2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章微專題20動(dòng)力學(xué)中的圖像問題練習(xí)含解析教科版

PAGEPAGE1微專題20動(dòng)力學(xué)中的圖像問題1．兩類問題，一類問題是從圖像中挖掘信息，再結(jié)合題干信息解題；另一類是由題干信息推斷出正確的圖像．2．兩種方法，一是函數(shù)法：列出所求物理量的函數(shù)關(guān)系式，理解圖像的意義，理解斜率和截距的物理意義；二是特別值法：將一些特別位置或特別時(shí)刻或特別狀況的物理量值與圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)比較．1．如圖1甲所示，一質(zhì)量m＝1kg的物塊靜置在傾角θ＝37°的斜面上，從t＝0時(shí)刻起先對(duì)物塊施加一沿斜面方向的拉力F，取沿斜面對(duì)上為正方向，F(xiàn)隨時(shí)間t變更的關(guān)系如圖乙所示，已知物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2，物塊與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則下列圖像中正確反映物塊的速率v隨時(shí)間t變更的規(guī)律的是()圖12．(2024·湖北宜昌市調(diào)研)如圖2所示，水平輕彈簧左端固定，右端連接一物塊(可以看作質(zhì)點(diǎn))，物塊靜止于粗糙的水平地面上，彈簧處于原長．現(xiàn)用一個(gè)水平向右的力F拉動(dòng)物塊，使其向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(整個(gè)過程不超過彈簧的彈性限度)．以x表示物塊離開靜止位置的位移，下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是()圖23.(2024·湖北荊州市質(zhì)檢)如圖3所示，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，上端固定，下端連一質(zhì)量為m的物塊A，A放在質(zhì)量也為m的托盤B上，以N表示B對(duì)A的作用力，x表示彈簧的伸長量．初始時(shí)，在豎直向上的力F作用下系統(tǒng)靜止，且彈簧處于豎直自然狀態(tài)(x＝0)．現(xiàn)變更力F的大小，使B以eq\f(g,2)的加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)(g為重力加速度，空氣阻力不計(jì))，此過程中N、F隨x變更的圖像正確的是()圖34．(2024·天津市河北區(qū)名校聯(lián)考)如圖4所示，一根輕彈簧豎直直立在水平地面上，下端固定．在彈簧的正上方有一個(gè)物塊，物塊從高處自由下落到彈簧上端O處，將彈簧壓縮了x0時(shí)，物塊的速度變?yōu)榱悖谙铝袌D像中，能正確反映物塊從與彈簧接觸起先，至運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)加速度的大小隨下降的位移x(彈簧原長為位移的零點(diǎn))變更的圖像是()圖45．(多選)如圖5甲所示，質(zhì)量為2m的足夠長的木板B放在粗糙水平面上，質(zhì)量為m的物塊A放在木板B的右端且A與B、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，現(xiàn)對(duì)木板B施加一水平變力F，F(xiàn)隨t變更的關(guān)系如圖乙所示，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，下列說法正確的是()圖5A．前3s內(nèi)，A受到的摩擦力方向水平向右B．t＝4s時(shí)，A的加速度大小為eq\f(1,3)μgC．t＝5s時(shí)，A受到的摩擦力大小為0.5μmgD．第6s以后，A受到的摩擦力大小為μmg6．(2024·山東棗莊市模擬)某馬戲團(tuán)演員做滑桿表演時(shí)，所用豎直滑桿的上端通過拉力傳感器固定在支架上，下端懸空，滑桿的質(zhì)量為20kg.從演員在滑桿上端做完動(dòng)作時(shí)起先計(jì)時(shí)，演員先在桿上靜止了0.5s，然后沿桿下滑，3.5s末剛好滑到桿底端，速度恰好為零，整個(gè)過程演員的v－t圖像和傳感器顯示的拉力隨時(shí)間的變更狀況分別如圖6甲、乙所示，取重力加速度g＝10m/s2，則下列說法正確的是()圖6A．演員在1.0s時(shí)的加速度大小為2m/s2B．滑桿的長度為5.25mC．傳感器顯示的最小拉力為420ND．3.5s內(nèi)演員損失的機(jī)械能為2700J7．(多選)(2024·山東日照市上學(xué)期期末)某物體以肯定的初速度沿著斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)，它所能達(dá)到的最大位移x與斜面傾角θ的關(guān)系如圖7所示，已知x1、x2和重力加速度g，則可求出()圖7A．物體的初速度B．當(dāng)物體位移為x2時(shí)對(duì)應(yīng)的斜面傾角θ1C．物體在不同傾角的斜面上，減速到零時(shí)的位移最小值xminD．當(dāng)物體位移為最小值xmin時(shí)，對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力大小8．(多選)如圖8甲所示，質(zhì)量分別為m、M的物體A、B靜止在勁度系數(shù)為k的豎直輕質(zhì)彈簧上，A與B不粘連，現(xiàn)對(duì)物體A施加豎直向上的力F，使A、B一起上升，若以兩物體靜止時(shí)的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，兩物體的加速度隨位移的變更關(guān)系如圖乙所示，重力加速度大小為g，則()圖8A．在圖乙中PQ段表示拉力F漸漸增大B．在圖乙中QS段表示B物體減速上升C．位移為x1時(shí)，A、B之間彈力為mg－kx1－Ma0D．位移為x3時(shí)，A、B一起運(yùn)動(dòng)的速度大小為eq\f(1,2)eq\r(a0x2＋x3)9．(多選)(2024·廣東佛山市月考)如圖9甲所示，物體置于一固定的斜面上，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，對(duì)物體施加水平向右、大小變更的外力F，保持物體沿斜面對(duì)下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a隨外力F變更的關(guān)系如圖乙所示．物體不脫離斜面的條件是F≤20N，若重力加速度g取10m/s2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，依據(jù)圖乙中所供應(yīng)的信息，經(jīng)過分析計(jì)算可以求出()圖9A．物體的質(zhì)量B．斜面傾角的正弦值C．物體運(yùn)動(dòng)6s時(shí)經(jīng)過的位移D．加速度為6m/s2時(shí)物體對(duì)斜面的壓力10．(2024·安徽“江南十?！本C合素養(yǎng)檢測)一傾角為θ＝30°的斜面固定在水平地面上，斜面底端固定一擋板，輕質(zhì)彈簧一端固定在擋板上，自由狀態(tài)時(shí)另一端在C點(diǎn)．C點(diǎn)上方斜面粗糙、下方斜面光滑．如圖10(a)所示，用質(zhì)量為m＝1kg的物體A(可視為質(zhì)點(diǎn))將彈簧壓縮至O點(diǎn)并鎖定．以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)沿斜面方向建立坐標(biāo)軸．沿斜面對(duì)上的拉力F作用于物體A的同時(shí)解除彈簧鎖定，使物體A做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，拉力F隨位移x變更的圖線如圖(b)所示．求物體A與斜面粗糙段間的動(dòng)摩擦因數(shù)以及沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)D時(shí)的位置坐標(biāo)．(重力加速度g取10m/s2)圖10

答案精析1．C[由mgsinθ＝6N，f＝μmgcosθ＝6.4N，初始時(shí)物塊靜止在斜面上，此時(shí)靜摩擦力方向沿斜面對(duì)上；0～1s時(shí)間內(nèi)物塊靜止；1～2s時(shí)間內(nèi)物塊起先沿斜面對(duì)上做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，摩擦力方向沿斜面對(duì)下，t＝2s時(shí)物塊加速度大小為12.4m/s2；t＝2s后F＝－0.4N，物塊的加速度大小為12.8m/s2，物塊沿斜面對(duì)上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到靜止，由于物塊減速時(shí)的加速度大小大于加速時(shí)的加速度大小，故物塊減速到零的時(shí)間小于1s，C正確．]2．B[物塊水平方向受向右的拉力F、向左的彈力kx、摩擦力f，由牛頓其次定律得：F－kx－f＝ma；整理得：F＝kx＋ma＋f，物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以ma＋f恒定且不為零，F(xiàn)－x圖像是一個(gè)不過原點(diǎn)的傾斜直線，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．]3．D[依據(jù)題述，B以eq\f(g,2)的加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)過程中，選擇A、B整體為探討對(duì)象，由牛頓其次定律，2mg－kx－F＝2m·eq\f(g,2)，解得F＝mg－kx，即F從mg起先線性減小，可解除圖像C；選擇B作為探討對(duì)象，由牛頓其次定律，mg＋N′－F＝eq\f(mg,2)，解得N′＝eq\f(mg,2)－kx.由牛頓第三定律得N′＝N，當(dāng)彈簧的彈力增大到eq\f(mg,2)，即x＝eq\f(mg,2k)時(shí)，A和B間的作用力為零，在此之前，二者之間的作用力由起先運(yùn)動(dòng)時(shí)的eq\f(mg,2)線性減小到零，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；同時(shí)，力F由起先時(shí)的mg線性減小到eq\f(mg,2)，此后B與A分別，力F保持eq\f(mg,2)不變，故選項(xiàng)D正確．]4．D[物塊下降到O點(diǎn)時(shí)，物塊所受彈力為零，此時(shí)物塊只受重力，加速度為g；接著下降，所受合力F＝mg－kx，加速度a＝eq\f(F,m)＝g－eq\f(kx,m).物塊從與彈簧接觸起先至運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，加速度的大小肯定是先減小后增大．當(dāng)彈力增大到等于重力時(shí)，合力為零，加速度為零．此后合力向上，加速度可表示為a＝eq\f(kx,m)－g，當(dāng)彈力增大到是重力的2倍時(shí)，加速度大小為g.由對(duì)稱性可知，此時(shí)物塊向下運(yùn)動(dòng)速度不為零，接著向下運(yùn)動(dòng)，故當(dāng)物塊速度減小到零時(shí)，加速度a>g，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．]5．BD[A相對(duì)B滑動(dòng)時(shí)，A的加速度為aA＝μg，B的加速度aB＝eq\f(F－4μmg,2m)，且aA＝aB，解得F＝6μmg，所以F＝6μmg時(shí)，A相對(duì)B即將滑動(dòng)，第6s以后，A受到的摩擦力大小為μmg，故D正確；A和B一起滑動(dòng)時(shí)，aAB＝eq\f(F－3μmg,3m)≥0，解得F≥3μmg，所以在前3s內(nèi)，A、B靜止不動(dòng)，A受到的摩擦力為0，故A錯(cuò)誤；當(dāng)t＝4s時(shí)，A和B一起滑動(dòng)，A的加速度大小為aAB＝eq\f(F－3μmg,3m)＝eq\f(4μmg－3μmg,3m)＝eq\f(1,3)μg，故B正確；當(dāng)t＝5s時(shí)，A和B一起滑動(dòng)，A受到的摩擦力大小f＝maAB＝m×eq\f(5μmg－3μmg,3m)＝eq\f(2,3)μmg，故C錯(cuò)誤．]6．D[由v－t圖像可知，演員在1.0s時(shí)的加速度大小a＝eq\f(3－0,1.5－0.5)m/s2＝3m/s2，故A錯(cuò)誤；v－t圖像與t軸所圍的面積表示位移，則可知，滑桿的長度h＝eq\f(1,2)×3×3m＝4.5m，故B錯(cuò)誤；兩圖結(jié)合可知，靜止時(shí)，傳感器示數(shù)為800N，除去桿的重力200N，演員的重力就是600N，在演員加速下滑階段，處于失重狀態(tài)，桿受到的拉力最小，由牛頓其次定律得：mg－F1＝ma，解得：F1＝420N，加上桿的重力200N，可知桿受的拉力為620N，故C錯(cuò)誤；3.5s內(nèi)演員初、末速度均為零，則減小的重力勢能等于損失的機(jī)械能，為ΔE＝mgh＝600×4.5J＝2700J，故D正確．]7．ABC[由題圖知，當(dāng)θ＝90°時(shí)位移為x2，物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，則有：0－v02＝－2gx2，解得：x2＝eq\f(v02,2g)，故A正確；當(dāng)θ為其他值時(shí)，對(duì)物體受力分析，物體的加速度大小為a，設(shè)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，由牛頓其次定律得：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：0－v02＝－2ax由以上各式得：x＝eq\f(v02,2gsinθ＋μcosθ)由數(shù)學(xué)學(xué)問得：sinθ＋μcosθ＝eq\r(1＋μ2)sin(θ＋φ)，其中tanφ＝μ當(dāng)θ＝0時(shí)位移為x1，說明斜面粗糙，物體的加速度大小為a0，則有：μmg＝ma0且有：0－v02＝－2a0x1可解得μ，綜上所述可得物體在不同傾角的斜面上，減速到零時(shí)的位移最小值xmin，以及物體位移為x2時(shí)對(duì)應(yīng)的斜面傾角為θ1，由于不知道物體的質(zhì)量，所以無法確定滑動(dòng)摩擦力，故B、C正確，D錯(cuò)誤．]8．AC[靜止時(shí)彈簧對(duì)B物體的彈力方向肯定向上，彈簧肯定被壓縮，則PQ段彈簧彈力肯定減小，由于加速度恒定，依據(jù)牛頓其次定律，探討A、B整體，F(xiàn)漸漸增大，選項(xiàng)A正確；QS段加速度仍為正，與速度方向相同，B物體加速上升，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)起先狀態(tài)彈簧的壓縮量為x0，則有kx0＝(M＋m)g，位移為x1時(shí)，設(shè)A、B間的彈力為N，對(duì)B有k(x0－x1)－Mg－N＝Ma0，解得N＝mg－kx1－Ma0，選項(xiàng)C正確；依據(jù)2ax＝vt2－v02知，a－x圖線與橫軸所圍的面積的2倍表示速度平方的變更量，故位移為x3時(shí)，A、B一起運(yùn)動(dòng)的速度大小vt＝eq\r(2×\f(1,2)x2＋x3a0)＝eq\r(a0x2＋x3)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]9．ABD[對(duì)物體受力分析如圖所示，設(shè)斜面的傾角為θ，當(dāng)F＝0時(shí)，可知a1＝2m/s2，則mgsinθ－μmgcosθ＝ma1；當(dāng)F＝20N時(shí)，F(xiàn)cosθ＋mgsinθ＝ma2，a2＝eq\f(40,3)m/s2，此時(shí)f＝0，F(xiàn)sinθ＝mgcosθ，sin2θ＋cos2θ＝1，聯(lián)立可得μ＝eq\f(11\r(7),35)，m＝eq\f(6\r(7),7)kg，sinθ＝eq\f(3,4)，故A、B正確；由于物體的初速度及F隨時(shí)間的變更狀況未知，因此無法求解物體運(yùn)動(dòng)6s時(shí)經(jīng)過的位移，故C錯(cuò)誤；當(dāng)a＝6m/s2時(shí)，可求得F＝eq\f(120,17)N，由N＋Fsinθ＝mgcosθ，物體所受的支持力N＝eq\f(165,17)N，則物體對(duì)斜面的壓力N′＝eq\f(165,17)N，故D正確．]10.eq\f(\