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1、專題二 力與物體的直線運動知識梳理
一、勻變速直線運動的基本公式及應用實例
1、基本公式
(1)速度公式:
(2)位移公式:
(3)速度與位移關(guān)系式:
(4)平均速度:
2、 應用案例
(1)自由落體運動
(2)豎直上拋運動
二、 勻變速直線運動的兩個有用結(jié)論
1、 連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差是個恒量:
2、 在一段時間t內(nèi)的平均速度等于該段時間中點時刻的瞬時速度
專題測試
一、選擇題(每小題4分,共40分)
1. (2020海南卷第8題).一物體自t=0時開始做直線運動,其速度圖線如圖所示。下列選項正確的是( )
A.在0~6s內(nèi),物體離出發(fā)點
2、最遠為30m
B.在0~6s內(nèi),物體經(jīng)過的路程為40m[
C.在0~4s內(nèi),物體的平均速率為7.5m/s
D. 5~6s內(nèi),物體所受的合外力做負功
2.(2020安徽卷第16題).一物體作勻加速直線運動,通過一段位移所用的時間為,緊接著通過下一段位移所用時間為。則物體運動的加速度為( )
A. B. C. D.
圖1
3.如圖1所示,水平地面上的物體質(zhì)量為1 kg,在水平拉力F=2 N的作用下從靜止開始做勻加速直線運動,前2 s內(nèi)物體的位移為3 m;則物體運動的加速度大小 ( )
A.3 m/s2 B.2 m/s2
3、C.1.5 m/s2 D.0.75 m/s2
4(2020天津卷第3題).質(zhì)點做直線運動的位移x與時間t的關(guān)系為x = 5t + t2 (各物理量均采用國際單位制單位),則該質(zhì)點( )
A.第1s內(nèi)的位移是5m B.前2s內(nèi)的平均速度是6m/s
C.任意相鄰1s內(nèi)的位移差都是1m D.任意1s內(nèi)的速度增量都是2m/s
5.某同學站在觀光電梯內(nèi)隨電梯一起經(jīng)歷了下列三種運動:加速上升、勻速上升、減速上
圖3
升 (加速度大小a
4、只有加速上升過程中,該同學處于超重狀態(tài)
C.三種運動因為支持力均做正功,所以該同學機械能均增加
D.只有加速上升過程,機械能增加
6.為了讓乘客乘車更為舒適,某探究小組設計了一種新的交通工具,乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整,使座椅始終保持水平,如圖3所示,當此車減速上坡時,乘客 ( )
A.處于失重狀態(tài)
B.重力勢能增加
C.受到向前的摩擦力作用
D.所受力的合力沿斜面向上
圖4
7.汽車B在平直公路上行駛,發(fā)現(xiàn)前方沿同方向行駛的汽車A速度較小,為了避免相撞,距A車25 m處B車制動,此后它們的v-t圖象如圖4所示,則( )
A.B的加速度大小為3.75 m
5、/s2
B.A、B在t=4 s時的速度相同
C.A、B在0~4 s內(nèi)的位移相同
D.A、B兩車不會相撞
8 (上海卷第19題).受水平外力F作用的物體,在粗糙水平面上作直線運動,其 圖線如圖所示,則( )
(A)在秒內(nèi),外力大小不斷增大
(B)在時刻,外力為零
(C)在秒內(nèi),外力大小可能不斷減小
(D)在秒內(nèi),外力大小可能先減小后增大
圖6
9.如圖6所示,水平面絕緣且光滑,一絕緣的輕彈簧左端固定,右端有一帶正電荷的小球,小球與彈簧不相連,空間存在著水平向左的勻強電場,帶電小球在電場力和彈簧彈力的作用下靜止,現(xiàn)保持電場強度的大小不變,突然將電場反向,若將此時作為計時
6、起點,則下列描述速度與時間、加速度與位移之間變化關(guān)系的圖象正確的是( )
10.如圖7所示,水平放置的光滑金屬長導軌MM′和NN′之間接有電阻R,導軌平面在直
線OO′左、右兩側(cè)的區(qū)域分別處在方向相反與軌道平面垂直的勻強磁場中,設左、右區(qū)域的磁場的磁感應強度的大小分別為B1和B2,一根金屬棒ab垂直放在導軌上并與導軌接觸良好,棒和導軌的電阻均不計.金屬棒ab始終在水平向右的恒定拉力F的作用下,在左邊區(qū)域中恰好以速度v0做勻速直線運動,則以下說法中正確的是 ( )
圖7
A.若B2=B1時,棒進入右邊區(qū)域后先做加速運動,最后以速度做勻速直線運動
B.
7、若B2=B1時,棒進入右邊區(qū)域后仍以速度v0做勻速直線運動
C.若B2=2B1時,棒進入右邊區(qū)域后先做減速運動,最后以速度做勻速直線運動
D.若B2=2B1時,棒進入右邊區(qū)域后先做加速運動,最后以速度4v0做勻速直線運動
二、實驗題(11題4分,12題8分,13題6分,共18分)
11.(4分)在驗證牛頓運動定律的實驗中,某同學挑選的一條點跡清晰的紙帶如圖8所示,
已知相鄰兩個點間的時間間隔為T,從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為x1、x2、x3、x4、x5(圖中未標x3、x4、x5),則由此可求得打C點時紙帶的速度vC=________.
圖8
12. (2020山東
8、卷第23題).(8分)(1)某探究小組設計了“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的 實驗方案。如圖所示,將一個小球和一個滑塊用細繩連接,跨在斜面上端。開始時小球和滑塊均靜止,剪短細繩后,小球自由下落,滑塊沿斜面下滑,可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音,保持小球和滑塊釋放的位置不變,調(diào)整擋板位置,重復以上操作,直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音。用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點與擋板處的高度差h和沿斜面運動的位移。(空氣阻力對本實驗的影響可以忽略)
①滑塊沿斜面運動的加速度與重力加速度的比值為________。
②滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為__________________。
9、
③以下能引起實驗誤差的是________。
a.滑塊的質(zhì)量
b.當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?
c.長度測量時的讀數(shù)誤差
d.小球落地和滑塊撞擊擋板不同時
13.(6分)如圖11所示是某同學設計的“探究質(zhì)量m一定時,加速度a與物體所受合力F
間的關(guān)系”的實驗.圖11(a)為實驗裝置簡圖,其中A為小車,B為打點計時器,C為裝有砂的砂桶,其質(zhì)量為mC,D為一端帶有定滑輪的長方形木板,不計空氣阻力.
圖11
(1)實驗中認為細繩對小車拉力F等于______________;
(2)圖11(b)為某次實驗得到的紙帶的一部分(交流電的頻率為50 Hz),可由圖中數(shù)據(jù)求出小車加速度值為
10、______ m/s2;
(3)保持小車質(zhì)量不變,改變砂和砂桶質(zhì)量,該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖11(c),該圖線不通過原點O,明顯超出偶然誤差范圍,其主要原因可能是實驗中沒有進行____________的操作步驟.
三、解答題(14題14分,15題12分,16題16分,共42分)
14.(14分)獵狗能以最大速度v1=10 m/s持續(xù)地奔跑,野兔只能以最大速度v2=8 m/s的速度持續(xù)奔跑.一只野兔在離洞窟x1=200 m處的草地上玩耍,被獵狗發(fā)現(xiàn)后即以最大速度朝野兔追來.兔子發(fā)現(xiàn)獵狗時,與獵狗相距x2=60 m,兔子立即跑向洞窟.設獵狗、野兔、洞窟總在同一直線上,
11、求:野兔的加速度至少要多大才能保證安全回到洞窟.
圖12
15.(12分)如圖12所示,水平面上放有質(zhì)量均為m=1 kg的物塊A和B,A、B與地面的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.4和μ2=0.1,相距l(xiāng)=0.75 m.現(xiàn)給物塊A一初速度使之向B運動,與此同時給物塊B一個F=3 N水平向右的力由靜止開始運動,經(jīng)過一段時間A恰好追上B.g=10 m/s2.求:(1)物塊B運動的加速度大?。?
(2)物塊A初速度大??;
(3)從開始到物塊A追上物塊B的過程中,力F對物塊B所做的功.
16.(16分)如圖13所示,固定于水平面的U型金屬導軌abcd,電阻不計,導軌間距L=1.0 m
12、,左端接有電阻R=2 Ω.金屬桿PQ的質(zhì)量m=0.2 kg,電阻r=1 Ω,與導軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2,滑動時保持與導軌垂直.在水平面上建立xoy坐標系,x≥0的空間存在豎直向下的磁場,磁感應強度僅隨橫坐標x變化.金屬桿受水平恒力F=2.4 N的作用,從坐標原點開始以初速度v0=1.0 m/s向右做勻加速運動,經(jīng)t1=0.4 s到達x1=
圖13
0.8 m處,g取10 m/s2.求:
(1)磁感應強度B與坐標x應滿足的關(guān)系;
(2)金屬桿運動到x1處,PQ兩點間的電勢差;
(3)金屬桿從開始運動到B= T處的過程中克服安培力所做的功.
答案
1.BC 2.A 3.C 4.D 5.BC 6.AB 7.BD 8.CD
9.AC 10.B
11. 12.答案:① ② ③c d
13.(1)mCg (2)3.0(2.6~3.4) (3)平衡摩擦力
14.4 m/s2
15.(1)2 m/s2 (2)3 m/s (3)0.75 J
16.(1)B= (2)2 V (3)1.5 J