物理竞赛辅导专题5运动和力提高题汇编.docx
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物理竞赛辅导专题5运动和力提高题汇编
专题5:
运动和力提高题汇编
副标题
题号
一
二
三
四
总分
得分
一、单选题(本大题共13小题,共26.0分)
1.如图所示,光滑的地面上有一足够长的木板,在木板的右端固定着一个滑轮(不计绳与滑轮间的摩擦),木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。
当拉力F为5牛时,木板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到10牛时,下列分析正确的是( )
A.弹簧测力计的示数为20牛B.弹簧测力计的示数为0牛
C.木板仍向右做匀速直线运动D.小木块将保持静止
2.如图所示,物块A的重力
物块B的重力
水平推力F作用在A上,A与竖直墙面接触,A和B匀速下滑,在推力F保持不变时,将B取走,在A的下方施加一个力
使物体A恰好向上做匀速直线运动,则
的大小为( )
A.20NB.30NC.40ND.50N
3.在如图所示装置中,甲物体重15N,乙物体重10N,弹簧秤的示数12N,不计绳重和轴对滑轮的摩擦,则甲物体受到的摩擦力的大小和方向是( )
A.大小为2N,方向水平向左B.大小为10N,方向水平向左
C.大小为12N,方向水平向右D.大小为2N,方向水平向右
4.
如图所示,物体A、B都处于静止状态,它们所受的重力分别是6N和14N,关于它们的受力情况下面说法正确的个数是( )
a.物体A受到的合力是14N
b.物体A受到的合力是零
c.物体B受到重力与拉力的合力是8N
d.物体B受到拉力与地面支持力的合力是14N。
A.0个B.1个C.2个D.3个
5.匀速竖直上升的气球下端用绳子拴着一个小石头,当绳子突然断了以后,小石头的运动情况是(不计空气阻力)( )
A.将立即加速下降B.由于惯性,将继续匀速上升
C.减速上升一段距离后再加速下降D.匀速上升一段距离后再加速下降
6.如图所示,木块置于小车上,在水平拉力F作用下,小车和木块一起以速度v沿水平地面向右做匀速直线运动(不计空气阻力)。
以下三组力属于平衡力的是( )
①地面对小车的支持力与木块对小车的压力
②小车对木块的摩擦力与木块受到的水平拉力
③地面对小车的摩擦力与木块对小车的摩擦力。
A.仅
B.
C.仅
D.
7.
如图所示,小物块A和弹簧放在光滑的水平面上,弹簧左端固定于竖直墙面,向左移动物块A并压缩弹簧至B处,静止释放物块A,此后物块的运动是( )
A.一直加速B.一直匀速C.先加速后匀速D.先加速后减速
8.如图所示,物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带后落到地面上的Q点。
若传送带的皮带轮沿顺时针方向匀速转动,使传送带随之运动,如图所示,物块仍从P点自由滑下,则()
A.Q点B.Q点或Q点的左侧
C.Q点的右侧D.Q点或Q点的右侧
9.F1、F2是同一水平直线上的两个力,它们的合力大小为30N,方向向左,F1的大小是10N,则关于F2的大小和方向,下列说法中正确的是( )
A.
的大小一定是20NB.
的大小一定是40N
C.
的方向一定沿水平向左D.
的方向可能向左,也可能向右
10.每年都有一大批丹顶鹤从北方迁徙到我市滩涂越冬,如图所示,一只丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,此过程中,空气对它作用力的方向( )
A.竖直向上B.竖直向下
C.与运动方向相同D.与运动方向相反
11.小明在公共汽车上先是额头碰在前面的椅背上,接着又被左边的乘客挤了一下,这一过程中客车的运动状态是( )
A.先加速后左转B.先减速后右转C.先加速后右转D.先减速后左转
12.魏宇骞匀速爬杆,李子龙匀速爬绳,下列说法正确的是( )
A.因为爬杆时手握杆的压力大,所以魏宇骞受到的摩擦力也一定大
B.因为绳子粗糙,所以李子龙受到的摩擦力一定大
C.魏宇骞和李子龙受到的摩擦力一定相等
D.若魏宇骞的体重大,则他受到的摩擦力一定大
13.如图所示,木块置于小车上,在水平拉力F作用下,小车和木块一起以速度v沿水平地面向右做匀速直线运动(不计空气阻力)。
以下三组力属于平衡力的是( )
①地面对小车的支持力与小车受到的重力
②小车对木块的摩擦力与木块受到的水平拉力
③地面对小车的摩擦力与木块对小车的摩擦力。
A.仅
B.
C.仅
D.
二、多选题(本大题共2小题,共6.0分)
14.如图所示,聪明爱玩的小亮将一个滑轮固定在竖直墙壁上,另一个固定在自己的滑板车上,用绳子将两个滑轮组组装成滑轮组,小亮在滑板车生拉动手中的绳子,他用20N的拉力在6s内,使自己和滑板车一起沿水平地面匀速向墙运动了2.4m,滑轮重,轴摩擦和绳重忽略不计,下列说法正确的是( )
A.滑板车对人的摩擦力大小为20N
B.竖直墙壁受到的拉力是40N
C.滑板车受到地面的摩擦力大小为40N
D.动滑轮对滑板车拉力的功率为16W
15.如图所示,重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下,以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了l0s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为2mB.物体与地面间的滑动摩擦力为48N
C.拉力F的功率为12WD.有用功为120J
三、填空题(本大题共5小题,共10.0分)
16.如图甲所示,滑轮组在竖直向上的拉力F作用下,将重为105N的物体匀速提起,在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m.图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图.若绳重和摩擦力不计,则动滑轮为______ N,图乙中阴影部分的面积表示的物理量是______,该物理量大小为______.该滑轮组提升此重物时的机械效率为______.
17.如图甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力F的作用,其F-t和v-t的图象分别如图乙、丙所示。
由图象可知,0~3s内,推力对物体做功______J;t=5s时,物体受到的摩擦力是______N.
18.在匀速行驶的列车的车厢顶的水滴,自由落下时一般会落在______(填前方、正下方或后方).
19.一个自重为200kg的热气球,在空中受到1900N的升力时候正在匀速下降,则热气球的重力为______N;为了改变这种下降的情况,应该抛出______N的重物才能让热气球匀速上升。
g=10N/kg,(假设抛出重物前后热气球受到的升力和阻力的大小均不变)
20.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系图象如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系图象如图丙所示,由图象可知t=3s时,物体受到的摩擦力为______N;t=5s时,物体受到的合力为______N。
四、计算题(本大题共6小题,共48.0分)
21.利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N,边长为10cm的正方体物体。
拉力F的大小为3N,物体在水平地面上匀速运动时,受到地面对它的摩擦力为4.5N.求:
(1)A处拉力大小;
(2)正方体物体对地面的压强是多少?
(3)若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s,求A处拉力所做的功是多少?
22.
小李用如图所示的滑轮组把90kg的物体提升3m,作用在绳子自由端的拉力是400N,不考虑绳重及摩擦(取g=10N/kg).求:
(1)把物体直接提升所做的有用功为多少?
(2)拉力所做的总功为多少?
(3)滑轮组的机械效率?
(4)动滑轮的重力。
23.
在现实生活中,滑轮组的使用会让人们更方便.如图所示,小明要将物体运送到楼上,而且要让滑轮配置成最省力的滑轮组.
(1)请在图中画出换轮组的缠绕方式;
(2)如果物体重200N,小明用80N的力在5s内匀速提升物体2m,求滑轮组的机械效率及物体重力的功率.
24.
一辆总质量104 kg的汽车在水平路面上做匀速直线运动,已知汽车所受的阻力是汽车总重力的0.02倍,求:
(1)汽车受的重力G;
(2)汽车的牵引力?
(g=10N/kg)
25.某质量是60kg的物体在月球表面时,约重100N,一根绳子在地球表面最多能悬挂重600N的物体,它在月球表面最多能悬挂的物体的质量大约是多少?
(地球上取g=10N/kg)
26.
在2008年5月24日四川汶川抗震救灾中,一架沿水平直线匀速飞行的直升机用悬索将质量为13.2t的大型机械吊到唐家山堰塞湖坝顶的情景如图所示。
求:
(1)这台大型机械的重力大小;
(2)悬索对大型机械的拉力大小;
(3)大型机械受到的合力大小。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:
①当拉力F为5牛时,木板向右做匀速直线运动,所以它受到平衡力的作用,由于地面光滑,所以木板受到的向右的拉力(2F=10N)和木块、木板之间的摩擦力是一对平衡力,所以木块受到的摩擦力为:
f=2F=10N;
木块静止,所以它也受到平衡力的作用,则弹簧测力计的示数F′=f=10N.故A、B错误。
②当拉力增大为10N时,木块对木板的压力不变,它们之间的粗糙程度不变,因此木块受到的滑动摩擦力不变,此时木块受到的合力仍为0,所以会保持原先的运动状态,即静止。
故C错误、D正确。
故选:
D。
①拉力F为5N时,木板向右做匀速直线运动,木块静止,此时弹簧测力计的示数取决于木块受到的滑动摩擦力,求该摩擦力的关键是求出木板受到的拉力,在这里要结合动滑轮的特点来解。
②当拉力增大到10N时,木块对木板的压力不变、之间的粗糙程度也不变,因此木块受到的滑动摩擦力并没有变化,木块受到的合力仍为0,因此运动状态并不会发生变化。
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟物体进行加速、减速、匀速都没有关系,跟物体的运动速度大小无关,这点容易忽视。
2.【答案】D
【解析】【分析】
先对AB组成的系统进行受力分析,由平衡条件求出A受到的摩擦力;再根据摩擦力的影响因素分析B取走后A受到的摩擦力大小,对A匀速向上运动时进行受力分析,由平衡力的知识得到F1的大小。
本题考查了:
受力分析、平衡条件的应用、摩擦力影响因素的认识和理解,正确地选择研究对象以及受力分析是本题解题的关键。
【解答】
物体A、B组成的整体,受竖直向下的重力G=GA+GB=20N+10N=30N,竖直向上的摩擦力f,而处于平衡状态,
由平衡条件得A受到的摩擦力:
f=G=30N,方向竖直向上;
滑动摩擦与压力和接触面的粗糙程度有关,所以当B取走,推力F保持不变,A受到的摩擦力不变,
在A的下方施加一个力F1,使物体A恰好向上做匀速直线运动,此时A受到竖直向上的推力F1,A受到竖直向下的重力和竖直向下的摩擦力平衡,
所以F1=GA+f=20N+30N=50N。
故选:
D。
3.【答案】D
【解析】解:
从图中可知,甲受到弹簧向左的拉力和乙对甲向右的拉力,二力合力:
F合=12N-10N=2N,方向水平向左,由于甲处于静止状态,因此甲受到的摩擦力大小等于合力2N,方向与合力方向相反,即水平向右。
故选:
D。
当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,物体受平衡力的作用;
二力平衡的条件:
大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上;
同一直线上反方向二力的合力等于二力之差,方向与较大力的方向一致。
本题考查二力平衡条件的应用以及力的合成,关键是能正确进行受力分析,求出合力大小,确定合力的方向。
4.【答案】D
【解析】解:
(1)物体A受重力GA和绳子对A的拉力FA,因为物体A静止,所以FA=GA=6N,这两个力平衡,合力为零,故a说法错误;b说法正确;
(2)物体B受向下的重力、绳子向上的拉力、地面向上的支持力,则有GB=F支+FB,
因为力的作用是相互的,所以FB=FA=6N,
物体B受到重力与拉力的合力=GB-FB=14N-6N=8N,故c说法正确;
物体B受到拉力与地面支持力的合力=FB+F支=GB=14N,故d说法正确;
综上,说法正确的个数为3个。
故选:
D。
先对AB进行受力分析,A受到重力和绳子的拉力,B受重力、绳子的拉力、地面的支持力;平衡力合力为零。
此题考查了对物体受力分析、平衡力的合力、二力的合力的问题,有一定的难度。
5.【答案】C
【解析】【分析】
本题通过分析小石头的运动过程,考查了对惯性知识及力和运动的关系,关键要注意所受重力方向与物体运动方向的关系,相同做加速运动,相反做减速运动。
物体具有保持原来运动状态不变的性质,当受到力的作用时,力会改变其运动状态,根据重力方向与运动方向的关系判断物体的运动状态变化。
【解答】
原来小石头随气球匀速上升,绳子断了以后,石头由于惯性继续向上运动,但受到竖直向下的重力作用,所以会减速上升,到达最高点后,在重力作用下,会加速下降,故ABD错误,C正确。
故选C。
6.【答案】B
【解析】解:
①地面对小车的支持力与木块对小车的压力,二者大小不相等,所以不是一对平衡力;
②木块受到向右的拉力,同时由于木块处于平衡状态,所以还一定受到小车对木块向左的摩擦力,二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力;
③拉力作用在木块上,所以小车和木块虽然一起以速度v沿水平地面向右做匀速直线运动,但二者间有相对运动的趋势,所以它们之间有摩擦力。
地面对小车的摩擦力与木块对小车的摩擦力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力。
综上所述,②③是一对平衡力。
故选:
B。
平衡力的判断,两个力必须同时满足四个条件:
大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上。
缺一不可。
本题考查了对平衡力的辨别,关键是要用分割思想,分别对两个物体的受力情况进行分析,属易错题。
7.【答案】C
【解析】解:
如图所示,当压缩弹簧时,弹簧具有弹性势能,在恢复形变时,弹性势能转化为动能,使物块获得一定的速度,且在物块离开弹簧时,速度达到最大;物块离开弹簧后,因水平面光滑,它在水平方向不受力,故物块将做匀速直线运动。
综上所述,静止释放物块A,此后物块的运动是先加速后匀速。
只有选项C符合题意。
故选:
C。
压缩的弹簧具有弹性势能,在转化为动能时,使物块获得一定的速度,离开弹簧后物块的运动状态取决于它的受力情况。
物体若不受力,将做匀速直线运动。
本题解答时有两点要特别注意:
一是在弹簧恢复形变时,物块是做加速运动;二是在离开弹簧后,物块将保持匀速直线运动。
8.【答案】D
【解析】【分析】
此题考查了物块相对传送带的运动情况,是一道难题。
(1)物体具有保持原来运动状态不变的性质,称为惯性;
(2)原来运动的物体,由于惯性,仍然运动;原来静止的物体,由于惯性,仍然静止。
【解答】
(1)当物块滑到底的速度等于传送带速度,没有摩擦力作用,物块做匀速运动,离开传送带做平抛的初速度比传送带不动时的大,水平位移也大,所以落在Q点的右边;
(2)当物块滑到底速度小于传送带的速度,有两种情况,一是物块始终做匀加速运动,二是物块先做加速运动,当物块速度等于传送带的速度时,物体做匀速运动。
这两种情况落点都在Q点右边。
(3)当物块滑上传送带的速度大于传送带的速度,有两种情况,一是物块一直减速,二是先减速后匀速。
第一种落在Q点,第二种落在Q点的右边,故ABC错误,D正确。
故选D。
9.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了同一直线上二力合成的运用,关键是知道二力合成的特点。
同一直线上二力的合成,当其方向相同时,其合力的大小等于两个力的大小之和;当其方向相反时,其合力的大小等于两个力的大小之差,且合力的方向总是跟较大的那个力的方向相同。
【解答】
解:
已知合力大小为F=30N,方向向左,F1大小为10N;
当F1向左,F2也向左时,F2=30N-10N=20N;
当F1向右时,F2向左时,有F2-F1=30N,则F2=30N+10N=40N,
综上可知,F2的大小可能是20N、也可能是40N,故AC错误;
F2的方向一定沿水平向左,F1的方向可能向左、也可能向右,故C正确,D错误。
故选C。
10.【答案】A
【解析】解:
丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,处于平衡状态,则丹顶鹤的重力和空气对它的作用力是一对平衡力;因为重力方向始终竖直向下,故空气对它的作用力竖直向上。
故选:
A。
丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,处于平衡状态;受重力和空气的作用力而平衡,根据平衡条件判断空气作用力情况。
本题关键是明确丹顶鹤的受力情况和运动情况,要结合运动情况分析受力情况,不能孤立地看受力情况。
11.【答案】D
【解析】解:
额头碰在前面的椅背上说明乘客向前倾倒,这是公共汽车减速时,乘客由于惯性继续向前运动造成的;被左边的乘客挤了一下,说明乘客向右倾倒,这是公共汽车后左转时,左边的乘客由于惯性继续向前运动造成的.所以客车先减速后左转.
故选D.
本题先知道额头碰在前面的椅背上是额头相对于车椅向前运动;被左边的乘客挤是左边的乘客相对小明向右运动据此结合惯性知识解答.
本题考查惯性现象,知道物体由于惯性会保持原来的运动不变.
12.【答案】D
【解析】解:
A、爬杆压力大,是因为杆比绳的接触面光滑.摩擦力不一定大,故A错误.
B、绳子的接触面粗糙,压力的大小不清楚,摩擦力不一定大,故B错误.
C、魏宇骞和李子龙所受的摩擦力与重力是一对平衡力.由于他们的重力大小不知,故他们的摩擦力也不一定相等,故C错误.
D、若魏宇骞的体重大,则他受到的摩擦力等于自己的体重,所以摩擦力也大,故D正确.
故选D.
匀速上升,他们受的是一对平衡力,即摩擦力都等于他们的重力.要比较摩擦力的大小,要从他们的重力入手.
物体处于平衡状态(静止状态或匀速直线运动状态)--受平衡力--合力为零是此题的解题思路.
13.【答案】B
【解析】解:
①地面对小车的支持力等于小车和木块的总重力,所以,地面对小车的支持力与小车受到的重力,它们的大小不同,所以不是一对平衡力;
②木块受到向右的拉力,同时由于木块处于平衡状态,所以还一定受到小车对木块向左的摩擦力,二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力;
③拉力作用在木块上,小车和木块虽然一起以速度v沿水平地面向右做匀速直线运动,但二者间有相对运动的趋势,所以它们之间有摩擦力;地面对小车的摩擦力与木块对小车的摩擦力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力。
综上所述,②③是一对平衡力。
故选:
B。
平衡力的判断,两个力必须同时满足四个条件:
大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上。
缺一不可。
本题考查了对平衡力的辨别,关键是要用分割思想,分别对两个物体的受力情况进行分析,属易错题。
14.【答案】AD
【解析】解:
由图知,使用了两个滑轮,固定在竖直墙壁上的滑轮,它的轴位置不动是定滑轮;固定在滑板车上的滑轮随滑板车一起运动,是动滑轮.
A、对人水平方向受力分析,一个是绳子水平向左拉人的里F(大小等于人拉绳子的力F),F′=F=20N,另一个力是滑板车对人的摩擦力f,方向水平向右.因为人和滑板车一起沿水平地面匀速运动,所以人水平方向受到的二力平衡,所以滑板车对人的摩擦力f=F′=F=20N,故A正确;
B、对定滑轮分析,它受到三股绳子的拉力,所以竖直墙壁受到水平方向拉力F墙=3F=3×20N=60N,故B错;
C、对动滑轮和滑板车整体水平方向受力分析,动滑轮受到两股绳子拉力,所以两股绳子水平向左拉滑板车的力是2F,人给滑板车水平向左的摩擦力f′=f=20N,因为滑板车匀速运动,所以水平方向受到的合力为0,滑板车受到地面的摩擦力f地方向向右,大小为f地=2F+f′=2×20N+20N=60N,故C错;
D、动滑轮对滑板车的拉力F拉=2F=2×20N=40N,动滑轮对滑板车做功W=F拉s=40N×2.4m=96J,拉力做功功率P=
=
=16W,故D正确.
故选AD.
以整个装置为研究对象,这是一个由两个滑轮组成的滑轮组,左侧的大滑轮为定滑轮,右侧的小滑轮为动滑轮.从图中可以看出,左侧墙壁受到的拉力由三段绳子分担,而小车受到的拉力同样由三段绳子承担,分别对人、定滑轮、动滑轮和滑板车整体进行受力分析,利用力的平衡求滑板车对人的摩擦力、竖直墙壁受到的拉力、滑板车受到地面的摩擦力;再利用功、功率的公式求动滑轮对滑板车拉力的功率.
本题考查了使用滑轮组时功和功率的计算,以及二力平衡条件的应用.本题受力分析是关键,有时是整体受力分析,有时是单独个体受力分析;还要注意物体匀速直线运动,属于平衡状态,受力平衡,受到的合力为0.
15.【答案】BC
【解析】解:
A、由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:
s绳=3s物=3v物t=3×0.2m/s×10s=6m,故A错;
B、拉力做的有用功W有=fs物,W总=Fs绳,
因为η=
=
=
=
,
所以物体与地面间的滑动摩擦力:
f=η×3F=80%×3×20N=48N,故B正确;
C、拉力做功为:
W总=Fs绳=20N×6m=120J,
拉力做功的功率:
P=
=
=12W,故C正确;
D、有用功:
W有=fs物=fv物t=48N×0.2m/s×10s=96J,故D错。
故选:
BC。
A、知道物体移动速度和时间,利用s=vt求物体移动距离,由题知,n=3,拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍;
B、知道机械效率和拉力大小,利用η=
=
=
=
求摩擦力f;
C、利用W=Fs求拉力做的总功,再利用功率公式求拉力做功功率;
D、拉力做的有用功等于摩擦力乘以物体移动的距离。
水平使用滑轮组时注意:
有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积,这是本题的关键、易错点
16.【答案】45;总功;150J;70%
【解析】【分析】
(1)根据图判定连接动滑轮绳子的段数,根据F=
(G物+G轮)求出动滑轮的重力;
(2)根据横纵坐标表示的单位和数值以及其数值变化关系确定该物理量,并计算其大小;
(3)根据机械效率公式η=
=
计算滑轮组的机械效率.
本题考查了动滑轮重力的计算、功、机械效率公式的灵活运用,能够正确识图和辨别滑轮组承担总重的绳子的段数是解题的关键.
【解答】
(1)由图可知,滑轮组由三段绳子承担总重,拉力的大小为50N,已知物体的重力为105N;
绳重和摩擦力不计,所以F=
(G物+G轮),
即:
50N=
(105N+G轮),解得G轮=45N;
(2)纵坐标表示力的大小为50N,大小不变,横坐标表示绳端移动的距离,大小为3m,
所以阴影部分表示力所做的总功,则W总=Fs=50N×3m=150J;
(3)设物体提升的高度为h,则滑轮组的机械效率:
η=
=
=
×100%=70%.
故答案为:
45;总功;150J;70%.
17.【答案】0 60
【解析】解:
(1)由丙图知:
0~3s内物体的速度大小为零,物体处于静止状态,有力无距离,所以,推力对物体做功0J。
(2)由丙图知,9-12s时,物体匀速运动,
由乙图知,9-12s时,F=60N,
所以摩擦力与推力F平衡,大小为60N。
3-6s之间,物体加速运动,受力不平衡,推力大
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