高考物理一轮复习 专题312 与力图像相关问题千题精练.docx

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高考物理一轮复习专题312与力图像相关问题千题精练

专题3.12与力图像相关问题

一．选择题

1．如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端与一个托盘相连，托盘中放置一与托盘质量相同的物块，初始时物块和托盘都处于静止状态．现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图乙所示（g=10m/s2），则下列结论正确的是：

A．物块和托盘静止时，弹簧的压缩量是10cm

B．弹簧的劲度系数为7.5N/cm

C．物块的质量为2.5kg

D．物块的加速度大小为5m/s2

【参考答案】AC

2.如图所示，在光滑水平面上叠放着A、B两物体。

现对A施加水平向右的拉力F，通过传感器可测得A的加速度a随拉力F变化的关系如图B所示。

已知重力加速度g=10m/s2，由下列说法正确的是

A．A的质量是5kg

B．B的质量是5kg

C．A、B之间的动摩擦因数是0.4

D．A、B之间的动摩擦因数是0.8

【参考答案】BC

3.（2018安徽合肥联考）如图甲所示，水平地面上固定一足够长的光滑斜面，斜面顶端有一理想定滑轮，一轻绳跨过滑轮，绳两端分别连接小物块A和B。

保持A的质量不变，改变B的质量m，当B的质量连续改变时，得到A的加速度a随B的质量m变化的图线，如乙图所示。

设加速度沿斜面向上的方向为正方向，空气阻力不计，重力加速度g取9.8m/s2，斜面的倾角为θ，下列说法正确的是

A.若θ已知，可求出A的质量

B.若θ未知，可求出乙图中a1的值

C.若θ已知，可求出乙图中a2的值

D.若θ已知，可求出乙图中m0的值

【参考答案】AB

【名师解析】设A的质量为M，当B的质量m=m0时，A的加速度为零，则有m0g=Mgsin，若已知，可求出A的质量，不可求出乙图中a2的值，不可求出乙图中m0的值，选项A正确CD错误。

当B的质量m趋近于无限大时，A的加速度a的加速度趋近于g，即a1=g，选项B正确。

4.（2018成都一诊）一个静止的质点在t=0到t=4s这段时间内，仅受到力F的作用，F的方向始终在同一直线上，F随时间t变化的变化关系如图所示。

下列说法正确的是

A．在t=0到t=4s这段时间内，质点做往复直线运动

B．在t=1s时，质点的动量大小为1.0kg·m/s

C．在t=2s时，质点的动能最大

D．在t=1s到t=3s这段时间内，力F的冲量为零

【参考答案】CD

5.（2018广东湛江调研）一位50kg的乘客乘坐电梯在t=0时从地面由静止开始升到顶层用了10s时间，电梯的加速度随时间的关系图象如图所示，其中加速度的正值表示方向向上，g取10m/s2，由图可知

A．电梯地板给乘客的最大力大小为500N

B．乘客给地板的最小力大小为350N

C．电梯加速到速度最大用时2s

D．在7~8s乘客对电梯的压力越来越大

【参考答案】B

6.（2018开封质检）静止在水平地面的物块，受到水平方向的拉力F作用，此拉力方向不变，其大小F与时间t的关系如图所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则

A.在0~t1时间内F的功率逐渐增大

B．t2时刻物块的加速度最大

C．t2时刻后物块做反向运动

D．t3时刻物块的动能最大

【参考答案】BD

【名师解析】在0~t1时间内，水平方向的拉力逐渐增大到等于最大静摩擦力，物块静止不动，水平拉力做功为零，功率为零，选项A错误；t2时刻水平拉力最大，根据牛顿第二定律，物块加速度最大，选项B正确；t2时刻后水平拉力逐渐减小，物块加速度逐渐减小，速度方向不变，速度仍然继续增大，选项C错误；t3时刻水平拉力减小到等于滑动摩擦力，速度增大到最大，t3时刻物块的动能最大，选项D正确。

7.（2016衡水模拟）如图甲所示，质量为m的物块放在竖直升降机的地板上，升降机从静止开始匀加速运动一段距离s后，速度为v，测得物块对地板的压力大小大小为F。

改变升降机的加速度，匀加速上升相同距离，可以得到多组对应的v和F，作出F——v2的关系图象，如图乙所示。

下列说法正确的是

A．当地的重力加速度为c/2s

B．当v2=c时，物块一定处于完全失重状态

C．物块的质量m=2b/cs

D．d=2b

【参考答案】AD

8.（2016洛阳联考）如图所示，一根轻弹簧竖直立在水平地面上，下端固定。

小球从高处自由落下，落到弹簧上端，将弹簧压缩至最低点。

能正确反映上述过程中小球的加速度的大小随下降位移x变化关系的图象是下列图中的（　　）

【参考答案】A

9.（201天津市河北区名校联考）如图甲所示，一根轻弹簧竖直直立在水平地面上，下端固定。

在弹簧的正上方有一个物块，物块从高处自由下落到弹簧上端O处，将弹簧压缩了

时，物块的速度变为零。

在如图乙所示的图象中，能正确反映物块从与弹簧接触开始，至运动到最低点加速度的大小随下降的位移

（弹簧原长为位移的零点）变化的图象是：

（）

【参考答案】D

【名师解析】物体下降到O点时，物体所受弹力为零，此时物体只受重力，加速度为g；继续下降，所受合力F=mg-kx，加速度a=F/m=g-kx/m。

物块从与弹簧接触开始，至运动到最低点加速度的大小一定是先减小后增大。

当弹力增大到等于重力时，合力为零，加速度为零。

此后合外力向上，加速度可表示为a=F/m=kx/m–g，当弹力增大到是重力的2倍时，加速度大小为g。

由对称性可知，此时物体向下运动速度不为零，继续向下运动，故当物体速度减小到零时，加速度a>g，选项D正确ABC错误。

10．（2016山东淄博模拟）如图甲所示，静止在水平地面上的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的最大静摩擦力fm与滑动摩擦力大小相等，则

A．0～tl时间内物块A的加速度逐渐增大

B．t2时刻物块A的加速度最大

C．t3时刻物块A的速度最大

D．t2~t4时间内物块A一直做减速运动

【参考答案】BC

11.（2018金考卷）—个物块放在粗糙的水平面上，现用一个很大的水平力推物块，并且推力不断减小，结果物块运动中的加速度a随推力F变化的图象如图所示。

重力加速

。

下列说法正确的是

A.物块的质量为0.5kg

B.物块与水平面间的动摩擦因数为0.2

C.当推力F减小为2N时，物块的速度最大

D.当推力F减小为0时，物块的速度为零

【参考答案】BC

【名师解析】由物块运动中的加速度a随推力F变化的图象可知，当推力F=2N时，加速度为零，运用牛顿第二定律，F-μmg=0；当F=0时，加速度a=-2m/s2，运用牛顿第二定律，-μmg=-ma，联立解得：

μ=0.2，m=1.0kg。

即物块与水平面间的动摩擦因数为0.2，物块的质量为1.0kg，选项A错误B正确。

用一个很大的水平力推物块，并且推力不断减小，物块做加速度逐渐减小的加速运动，当推力F减小为2N时，物块的速度最大，选项C正确；当推力F减小为0时，物块做减速运动，物块的速度不为零，选项D错误。

二．计算题

1...（2016上海四区二模）如图甲所示，某人站在力传感器上，从直立静止起，做“下蹲-起跳”动作，图中的“●”表示人的重心。

图乙是由力传感器画出的F-t图线。

图乙中1～4各点对应着图甲中1～4四个状态和时刻。

取重力加速度g=10m/s2。

请根据这两个图所给出的信息，求：

（1）此人的质量。

（2）此人1s内的最大加速度，并以向上为正，画出此人在1s内的大致a-t图像。

（3）在F-t图像上找出此人在下蹲阶段什么时刻达到最大速度？

简单说明必要理由。

【名师解析】

（1）此人状态1处于静止状态，对应图乙中1点F1=600N可知此人m=60kg。

（2）由图可知：

图乙中2点F2=1800N最大，

由

，有

m/s2。

1s内的a-t图像如右图。

（3）下蹲阶段先加速后减速，支持力与重力平衡时速度最大，由a-t图像可读出速度最大时刻约为0.45。

2．（14分）（2016安徽省皖南八校第三次联考）放在水平地面上的一个物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系及物块速度V与时间t的关系如图所示，已知物块与地面间动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2，试求：

（1）物块的质量m多大？

（2）0-6s时间内物块的平均速度多大？

【参照答案】

（1）1kg

（2）1m/s.

【名师解析】

（1）4s～6s：

F=μmg……………………4分

解得m=1kg……………………2分

（2）2s～4s：

F-μmg=ma…………………………2分

解得a=1m/s2…………………………2分

故4s末物块速度v=at=2m/s……………………2分

则0～6s：

平均速度

……………………2分

3．（10分）（2016北京海淀联考）图15甲是2012年我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛中的一个情景。

设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图15乙所示。

取g=10m/s2，根据F-t图象求：

（1）运动员的质量；

（2）运动员在运动过程中的最大加速度；

（3）在不计空气阻力情况下，运动员重心离开蹦床上升的最大高度。

【参照答案】

（1）50kg

（2）40m/s2

（2）3.2m

（2）由图象可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2500N，设运动员的最大加速度为am，则

Fm-mg=mam……………………………………………2分

am=

=

m/s2=40m/s2……………………1分

（3）由图像可知远动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，它们的时间间隔均为1.6s。

根据竖直上抛运动的对称性，可知其自由下落的时间为0.8s。

………………………………………2分

设运动员上升的最大高度为H，则

H=

=

m=3.2m………………………………………2分

4.（15分）（2016四川省自贡市联考）一同学想研究电梯上升过程的运动规律.某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的重物和一套便携式DIS实验系统，重物悬挂在力传感器上.电梯从第一层开始启动，中间不间断一直到最高层停止.在这个过程中，显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示.取重力加速度g=1Om/s2根据图象中的数据，求：

（1）电梯在最初加速阶段的加速度a1与最后减速阶段的加速度a2的大小；

（2）电梯在3.0-13.0s时段内的速度v1的大小与电梯在19.0s内上升的髙度H。

【参照答案】

（1）0.8m/s2

（2）H=69.6m

代入数据解得：

a1=1.6m/s2

a2=-0.8m/s2（大小为0.8m/s2）（2分）

（2）v1=a1t1=4.8m/s

在3.0 ~13.0s时段的t=10s内作匀速运动，由运动规律有：

H=

+v1t+v1t2+

代入数据解之得：

H=69.6m

5．（10分）（2016北京朝阳联考）质量m=1.0kg的物块静置于粗糙水平面上，水平面与物块的动摩擦因数μ=0.4。

现给物块施加一水平向右的推力F，推力作用于物块的时间为10s，物块在推力作用下运动，其加速度a随时间的变化如图（a）所示。

g取10m/s2。

（1）类比是一种常用的研究方法。

对于直线运动，教科书中讲解了由v─t图像求位移的方法．请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图所示a─t图像，求物块10s末的速度大小；

（2）在图（b）中画出10s内推力随时间变化的F－t图线，并标出纵坐标的值；

（3）求推力F在10s内作用于物块的冲量。

【参照答案】

（1）32m/s

（2）如图（3）72Ns

【名师解析】（10分）

（1）由类比可知，0~10s内速度的变化量△v等于0~10s内a-t图线与t轴所围的面积，则

△v=32m/s

所以10s末的速度v=v0+△v=32m/s（3分）

（2）如图3所示。

（4分）

（3）同样的类比，0~10s内力F的冲量I为0~10s内F-t图线与t轴的所围的面积，所以

I=72N·s（3分）

6.粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力F及运动速度v随时间变化的图象如图7甲和图乙所示。

取重力加速度g＝10m/s2。

求：

（1）前2s内物体运动的加速度和位移；

（2）物体的质量m和物体与地面间的动摩擦因数μ。

（2）对物体进行受力分析，如图所示。

对于前2s，由牛顿第二定律得

F－Ff＝ma，Ff＝μmg

2s之后物体做匀速直线运动，由平衡条件得F′＝Ff

由F－t图象知F＝15N，F′＝5N

代入数据解得m＝5kg，μ＝0.1。

答案　

（1）2m/s2　4m　

（2）5kg　0.1