有μ1×2mg+μ2mg=ma1
木块在0~1.5s内根据牛顿第二定律有μ2mg=ma2
代入数据联立解得:μ1=0.4,μ2=0.2
木板在0~1s内的加速度为
木板在0~1s内受力为F,根据牛顿第二定律可得:F-μ1×2mg-μ2mg=ma3
代入数据解得:拉力F=2μ1mg+μ2mg+ma3=(2×0.4×1×10+0.2×1×10+1×8)N=18N,故AB错误;
CD.在0~1.5s内木板的位移
在0~1.5s内木块的位移
在1.5s后,物块与木板间仍有相对滑动;
物块的加速度大小为:a1′=μ2g=0.2×10m/s2=2m/s2
木板的加速度大小为a2′:μ1•2mg-μ2mg=ma2′
解得:a2′=6m/s2
物块到停止的时间还需要
木板到停止的时间还需要
物块的位移为:
木板的位移为:
物块最终停止时的位置与木板右端间的距离为Δs=s1+x2′-s2-x1′=6.75m+0.75m-2.25m-2.25m=3m;
由上可知,物块从开始到停止运动的时间为3s,即3s时的速度为零,故CD正确。
故选CD。
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
11.某同学利用如图甲所示的实验装置进行了“探究加速度与力、质量的关系”的实验,该同学在钩码上方加装了一个力传感器,可以显示上方细线拉力的大小。图乙是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点A、B、C、D、E,且相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,计数点间的距离如图乙所示,电源的频率为50Hz。
(1)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码的质量m远小于小车的质量M;
(2)由图乙可求得C点的瞬时速度大小________m/s,小车运动的加速度大小________(结果均保留3位有效数字);
(3)该同学在实验前,没有测量小车的质量M,也忘记平衡摩擦力,在保持小车的质量不变的情况下,进行了多次实验,得到了如图丙所示的图像,则根据图像可求得小车的质量M=________kg。
【答案】(1)不需要
(2) 0.507 2.36
(3)2
【详解】(1)由于本实验具有力传感器,可以实时获得绳子上的拉力,因此,不需要满足所挂钩码的质量m远小于小车的质量M的条件。
(2)[1]相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,可知相邻两计数点时间间隔t=0.1s,则打C点的瞬时速度大小
[2]由逐差法可知
(3)对小车,根据牛顿第二定律有
整理得
可知图像斜率表示,由图丙可知
解得
12.小李、小丁同学分别用如图甲、图乙所示装置完成“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验
(1)实验过程中,小李同学用小木块将长木板的右侧垫高来平衡阻力。具体操作是:将木板的一侧适当垫高后,把装有纸带的小车放在木板上,纸带穿过打点计时器,在_______(选填“挂”或“不挂”)槽码并且打点计时器打点的情况下,轻轻推一下小车,若小车拖着纸带做_______运动,则表明消除了阻力的影响。
(2)图丙是小李同学某次实验得到的纸带中的部分数据,若所用交流电的频率为,每两个计数点间有四个点未画出,则小车的加速度大小是_______(结果保留两位有效数字)
(3)对比图甲和图乙的实验方案,以下说法正确的是 (多选)
A.两个实验都需要使用刻度尺
B.图甲方案要平衡阻力,图乙方案不需要平衡阻力
C.两个实验都要调节长木板末端滑轮,使细线与长木板平行
D.图甲方案要满足所挂重物质量远小于小车质量,图乙方案不需要满足
【答案】(1) 不挂 匀速直线
(2)
(3)AC
【详解】(1)[1][2]平衡摩擦力的过程:将木板的一侧适当垫高后,把装有纸带的小车放在木板上,纸带穿过打点计时器,在不挂槽码并且打点计时器打点的情况下,轻轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速直线运动,则表明消除了阻力的影响。
(2)根据题意可知,纸带上相邻计数点时间间隔
根据逐差法可得加速度
(3)A.两个实验都需要测量位移长度(纸带点间距或小车位移),因此都需要刻度尺,A正确;
B.两个实验都需要让拉力等于小车的合外力,因此都需要平衡阻力,B错误;
C.细线与长木板平行才能保证拉力方向和小车运动方向一致,使小车合力恒定,两个实验都需要该调节,C正确;
D.图甲需要将重物重力近似等于小车拉力,因此必须满足重物质量远小于小车质量;图乙采用两个小车的位移来确定加速度的关系,要将重物重力近似等于小车拉力,也必须满足重物质量远小于小车质量,D错误。
故选AC。
三.解答题(本题共3小题,共38分)
13.某型号干线飞机在一次着陆时的速度为,飞机经过停下来,将这段运动视为匀减速直线运动,已知飞行员质量为,重力加速度g取,求此过程中
(1)飞机加速度的大小;
(2)飞机滑行的距离;
(3)飞行员所受飞机的平均作用力的大小。
【详解】(1)飞机加速度的大小为
(2)飞机滑行的距离为
(3)飞行员竖直方向上受力平衡,则
水平方向上
飞行员所受飞机的平均作用力的大小为
14.在升降电梯的水平地板上放一电子秤,如图甲所示,某同学站在电子秤上,电梯静止时电子秤的示数为。时刻电梯由静止开始下降,时间内电子秤示数随时间的变化图像如图乙所示,重力加速度,求:
(1)内加速度的大小和方向;
(2)内下降的位移大小;
【详解】(1)电梯静止时电子秤的示数为,说明该同学的质量为,由图乙可知,内电子秤示数为,说明此时电梯处于失重状态,加速度方向竖直向下,由牛顿第二定律可得
则加速度大小为
(2)内电梯加速下降的位移
内示数为,电梯匀速下降,位移
内电子秤示数为,说明此时电梯处于超重状态,加速度方向竖直向上,由牛顿第二定律可得
则加速度大小为
减速下降的位移
内电梯下降的位移大小为
15.如图所示,水平面与倾角为足够长的传送带在点平滑相连,传送带以速度逆时针匀速转动,小物块(可视为质点)在水平面上距点右侧的处以初速度向左运动,后从传送带的底端点滑上传送带,小物块与段水平面间以及与传送带间的动摩擦因数均为,,,重力加速度。求:
(1)小物块运动到点的速度大小;
(2)小物块向上运动过程中的加速度大小;
(3)小物块向上滑行的最远距离。
【详解】(1)小物块从点到点是匀减速运动,由牛顿运动定律
解得产生加速度大小为
设小物块运动到点的速度为,由运动学公式可得
解得
(2)当时,对小物块由牛顿第二定律可得
解得
由于,则小物块速度与传送带速度相同后会继续减速。
当时,有
解得
(3)由运动学公式得
可得小物块从点向上运动到与传送带速度相同的时间
又
解得小物块与传送带同速到速度为0的时间
小物块向上减速到0后,会反向加速下滑;小物块向上滑行的最远距离为
解得
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