2025高考物理專項(xiàng)復(fù)習(xí)綜合強(qiáng)化練(一)自由落體運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用含答案綜合強(qiáng)化練(一)自由落體運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用(40分鐘80分)一、選擇題1.(6分)(2024·蘇州高一檢測(cè))2023年10月4日,杭州亞運(yùn)會(huì)女子3米跳板決賽在杭州奧體中心游泳館進(jìn)行,我國(guó)選手陳藝文奪得金牌。從運(yùn)動(dòng)員離開跳板開始計(jì)時(shí),跳水過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員重心的v-t圖像如圖所示,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡視為直線。則下列說(shuō)法正確的是 ()A.運(yùn)動(dòng)員在入水前做的是自由落體運(yùn)動(dòng)B.運(yùn)動(dòng)員在入水時(shí)速度大小為60m/sC.運(yùn)動(dòng)員在t=2s時(shí)已浮出水面D.運(yùn)動(dòng)員雙腳離開跳板到剛?cè)胨畷r(shí)(重心)經(jīng)過(guò)的路程為3.4m【解析】選D。運(yùn)動(dòng)員離開跳板時(shí)有向上的初速度,在入水前先是豎直上拋,然后是自由落體運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;t=1s時(shí)運(yùn)動(dòng)員入水,運(yùn)動(dòng)員在入水時(shí)速度大小為v=gt'=10×(1-0.2)m/s=8m/s,故B錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員在t=2s時(shí)速度減為零,此時(shí)人處于水下的最深處,沒(méi)有浮出水面,故C錯(cuò)誤;在0~0.2s運(yùn)動(dòng)員向上運(yùn)動(dòng),由h1=12gt″2可知運(yùn)動(dòng)員雙腳離開跳板后上升的高度為h1=12×10×0.2運(yùn)動(dòng)員做自由落體運(yùn)動(dòng)下落的高度h2=12gt'2=12×10×(1-0.2)運(yùn)動(dòng)員雙腳離開跳板到剛?cè)胨畷r(shí)(重心)經(jīng)過(guò)的路程為s=h1+h2=3.4m,故D正確。2.(6分)消防員從四樓的一扇窗戶外,沿一條豎直懸掛的繩子由靜止先以a=1.0m/s2的加速度向下勻加速到v0=3m/s,再以a=1.0m/s2的加速度勻減速到0時(shí)恰好落地;另一名消防員為了更快到達(dá)地面,沿繩子先做自由落體運(yùn)動(dòng),緊接著抓緊繩子開始緊急減速。已知繩子對(duì)消防員的最大滑動(dòng)摩擦力等于消防員所受重力的1.8倍,消防員安全著地時(shí)的速度不能超過(guò)v=6m/s,取重力加速度大小g=10m/s2。消防員沿繩子滑至地面的最短時(shí)間為 ()A.1.5s B.2.0s C.2.5s D.3.0s【解析】選A。根據(jù)題意有h=v022a+v0設(shè)消防員做自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,加速距離為h1,則有h1=12gt12,v1設(shè)消防員緊急減速時(shí)的加速度大小為a',減速時(shí)間為t2,減速距離為h2,則有1.8mg-mg=ma',v=v1-a't2,v12-v2=2又h=h1+h2,tmin=t1+t2聯(lián)立解得tmin=1.5s,故選A。3.(6分)(2024·保定高一檢測(cè))直桿正下方有一管道,A、B和C、D分別為直桿和管道的上下兩端。現(xiàn)將直桿由圖中位置靜止釋放并開始計(jì)時(shí),當(dāng)B到達(dá)C位置時(shí),將管道由靜止釋放,已知AB、CD以及直桿和管道間的距離均為h,下列說(shuō)法正確的是(不計(jì)空氣阻力) ()A.直桿通過(guò)管道的時(shí)間為hB.直桿通過(guò)管道的時(shí)間為2C.直桿通過(guò)管道的時(shí)間為3D.直桿通過(guò)管道的時(shí)間為2h【解析】選B。根據(jù)題意可得,當(dāng)直桿B到達(dá)C位置時(shí),有v02設(shè)直桿通過(guò)管道的時(shí)間為t,則有v0t+12gt2-12gt2聯(lián)立解得t=2h4.(6分)(2024·深圳高一檢測(cè))科技館中的一個(gè)展品如圖所示,在較暗處有一個(gè)不斷均勻滴水的水龍頭,在一種特殊的間歇閃光燈的照射下,若調(diào)節(jié)間歇閃光時(shí)間間隔正好與水滴從A下落到B的時(shí)間相同,可以看到一種奇特的現(xiàn)象,水滴似乎不再下落,仿佛是固定在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置不動(dòng),不計(jì)水滴受到的空氣阻力,取重力加速度g=10m/s2,對(duì)出現(xiàn)的這種現(xiàn)象,下列描述正確的有 ()A.間歇發(fā)光的時(shí)間間隔是0.2sB.根據(jù)條件不可以求出水滴在C點(diǎn)的速度C.水滴在B、C、D點(diǎn)速度之比滿足vB∶vC∶vD=1∶2∶3D.水滴在下落過(guò)程中通過(guò)相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間滿足tAB<tBC<tCD【解析】選C。由調(diào)節(jié)間歇閃光時(shí)間間隔正好與水滴從A下落到B的時(shí)間相同,看到水滴似乎不再下落,知相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔相等;由題圖可知,各點(diǎn)之間的位移差為Δx=0.2m根據(jù)Δx=g(Δt)2有Δt=Δxg=0.故A、D錯(cuò)誤;利用平均速度等于中間時(shí)刻的速度求解C點(diǎn)的速度,即vC=xBD2Δt故B錯(cuò)誤;根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知三段距離之比xAB∶xBC∶xCD=1∶3∶5,已知A點(diǎn)初速度為0,則根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可知水滴在B、C、D點(diǎn)速度之比滿足vB∶vC∶vD=1∶2∶3,故C正確。5.(6分)(多選)某興趣小組自制了一個(gè)如圖所示的水火箭。在發(fā)射過(guò)程中,水火箭由靜止從地面以20m/s2的加速度豎直向上運(yùn)動(dòng)了10m,然后失去動(dòng)力做豎直上拋運(yùn)動(dòng),取重力加速度g=10m/s2,不考慮空氣阻力。在水火箭上升過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是 ()A.水火箭的最大速度為10m/sB.水火箭上升運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為3sC.水火箭離地的最大高度為30mD.水火箭落地速度為30m/s【解析】選B、C。由題意可知,水火箭上升10m時(shí)速度最大,根據(jù)速度—位移公式有v2=2ah1,可得最大速度v=2ah1故A錯(cuò)誤;水火箭加速上升過(guò)程,根據(jù)速度—時(shí)間關(guān)系v=at1,解得水火箭加速上升運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1=va水火箭失去動(dòng)力做豎直上拋運(yùn)動(dòng),有v=gt2,解得水火箭向上減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=vg則水火箭上升運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=t1+t2=3s故B正確;水火箭做豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)速度—位移公式有v2=2gh2,解得h2=v2水火箭離地的最大高度為h=h1+h2=30m故C正確;由v'2=2gh,解得水火箭落地速度大小為v'=2gh=1066.(6分)(多選)(2024·商丘高一檢測(cè))2023年9月30日,全紅嬋與陳芋汐在杭州亞運(yùn)會(huì)跳水女子雙人10米跳臺(tái)決賽中攜手奪金。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),如圖所示為某次10米跳水過(guò)程中一跳水運(yùn)動(dòng)員的v-t圖像,其中t=0時(shí)向上起跳,不計(jì)空氣阻力,已知運(yùn)動(dòng)員入水后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為25m/s2,取重力加速度g=10m/s2,則下列判斷正確的是 ()A.運(yùn)動(dòng)員0.5s時(shí)到達(dá)最高處,t1時(shí)刻入水,t2時(shí)刻出水B.運(yùn)動(dòng)員離開跳臺(tái)后,在空中運(yùn)動(dòng)的總路程為12.5mC.運(yùn)動(dòng)員1.5s時(shí)入水,入水速度為15m/sD.運(yùn)動(dòng)員入水后0.6s到達(dá)最深處,入水深度為4.5m【解析】選B、D。經(jīng)分析,運(yùn)動(dòng)員t=0時(shí)向上起跳,0.5s時(shí)到達(dá)最高處,t1時(shí)刻入水,t2時(shí)刻到達(dá)最深處,故A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員離開跳臺(tái)后向上運(yùn)動(dòng)的位移大小為h0=12gt12=12×10×(0運(yùn)動(dòng)員離開跳板后在空中運(yùn)動(dòng)的總路程s=2h0+10m=12.5m故B正確;運(yùn)動(dòng)員自由下落的位移大小為H=h0+10m=11.25m由自由落體公式可得,運(yùn)動(dòng)員自由落體的時(shí)間t2=2Hg=1所以運(yùn)動(dòng)員2s時(shí)入水,運(yùn)動(dòng)員入水時(shí)的速度v=2gH故C錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員入水后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),減速到零所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t3=va=0.運(yùn)動(dòng)員入水后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)位移x=v22a=4.7.(6分)(多選)如圖所示,小球甲從距離地面高度為h1=15m處以速度v0=10m/s豎直向上拋出,同時(shí)小球乙從距離地面高度為h2=20m處開始自由下落,小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不計(jì)空氣阻力,重力加速度取g=10m/s2,則下列說(shuō)法中正確的是 ()A.小球乙落地前,兩小球的速度差保持恒定B.小球甲、乙運(yùn)動(dòng)0.5s時(shí)到達(dá)空中的同一高度C.落地前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球甲、乙的平均速度之比為1∶2D.至小球乙落地時(shí),甲、乙兩球相距5m【解析】選A、B、C。取豎直向上為正方向,甲球跟乙球的速度差為Δv=v0-gt-(-gt)=v0A正確;0.5s時(shí)甲距地面高度為h甲=h1+v0t1-12gt120.5s時(shí)乙距地面高度為h乙=h2-12gt12即小球甲、乙運(yùn)動(dòng)0.5s時(shí)到達(dá)空中的同一高度,B正確;落地前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,對(duì)甲、乙有-h1=v0t甲-12gt甲2,h2=解得t甲=3s,t乙=2s則有v甲=h1t甲解得v甲=5m/s,v則有v甲∶v乙=1∶2,C正確;根據(jù)上述,乙落地歷時(shí)為2s,此時(shí)間內(nèi)甲的位移為h=10×2m-12表明此時(shí)甲恰好回到出發(fā)點(diǎn),即兩者高度差為15m,D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題8.(12分)隨著AI人工智能時(shí)代的到來(lái),越來(lái)越多的工作由機(jī)器取代。在一次無(wú)人機(jī)配送測(cè)試中,無(wú)人機(jī)下部由機(jī)器手抓住一貨物,以v0=10m/s的速度保持豎直方向勻速上升,當(dāng)貨物到達(dá)離地面高175m處時(shí),機(jī)器手突然失靈,貨物脫落,無(wú)人機(jī)加速上升,那么貨物再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落到地面?落地前瞬間的速度多大?(空氣阻力不計(jì),g取10m/s2)【解析】取初速度方向?yàn)檎较?貨物全程位移h=v0t-12gt2解得t=7s(t=-5s舍去)由v=v0-gt得v=-60m/s負(fù)號(hào)表示速度方向豎直向下,則落地前瞬間的速度大小為60m/s。答案:7s60m/s9.(12分)(2024·中山高一檢測(cè))假設(shè)某高樓距地面高H=47m的陽(yáng)臺(tái)上的花盆因受擾動(dòng)而掉落,掉落過(guò)程可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。有一輛長(zhǎng)L1=8m、高h(yuǎn)1=2m的貨車,在樓下以v0=9m/s的速度勻速直行,要經(jīng)過(guò)陽(yáng)臺(tái)的正下方,花盆剛開始下落時(shí)貨車車頭距花盆的水平距離為L(zhǎng)2=24m(示意圖如圖所示,花盆可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度g取10m/s2)(1)若司機(jī)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)花盆掉落,貨車保持v0=9m/s的速度勻速直行,通過(guò)計(jì)算說(shuō)明貨車是否會(huì)被花盆砸到;(2)若司機(jī)發(fā)現(xiàn)花盆掉落,采取加速(可視為勻變速,司機(jī)反應(yīng)時(shí)間Δt=1s)的方式來(lái)避險(xiǎn),則貨車至少以多大的加速度加速才能避免被花盆砸到?！窘馕觥?1)花盆從47m高處落下,到達(dá)離地高2m的車頂過(guò)程,位移為h=(47-2)m=45m根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間關(guān)系式,有h=12gt聯(lián)立得t=3s3s內(nèi)汽車位移為x=v0t=27m因L2=24m<x<L1+L2=32m則貨車會(huì)被花盆砸到。(2)司機(jī)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)貨車的位移為x2=v0Δt=9m此時(shí)車頭離花盆的水平距離為d=L2-x2=15m采取加速方式,要成功避險(xiǎn),則有d+L1=v0(t-Δt)+12a(t-Δt)聯(lián)立得a=2.5m/s2即貨車至少以2.5m/s2的加速度加速才能避免被花盆砸到。答案:(1)會(huì),計(jì)算見解析(2)2.5m/s210.(14分)如圖所示,跳傘運(yùn)動(dòng)員做低空跳傘表演,他離開直升機(jī)從距離地面580m的高處由靜止自由下落4s后,張開降落傘沿豎直方向勻減速下降,恰好到達(dá)地面靜止。(g取10m/s2)求:(1)自由落體運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度大小;(2)減速下降時(shí)運(yùn)動(dòng)員的加速度;(3)運(yùn)動(dòng)員從離開直升機(jī)至到達(dá)地面整個(gè)過(guò)程的平均速度大小?！窘馕觥?1)運(yùn)動(dòng)員由靜止自由下落4s后時(shí)的速度為v1=gt1=40m/s(2)自由落體高度為h1=12gt開始打開降落傘時(shí)離地高度為h2=h-h1=580m-80m=500m設(shè)減速時(shí)加速度大小為a,則0-v12=2解得a=-1.6m/s2即減速時(shí)的加速度大小為1.6m/s2,方向豎直向上。(3)設(shè)勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,由0=v1+at2解得t2=25s所以運(yùn)動(dòng)員從離開直升機(jī)至到達(dá)地面的總時(shí)間t=t1+t2=29s則運(yùn)動(dòng)員從離開直升機(jī)至到達(dá)地面整個(gè)過(guò)程的平均速度大小為v=ht答案:(1)40m/s(2)大小為1.6m/s2,方向豎直向上(3)20m/s綜合強(qiáng)化練(三)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(40分鐘60分)一、選擇題1.(6分)(2024·淮安高一檢測(cè))一載人深潛器從水面開始下潛到某深處,最后返回到水面的速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示,下列時(shí)段中深潛器處于超重狀態(tài)的是 ()A.0~1min B.1~3minC.3~4min D.8~10min【解析】選C。v-t圖像斜率代表加速度,斜率正負(fù)代表加速度方向,0~1min加速度方向向下,處于失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;1~3min加速度為0,處于平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;3~4min加速度方向向上,處于超重狀態(tài),故C正確;8~10min加速度方向向下,處于失重狀態(tài),故D錯(cuò)誤。2.(6分)如圖甲所示,小李握著下方靜止懸掛一水瓶子的力傳感器,當(dāng)小李上下移動(dòng)瓶子時(shí),得到如圖乙所示的F-t圖像。從圖像可推知t1到t2過(guò)程中手臂的運(yùn)動(dòng)可能是 ()A.向下、停頓、向上B.向上、停頓、向下C.向下、向上、勻速、向上、向下D.向上、向下、勻速、向下、向上【解析】選A。t1到t2過(guò)程中的第一階段拉力先小于重力后大于重力,水瓶子先失重后超重,所以手臂先加速向下運(yùn)動(dòng),后減速向下運(yùn)動(dòng);當(dāng)拉力和重力相等時(shí)水瓶子處于停頓或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài);t1到t2過(guò)程中的第二階段拉力先大于重力后小于重力,水瓶子先超重后失重,所以水瓶子先向上加速運(yùn)動(dòng),后向上減速運(yùn)動(dòng)。綜上可知t1到t2過(guò)程中手臂的運(yùn)動(dòng)可能是向下、停頓、向上,故選A。3.(6分)(2024·滄州高一檢測(cè))北京時(shí)間2023年7月29日,保定一中女足勇奪世界中學(xué)生足球錦標(biāo)賽亞軍。賽前隊(duì)員進(jìn)行顛球訓(xùn)練,用腳背將球以2.08m/s的速率豎直向上顛起,最后球以2.00m/s的速率落回到腳背。設(shè)足球離開和落回時(shí)腳背離地的距離不變,下列關(guān)于足球在空中運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是 ()A.上升和下降過(guò)程中加速度方向與速度方向始終相反B.上升和下降過(guò)程中加速度方向與速度方向始終相同C.上升和下降過(guò)程中加速度方向相同D.上升和下降過(guò)程中加速度大小不變【解析】選C。上升過(guò)程中,足球做減速運(yùn)動(dòng),加速度方向與速度方向相反;下降過(guò)程中,足球做加速運(yùn)動(dòng),加速度方向與速度方向相同,故A、B錯(cuò)誤;上升和下降過(guò)程中加速度方向都向下,加速度方向相同,故C正確;設(shè)足球上升過(guò)程中上升的最大高度為h,根據(jù)動(dòng)力學(xué)公式有v12=2a1h,v22=2【補(bǔ)償訓(xùn)練】在電梯內(nèi)放一體重計(jì),電梯靜止時(shí),小花站在體重計(jì)上示數(shù)為50kg,電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,某段時(shí)間內(nèi)小花發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示,在這段時(shí)間內(nèi)下列說(shuō)法正確的是 ()A.電梯一定豎直向上加速運(yùn)動(dòng)B.電梯一定豎直向下加速運(yùn)動(dòng)C.小花所受的重力變小了D.電梯的加速度大小為g5【解析】選D。電梯靜止時(shí),體重計(jì)示數(shù)為50kg,說(shuō)明小花同學(xué)的質(zhì)量為50kg,某段時(shí)間內(nèi)小花發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)為40kg,根據(jù)牛頓第二定律可得mg-N=ma,解得a=mg-Nm=504.(6分)(多選)(2024·汕頭高一檢測(cè))原地縱跳摸高是籃球運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練彈跳力的必備項(xiàng)目。如圖所示,運(yùn)動(dòng)員小王從直立狀態(tài)開始屈腿下蹲,使重心下移,調(diào)整好姿勢(shì)后,由靜止開始發(fā)力,蹬地起跳后離開地面,豎直向上運(yùn)動(dòng)直到最高點(diǎn)?？諝庾枇雎圆挥?jì),對(duì)以上運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析正確的是 ()A.蹬地起跳時(shí),地面受到的壓力和小王受到的支持力大小相等B.蹬地起跳時(shí),小王對(duì)地面的壓力大于他的重力C.屈腿下蹲過(guò)程,小王受到的重力和支持力是一對(duì)平衡力D.到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),小王受力平衡【解析】選A、B。蹬地起跳時(shí),地面受到的壓力和小王受到的支持力是一對(duì)相互作用力,一定大小相等,故A正確;蹬地起跳時(shí),小王加速上升,故小王所受的支持力大于自身的重力,結(jié)合A選項(xiàng)分析可知,小王對(duì)地面的壓力大于他的重力,故B正確;屈腿下蹲過(guò)程,小王先加速后減速,不是平衡狀態(tài),即小王受到的重力和支持力不是一對(duì)平衡力,故C錯(cuò)誤;到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),小王處于完全失重狀態(tài),受力不平衡,故D錯(cuò)誤。5.(6分)(多選)同一乘客分別三次乘坐不同的電梯上樓,過(guò)程中都經(jīng)歷了電梯加速上升階段。假設(shè)三次的加速度大小相同,且乘客相對(duì)電梯均靜止,如圖甲、乙、丙所示。在上述加速階段中,下列說(shuō)法正確的是 ()A.三種方式乘客均受到了電梯地板的摩擦力作用B.只有在甲種方式中,乘客才受到了摩擦力作用C.在丙種方式中,乘客受到電梯地板的支持力最大D.三種方式中的乘客均處于超重狀態(tài)【解析】選C、D。電梯加速上升階段,在甲種方式中,乘客受到支持力、重力、沿電梯向上的摩擦力作用;在乙種方式中,乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用;在丙種方式中,乘客受到支持力、重力,故在甲、乙兩種方式中,乘客受到了摩擦力作用,故A、B錯(cuò)誤。在甲種方式中,乘客受到電梯地板的支持力為FN1=mgcosθ;在乙種方式中,根據(jù)牛頓第二定律有FN2-mg=masinθ,乘客受到電梯地板的支持力為FN2=mg+masinθ;在丙種方式中,根據(jù)牛頓第二定律有FN3-mg=ma,乘客受到電梯地板的支持力為FN3=mg+ma?？傻肍N1<FN2<FN3,故在丙種方式中,乘客受到電梯地板的支持力最大,故C正確。三種方式中的乘客均有向上的加速度,處于超重狀態(tài),故D正確。【總結(jié)提升】利用牛頓第二定律分解加速度的情景:當(dāng)物體所受的力兩兩垂直,加速度的方向不在力的方向上時(shí),把加速度分解在力的方向上,在兩個(gè)垂直的方向上分別用牛頓第二定律求解。6.(6分)(多選)(2024·濰坊高一檢測(cè))如圖甲,一廂式貨車在平直公路上由靜止開始向左運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示,車廂中放置一質(zhì)量為50kg的貨物,其與車廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中貨物一直未與車廂壁碰撞,則下列說(shuō)法正確的是(設(shè)車廂地板保持水平,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10m/s2) ()A.第1s內(nèi),貨物不受摩擦力B.第2s內(nèi),貨物受向左的摩擦力,大小為125NC.第3s內(nèi),貨物不受摩擦力D.第3s內(nèi),貨物受向左的摩擦力,大小為125N【解析】選B、D。第1s內(nèi),貨車從靜止開始向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a1=Δv1Δt1=21m/s2=2m/s2,貨物與貨車間的最大靜摩擦力為fm=μmg=125N,貨物的最大加速度為a=fmm=μg=2.5m/s2>27-22-1m/s2=5m/s2>2.5m/s2,可知貨車相對(duì)于貨物向左運(yùn)動(dòng),貨物相對(duì)于貨車向右運(yùn)動(dòng),受到向左的滑動(dòng)摩擦力,大小為f=fm=125N,故B正確;第3s內(nèi),貨車做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為7m/s,2s末貨物的速度為v物=a1t+at=4.5m/s<7m/s,3s末貨物的速度為v'物=a1t+at'=7m/s,可知貨車相對(duì)于貨物向左運(yùn)動(dòng),貨物相對(duì)于貨車向右運(yùn)動(dòng),受到向左的滑動(dòng)摩擦力,大小為【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)很多智能手機(jī)都有加速度傳感器,能通過(guò)圖像顯示加速度情況。用手掌托著智能手機(jī),打開加速度傳感器,把手機(jī)向上拋出,然后又在拋出點(diǎn)接住手機(jī),得到如圖所示的加速度隨時(shí)間變化的圖像,圖中t1=0.38s,t2=0.55s,t3=0.66s,t4=1.26s,取重力加速度g=10m/s2,由此可判斷出 ()A.t1時(shí)刻手機(jī)處于失重狀態(tài)B.t2時(shí)刻手機(jī)的速度最大C.t4時(shí)刻手機(jī)離開手掌D.手機(jī)離開手掌后上升的高度為0.45m【解析】選B、D。t1時(shí)刻手機(jī)向上的加速度最大,處于超重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;t2時(shí)刻之前,加速度為正,速度為正,做加速運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻之后,加速度為負(fù),開始減速,所以t2時(shí)刻手機(jī)的速度最大,故B正確;手機(jī)離開手掌時(shí)只受重力,加速度為-10.0m/s2,所以t3時(shí)刻手機(jī)離開手掌,故C錯(cuò)誤;由題圖知t3時(shí)刻手機(jī)離開手掌,t4時(shí)刻手機(jī)回到手掌,手機(jī)離開手掌后上升的高度為h=12g(t4-t3二、計(jì)算題7.(12分)(2024·西城高一檢測(cè))物理課學(xué)習(xí)了超重與失重現(xiàn)象后,某同學(xué)回家乘坐電梯時(shí)用心體會(huì)了一下,發(fā)現(xiàn)從電梯上升到停止的過(guò)程中,他經(jīng)歷了先加速再勻速,最后減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。每次都是在17層到18層(他住18層)的過(guò)程中,有明顯減速的感覺(jué)。有一天,該同學(xué)用手機(jī)測(cè)出電梯減速時(shí)的加速度大小為0.5m/s2,設(shè)該同學(xué)的質(zhì)量為60kg,g取10m/s2,求:(1)電梯從17層到18層減速過(guò)程中,該同學(xué)處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)。(2)減速過(guò)程中,該同學(xué)對(duì)電梯底面的壓力大小。(3)電梯以多大的加速度減速時(shí),電梯底面對(duì)他的支持力為零?！窘馕觥?1)電梯從17層到18層減速過(guò)程中,加速度向下,所以該同學(xué)處于失重狀態(tài)。(2)減速過(guò)程中,對(duì)該同學(xué),根據(jù)牛頓第二定律有:mg-FN=ma代入數(shù)據(jù)解得FN=m(g-a)=60×(10-0.5)N=570N。(3)電梯底面對(duì)該同學(xué)的支持力為零時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有:mg=ma'解得a'=10m/s2。答案:(1)失重狀態(tài)(2)570N(3)10m/s28.(12分)(2024·中山高一檢測(cè))質(zhì)量為3m的木箱內(nèi)裝有質(zhì)量分別為m和2m的小球A物塊B,兩根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的細(xì)線分別連接A和箱頂、A和B,兩根細(xì)線與豎直、水平方向分別成30°角,如圖甲所示,物塊B位于箱底且與箱底的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,取m=1kg,g=10m/s2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。(1)用豎直向上F1=84N的恒力勻加速提起箱子,B未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),求A、B間細(xì)線的拉力大小;(2)要使(1)問(wèn)中的B不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),μ1應(yīng)滿足什么條件?(3)如圖乙所示,若將B固定于箱底,用水平向右的恒力F2勻加速拖動(dòng)箱子,箱子與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=33,則為使A、B間細(xì)線張力剛好為零,F2【解析】(1)對(duì)木箱和A、B整體分析,根據(jù)牛頓第二定律有F1-(3m+m+2m)g=(3m+m+2m)a對(duì)A受力分析,豎直方向有T1cos30°-mg-T2sin30°=ma水平方向有T1sin30°=T2cos30°解得T2=14N。(2)對(duì)B受力分析,豎直方向有T2sin30°+N-2mg=2ma若B剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),則水平方向有T2cos30°=μ1N解得μ1=3為使B不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),應(yīng)使μ1≥33(3)A、B間細(xì)線張力為零,對(duì)A應(yīng)有mgtan30°=ma'對(duì)整體有F2-μ2(3m+m+2m)g=(3m+m+2m)a'解得F2=403N。答案:(1)14N(2)μ1≥33(3)403綜合強(qiáng)化練(二)共點(diǎn)力平衡的綜合應(yīng)用(40分鐘80分)一、選擇題1.(6分)如圖所示,兩根細(xì)繩AO、BO連接于O點(diǎn),O點(diǎn)的下方用細(xì)繩CO懸掛一重物并處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)繩BO水平。則三根細(xì)繩中拉力最大的是 ()A.AO B.BOC.CO D.無(wú)法確定【解析】選A。重物處于靜止?fàn)顟B(tài),合力為零,對(duì)O點(diǎn)進(jìn)行受力分析分析幾何關(guān)系知,三根細(xì)繩中拉力最大的是TA,即AO,故選A。2.(6分)(2024·重慶高一檢測(cè))圖甲為家庭常用的燃?xì)庠顚?shí)物圖,灶面上有一個(gè)支架。共有4個(gè)均勻分布的支撐面,對(duì)放在上面的廚具起到支撐作用。現(xiàn)把一個(gè)高壓鍋放在支架上,并抽象成示意圖乙,已知支架的每個(gè)支撐面與水平方向夾角α=37°。高壓鍋和里面的食物總質(zhì)量為4.8kg。則每個(gè)支撐面給高壓鍋的支持力為(忽略高壓鍋和支撐面之間的摩擦力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8) ()A.12N B.15NC.20N D.48N【解析】選B。設(shè)每個(gè)支撐面給高壓鍋的支持力的豎直分量為F,F=14mg=12N,由平衡條件可得,FN=Fcos37°,解得3.(6分)將某大橋的引橋視為一個(gè)斜面。同一輛汽車(質(zhì)量不變)分別經(jīng)過(guò)斜面傾角為θ1和θ2的兩座引橋時(shí),汽車對(duì)斜面的壓力大小分別為F1和F2,已知θ1>θ2則 ()A.F1>F2B.F1<F2C.F1=F2D.F1與F2的大小關(guān)系無(wú)法確定【解析】選B。將汽車的重力沿平行斜面和垂直斜面分解,根據(jù)平衡條件可知,汽車對(duì)斜面的壓力大小F=mgcosθ,由題知,θ1>θ2,故cosθ1<cosθ2,則F1<F2,故選B。4.(6分)小明家閣樓頂有一扇傾斜的天窗,天窗與豎直面的夾角為θ,如圖所示。小明用質(zhì)量為m的刮擦器擦天窗玻璃,當(dāng)對(duì)刮擦器施加豎直向上大小為F的推力時(shí),刮擦器恰好沿天窗玻璃向上勻速滑動(dòng),已知玻璃與刮擦器之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則刮擦器受到的摩擦力大小是 ()A.(F-mg)cosθ B.(mg+F)sinθC.μ(F-mg)cosθ D.μ(mg+F)sinθ【解析】選A。沿天窗方向,由平衡知識(shí)可知f=(F-mg)cosθ,或者f=μFN=μ(F-mg)sinθ。故選A。5.(6分)(2024·天津和平區(qū)高一檢測(cè))如圖所示,重為12N的木塊靜止在傾角為θ=30°的斜面上,若用平行于斜面沿水平方向大小等于8N的力推木塊,木塊仍能保持靜止,則此時(shí)木塊所受的靜摩擦力的大小等于 ()A.6N B.8NC.12N D.10N【解析】選D。對(duì)滑塊受力分析,受推力F、重力G、支持力N和靜摩擦力f,將重力按照作用效果分解為沿斜面向下的分力F'=Gsinθ=6N和垂直斜面向下的分力Gcosθ=63N;在與斜面平行的平面內(nèi),如圖:有:f=F2+F6.(6分)(多選)如圖所示,用一根輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)固定光滑的掛釘O將一個(gè)畫框懸掛在墻壁上,細(xì)繩的兩端分別拴接在畫框上兩根掛釘1、2上。畫框靜止時(shí),O點(diǎn)兩側(cè)細(xì)繩與豎直方向的夾角分別為α、β,對(duì)應(yīng)細(xì)繩中的張力大小分別為F1、F2。懸掛時(shí),掛釘1、2不一定等高,下列說(shuō)法正確的是 ()A.若1更高,則α>βB.若2更高,則F1>F2C.無(wú)論1、2是否等高,總有α=β成立D.無(wú)論1、2是否等高,總有F1=F2成立【解析】選C、D。因?yàn)獒斪邮枪饣?可知兩邊繩子的拉力總是相等的,即無(wú)論1、2是否等高,總有F1=F2成立;對(duì)結(jié)點(diǎn)O,水平方向:F1sinα=F2sinβ,則α=β,即選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C、D正確。7.(6分)(多選)如圖所示,在水平面上固定一個(gè)半徑為R的半圓柱體A。可移動(dòng)的擋板MN一端始終垂直于半圓柱A,初始時(shí),擋板的延長(zhǎng)線過(guò)半圓柱截面圓心O,且與水平面成30°角。在A和擋板MN之間放有一個(gè)質(zhì)量為m的光滑均勻球體B,其半徑也為R。初始時(shí),整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將擋板MN沿順時(shí)針?lè)较蚓従徬蛳乱苿?dòng)直至水平。則從初始到擋板MN水平的過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是 ()A.初始時(shí),A對(duì)B的支持力為mgB.全過(guò)程中擋板對(duì)B的支持力大于A對(duì)B的支持力C.全過(guò)程中擋板對(duì)B的支持力逐漸變大,A對(duì)B的支持力逐漸變小D.擋板MN水平時(shí),A對(duì)B的支持力為3【解析】選B、C。以B為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析如圖所示,根據(jù)圖中幾何關(guān)系可得α=30°,β=30°,所以F1=F2,豎直方向根據(jù)平衡條件可得F1cos30°+F2cos30°=mg,解得F1=F2=33mg,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;將擋板MN沿順時(shí)針?lè)较蚓従徬蛳乱苿?dòng)直至水平的過(guò)程中,α角從30°減小到0,而α+β不變,則β角由30°變大到60°,根據(jù)平衡條件可得F1cosα+F2cosβ=