物理高一上册 期末精选综合测试卷(word含答案)
物理高一上册期末精选综合测试卷(word含答案)
一、第一章运动的描述易错题培优(难)
1.质点做直线运动的v-t 图象如图所示,则()
A.3 ~ 4 s 内质点做匀减速直线运动
B.3 s 末质点的速度为零,且运动方向改变
C.0 ~ 2 s 内质点做匀加速直线运动,4 ~ 6 s 内质点做匀减速直线运动,加速度大小均为 2 m/s2
D.6 s内质点发生的位移为 8 m
【答案】BC
【解析】
试题分析:矢量的负号,只表示物体运动的方向,不参与大小的比较,所以3 s~4 s内质点的速度负方向增大,所以做加速运动,A错误,3s质点的速度为零,之后开始向负方向运动,运动方向发生变化,B错误,图线的斜率表示物体运动的加速度,所以0~2 s内质点做匀加速直线运动,4 s~6 s内质点做匀减速直线运动,加速度大小均为2 m/s2,C正确,v-t图像围成的面积表示物体的位移,所以6 s内质点发生的位移为0,D错误,
考点:考查了对v-t图像的理解
点评:做本题的关键是理解v-t图像的斜率表示运动的加速度,围成的面积表示运动的位移,负面积表示负方向位移,
2.如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置一时间(x一t)图线,由图可知
A.在时刻t1,a车追上b车
B.在时刻t2,a、b两车运动方向相反
C.在t1到t2这段时间内,b车的速率先减少后增加
D.在t1到t2这段时间内,b车的速率一直比a车大
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
由x—t图象可知,在0-t1时间内,b追a,t1时刻相遇,所以A错误;在时刻t2,b的斜率为负,则b的速度与x方向相反,所以B正确;b图象在最高点的斜率为零,所以速度为零,故b的速度先减小为零,再反向增大,所以C正确,D错误.
3.高速公路上用位移传感器测车速,它的原理如图所示,汽车D向右匀速运动,仪器C 在某一时刻发射超声波脉冲(即持续时间很短的一束超声波),经过时间t1接收到被D反射回来的超声波,过一小段时间后又发射一个超声波脉冲,发出后经过时间t2再次接收到反射回来的信号,已知超声波传播的速度为v0,两次发射超声波脉冲的时间间隔为△t,则下面说法正确的是()
A.第一次脉冲测得汽车和仪器C的距离为
01
1
2
v t
B.第二次脉冲测得汽车和仪器C的距离为02
v t
C.位移传感器在两次测量期间,汽车前进距离为
021
1
()
2
v t t-
D.测得汽车前进速度为021
21
()
2
v t t
t t t
-
+?-
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.超声波是匀速运动的,往返时间相同,第一次脉冲测得汽车和仪器C的距离为01
1
2
v t,第二次脉冲测得汽车和仪器C的距离为
02
1
2
v t,故A正确,B错误;
C.则两次测量期间,汽车前进的距离为
()
021
1
2
s v t t
=-
故C正确;
D.超声波两次追上汽车的时间间隔为
12
22
t t
t t
'
?=?-+
故速度
()02121
2v t t s
v t t t t -=
='?+?- 故D 正确。 故选ACD 。
4.新冠疫情爆发之际,全国人民众志成城,2月7日晚8时36分,5.18t 医疗防护物资从山东出发,历时15h 、行程1125km 、跨越3个省份、途径16个地市和31个卡口站点后,顺利抵达浙江。下列说法正确的是( ) A .8时36分指的是时间间隔 B .15h 指的是时刻 C .1125km 指的是路程 D .汽车的平均速度是75km/h
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .8时36分指的是时刻,A 错误;
B .15h 指的是时间间隔,B 错误;
C .1125km 指的是轨迹的长度,即路程,C 正确;
D .汽车的平均速率是75km/h ,由于没有给出位移大小,因此无法求出平均速度,D 错误。 故选C 。
5.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个运动员从高处自由落下,以18/v m s =的竖直速度着网,与网作用后,沿着竖直方向以
210/v m s =的速度弹回.已知运动员与网接触的时间为 1.2.t s =那么运动员在与网接触的
这段时间内平均加速度的大小和方向分别为( ) A .215/m s ,向上 B .215/m s ,向下 C .21.67/m s ,向上 D .21.67/m s ,向下 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
规定向下为正方向.1v 方向与正方向相同,2v 方向与正方向相反, 根据加速度定义式v a t
=
得 22108
/15/ 1.2
a m s m s --=
=-.
负号代表与正方向相反,即加速度方向向上.故选A.
【点睛】
根据加速度定义式
v
a
t
=求解.一般规定初速度方向为正方向.
该题关键要掌握加速度定义式
v
a
t
=,并知道矢量为负值的负号代表与正方向相反.
6.如图是一辆汽车做直线运动的x—t图像,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法错误的是()
A.汽车在OA段运动得最快
B.汽车在AB段静止
C.CD段表示汽车的运动方向与初始运动方向相反
D.4 h内汽车的位移大小为零
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
因为s-t图线的斜率等于物体的速度大小,故由图线可看出CD段物体运动的最快,选项A 错误;由题干信息以及图像可知AB段静止,B正确;汽车在C点返回,D点位移为零,C、D项正确;本题选择错误的选项,应选A.
考点:s-t图线.
7.从水平匀速飞行的直升机上向外自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法正确的是()
A.从飞机上看,物体静止
B.从飞机上看,物体始终在飞机的后方
C.从地面上看,物体做平抛运动
D.从地面上看,物体做自由落体运动
【答案】C
【解析】
物体下落过程中在水平方向上没有受力,速度与直升机的速度相同;在竖直方向上,物体受到重力,做自由落体运动。因此,从飞机上看,物体始终在飞机的正下方,且相对飞机
做自由落体运动;从地面上看,物体做平抛运动。所以选择C 选项。
8.如图所示,自行车的车轮半径为R ,车轮沿直线无滑动地滚动,当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子正下方时,气门芯位移的大小为
A .R π
B .2R
C .2R π
D 24R π+
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子正下方时轮子向前运动半个周长,气门芯在水平方向上移动的距离为R π,在竖直方向上移动的距离为2R ,由勾股定理可知,气门芯位
22224R R R ππ+=+()(),故D 正确,ABC 错误。
故选D .
9.关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是( ) A .速度变化得越大,加速度就越大 B .速度变化得越快,加速度就越大
C .加速度的方向保持不变,速度方向一定保持不变
D .加速度的大小不断减小,速度也不断减小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A .加速度是速度变化量与所用时间的比值,速度变化大,但不知所用时间的长短,故不能说明加速度大,A 错误;
B .加速度反应速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度就越大,B 正确;
C .加速度方向保持不变时,速度方向可以改变,比如平抛运动,加速度方向竖直向下不变,而速度方向时刻改变,C 错误;
D .速度增加还是减小看加速度的方向和速度方向的关系,当速度方向与加速度方向相同时做加速运动,相反时做减速运动,故加速度减小时,但加速度方向和速度方向相同,速度不断增大,D 错误。 故选B 。
10.如图所示为A 、B 两质点在同一直线上运动的位移-时间(x -t )图像.A 质点的图像为直线,B 质点的图像为过原点的抛物线,两图像交点C 、D 坐标如图所示.下列说法正确的是
A .t 1时刻
B 追上A ,t 2时刻A 追上B
B .t 1~t 2时间段内B 质点的平均速度小于A 质点的平均速度
C .质点A 做直线运动,质点B 做曲线运动
D .两物体速度相等的时刻一定在t 1~t 2时间段内的某时刻 【答案】D 【解析】
图象的交点表示同一时刻到达同一位置而相遇,t 1时刻A 追上B ,t 2时刻B 追上A
,故A 错误;t 1~t 2时间段内,两质点通过的位移相等,则B 质点的平均速度与A 质点匀速运动的速度相等,故B 错误.两物体的速度均为正值,故两质点均做直线运动,选项C 错误;因曲线的切线的斜率等于物体的速度,故由图像可知两物体速度相等的时刻一定在t 1~t 2时间段内的某时刻,故D 正确.故选D.
点睛:解决本题的关键要理解位移-时间图象点和斜率的物理意义:知道两图线相交表示相遇,斜率表示速度.
二、第二章 匀变速直线运动的研究易错题培优(难)
11.某人驾驶一辆汽车甲正在平直的公路上以某一速度匀速运动,突然发现前方50m 处停着一辆乙车,立即刹车,刹车后做匀减速直线运动。已知刹车后第1个2s 内的位移是24m ,第4个2s 内的位移是1m 。则下列说法中正确的是( ) A .汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为2m/s 2 B .汽车甲刹车后做匀减速直线运动的加速度大小为23
12
m/s 2 C .汽车甲刹车后停止前,可能撞上乙车 D .汽车甲刹车前的速度为13.9m/s 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
ABD .假设汽车甲8s 内一直做匀减速直线运动,根据2
41-=3x x aT 得
2
2412
12423m/s m/s 334
12
x x a T --=
==-? 根据2
101112
x v t at =+
得初速度为 2
0123242212m/s 13.9m/s
2
v +??=≈ 速度减为零的时间为
00013.9
s 7.3s
2312
v t a --=
==- 可知汽车甲在8s 前速度减为零。
设汽车甲的加速度为a ,根据2
101112
x v t at =+
得 02422v a =+
汽车甲速度减为零的时间为
0000--v v
t a a
=
= 采用逆向思维,最后2s 内的位移为
201
61m 2v x a a
'=--=-()()
联立解得
a =-2m/s 2 v 0=14m/s
选项A 正确,BD 错误。 C .汽车甲刹车到停止的距离
22
000014 m 49m 50m 22(2)
v x a --===?-<
可知甲不能撞上乙车,选项C 错误。 故选A 。
12.甲、乙两车在同一水平路面上做直线运动,某时刻乙车在前、甲车在后,相距x =6m ,从此刻开始计时,乙做匀减速运动,两车运动的v -t 图象如图所示。则在0~12s 内关于两车位置关系的判断,下列说法正确的是( )
A .t =4s 时两车相遇
B .t =4s 时两车间的距离为4m
C .0~12s 内两车有两次相遇
D .0~12s 内两车有三次相遇 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AB .题中图像与时间轴围成的面积可表示位移,0~4s ,甲车的位移为48m ,乙车的位移为40m ,因在t =0时,甲车在乙车后面6m ,故当t =4s 时,甲车会在前,乙车会在后,且相距2m ,所以t =4s 前两车第一次相遇,t =4s 时两车间的距离为2m ,故AB 错误; CD .0~6s ,甲的位移为60m ,乙的位移为54m ,两车第二次相遇,6s 后,由于乙的速度大于甲的速度,乙又跑在前面,8s 后,甲车的速度大于乙的速度,两车还会有第三次相遇,当t =12s 时,甲的位移为84m ,乙的位移为72m ,甲在乙的前面,所以第三次相遇发生在t =12s 之前,所以在0~12s 内两车有三次相遇,故C 错误,D 正确。 故选D 。
13.某质点做直线运动,其位移-时间图像如图所示。图中PQ 为抛物线,P 为抛物线的顶点,QR 为抛物线过Q 点的切线,与t 轴的交点为R 。下列说法正确的是( )
A .t =0时质点的速度大小为2m/s
B .QR 段表示质点做匀减速直线运动
C .0~2s 内质点的平均速度大小为3m/s
D .R 点对应的时刻为t =3s
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .根据x -t 图象的斜率表示速度,t =0时图象切线斜率为零,则质点的速度为零,选项A 错误。
B .QR 段图象斜率不变,表示质点的速度不变,做匀速直线运动,选项B 错误;
C .0~2s 内,质点的位移大小为
2m 1m 1m x ?=-=
则平均速度为
1
m/s 0.5m/s 2
x v t ?=
==? 选项C 错误;
D .PQ 为抛物线,则PQ 段表示质点做匀变速直线运动,且有
212
x at =
将t =2s ,x =1m ,代入解得
20.5m/s a =
t =2s 时质点的速度大小为
v =at =1m/s
可知Q 处切线的斜率大小为1,可得R 点对应的时刻为
t =3s
选项D 正确。 故选D 。
14.a b 、两车在平直的公路上沿同一方向行驶,两车运动的v t -图象如图所示。在0t =时刻,b 车在a 车前方0S 处,在10~t 时间内,b 车的位移为s ,则( )
A .若a b 、在1t 时刻相遇,则03s s =
B .若a b 、在12t 时刻相遇,则032
s s = C .若a b 、在1
3t 时刻相遇,则下次相遇时刻为143t D .若a b 、在1
4t 时刻相遇,则下次相遇时a 车速度为13
v 【答案】B 【解析】 【详解】
A .根据题述,在0t =时刻,b 车在a 车前方0S 处,在10~t 时间内,b 车的位移为s ,若a b 、在1t 时刻相遇,根据v t -图线与坐标轴所围图形的面积表示位移,则有
03s s s +=
解得02s s =,故A 错误; B .若a b 、在
1
2
t 时刻相遇,根据v t -图线与坐标轴所围图形的面积表示位移,则有
0744
s s s
+
= 解得032
s
s =
,故B 正确; C .若a b 、在1
3t 时刻相遇,则下次相遇的时刻为关于1t t =对称的153t 时刻,故C 错误; D .若a b 、在
1
4t 时刻相遇,则下次相遇时刻为174
t ,下次相遇时a 车速度 111
117244
a v t v v v t =-
?= 故D 错误。 故选B 。
15.一个物体以初速度v 0沿光滑斜面向上运动,其速度v 随时间t 变化的规律如图所示,在连续两段时间m 和n 内对应面积均为S ,设经过b 时刻的加速度和速度分别为a 和v b ,则下列说法正确的是( )
A .2()()m n S
a m n mn
+=-
B .2()()m n S
a m n mn
-=+
C .b ()m n S
v mn
+=
D .()
2
2b
m n S v
mn
+=
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
根据匀变速度直线运动位移与时间的关系
21
2b v n an S +=
21
2
b v m am S -=
两式联立,得
2()()m n S a m n mn -=+,()
22b (+)
m n S v mn m n +=
B 正确,ACD 错误。 故选B 。
16.甲、乙两辆汽车在同一平直公路上同向运动,如图所示为甲、乙两车的平均速度V 与运动时间t 之间的关系图线,若甲、乙两车恰不相碰.则下列说法正确的是( )
A .0t =时,乙车一定在甲车前面
B .1s t =时,甲、乙两车恰不相碰
C .2s t =时,乙车速度恰减小为零
D .3s t =时,甲车速度大小为3m/s
【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】 A .对甲车有
01
2
x v a t v t =+甲甲甲=
由题图可知
21
1m/s 2
a 甲= ,00v =甲 则
22m/s a 甲=
对于乙车,有
01
2
x v a t v t =+乙乙乙=
由题图可知
21
1m/s 2
a 乙=- ,04m/s v =乙 故
22m/s a 乙=-
由于甲车做匀加速直线运动,乙车做匀减速直线运动,若两车恰好不相遇,则乙车在后,甲车在前,故A 错误;
B .甲乙车速度相等时,距离最近,即
422t t -=
解得
1s t =
即1s t =时,甲、乙两车恰不相碰,故B 正确; C .2s t =时,乙车速度为
420v t =-=乙
故C 正确;
D .3s t =时,甲车速度大小为
26v t m/s ==甲
故D 错误。 故选BC 。
17.甲、乙两物体相距100米,沿同一直线向同一方向运动,乙在前,甲在后,请你判断哪种情况甲可以追上乙( )
A .甲的初速度为20m/s ,加速度为1m/s 2,乙的初速度为10m/s ,加速度为2m/s 2
B .甲的初速度为10m/s ,加速度为2m/s 2,乙的初速度为30m/s ,加速度为1m/s 2
C .甲的初速度为30m/s ,加速度为1m/s 2,乙的初速度为10m/s ,加速度为2m/s 2
D .甲的初速度为10m/s ,加速度为2m/s 2,乙的初速度为20m/s ,加速度为1m/s 2 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】
A .设经过时间t 甲追上乙,则根据位移时间公式2
012
x v t at =+得 甲的位移为
21
2012
t t +?
乙的位移为
210t t +
相遇时有
221
20100102
t t t t +-=+
整理得
2202000t t -+=
此方程无解,故不可能追上,选项A 错误; B .甲的位移为
210t t +
乙的位移为
21302
t t +
相遇时有
221
101002
t t t +-=
整理得
2402000t t --=
解得
20t =+
选项B 正确; C .甲的位移为
21302
t t +
乙的位移为
210t t +
相遇时有
221
30100102
t t t t +-=+
整理得
2402000t t --=
解得
20t =s
选项C 正确; D .甲的位移为
210t t +
乙的位移为
21202
t t +
相遇时有
221
10100202
t t t t +-=+
整理得
2202000t t --=
解得
10t =+
选项D 正确。 故选BCD 。
18.在一条水平直赛道上,分别放着甲、乙两辆玩具汽车(可视为质点),它们同时从同一地点沿同一方向做直线运动,两辆汽车达到它们最大速度后就匀速运动,观测到它们速度的平方随位移变化的图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A .在加速过程中,甲车的加速度比乙车的加速度大
B .在x =0.5m 处,甲、乙两车速度相等
C .在x =0.5m 处,甲、乙两车相遇
D .在2s 末,甲、乙两车相遇 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】 BC .由图可得
00v =甲,01m/s v =乙
在x =0.5m 处,甲、乙两车速度相等;在00.5m x ≤<中的任一位置,甲的速度均小于乙的速度,则两车到达x =0.5m 处所用的时间不同,故选项B 正确,C 错误; A .由速度位移公式可得
22
02v v ax =+
结合图象可得
a 甲=3m/s 2,a 乙=2m/s 2
选项A 正确;
D .由图得,甲、乙匀速时的速度分别为3m/s ,2m/s 甲的加速时间
13
=
=s=1s 3
v t a 甲甲 乙的加速时间
2021
=
=s=0.5s 2
v v t a --乙乙乙 2s 内,甲、乙两车各自位移分别为
21+() 4.5m 2
x a t v t t =-=甲甲甲甲甲 02
+() 3.75m 2
v v x t v t t +=
-=乙乙乙乙乙 在2s 末,甲、乙两车不相遇,选项D 错误。 故选AB 。
19.由于公路维修只允许单车道通行。t =0时,甲车在前,乙车在后,相距x 0=100m ,速度均为v 0=30m/s ,从此时开始两车按图所示规律运动,则下述说法正确的是( )
A .两车最近距离为10m
B .两车最近距离为100m
C .两车一定不会相遇
D .两车一定会相遇 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
在0~3s 时间内,甲车一直减速,乙车匀速运动,两车距离一直减小,在3s ~9s 时间内,甲车从静止开始加速,乙车开始减速,当两车速度相等时,距离最近,从3s 开始,甲车的加速度为5m/s 2,再经t 时间,两车速度相等
0a t v a t =-甲乙
整理得
=3s t
因此在6s 时两车距离最近,由甲车图象可知
67.5m x =甲
设前3s 为t 0,乙车的位移
20001
157.5m 2
x v t v t a t =+-=乙乙
此时两车间距离
010m x x x x ?=+-=甲乙
因此两车最近距离为10m ,不会相遇,AC 正确,BD 错误。 故选AC 。
20.从地面竖直上抛一物体A 的同时,在离地面高H 处有相同质量的另一物体B 开始做自由落体运动,两物体在空中同时到达距地面高h 时速率都为v(两物体不会相碰),则下列说法正确的是( ) A .43
H h =
B .物体A 竖直上抛的初速度大小是物体B 落地时速度大小的2倍
C .物体A 、B 在空中运动的时间相等
D .两物体落地前各自的机械能都守恒且两者机械能相等 【答案】AD 【解析】
A 项,设A 、
B 两物体达到地面高h 时所用时间为t ,则根据自由落体运动的规律有22()v g H h =- ,v gt = ;
设A 物体竖直上抛的初速度为0v ,有0v v gt =-,22
02v v gh -= ;则解得
02v v =,4
3
H h =
,故A 项正确. B 项,物体A 竖直上抛的初速度02v v =,设物体B 落地时的速度为v ' ,则有
22v gH '= ,由A 项分析知2202v v gh -=,4
3
H h =,联立解得2v v '= ,所以0v v =',故B 项错误.
C 项,根据竖直上抛的对称性可知物体A 在空中运动的时间042A v v t g g
=?= ,物体B 在空中运动的时间为21
2
B A v v t t g g =='=
,故C 项错误. D 项,以地面为参考平面,在地面时两者的速度相等,质量相等,则动能相等,所以机械能也相等,由于只有重力做功,机械能守恒,故D 项正确. 综上所述本题答案是:AD
三、第三章 相互作用——力易错题培优(难)
21.水平传感器可以测量器械摆放所处的水平角度,属于角度传感器的一种,其作用就是测量载体的水平度,又叫倾角传感器。如图为一个简易模型,截面为内壁光滑的竖直放置的正三角形,内部有一个小球,其半径略小于内接圆半径,三角形各边有压力传感器,分别感受小球对三边压力的大小,根据压力的大小,信息处理单元能将各边与水平面间的夹角通过显示屏显示出来。如果图中此时BC 边恰好处于水平状态,将其以C 为轴在竖直平面内顺时针缓慢转动,直到AC 边水平,则在转动过程中( )
A .当BC 边与AC 边所受压力大小相等时,A
B 处于水平状态 B .球对A
C 边的压力一直增大 C .球对BC 边的压力一直减小
D .BC 边所受压力不可能大于球的重力
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
对正三角形内部的小球受力分析,如图所示
由几何关系可知,随着角度θ从0°到120°增大过程中,角α与角θ之和保持不变,且α + θ = 120°,所以角β也保持不变,β = 60°,由平衡条件和正弦定理得
()
sin sin sin 120AC BC N N G
βθθ==?- 所以球对AC 边的压力
23
sin sin sin sin sin 603
AC
AC G G N N G θθθβ'====? 球对BC 边的压力
()()()23sin 120sin 120sin 120sin sin 603
BC
BC G G N N G θθθβ'==?-=?-=?-? A .当BC 边与AC 边所受压力大小相等时,即AC
BC N N ''=,则θ = 60°,此时AB 处于水平状态,故A 正确;
BC .角度θ从0°到120°增大过程中,sin θ和()sin 120θ?-都是先增大后减小,所以球对AC 边的压力和球对BC 边的压力都是先增大后减小,BC 错误;
D .当0 < θ < 60°时,BC
N G '>,即BC 边所受压力有可能大于球的重力,故D 错误。 故选A 。
22.如图所示,一固定的细直杆与水平面的夹角为α=15°,一个质量忽略不计的小轻环C 套在直杆上,一根轻质细线的两端分别固定于直杆上的A 、B 两点,细线依次穿过小环甲、小轻环C 和小环乙,且小环甲和小环乙分居在小轻环C 的两侧.调节A 、B 间细线的长度,当系统处于静止状态时β=45°.不计一切摩擦.设小环甲的质量为m 1,小环乙的质量为m 2,则m 1∶m 2等于( )
A .tan 15°
B .tan 30°
C .tan 60°
D .tan 75°
【答案】C 【解析】
试题分析:小球C 为轻环,重力不计,受两边细线的拉力的合力与杆垂直,C 环与乙环的连线与竖直方向的夹角为600,C 环与甲环的连线与竖直方向的夹角为300,A 点与甲环的连线与竖直方向的夹角为300,
乙环与B 点的连线与竖直方向的夹角为600,根据平衡条件,对甲环:
,对乙环有:
,得
,故选C .
【名师点睛】小球C 为轻环,受两边细线的拉力的合力与杆垂直,可以根据平衡条件得到A 段与竖直方向的夹角,然后分别对甲环和乙环进行受力分析,根据平衡条件并结合力的合成和分解列式求解.
考点:共点力的平衡条件的应用、弹力.
23.如图所示,斜面体置于粗糙水平地面上,斜面体上方水平固定一根光滑直杆,直杆上套有一个滑块.滑块连接一根细线,细线的另一端连接一个置于斜面上的光滑小球.最初斜面与小球都保持静止,现对滑块施加水平向右的外力使其缓慢向右滑动至A 点,如果整个过程斜面保持静止,小球未滑离斜面,滑块滑动到A 点时细线恰好平行于斜面,则下列说法正确的是( )
A .斜面对小球的支持力逐渐减小
B .细线对小球的拉力逐渐增大
C .滑块受到水平向右的外力逐渐增大
D .水平地面对斜面体的支持力保持不变 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AB .对小球受力分析可知,沿斜面方向
cos sin T mg αθ=
在垂直斜面方向
sin cos N F T mg αθ+=
(其中α是细线与斜面的夹角,θ为斜面的倾角),现对滑块施加水平向右的外力使其缓慢向右滑动至A 点,α变小,则细线对小球的拉力T 变小,斜面对小球的支持力N F 变大,故A B 错误;
C .对滑块受力分析可知,在水平方向则有
sin cos()
cos()sin (cos tan sin )cos mg F T mg θαθαθθθαθα
+=+=
=-
由于α变小,则有滑块受到水平向右的外力逐渐增大,故C 正确; D .对斜面和小球为对象受力分析可知,在竖直方向则有
sin()N mg Mg F T θα'+=++
由于()αθ+变小,所以水平地面对斜面体的支持力逐渐增大,故D 错误。 故选C 。
24.如图所示的装置中,在A 端用外力F 把一个质量为m 的小球沿倾角为30°的光滑斜面匀速向上拉动,已知在小球匀速运动的过程中,拴在小球上的绳子与水平固定杆之间的夹角从45°变为90°,斜面体与水平地面之间是粗的,并且斜面体一直静止在水平地面上,不计滑轮与绳子之间的摩擦.则在小球匀速运动的过程中,下列说法正确的是( )
A .地面对斜面体的静摩擦力始终为零
B .绳子对水平杆上的滑轮的合力一定大于绳子的拉力
C .绳子A 端移动的速度大小大于小球沿斜面运动的速度大小
D .外力F 一定增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
D .设连接小球的绳子与水平方向的夹角为θ,对小球沿斜面方向,由平衡条件有
cos -30sin 30T mg θ?=?()
则当θ角从45°变为90°的过程中,绳子的拉力T 变大,因F =T ,则外力F 一定增大,选项D 正确;
A .对小球和斜面的整体,地面对斜面体的静摩擦力等于绳子拉力的水平分量,则地面对斜面体的静摩擦力
cos f T θ=
可知随θ角的增加,地面对斜面的静摩擦力f是变化的,选项A错误;
B.当θ=90°时,滑轮两边绳子的夹角为120°,根据几何关系和平行四边形定则可知此时刻绳子对水平杆上的滑轮轴的合力等于绳子的拉力,选项B错误;
C.将小球的速度v分解可知,绳子的速度
=-?
()
v vθ
cos30
绳
可知绳子移动的速度大小小于小球沿斜面运动的速度的大小,选项C错误。
故选D。
25.如图所示,物块正在沿粗糙的斜面匀速下滑,斜面保持静止状态。在下列几种情况中,物块仍沿斜面下滑,则关于地面对斜面体的摩擦力正确说法是()
A.若对物块施加竖直向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向左
B.若对物块施加垂直于斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向左
C.若对物块施加沿斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向右
D.若对物块施加沿斜面向下的外力,地面对斜面体没有摩擦力
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
物块沿粗糙的斜面匀速下滑,物块处于平衡状态,斜面体对物块的力竖直向上与重力平衡,物块对斜面体的力竖直向下,地面对斜面体没有摩擦力。
A.若对物块施加竖直向下的外力,相当于物块的重力增加了,物块仍做匀速运动,地面对斜面体的摩擦力仍为零,A错误;
CD.若对物块施加沿斜面向下的外力,此时,物块对斜面体的摩擦力与匀速下滑时相等,物块对斜面体的压力与匀速时相等,因此斜面受力没变,地面对斜面体的摩擦力仍为零,C 错误,D正确;
B.若对物块施加垂直于斜面向下的外力,把该外力分解为竖直向下的和沿斜面向上的两个分力(两个分力不再相互垂直),两个分力单独作用时,竖直向下的外力不会造成地面对斜面体有摩擦,沿斜面向上的分力只能使物块减速运动,物块对斜面体的压力和摩擦力不变,也不会造成地面对斜面体产生摩擦力,两个分力同时作用时,地面对斜面体的摩擦力仍为零,即若对物块施加垂直于斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力仍为零,B错误。
故选D。
26.如图所示,固定有光滑竖直杆的三角形斜劈放置在水平地面上,放置于斜劈上的光滑