高一物理运动和力的关系专题练习(word版

1．沿平直公路匀速行驶的汽车上，固定着一个正四棱台，其上、下台面水平，如图为俯视示意图。在顶面上四边的中点a、b、c、d沿着各斜面方向，同时相对于正四棱台无初速释放4个相同小球。设它们到达各自棱台底边分别用时Ta、Tb、Tc、Td，到达各自棱台底边时相对于地面的机械能分别为Ea、Eb、Ec、Ed（取水平地面为零势能面，忽略斜面对小球的摩擦力）。则有（　　）

A．， ．，

C．， ．，

【答案】A

【解析】

【分析】

由题意可知，根据相对运动规律可以确定小球的运动状态，根据功的计算式，通过判断力和位移的夹角可判断弹力做功的情况，从而确定落地时的动能。

【详解】

根据“沿平直公路匀速行驶的汽车上，固定着一个正四棱台”，因为棱台的运动是匀速运动，可以选棱台作为参考系，则a、b、c、d的加速度大小相等，故有

判断a、b、c、d的机械能的变化，只需比较弹力做功的情况即可，根据弹力方向与位移方向的夹角可知，由于b、d弹力不做功，机械能不变；a弹力做正功，机械能增加；c弹力做负功，机械能减小。故有

结合上面二个关系式，故A正确。

故选A。

【点睛】

本题要注意正确选择参考平面，机械能的变化看除重力之外的其它力做功的情况即可。其它力做正功，机械能增加；其它力做负功，机械能减小，其它力不做功，机械能守恒。

2．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量∆x的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是（　　）

A．该弹簧的劲度系数为15N/m

B．当∆x=0.3m时，小球处于失重状态

C．小球刚接触弹簧时速度最大

D．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

AC．由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x为0.1m时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x为0.1m时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。则有

解得

选项AC错误；

B．当△x=0.3m时，物体的速度减小，加速度向上，说明物体处于超重状态，选项B错误；

D．图中的斜率表示加速度，则由图可知，从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大，选项D正确。

故选D。

3．如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。已知砝码和纸板的质量分别为2m和m，纸板与桌面间的动摩擦因数为μ，砝码与纸板间的动摩擦因数为2μ，重力加速度为g。要使纸板相对砝码运动，所需拉力的大小至少应为（　　）

A． ． ． ．

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为

设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则有

发生相对运动需要满足

代入数据解得

故选C。

4．如图所示，倾斜传送带以速度顺时针匀速运动，时刻小物体从底端以速度冲上传送带，时刻离开传送带。下列描述小物体的速度随时间变化的图像可能正确的是（    ）

A． ． ． ．

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】

若且物体与传送带间的动摩擦因数，即加速度沿传送带向上，则物体传送带向上做匀加速运动至速度为后做匀速向上运动；

若且物体与传送带间的动摩擦因数，则物体沿传送带向上做匀减速运动至速度为0，后沿传送带向下做匀加速运动；

若且物体与传送带间的动摩擦因数，则物体沿传送带向上做匀减速运动至速度为后向上做匀速运动；

若且物体与传送带间的动摩擦因教，则物体沿传送带向上做匀减速运动，加速度为

至速度为后加速度变为

向上减速运动至速度为零后开始向下做匀加速运动，加速度为

直至离开传送带。

选项C错误，ABD正确。

故选ABD。

5．如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，上端固定，下端连着一质量为m的物块A，A放在托盘B上，B的质量也为m。初始时在竖直向上的力F作用下系统静止，弹簧处于自然长度。现改变竖直向上的力F的大小，使A匀加速下降。已知重力加速度为g，A的加速度为a=0.25g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内，则在A匀加速下降的过程中，以下说法正确的是（　　）

A．B对A的支持力可能为0.85mg

B．弹簧的最大形变量为

C．力F对B的作用力可能为0.9mg

D．力F对B的作用力最小值为0.65mg

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】

AB．设物块和托盘间的压力为零时弹簧的伸长量为xm，以A为研究对象，根据牛顿第二定律得

解得

在此之前，以A为研究对象，根据牛顿第二定律得

可得

所以B对A的支持力不可能为0.85mg，选项A错误，B正确；

CD．以AB整体为研究对象，根据牛顿第二定律得

可得

力F对B的作用力范围为

选项C正确，D错误。

故选BC。

6．如图所示，在一个倾角未知的、粗糙的、足够长的斜坡上，现给箱子一个沿坡向下的初速度，一段时间后箱子还在斜面上滑动，箱子和小球不再有相对运动，此时绳子在图中的位置（图中ob绳与斜坡垂直，od绳沿竖直方向）（　　）

A．可能是a、b ．可能是b、c ．可能是c、d ．可能是d、e

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】

设斜面的倾角为θ，绳子与斜面垂直线的夹角为β。据题意箱子和小球不再有相对运动，则它们的加速度相同。对箱子和小球整体作受力分析，易知：如果斜面对箱子的摩擦力小于整体的重力沿斜面的分力，整体将沿斜面向下做匀加速运动，且加速度小于gsinθ；如果斜面对箱子的摩擦力恰等于整体的重力沿斜面的分力，整体将沿斜面向下做匀速运动；如果斜面对箱子的摩擦力大于整体的重力沿斜面的分力，整体将沿斜面向下做匀减速运动。

再对小球作受力分析如图，根据牛顿第二定律分析如下：

对oa情况有

mgsinθ+ FTsinβ=ma

必有a>gsinθ，即整体以加速度大于gsinθ沿斜面向下做匀加速运动，所以oa不可能。

对ob情况有

mgsinθ=ma

得a=gsinθ，即整体以加速度等于gsinθ沿斜面向下做匀加速运动，所以ob不可能。

对oc情况有

mgsinθ－ FTsinβ=ma

必有a对od情况有a=0，即整体沿斜面向下做匀速直线运动，所以oc可能。

对oe情况有

FTcosβ－mgcosθ=0

mgsinθ－FTsinβ=ma

因β>θ，所以a<0，加速度沿斜面向上，即整体沿斜面向下做匀减速运动，所以oe可能。

由以上分析可知：绳子在图中的位置处于oa、ob均不可能，处于oc、od、oe均可能。

故选CD。

7．如图所示，质量为3 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面。质量为2 kg的物体B用细线悬挂起来，A、B紧挨在一起但A、B之间无压力。某时刻将细线剪断，A、B一起向下运动过程中（弹簧在弹性限度范围内，g取10 m/s2） ，下列说法正确的是（　　）

A．细线剪断瞬间，B对A的压力大小为12 N ．细线剪断瞬间，B对A的压力大小为8 N

C．B对A的压力最大为28 N ．B对A的压力最大为20 N

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】

AB．剪断细线前，A、B间无压力，则弹簧的弹力为

剪断细线的瞬间，对整体分析，整体的加速度为

隔离B进行分析有

解得

故A正确，B错误；

CD．细线剪断后，整体一起向下运动，先加速后减速，当弹簧被压缩最短时，反向加速度最大，两个物体之间有最大作用力，则有

根据对称性法则可知

解得

所以C正确，D错误。

故选AC。

8．如图所示，光滑水平桌面放置着物块 A，它通过轻绳和轻质滑轮 悬挂着物块 B，已知 A 的质量为 m，B 的质量为 3m，重力加速 度大小为 g，静止释放物块 A、B 后（） 

A．相同时间内，A、B 运动的路程之比为 2:1

B．物块 A、B 的加速度之比为 1：1

C．细绳的拉力为

D．当 B 下落高度 h 时，速度为

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】

同时间内，图中A向右运动h时，B下降一半的距离，即为h/2，故A、B运动的路程之比为2：1，故A正确；任意相等时间内，物体A、B的位移之比为2：1，故速度和加速度之比均为2：1，故B错误；设A的加速度为a，则B的加速度为0.5a，根据牛顿第二定律，对A，有：T=ma，对B，有：3mg-2T=3m•0.5a，联立解得：T=，a=g，故C正确；对B，加速度为a′=0.5a=g，根据速度位移公式，有：v2=2•a′•h，解得：v=，故D错误；故选AC．

【点睛】

本题考查连接体问题，关键是找出两物体的位移、速度及加速度关系，结合牛顿第二定律和运动学公式列式分析，也可以结合系统机械能守恒定律分析．

9．如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取g=10m/s2．由题给数据可以得出

A．木板的质量为1kg

B．2s~4s内，力F的大小为0.4N

C．0~2s内，力F的大小保持不变

D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2

【答案】AB

【解析】

【分析】

【详解】

结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2-5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，可解出质量m为1kg，2-4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ,故D错误.

10．如图所示，在倾角为θ的光滑斜劈P的斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B，C为一垂直固定在斜面上的挡板．A、B质量均为m，斜面连同挡板的质量为M，弹簧的劲度系数为k，系统静止于光滑水平面．现开始用一水平恒力F作用于Ｐ，（重力加速度为g）下列说法中正确的是（ ）

A．若F=0，挡板受到B物块的压力为

B．力F较小时A相对于斜面静止，F大于某一数值，A相对于斜面向上滑动

C．若要B离开挡板C，弹簧伸长量需达到

D．若且保持两物块与斜劈共同运动，弹簧将保持原长

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】

A、F=0时，对物体A、B整体受力分析，受重力、斜面的支持力N1和挡板的支持力N2，根据共点力平衡条件，沿平行斜面方向，有N2-（2m）gsinθ=0，故压力为2mgsinθ，故A错误；

B、用水平力F作用于P时，A具有水平向左的加速度，设加速度大小为a，将加速度分解如图

根据牛顿第二定律得

mgsinθ-kx=macosθ

当加速度a增大时，x减小，即弹簧的压缩量减小，物体A相对斜面开始向上滑行．故只要有力作用在P上，A即向上滑动，故B错误；

C、物体B恰好离开挡板C的临界情况是物体B对挡板无压力，此时，整体向左加速运动，对物体B受力分析，受重力、支持力、弹簧的拉力，如图

根据牛顿第二定律，有

 mg-Ncosθ-kxsinθ=0

 Nsinθ-kxcosθ=ma

解得：kx=mgsinθ-macosθ，故C错误；

D、若F=（M+2m）gtanθ且保持两物块与斜劈共同运动，则根据牛顿第二定律，整体加速度为gtanθ；

对物体A受力分析，受重力，支持力和弹簧弹力，如图

根据牛顿第二定律，有

mgsinθ-kx=macosθ

解得

kx=0

故弹簧处于原长，故D正确；

11．如图所示，质量为M的三角形斜劈C放置在水平地面上，左右两侧的斜面与水平地面的夹角分别为和，斜面光滑且足够长，质量均为的两物块A、B分别放置在左右两侧的斜面上，两物块用一根跨过斜劈顶端定滑轮的细线拴接，细线绷紧且与对应斜面平行，不计细线与滑轮处的摩擦以及滑轮的质量，重力加速度为，两物块由静止释放，斜劈始终保持静止不动，，，则在A、B两物块开始运动之后的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．物块A沿斜面向上加速运动的加速度大小为

B．细线中的拉力大小为

C．斜劈C给地面的摩擦力大小为0

D．斜劈对地面的压力大小为

【答案】AB

【解析】

【分析】

【详解】

AB．设细线上的拉力大小为，物块的加速度大小为，对B受力分析

对A受力分析

解得

故选项AB正确；

C．整体分析，物块A向右上方加速，物块B向右下方加速，斜劈C静止不动，所以系统向右的动量增加，地面给斜劈C的摩擦力方向水平向右，不为0，故选项C错误；

D．对C受力分析，在竖直方向上有

解得

故选项D错误。

故选AB。

12．来到许愿树下，练老师把许的心愿用绸带系在两个小球上并抛到树上，这一情景可以简化为如图所示，质量分别为M和m的物体A、B用细线连接，悬挂在定滑轮上，定滑轮固定在天花板上，已知M>m，滑轮质量及摩擦均不计，重力加速度为g，则下列说法正确的是(  ）

A．细线上的拉力一定等于 mg ．细线上的拉力一定小于Mg

C．细线上的拉力等于 ．天花板对定滑轮的拉力等于(M+ m)g

【答案】B

【解析】

【详解】

A. 因为M>m，m具有向上的加速度，设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律有：，所以细线上的拉力一定大于 mg，选项A错误；

B. M具有向下的加速度，根据牛顿第二定律有：，所以细线上的拉力一定小于Mg，选项B正确； 

C. 对整体分析，根据牛顿定律有：。再对m有，所以细线上的拉力，选项C错误；

D. 对定滑轮有：天花板对定滑轮的拉力，选项D错误。

故选B。

13．如图所示，粗糙水平面上放置B、C两物体，A叠放在C上，A、B、C的质量分别为m、2m和3m，物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同，其间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT．现用水平拉力F拉物体B，使三个物体以同一加速度向右运动，则（　　）

A．此过程中物体C受重力等五个力作用

B．当F逐渐增大到时，轻绳刚好被拉断

C．当F逐渐增大到时，轻绳刚好被拉断

D．若水平面光滑，则绳刚断时，A、C间的摩擦力为

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

对A受力分析，A受重力、支持力和向右的静摩擦力作用，可知C受重力、A对C的压力、地面的支持力、绳子的拉力、A对C的摩擦力以及地面的摩擦力六个力作用，故A错误．对整体分析，整体的加速度，隔离对AC分析，根据牛顿第二定律得，T-μ•4mg=4ma，解得T=F，当F=1.5FT时，轻绳刚好被拉断，故B错误，C正确．水平面光滑，绳刚断时，对AC分析，加速度，隔离对A分析，A的摩擦力f=ma=，故D错误．故选C．

14．如图甲所示，质量为的小车放在光滑水平面上，小车上用细线悬吊一质量为的小球，，用一力水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度向右运动时，细线与竖直方向成角，细线的拉力为．若用一力水平向左拉小车，使小球和车一起以加速度向左运动时，细线与竖直方向也成角，如图乙所示，细线的拉力为，则（　　）

A． ．

C． ．

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

(1)对甲图中小车和小球作为整体根据牛顿第二定律，有

再对甲图中情况下的小球受力分析，如图

根据牛顿第二定律

对小球有

对小车有

由以上三式可解得

(2)对乙图中小车和小球作为整体根据牛顿第二定律，有

再对乙图中小球受力分析，如图

由几何关系得

对小球有

解得

可知

又由于，所以。

选项D正确，ABC错误。

故选B。

15．如图所示为粮袋的传送装置，已知A、B间长度为L，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（　　）

A．粮袋到达B点的速度与v相比较，可能大，也可能相等或小

B．粮袋开始运动的加速度为g（sinθ − μcosθ），若L足够大，则粮袋最后将以速度v做匀速运动

C．若μ ≥ tanθ，则粮袋从A到B一定一直做加速运动

D．不论μ大小如何，粮袋从A到B一直做匀加速运动，且a ≥ gsinθ

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】

A．粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B点时的速度小于或等于v；可能先匀加速运动，当速度与传送带相同后，做匀速运动，到达B点时速度与v相同；也可能先做加速度较大的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度较小的匀加速运动，到达B点时的速度大于v，故A正确；

B．粮袋开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，大小为μmgcosθ，根据牛顿第二定律得到，加速度a = g（sinθ + μcosθ），若μ < tanθ，则重力沿传送带的分力大于滑动摩擦力，故a的方向一直向下，粮袋从A到B一直是做加速运动，可能是一直以g（sinθ + μcosθ）的加速度匀加速，也可能先以g（sinθ + μcosθ）的加速度匀加速，后以g（sinθ − μcosθ）匀加速；故B错误；

C．若μ ≥ tanθ，粮袋从A到B可能是一直做加速运动，有可能在二者的速度相等后，粮袋做匀速直线运动，故C错误；

D．由上分析可知，粮袋从A到B不一定一直匀加速运动，故D错误。

故选A。