2021届高考物理(全国通用)二轮专题专练：专练4-动力学综合问题-Word版含解析.docx

专练4 动力学综合问题　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、单项选择题
1．(2022·北京卷，18)应用物理学问分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加好玩和深化．例如平伸手掌托起物体，由静止开头竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是
(　　)
A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态
B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态
C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度
D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度
解析　手掌平托物体由静止开头竖直向上运动直至将物体抛出前的过程中，物体与手掌相对静止，先向上加速运动后减速运动，即物体先处于超重状态后处于失重状态，故A、B均错；物体离开手的瞬间，手的加速度必需向下且大于重力加速度，故C错、D对．
答案　D
2．(2022·湖南五市十校联合检测)物体的运动状况或所受合外力的状况如图所示，四幅图的图线都是直线，从图中可以推断这四个质量肯定的物体的某些运动特征．下列说法正确的是
(　　)

A．甲物体受到不为零且恒定的合外力
B．乙物体受到的合外力越来越大
C．丙物体受到的合外力为零
D．丁物体的加速度越来越大
解析　甲物体做匀速直线运动，合外力为零，选项A错误；乙物体做匀加速运动，合外力恒定，且不为零，选项B错误；丙物体做匀加速运动，合外力恒定且不为零，选项C错误；丁物体所受合外力越来越大，加速度越来越大，选项D正确．
答案　D
3．(2022·北京卷，19)伽利略制造的把试验、假设和规律推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学生疏的进展．利用如图1所示的装置做如下试验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面对下运动，并沿右侧斜面上升．斜面上先后铺垫三种粗糙程度渐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.依据三次试验结果的对比，可以得到的最直接的结论是
(　　)

图1
A．假如斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置
B．假如小球不受力，它将始终保持匀速运动或静止状态
C．假如小球受到力的作用，它的运动状态将发生转变
D．小球受到的力肯定时，质量越大，它的加速度越小
解析　由图可知，斜面的粗糙程度越低，物体沿右侧斜面上升的越接近与O点等高的位置，故当斜面光滑时，小球会上升到与O点等高的位置，故A对，B、C、D均错．
答案　A
4．2021年6月20日中国载人航天史上的首堂太空授课开讲，“天宫一号”中的质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的力F，航天员把一个物体固定在质量测量仪支架一端，然后轻轻拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回到原位，若测速装置测量出支架复位的速度v和时间t，则待测物体的质量为
(　　)
A. B. C. D.
解析　设待测物体的质量为m，依据题意，放手后待测物体在恒力F作用下做匀加速运动，其加速度a＝，由牛顿其次定律F＝ma可得待测物体的质量为m＝，选项B正确．
答案　B
5. 如图2所示，A、B两小球分别连在轻线两端，B球另一端与弹簧相连，弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面顶端．A、B两小球的质量分别为mA、mB，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B两球的加速度大小分别为
(　　)

图2
A．都等于 B．和0
C．和· D．·和
解析　由整体法知，F弹＝(mA＋mB)gsin 30°
剪断线瞬间，由牛顿其次定律：对B：F弹－mBgsin 30°＝mBaB，得aB＝·.对A：mAgsin 30°＝mAaA，得aA＝g.所以C项正确．
答案　C
6．(2022·安徽省级示范高中联考，17)高空跳伞运动是跳伞者乘飞机、气球等航空器或其他器械升至高空后跳下，或者从陡峭的山顶、高地上跳下，如图3所示，在张开降落伞之前可看做是自由落体运动，开伞后受到的空气阻力与速度成正比，运动员减速下降，最终匀速下降，在指定区域平安着陆，从下落时开头计时，在整个过程中，用v表示运动员下落的速度，h表示运动员从初位置开头下落的高度，F表示运动员受到的合力，Ep表示运动员的重力势能(选地面为零势能面)．下列图象正确的是
(　　)

图3

解析　跳伞运动员先做自由落体运动，再做加速度减小的减速运动，最终所受合外力为零，做匀速运动，A、B错；打开降落伞后做加速度渐渐减小的减速运动，所受合外力向上，与开头时的合外力方向相反，为负值且渐渐减小；最终匀速下降，合外力为零，C错；运动员的重力势能Ep＝mg(H－h)，D正确．
答案　D
7．(2022·陕西省高三教学质量检测)如图4所示，运动员手持网球拍托球沿水平面匀加速运动，设球拍和球的质量分别为M、m，球拍平面和水平面之间的夹角为θ，球拍与球保持相对静止，它们之间的摩擦及空气阻力不计，则
(　　)

图4
A．运动员的加速度大小为gtan θ
B．球拍对球的作用力为mgcos θ
C．运动员对球拍的作用力为Mgcos θ
D．若运动员的加速度大于gsin θ，则球肯定沿球拍向上运动
解析　球拍对球的支持力与球的重力的合力等于ma，由此可得运动员的加速度大小为a＝gtan θ，球拍对球的作用力为F＝，选项A正确，B错误；运动员对球拍的作用力为，选项C错误；若运动员的加速度大于gtan θ，球肯定沿球拍向上运动，选项D错误．
答案　A
8．(2022·皖北协作区联考)一足够长的倾角为θ的斜面固定在水平面上，在斜面顶端放置一长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为μ，木板上固定一力传感器，连接传感器和光滑小球间是一平行于斜面的轻杆，如图5所示，当木板固定时，传感器的示数为F1.现由静止释放木板，木板沿斜面下滑，稳定时传感器的示数为F2.则下列说法正确的是
(　　)

图5
A．稳定后传感器的示数肯定为零
B．tan θ＝
C．tan θ＝
D．tan θ＝
解析　木板与球的质量分别为M和m，对球由平衡条件和牛顿其次定律得：F1－mgsin θ＝0，mgsin θ－F2＝ma，对木板和球整体得：(M＋m)gsin θ－μ(M＋m)gcos θ＝(M＋m)a，则a＜gsin θ，解得F2＝mgsin θ－ma＞0，A项错；tan θ＝，B项对，C、D项错．
答案　B
9．(2022·云南第一次检测，15)物块A放置在与水平地面成30°角倾斜的木板上时，刚好可以沿斜面匀速下滑；若该木板与水平面成60°角倾斜，取g＝10 m/s2，则物块A沿此斜面下滑的加速度大小为
(　　)
A．5 m/s2 B．3 m/s2
C．(5－) m/s2 D. m/s2
解析　由物块在倾角为30°的木板上匀速下滑，
得Ff＝mgsin θ，又FN1＝mgcos 30°，Ff＝μFN1，
求得动摩擦因数μ＝；
在倾角为60°的木板上物块加速下滑，有
FN2＝mgcos 60°，mgsin 60°－μFN2＝ma，
求得a＝ m/s2，D对．
答案　D
10.一皮带传送装置如图6所示，皮带的速度v足够大，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放在皮带的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自然长度，则当弹簧从自然长度到第一次达最长这一过程中，滑块的速度和加速度变化的状况是
(　　)

图6
A．速度增大，加速度增大
B．速度增大，加速度减小
C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小
D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大
解析　滑块在水平方向受向左的滑动摩擦力Ff和弹簧向右的拉力F拉＝kx，合力F合＝Ff－F拉＝ma，当弹簧从自然长度到第一次达最长这一过程中，x渐渐增大，拉力F拉渐渐增大，由于皮带的速度v足够大，所以合力F合先减小后反向增大，从而加速度a先减小后反向增大；滑动摩擦力与弹簧弹力相等之前，加速度与速度同向，滑动摩擦力与弹簧拉力相等之后，加速度便与速度方向相反，故滑块的速度先增大，后减小．
答案　D
11.如图7所示，在倾角为α的光滑绝缘斜面上放两个质量分别为m1和m2的带电小球A、B(均可视为质点)，m1＝2m2，相距为L.两球同时由静止开头释放时，B球的初始加速度恰好等于零．经过一段时间后，当两球距离为L′时A、B的加速度大小之比为a1∶a2＝3∶2，则L′∶L等于
(　　)

图7
A．3∶2 B．2∶1 C.∶5 D．5∶
解析　由B球初始加速度恰好等于零得初始时刻A对B的库仑力F＝m2gsin α，当两球距离为L′时，A球的加速度a1＝，初始时B球受力平衡，两球相互排斥运动一段距离后，两球间距增大，库仑力肯定减小，当两球距离为L′时库仑力小于m2gsin α，所以加速度a2的方向应当沿斜面对下，a2＝.由a1∶a2＝3∶2得F′＝0.25m2gsin α，由库仑力公式F＝k，F′＝k可求得L′∶L＝∶＝2∶1.
答案　B
二、多项选择题
12．(2022·江西师大附中、临川一中联考)如图8甲所示，物块的质量m＝1 kg，初速度v0＝10 m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面对右运动，某时刻后恒力F突然反向，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示，g＝10 m/s2.下列说法中正确的是
(　　)

图8
A．0～5 s内物块做匀减速运动
B．在t＝1 s时刻，恒力F反向
C．恒力F大小为10 N
D．物块与水平面的动摩擦因数为0.3
解析　由图象得物块在前5 m位移内做匀减速运动，在5～13 m位移内做匀加速运动，且由图象斜率得匀减速运动的加速度大小a1＝ m/s2＝10 m/s2，匀加速运动的加速度大小a2＝ m/s2＝4 m/s2，匀减速运动的时间t＝＝1 s，又由牛顿其次定律得，F＋μmg＝ma1和F－μmg＝ma2，联立解得F＝7 N，动摩擦因数μ＝0.3.选项B、D正确．
答案　BD
13．(2022·江西南昌调研)如图9甲所示，在电梯箱内轻绳AO、BO、CO连接吊着质量为m的物体，轻绳AO、BO、CO对轻质结点O的拉力分别为F1、F2、F3.现电梯箱竖直向下运动，其速度v随时间t的变化规律如图乙所示，重力加速度为g，则
(　　)

图9
A．在0～t1时间内，F1与F2的合力等于F3
B．在0～t1时间内，F1与F2的合力大于mg
C．在t1～t2时间内，F1与F2的合力小于F3
D．在t1～t2时间内，F1与F2的合力大于mg
解析　对轻质结点O，因没质量，故其无论在何状态下，F1、F2、F3三个力的合力都为零，即F1与F2的合力与F3等大、反向，选项A正确，C错误；对物体进行受力分析，其受到竖直向下的重力mg和竖直向上的绳子的拉力F3，在0～t1时间内，电梯加速向下运动，物体处于失重状态，F3＜mg，即F1与F2的合力小于mg，选项B错误；在t1～t2时间内，电梯减速向下运动，物体处于超重状态，F3＞mg，即F1与F2的合力大于mg，选项D正确．
答案　AD
14．一年一度的疯狂蹦极跳于2021年12月15日在澳门旅游塔61层隆重进行．为庆祝蹦极跳进驻澳门旅游塔七周年，今年竞赛以“运动”为主题．如图10甲所示，蹦极竞赛中，质量为60 kg的运动员系在橡皮绳上，橡皮绳另一端固定在O点．运动员从O点由静止下落，下落过程中运动员的速度与下落距离间的关系如图乙所示．橡皮绳的自然长度为12 m，且始终在弹性限度内，遵循胡克定律，不计橡皮绳的质量及空气阻力，重力加速度g＝10 m/s2，则
(　　)

图10
A．运动员下落过程中橡皮绳的平均拉力大小约为2 700 N
B．运动员下落过程中的最大加速度大小约为20 m/s2
C．运动员下落过程中橡皮绳的弹性势能最大值约为2.16×104 J
D．当橡皮绳上的拉力为1 200 N时，运动员的速度大小约为18 m/s
解析　由图乙可知，当运动员速度最大时，橡皮绳的伸长量Δx1＝8 m，有kΔx1＝mg，解得k＝75 N/m.橡皮绳的最大伸长量Δx2＝24 m，最大拉力F＝kΔx2＝1 800 N，则运动员下落过程中橡皮绳的平均拉力＝900 N，A项错误．依据牛顿其次定律得F－mg＝ma，最大加速度a＝20 m/s2，B项正确．依据机械能守恒定律得Ep＝mgh＝60×10×36 J＝2.16×104 J，C项正确．当橡皮绳上的拉力为1 200 N时，橡皮绳的伸长量Δx3＝16 m，运动员下落的距离x＝28 m，由图乙可知，对应的速度大小约为15 m/s，D项错误．
答案　BC
15．(2022·河北省衡水中学调研)如图11甲所示，A、B两长方体叠放在一起，放在光滑的水平面上，B物体从静止开头受到一个水平变力的作用，该力与时间的关系如图乙所示，运动过程中A、B始终保持相对静止．则在0～2t0时间内，下列说法正确的是
(　　)

图11
A．t0时刻，A、B间的静摩擦力最大，加速度最小
B．t0时刻，A、B的速度最大
C．0时刻和2t0时刻，A、B间的静摩擦力最大
D．2t0时刻，A、B离动身点最远，速度为0
解析　t0时刻，A、B受力F为0，A、B加速度为0，A、B间静摩擦力为0，加速度最小，选项A错误；在0至t0过程中，A、B所受合外力渐渐减小，即加速度减小，但是加速度与速度方向相同，速度始终增加，t0时刻A、B速度最大，选项B正确；0时刻和2t0时刻A、B所受合外力F最大，故A、B在这两个时刻加速度最大，为A供应加速度的A、B间静摩擦力也最大，选项C正确；A、B先在F的作用下加速，t0后F反向，A、B继而做减速运动，到2t0时刻，A、B速度减小到0，位移最大，选项D正确．
答案　BCD