1选择题
关于力与运动的关系,下列说法正确的是( )
- A. 物体所受合外力越大,其速度一定越大
- B. 物体所受合外力不为零,其速度方向一定改变
- C. 物体做匀速圆周运动,其合外力大小不变,方向始终指向圆心
- D. 物体做匀变速直线运动,其合外力方向与速度方向一定相同
答案:C
解析:本题考查牛顿运动定律与曲线运动的基本概念。A选项错误,合外力决定加速度,与速度大小无直接关系;B选项错误,合外力不为零,速度方向可能不变(如匀加速直线运动);C选项正确,匀速圆周运动是变加速曲线运动,合外力提供向心力;D选项错误,匀减速直线运动合外力方向与速度方向相反。易错点在于混淆加速度与速度的关系,以及忽略匀减速直线运动的情况。
2选择题
一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑,经过时间t,其速度为v。下列说法正确的是( )
- A. 物体在t/2时刻的瞬时速度为v/2
- B. 物体在前t/2时间内的位移是总位移的1/4
- C. 物体在t/2时刻的瞬时速度为v/4
- D. 物体在前t/2时间内的位移是总位移的1/2
答案:A
解析:本题考查匀变速直线运动的规律。物体做初速度为零的匀加速直线运动,速度公式v=at,位移公式x=½at²。在t/2时刻,瞬时速度v'=a*(t/2)=at/2=v/2,故A正确,C错误。在前t/2时间内的位移x'=½a*(t/2)²=½at²/4=x/4,故B正确,D错误。易错点在于误认为位移与时间成正比,实际上位移与时间的平方成正比。
3选择题
如图所示,质量为m的物体在水平恒力F作用下,沿粗糙水平面做匀速直线运动。若将力F方向改为斜向上与水平方向成θ角,物体仍做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
- A. 物体与水平面间的动摩擦因数μ = F/(mg)
- B. 力F的大小不变
- C. 物体受到的摩擦力大小不变
- D. 物体对水平面的压力大小不变
答案:B
解析:本题考查共点力平衡与摩擦力。初始状态:F = μmg。施加斜向上力F'后,水平方向:F'cosθ = f = μN,竖直方向:N + F'sinθ = mg。联立解得F' = μmg/(cosθ+μsinθ)。由于分母cosθ+μsinθ > 1(θ为锐角),故F' < F,即力F的大小必须减小才能保持匀速,故B错误,应选B。A选项错误,初始μ = F/(mg)正确,但改变后μ不变;C选项错误,摩擦力f = μN,N减小,f减小;D选项错误,压力N减小。易错点在于未分析改变力方向后支持力的变化。
4选择题
关于功和能,下列说法正确的是( )
- A. 合外力对物体做正功,物体的动能一定增加
- B. 物体所受合外力为零,其机械能一定守恒
- C. 重力对物体做正功,物体的重力势能一定增加
- D. 物体除受重力外,还受其他力,其机械能一定不守恒
答案:A
解析:本题考查动能定理与机械能守恒定律。A选项正确,根据动能定理,合外力做正功,动能增加。B选项错误,合外力为零,动能不变,但机械能可能变化(如匀速上升,重力势能增加,动能不变,机械能增加)。C选项错误,重力做正功,重力势能减少。D选项错误,若其他力不做功或做功代数和为零,机械能守恒(如自由落体,只有重力做功)。易错点在于混淆合外力做功与动能变化的关系,以及机械能守恒的条件。
5填空题
一个物体做平抛运动,其初速度为v₀,抛出点离地面高度为h。忽略空气阻力,重力加速度为g。则物体落地时速度的大小为______,方向与水平方向的夹角θ满足tanθ = ______。
答案:√(v₀² + 2gh);√(2gh)/v₀
解析:本题考查平抛运动规律。水平方向匀速:vₓ = v₀。竖直方向自由落体:v_y = √(2gh)。落地速度大小v = √(vₓ² + v_y²) = √(v₀² + 2gh)。速度方向与水平方向夹角θ满足tanθ = v_y/vₓ = √(2gh)/v₀。易错点在于将速度大小错误计算为v₀ + √(2gh),或混淆速度方向与位移方向的夹角。
6填空题
在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度g=9.80m/s²。某同学选择了一条点迹清晰的纸带,测量并计算出各点到第一个点O的距离h,并计算出各点对应的瞬时速度v。若从O点到某点P,重物重力势能的减少量ΔEₚ = 1.06m J,动能的增加量ΔEₖ = 1.04m J(m为重物质量)。则实验中存在阻力,导致ΔEₚ ______ ΔEₖ(填“>”、“<”或“=”),该实验误差的主要来源是______(写出一条即可)。
答案:>;空气阻力或纸带与限位孔间的摩擦(合理即可)
解析:本题考查验证机械能守恒定律的实验分析。由于存在空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦等,重物下落过程中部分机械能转化为内能,导致重力势能的减少量大于动能的增加量,即ΔEₚ > ΔEₖ。误差主要来源是上述阻力。易错点在于认为ΔEₚ = ΔEₖ,或错误分析误差来源。
7解答题
质量m=2kg的物体,在水平地面上受到与水平方向成θ=37°角斜向上的拉力F=10N作用,由静止开始做匀加速直线运动,2s内前进了4m。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s²。求:
(1) 物体加速度的大小;
(2) 物体与地面间的动摩擦因数μ。
答案:(1) 由运动学公式 x = ½at²,得 a = 2x/t² = 2×4/2² = 2 m/s²。
(2) 对物体受力分析:水平方向:Fcosθ - f = ma;竖直方向:N + Fsinθ = mg;摩擦力 f = μN。联立解得:N = mg - Fsinθ = 2×10 - 10×0.6 = 14 N;f = Fcosθ - ma = 10×0.8 - 2×2 = 4 N;μ = f/N = 4/14 ≈ 0.29。
解析:本题考查牛顿第二定律与摩擦力的综合应用。首先利用运动学公式求出加速度,再对物体进行受力分析,建立水平和竖直方向的牛顿第二定律方程,联立求解动摩擦因数。易错点在于:1. 受力分析时遗漏拉力F的竖直分力;2. 计算摩擦力时错误使用f=μmg,而未考虑支持力的变化;3. 计算过程粗心导致数值错误。
8解答题
如图所示,光滑半圆形轨道竖直固定,半径R=0.4m,其最低点与水平传送带左端B点平滑连接,传送带长L=2m,以速度v=4m/s顺时针匀速转动。一质量m=1kg的小物块从A点由静止释放,A点距传送带高度H=1.25m。物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s²。求:
(1) 物块第一次到达B点时的速度大小;
(2) 物块从第一次滑上传送带到离开传送带的过程中,摩擦力对物块做的功。
答案:(1) 物块从A到B,由机械能守恒定律:mgH = ½mv_B²,解得 v_B = √(2gH) = √(2×10×1.25) = 5 m/s。
(2) 物块滑上传送带时速度v_B=5m/s > 传送带速度v=4m/s,物块做匀减速运动。加速度 a = μg = 2 m/s²。物块速度减至与传送带速度相等所需时间 t₁ = (v_B - v)/a = (5-4)/2 = 0.5 s,位移 x₁ = v_B t₁ - ½a t₁² = 5×0.5 - ½×2×0.5² = 2.25 m。由于x₁ > L=2m,说明物块在速度减至4m/s前已滑离传送带。物块在传送带上一直做匀减速运动,离开时速度v_C。由运动学公式:v_C² - v_B² = 2(-a)L,解得 v_C = √(v_B² - 2aL) = √(5² - 2×2×2) = 3 m/s。摩擦力对物块做的功 W_f = ½m v_C² - ½m v_B² = ½×1×(3² - 5²) = -8 J。
解析:本题考查机械能守恒、传送带模型中的运动学与能量分析。第一问直接应用机械能守恒。第二问需先判断物块与传送带速度关系,再分析物块的运动过程。关键点:1. 判断物块能否在传送带上达到共速;2. 若不能共速,则全程为匀减速运动;3. 摩擦力做功等于物块动能的变化量。易错点:1. 错误认为物块一定在传送带上先减速后匀速;2. 计算摩擦力做功时错误使用W=fL,而未考虑摩擦力方向与位移方向的关系(本题摩擦力方向与位移方向相反,做负功);3. 忽略物块离开传送带时的速度计算。