力学模块卷(一)一、选择题1.2020年4月初,辽宁号航母编队进行了一次远海训练,6艘舰艇(1艘航母+2艘052D驱逐舰+2艘054A护卫舰+1艘901型远洋综合补给舰)浩浩荡荡出发,经宫古海峡、巴士海峡,前往南海进行远海训练,然后又经巴士海峡、宫古海峡原路返回,前后耗时20多天,下列说法中正确的是( )A.辽宁号航母上的观察员感觉海水向后退去,他选择的参考系是海水B.辽宁号航母上的观察员感觉海水向后退去,他选择的参考系是航母C.辽宁号航母上的观察员感觉其他舰没有动,其他舰一定是静止的D.辽宁号航母上的观察员感觉天空的白云没有动,航母一定是静止的答案 B 辽宁号航母上的观察员感觉海水向后退去是以其所在的行进中航母为参考系的;以航母为参考系,若感觉到其他物体静止,则其他物体是与航母以相同的速度运动的。故只有B正确。2.(2020广东广州阶段训练)将甲、乙两小球先后以相同的初速度3v0从水平地面竖直向上抛出,抛出的时间间隔为T,它们运动的v-t图像如图所示,则( )A.t=T时,甲球距离地面的高度为v0TB.t=1.5T时,两球高度差最大C.t=2T时,两球距离地面的高度相同D.t=3T时,甲球距离地面的高度大于乙球的答案 C 由题意和图像可知,t=T时,甲球距离地面的高度为h甲=T=2v0T,A错误;乙球被抛出的瞬间,甲球还没有运动到最高点,两小球遇之前,它们之间的距离逐渐减小,因此t=T时两球高度差最大,B错误;由图像可知,t=2T时,两球运动的位移相等,因此两球距离地面的高度相同,C正确;t=3T时,小球甲落地,而小球乙距离地面的高度为h乙=×2T=2v0T,显然甲球距离地面的高度小于乙球的,D错误。3.(2020四川泸县五中三诊)生活中常见的手机支架,其表面采用了纳米微吸材料,用手触碰无粘感,接触到平整光滑的硬性物体时,会牢牢吸附在物体上。如图是一款放置在高铁水平桌面上的手机支架,支架能够吸附手机,小明有一次搭乘高铁时将手机放在该支架上看电影,若手机受到的重力为G,手机所在平面与水平面间的夹角为θ,则下列说法正确的是 ( ),A.当高铁未启动时,支架对手机的作用力大小等于B.当高铁未启动时,支架受到桌面的摩擦力方向与图示高铁前进方向相反C.高铁匀速行驶时,手机可能受到5个力作用D.高铁减速行驶时,手机可能受到3个力作用答案 D 高铁未启动时,手机处于静止状态,受重力和支架对手机的作用力,根据平衡条件可知,支架对手机的作用力与重力大小相等、方向相反,A错误;高铁未启动时,以手机和支架整体为研究对象,受重力和桌面的支持力,二力平衡,不受桌面的摩擦力,B错误;高铁匀速行驶时,手机受重力、纳米材料的吸引力、支架的支持力和摩擦力,共4个力作用,C错误;高铁减速行驶时,手机具有与高铁前进方向相反的加速度,可能只受重力、纳米材料的吸引力和支架的支持力共3个力作用,D正确。4.(2020浙江模拟)绰号“威龙”的第五代制空战机歼-20具备高隐身性、高机动性能力,为防止极速提速过程中飞行员因缺氧而晕厥,歼-20配备的新型抗荷服能帮助飞行员承受最大9倍重力加速度。假设某次垂直飞行测试实验中,歼-20加速达到50m/s后离地,而后开始竖直向上进行飞行试验。该战机在10s内匀加速到3060km/h,匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.5km。假设加速阶段所受阻力恒定,约为重力的0.2。已知该歼-20的质量为20吨,声速为340m/s,忽略战机因油耗等导致的质量变化,g取10m/s2。则下列说法正确的是 ( )A.本次飞行测试的匀速阶段运行时间为26.5sB.加速阶段系统的推力为1.84×106NC.加速阶段时飞行员有晕厥可能D.战机在匀速阶段时爬升高度为14.25km答案 B 加速阶段初速度v0=50m/s,末速度v=3060km/h=850m/s,根据v=v0+at可得,加速度a=80m/s2=8g,飞行员不会晕厥,选项C错误;根据牛顿第二定律得F-mg-f=ma,解得推力F=1.84×106N,选项B正确;加速阶段上升的高度x=v0t+at2=4500m,则匀速上升高度为14km,选项D错误;匀速飞行时间t==s≈16.47s,选项A错误。规律总结 多阶段运动中,相邻阶段间存在着运动学物理量间的联系:前一阶段的末速度为后一阶段的初速度,前一阶段的末位置为后一阶段的初位置。5.(2020山东九校月考)在城市车流量大、多路口交汇的地方常设置环岛交通设施,需要通过路口的车辆都按照逆时针方向行进,有效减少了交通事故的发生。环岛路为圆形,已知图中三车道的总宽度为12m,内车道边缘间最远的距离为120m。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.8。g取10m/s2,假设汽车匀速率通过环形路段,则关于汽车的运动,下列说法正确的是( ),A.最大速度不能超过24m/sB.所受的合力为零C.一定受到恒定的合外力作用D.受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用答案 A 汽车转弯的最大半径为r=m+12m=72m,由牛顿第二定律得fm=,解得v=m/s=24m/s,选项A正确。汽车做匀速圆周运动,所受的合力大小是不变的,方向不断变化,不等于零,选项B、C错误。车在水平公路上做匀速圆周运动,所需向心力由摩擦力提供,向心力不是实际受力,选项D错误。6.(2020北京顺义二模)2019年1月3日10时26分,“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆,标志着我国探月航天工程达到了一个新高度,图示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。已知地球和月球的半径之比约为4∶1,其表面重力加速度之比约为6∶1。则地球和月球相比较,下列说法中最接近实际的是( )A.地球的密度与月球的密度之比为3∶2B.地球的质量与月球的质量之比为64∶1C.地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为8∶1D.苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力之比为60∶1答案 A 由G=mg得M=,则=×=,B选项错误;由M=、V=πR3、ρ=得ρ=,则=×=,A选项正确;由G=m和G=mg得v1=,则==,C选项错误;由F=G得=×=×=,故D选项错误。7.(2020四川南充高级中学月考)蹦极是一项刺激的户外休闲活动,可以使蹦极者在空中体验几秒钟的“自由落体”。如图所示,蹦极者站在高塔顶端,将一端固定的弹性绳系在腰上,然后双臂伸开,双腿并拢,头朝下跳离高塔。设弹性绳的原长为L,蹦极者下落第一个时速度的增加量为Δv1,下落第五个时速度的增加量为Δv2,把蹦极者视为质点,蹦极者离开塔顶时的速度为零,不计空气阻力,则满足 ( ) A.1<<2B.2<<3C.3<<4D.4<<5答案 D 蹦极者下落高度L的过程,可视为自由落体运动,对于初速度为零的匀加速直线运动,通过连续相等的位移的时间之比为1∶(-1)∶(-)∶(2-)∶(-2)∶…,可知==+2,即4<<5,根据Δv=gt可得,4<<5,D正确。,解题技巧 本题中是将自由落体运动中的位移进行了等分,由于加速度恒定,可将速度增量的比值问题转化为运动时间比值的问题。8.(2020贵州监测)如图甲所示,轻弹簧竖直固定在水平地面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧上升到一定高度后再下落,如此反复,该过程中弹簧的弹力大小F随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力,则 ( )A.t1时刻小球的速度最大B.t2时刻小球所受合力为零C.以地面为零重力势能面,t1和t3时刻小球的机械能相等D.以地面为零重力势能面,t1~t3时间内小球的机械能守恒答案 C 根据题述,结合弹簧弹力随时间变化的图线,金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,t1时刻接触弹簧,由于重力大于弹簧弹力,小球还要加速向下运动,当弹力增大到等于小球重力时,小球速度最大,选项A错误;t2时刻弹簧被压缩到最短,弹簧的弹力最大,小球所受合力向上,选项B错误;t1时刻和t3时刻小球的速度大小相等,动能相同,距离地面高度相同,以地面为零重力势能面,t1时刻和t3时刻小球的机械能相等,选项C正确;以地面为零重力势能面,t1~t3时间内,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,但由于小球受到弹簧的弹力作用,小球的机械能先减小后增大,选项D错误。9.(2020湖南长沙明达中学模拟)如图甲所示的“襄阳炮”是古代军队攻打城池的装置,其实质就是一种大型抛石机,图乙是其工作原理的简化图。将质量m=10kg的石块,装在与转轴O相距L=5m的长臂末端口袋中,最初静止时长臂与水平面的夹角α=30°,发射时对短臂施力使长臂转到竖直位置时立即停止运动,石块靠惯性被水平抛出,落在水平地面上。若石块落地位置与抛出位置间的水平距离s=20m,不计空气阻力,取g=10m/s2。以下判断正确的是( )A.石块抛出后运动时间为s,B.石块被抛出瞬间的速度大小为m/sC.石块即将落地时重力的瞬时功率为500WD.石块落地的瞬时速度大小为15m/s答案 C 石块被抛出后做平抛运动,h=L+Lsinα,竖直方向h=gt2,可得t=s,A错误。石块被抛出后做平抛运动,水平方向s=v0t,可得v0=m/s,故B错误。石块即将落地时重力的瞬时功率为:P=mgvy=mg·gt=500W,故C正确。石块落地的瞬时速度大小为v==m/s,故D错误。易错警示 平抛运动是曲线运动,速度运算是矢量运算,需依据平行四边形定则,切记不能直接由v=v0+gt计算。10.(2020湖北应城一中期中)如图所示,用两根长度均为l的轻绳将一重物悬挂在水平的天花板下,轻绳与天花板的夹角为θ,整个系统静止,这时每根轻绳中的拉力为T。现将一根轻绳剪断,当小球摆至最低点时,轻绳中的拉力为T'。θ为某一值时,最大,此最大值为( ) A.B.2C.3-2D.答案 A 剪断轻绳之前,2Tsinθ=mg;剪断轻绳后,摆到最低点时,mv2=mgl(1-sinθ),由牛顿第二定律得T'-mg=m;联立解得=6sinθ-4sin2θ,由数学知识可知,此比值的最大值为,故选项A正确。11.(2020云南大理、丽江、怒江二联)(多选)如图所示,下雨天,足球运动员在球场上奔跑时容易滑倒,设他的支撑脚对地面的作用力为F,方向与竖直方向的夹角为θ,鞋底与球场间的动摩擦因数为μ,下面对该过程的分析正确的是( )A.下雨天,动摩擦因数μ变小,最大静摩擦力增大B.奔跑步幅越大,越容易滑倒C.当μ<tanθ时,容易滑倒d.当μ>tanθ时,容易滑倒答案 BC 下雨天,地面变光滑,动摩擦因数μ变小,最大静摩擦力减小,故A错误;将力F分解,脚对地面的压力为Fcosθ,力在水平方向上的分力大小为Fsinθ,奔跑步幅越大,夹角θ越大,当θ增大到Fsinθ>μFcosθ时,人容易滑倒,故B正确;当Fsinθ>μFcosθ时人容易滑倒,此时μ<tanθ,故c正确,d错误。12.(2020山东潍坊期末)(多选)如图甲,在桌面上有一本书,书的上方放一水杯,给水杯施加一水平力,其大小f随时间t的变化关系如图乙所示。设桌面对书的摩擦力为f,书的速度为v,假定各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,书的面积足够大,下列反映f和v随时间t变化的图线可能正确的是(>g,所以D错误。,规律总结 在弹簧弹力作用下的运动具有对称性,物体在经过关于加速度为零的点相对称的位置时,速度、加速度、合力大小相同。10.某山地自行车有六个飞轮和三个链轮,链轮和飞轮的齿数如表所示,前后轮半径为30cm,某人脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度是4rad/s,则人骑自行车的最大速度为( )名称链轮飞轮齿数483528151618212428A.7.68m/sB.3.84m/sC.2.4m/sD.1.2m/s答案 B 自行车在运动过程中链轮和飞轮的线速度是相等的,由公式v=rω知,链轮与飞轮齿数比越大,则飞轮角速度越大,又知飞轮与后轮角速度相同,所以后轮线速度越大。链轮与飞轮角速度比为ω1∶ω2=n2∶n1,脚踩脚踏板的角速度为4rad/s,则飞轮的最大角速度ω2m=rad/s,自行车前后轮半径为30cm,所以人骑自行车的最大速度等于后轮转动的最大线速度,v=rω2m=3.84m/s,故B正确。11.(2020超级全能生24省联考甲卷)2019年9月29日下午在第十三届女排世界杯中,中国女子排球队以十一战全胜的战绩获得世界杯冠军。如图所示,若运动员朱婷此时正在后排离球网3m处强攻,速度方向水平。设矩形排球场的长为2L,宽为L(实际L为9m),若排球(排球可视为质点)离开手时正好在3m线(即线)中点P的正上方高h1处,球网高H,对方运动员在近网处拦网,拦网高度为h2,且有h1>h2>H,不计空气阻力。为了使球能落到对方场地且不被对方运动员拦住,则球离开手的速度v的最大范围是(排球压线不算犯规)( )A.·</tanθ,故c正确,d错误。12.(2020山东潍坊期末)(多选)如图甲,在桌面上有一本书,书的上方放一水杯,给水杯施加一水平力,其大小f随时间t的变化关系如图乙所示。设桌面对书的摩擦力为f,书的速度为v,假定各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,书的面积足够大,下列反映f和v随时间t变化的图线可能正确的是(></tanθ时,容易滑倒d.当μ>
