2011年高考物理兩類動(dòng)力學(xué)問題超重和失重練習(xí)一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中至少有一項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得6分，漏選的得3分，錯(cuò)選的得0分)1．“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)．某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落，圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長位置，c是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，b是人靜止地懸吊著時(shí)的平衡位置，人在從P點(diǎn)落下時(shí)到最低點(diǎn)c的過程中()A．人在Pa段做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)B．在ab段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)C．在bc段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)D．在c點(diǎn)，人的速度為零，其加速度為零【解析】根據(jù)題目給定的條件，就可以判斷出人在Pa段只受重力作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，故選項(xiàng)A正確．在ab段繩的拉力是逐漸增大的，但仍然小于人的重力，人有向下的加速度，人處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)B正確．由于b點(diǎn)是重力與拉力相等的點(diǎn)，故在bc段繩的拉力大于人的重力，人具有向上的加速度，人處于超重狀態(tài)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．在c點(diǎn)人的速度為零，但人在該點(diǎn)時(shí)，彈性繩具有最大的拉力，其加速度最大，故選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的．【答案】AB2．(2009·臨沂模擬)雨點(diǎn)從高空由靜止下落，在下落過程中，受到的阻力與雨點(diǎn)下落的速度成正比，圖中能正確反映雨點(diǎn)下落運(yùn)動(dòng)情景的是 ()A．①②B．②③C．①④D．①③【解析】選下落的雨點(diǎn)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析可知，它受重力mg和空氣阻力F阻＝kv，隨速度增大，阻力F阻逐漸增大．由牛頓第二定律得mg－F阻＝ma，可知雨點(diǎn)先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)，故①③圖象正確，④圖象錯(cuò)誤．②圖象表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)過程，顯然和實(shí)際過程相違背，因而②圖象錯(cuò)誤，正確選項(xiàng)為D.【答案】D3．彈簧測(cè)力計(jì)的秤鉤上掛一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)以2m/s2的加速度沿豎直方向加速上升時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為(g取10m/s2) ()A．6N B．8N C．10N D．12N【解析】以向上為正方向，由牛頓第二定律得F－mg＝ma，即F＝m(g＋a)＝12N.【答案】D4．(2010·東北師大一模)如圖甲所示，小車上固定著三角硬桿，桿的端點(diǎn)固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球．桿對(duì)小球的作用力的變化如圖乙所示，則關(guān)于小車的運(yùn)動(dòng)說法中正確的是(桿對(duì)小球的作用力由F1至F4變化) ()A．小車向右做勻加速運(yùn)動(dòng)B．小車由靜止開始向右做變加速運(yùn)動(dòng)C．小車的加速度越來越大D．小車的加速度越來越小【解析】以小球研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，畫重力與F1至F4的平行四邊形即可知二者在水平方向上的合力越來越大，即小車的和小球整體的加速度越來越大．【答案】C5．(2009·黃岡模擬)如圖所示，在托盤測(cè)力計(jì)的托盤內(nèi)固定一個(gè)傾角為30°的光滑斜面，現(xiàn)將一個(gè)重4N的物體放在斜面上．讓它自由滑下，那么測(cè)力計(jì)因4N的物體的存在，而增加的讀數(shù)是 ()A．4N B．2eq\r(3)NC．0N D．3N【解析】重4N的物體因有豎直方向上的加速度分量，而要出現(xiàn)失重現(xiàn)象，相比其重力4N減少了ma⊥，又因a⊥＝gsin30°·sin30°，所以ma⊥＝mgsin230°＝eq\f(1,4)mg＝1N.故增加的讀數(shù)應(yīng)為3N.【答案】D6．(2009·山東)某物體做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖甲所示，據(jù)此判斷圖乙(F表示物體所受合力，x表示物體的位移)四個(gè)選項(xiàng)中正確的是1 ()【解析】從物體做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象中可以看出物體先做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)2s后，繼續(xù)向前做勻減速運(yùn)動(dòng)直到速度減為零，從對(duì)稱性可以得出加速和減速過程加速度的大小不變，所以加速和減速過程合外力的大小不變，方向相反，接著物體做反向的加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)，直至速度減為零，從圖中的對(duì)稱性可知8s時(shí)物體返回原處，返回的過程所受力的大小仍不變，所以答案為B.【答案】B7．(2009·石家莊質(zhì)檢)質(zhì)量為1kgF，使物體在水平面上運(yùn)動(dòng)了9s，若要使物體在9s內(nèi)發(fā)生的位移最大，則力F隨時(shí)間t變化的圖象應(yīng)為 ()【解析】考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律．由題意可知物體受到的摩擦力f＝μmg＝2N，由題中所給選項(xiàng)F－t圖象可畫出對(duì)應(yīng)的v－t圖象，v－t圖象下方的面積表示位移，即可得出D中位移最大，故選D.【答案】D8．(2009·北京海淀區(qū)檢測(cè))壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小，某同學(xué)利用電壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0，電梯在不同的運(yùn)動(dòng)過程中，電流表的示數(shù)分別如圖甲、乙、丙、丁所示．下列判斷中正確的是 ()【解析】只要壓敏電阻所受壓力一定其阻值就不發(fā)生變化，電路中電流也不變．當(dāng)電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)，物體對(duì)壓敏電阻的壓力大小就等于其重力大小，A正確；當(dāng)電梯做勻加速上升直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體對(duì)壓敏電阻的壓力大小大于其重力大小，使得壓敏電阻阻值減小，電路中電流增大，C正確．【答案】AC9．(2010·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))物體A、B、C均靜止在同一水平面上，其質(zhì)量分別為mA、mB、mC，與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μA、μB、μC，三物體的加速度a與水平拉力F的關(guān)系圖象如圖所示．圖中A、B兩直線平行，則下列關(guān)系式正確的是 ()A．μA＝μB＝μC B．mA<mB<mCC．mA>mB>mC D．μA<μB＝μC【解析】由F－μmg＝ma，a－F圖象斜率表示eq\f(1,m)，所以mA＝mB<mC，縱軸上截距的絕對(duì)值表示動(dòng)摩擦因數(shù)與重力加速度的乘積，所以μA<μB＝μC，故D正確．【答案】D10．(2009·重慶聯(lián)合診斷)如圖所示，質(zhì)量為m的球置于斜面上，被一個(gè)豎直擋板擋住．現(xiàn)用一個(gè)力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，忽略一切摩擦，以下說法中正確的是 ()A．若加速度足夠小，豎直擋板對(duì)球的彈力可能為零B．若加速度足夠大，斜面對(duì)球的彈力可能為零C．斜面和擋板對(duì)球的彈力的合力等于maD．斜面對(duì)球的彈力不僅有，而且是一個(gè)定值【解析】球在重力、斜面的支持力和擋板的彈力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，則球受到的合力水平向右，為ma，如圖所示，設(shè)斜面傾角為θ，擋板對(duì)球的彈力為F1，由正交分解法得：F1－Nsinθ＝ma，Ncosθ＝G，解之得：F1＝ma＋Gtanθ，可見，彈力為一定值，D正確．【答案】D二、論述、計(jì)算題(本題共3小題，共40分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、計(jì)算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位)11．(2009·高考上海卷)如圖(a)，質(zhì)量m＝1kg的物體沿傾角θ＝37°的固定粗糙斜面從靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，風(fēng)對(duì)物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風(fēng)速v成正比，比例系數(shù)用k表示，物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖(b)所示．求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)比例系數(shù)k.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)【答案】(1)當(dāng)v＝0，a0＝4m/s2時(shí)有mgsinθ－μmgcosθ＝ma0，μ＝eq\f(gsinθ－a0,gcosθ)＝eq\f(6－4,8)(2)當(dāng)v＝5m/s，a＝0時(shí)有mgsinθ－μN(yùn)－kvcosθ＝0N＝mgcosθ＋kvsinθmg(sinθ－μcosθ)－kv(μsinθ＋cosθ)＝0k＝eq\f(mg(sinθ－μcosθ),v(μsinθ＋cosθ))＝eq\×8,×0.6＋0.8))＝0.84(kg/s)12．(2009·高考江蘇卷)航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m＝2kg，動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F＝28N.試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開始豎直上升．設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變，g取10m/s2.(1)第一次試飛，飛行器飛行t1＝8s時(shí)到達(dá)高度H＝64m.求飛行器所受阻力f的大小；(2)第二次試飛，飛行器飛行t2＝6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障飛行器立即失去升力，求飛行器能達(dá)到的最大高度h；(3)為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時(shí)間t3.【解析】(1)第一次飛行中，設(shè)加速度為a1勻加速運(yùn)動(dòng)H＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)由牛頓第二定律F－mg－f＝ma1解得f＝4N(2)第二次飛行中，設(shè)失去升力時(shí)的速度為v1，上升的高度為s1勻加速運(yùn)動(dòng)s1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,2)設(shè)失去升力后加速度為a2，上升的高度為s2由牛頓第二定律mg＋f＝ma2v1＝a1t2s2＝eq\f(v\o\al(2,1),2a2)解得h＝s1＋s2＝42m(3)設(shè)失去升力下降階段加速度為a3；恢復(fù)升力后加速度為a4，恢復(fù)升力時(shí)速度為v3由牛頓第二定律mg－f＝ma3F＋f－mg＝ma4且eq\f(v\o\al(2,3),2a3)＋eq\f(v\o\al(2,3),2a4)＝hv3＝a3t3解得t3＝eq\f(3\r(2),2)s(或2.1s)13．(2010·遼寧大連模擬)如圖所示，一水平傳送裝置有輪半徑為R＝1/π米的主動(dòng)輪Q2和從動(dòng)輪Q1及傳送帶等構(gòu)成．兩輪軸心相距，輪與傳送帶不打滑．現(xiàn)用此裝置運(yùn)送一袋面粉，已知這袋面粉與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.4，這袋面粉中的面粉可不斷地從袋中滲出．(g取10m/s2)(1)當(dāng)傳送帶以/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，將這袋面粉由左端Q1正上方的A點(diǎn)輕放在傳送帶上后，這袋面粉由A端運(yùn)送到Q2正上方的B端所用的時(shí)間為多少？(2)要想盡快將這袋面粉由A端送到B端(設(shè)初速度仍為零)，主動(dòng)輪Q2的轉(zhuǎn)速至少應(yīng)為多大？(3)由于面粉的滲漏，在運(yùn)送這袋面粉的過程中會(huì)在深色傳送帶上留下白色的面粉的痕跡，這袋面粉在傳送帶上留下的痕跡最長能有多長(設(shè)袋的初速度仍為零)？此時(shí)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足何種條件？【解析】設(shè)面粉袋的質(zhì)量為m，其在與傳送帶產(chǎn)生相對(duì)滑輪的過程中所受的摩擦力為f＝μmg，故而其加速度為a＝eq\f(f,m)＝μg＝/s2(1)若傳送帶的速度v帶＝/s，則面粉袋加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝v帶/a＝1.0s，在t1時(shí)間內(nèi)的位移s1為s1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)＝其后以v＝/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)則s2＝lAB－s1＝vt2運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t＝t1＋t2(2)要想時(shí)間最短，m應(yīng)一直向B端做加速運(yùn)動(dòng)，由lAB＝eq\f(1,2)at′2可得t′此時(shí)傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為v′＝at′＝/s