2023年高考物理全国甲卷真题变式分层精准练：第6题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知（ ）
A．m甲
【答案】B,C
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】根据牛顿第二定律得：，解得：。结合图像知，，，故BC符合题意，AD不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据牛顿第二定律推导所受拉力与其加速度的关系式，结合图像求解。
二、基础
2．（2023高一上·邢台期末）将一物块放置于粗糙的水平地面上，物块受到的水平拉力随时间变化的关系图像如图甲所示，其速度随时间变化的关系图像如图乙所示，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（ ）
A．末物块受到的摩擦力大小为
B．末物块受到的摩擦力大小为
C．物块的质量为
D．物块与水平地面间的动摩擦因数为0.1
【答案】A,C
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】A． 末物块静止，受到的摩擦力为静摩擦力，大小为 ，A符合题意；
B． 末物块受到滑动摩擦力作用，根据图像可知，4s后受滑动摩擦力作用，大小为8N，B不符合题意；
CD.2-4s物体加速度 ，根据 ， ，解得物块的质量为 ，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.4，C符合题意D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用物块静止的平衡方程可以求出摩擦力的大小；利用物块滑动时的匀速直线运动及平衡方程可以求出滑动摩擦力的大小；利用图象斜率可以求出物体加速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出物块质量的大小；利用牛顿第二定律可以求出动摩擦因数的大小。
3．（2023高一下·朝阳开学考）某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N，在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小．从演员在滑杆上端做完动作时开始计时，演员先在杆上静止了0.5 s，然后沿杆下滑，3.5 s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程演员的v t图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，g＝10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．演员的体重为800 N
B．演员在最后2 s内一直处于超重状态
C．传感器显示的最小拉力为600 N
D．滑杆长4.5 m
【答案】B,D
【知识点】超重与失重；牛顿定律与图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A.0~0.5s演员静止，结合乙图像可知演员和杆的体重为800N，演员的体重为600N，A不符合题意；
B.由甲图像可知，最后2s演员向下做匀减速直线运动，加速度方向向上，所以超重，B符合题意；
C.0.5~1.5s演员向下做匀加速直线运动，加速度方向向下，演员处于失重状态，所以这段时间传感器拉力最小。由甲图可知，0.5~1.5s演员的加速度为：，对演员，由牛顿第二定律：解得：，由牛顿第三定律，杆受到向下的摩擦力为420N，所以传感器显示的拉力最小值为：，故C不符合题意；
D.由甲图可知，图像与坐标轴围成的面积为演员下落的高度，即滑杆的长：，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】根据甲图明确演员的运动情况，判断加速度方向，即可知道演员处于超重还是失重状态；结合乙图利用平衡条件和牛顿第二定律可得演员的体重、传感器显示的最小拉力值；由图像的面积表示位移，可知滑杆的长。
4．（2022高一上·南县期末）如图甲所示，一倾角=的足够长斜面体固定在水平地面上，一个物块静止在斜面上．现用大小为F=kt，（k为常量，F、t的单位均为国际标准单位）的拉力沿斜面向上拉物块，物块受到的摩擦力Ff随时间变化的关系图象如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，则下列判断正确的是
A．物块的质量为1kg
B．k的值为5N/s
C．物块与斜面间的动摩擦因数为
D．t=3s时，物块的速度大小为1.6m/s
【答案】A,B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】A.t=0 时，
Ff=mgsin =5N
解得：m=1kg
A项与题意相符；
B.t=1s时，Ff=0，说明 F =5 N则k=5 N/s，B项与题意相符；
C.后来滑动Ff= 6N=μmgcos
解得：μ=
C项错误；
D.当 F=Ff+ mgsin
即kt1=6+5
解得：t1=2.2s
物体开始向上滑动F合=kt- Ff-mgsin
解得：F合=kt-11
由动量定理：
D项与题意相符．
故答案为：ABD
【分析】利用最开始的平衡方程可以求出物块的质量；利用摩擦力等于0时可以求出k值的大小；利用滑动摩擦力的表达式结合滑动摩擦力的大小可以求出动摩擦因数的大小；利用动量定理结合合力的大小可以求出物块速度的大小。
5．（2020高一上·和平期末）“蹦极”是一项刺激的极限运动，重力为G运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下。在某次蹦极的某段时间内，弹性绳弹力F的大小随时间t的变化图像如图所示，其中t2、t4时刻弹性绳弹力大小等于运动员重力大小。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，弹性绳中弹力与伸长量的关系遵循胡克定律，空气阻力不计。则这段时间内，下列说法中正确的是（ ）
A．t1时刻运动员的速度最大
B．t2时刻运动员具有向下的最大速度
C．t2~t4时间内运动员处于超重状态
D．t3时刻运动员的加速度为零
【答案】B,C
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】AB．t1时刻，弹性绳刚有弹力作用，t1~t2时间内，重力大于弹力，向下加速，t2时刻弹性绳弹力大小等于运动员重力大小，加速度为零，速度达到最大，A不符合题意B符合题意；
C． t2~t4时间内弹力大于重力，合力向上，加速度向上，是超重，C符合题意；
D．由图像可知，t3时刻弹力最大，运动员受到的合力最大，由牛顿第二定律可知，此时运动员的加速度最大，不为零，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】当弹力和重力大小相等时加速度等于0其运动员的速度最大；利用弹力和重力比较可以判别合力的方向进而判别加速度的方向及大小，利用加速度方向可以判别运动员的超重和失重。
6．（2020高一下·永州期末）如图甲所示，在一次体能训练中，运动负腰部系着不可伸长的绳拖的质量m=11kg的轮胎从静止开始沿着平直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37°，5s后拖绳从轮胎上脱落，轮胎运动的v-t图象如图乙所示，不计空气阻力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．轮胎与水平跑道间的动摩擦因数μ=0.2
B．拖绳拉力的大小是70N
C．0~5s内，轮胎克服摩擦力做功为1375J
D．6s末，轮胎克服摩擦力做功的功率为275W
【答案】B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】AB．轮胎匀减速直线运动的加速度大小为
轮胎与水平地面间的动摩擦因数为
匀加速运动的加速度大小为
根据牛顿第二定律得
代入数据解得
A不符合题意，B符合题意；
C.0~5s内，运用动能定理得
其中
代入数据解得
C不符合题意；
D.6s末，轮胎克服摩擦力做功的功率为
D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】利用图像斜率可以求出轮胎做匀加速和匀减速的加速度大小，结合牛顿第二定律可以求出动摩擦因数的大小及拉力的大小；利用动能定理可以求出摩擦力做功的大小；利用摩擦力和速度可以求出轮胎克服摩擦力做功的功率大小。
三、巩固
7．（2022高三上·深圳月考）如图甲所示，A、B两个物体靠在一起，静止在光滑的水平面上，它们的质量分别为，，现用水平力推A，用水平力拉B，和随时间t变化关系如图乙所示，则（ ）
A．A，B脱离之前，A物体所受的合外力逐渐减小
B．时，A、B脱离
C．A，B脱离前，它们一起运动的位移为6m
D．A，B脱离后，A做减速运动，B做加速运动
【答案】B,C
【知识点】牛顿第二定律；牛顿定律与图象
【解析】【解答】A．由乙图可得
在未脱离的过程中，整体受力向右，且大小总是不变，恒定为
匀加速运动的加速度
则 、 脱离之前，它们一直做匀加速运动，其合外力不变，A不符合题意；
B．脱离时满足 、 加速度相同，且弹力为零，故
得
解得
B符合题意；
C．运动位移为
C符合题意；
D．脱离后 内 仍然受到向右的推力，所以 仍然做加速运动，在 后 不受推力，将做匀速直线运动；物体 一直受到向右的拉力而做加速运动，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用整体的牛顿第二定律结合合力的大小可以求出加速度的大小；当弹力等于0时，利用牛顿第二定律可以求出推力FA的大小，结合表达式可以求出对应的时间；利用位移公式可以求出运动的位移的大小；当AB分离后，A在3s后不受推力，将做匀速直线运动。
8．（2021高三上·安徽月考）如图甲所示为一小滑块从0时刻滑上某一斜面，在斜面上滑块的运动图像如图乙所示，图像中相关数据为已知信息，且已知重力加速度为g。下列说法正确的有（ ）
A．在斜面上向上运动的最长距离为
B．斜面倾角大小为
C．滑块下滑到斜面底端的速度为
D．滑块与斜面动摩擦因数无法确定
【答案】A,C
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律；牛顿定律与图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．根据图像，物块在斜面上向上运动的位移
A符合题意；
BD．根据图像 ，
又根据牛顿第二定律有 ，
由此可计算得到斜面倾角
还可计算动摩擦因数，BD不符合题意；
C．设滑块下滑到斜面底端的速度为v，则有
又因为x下=x上，代人有关数据计算得到
C符合题意。
故答案为：AC。
【分析】该题属于牛顿运动定律与图像结合问题：
A.物体向上位移最大是速度为零，此时根据v-t图像的图像与时间轴所夹的面积为位移就可以求出答案；
BD.对物体受力分析可以找到图像中v、t与角度的关系就可以列式求解；
C.对于物体下滑的过程，利用匀变速直线运动规律就可以求解答案；
9．（2021高二下·洛阳期末）如图甲所示，倾角为 的粗糙斜面体固定在水平面上，初速度为v0= 10m/s，质量为 的小木块沿斜面上滑，若从此时开始计时，整个过程中小木块速度v的平方随路程变化的关系图像如图乙所示， 取10m/s，下列说法正确的是（ ）
A． 内小木块做匀减速运动
B．在 时刻，摩擦力反向
C．斜面倾角
D．小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5
【答案】B,D
【知识点】牛顿第二定律；牛顿定律与图象
【解析】【解答】A．由匀变速直线运动的速度位移公式
并结合图像可得a = - 10m/s2，由图像可知，初速度v02= 100(m/s)2，v0= 10m/s，减速运动时间
A不符合题意；
B．由图示图像可知，在 内小木块向上做匀减速运动， 后小木块反向做匀加速运动， 时摩擦力反向，B符合题意；
CD．由图像可知，物体反向加速运动时的加速度为
由牛顿第二定律得 ，
代入数据解得 ，
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据图像可知，图像的斜率表示加速度的大小，根据运动学公式和受力分析结合牛顿第二定律列方程分析求解。
10．（2021·安徽模拟）某同学为了更好地了解超重、失重现象，将某物体（下面放有压力传感器）放入竖直电梯内，并测得某段时间内物体对传感器的压力F随时间t变化的图像，如图所示。已知该电梯在t=0时刻从4楼由静止启动，分别经历了匀加速直线运动、匀速直线运动、匀减速直线运动恰好在第9s末到达2楼（每层楼间距相同），取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．物体的质量为10kg B．物体的质量为5kg
C．每层楼高4.2m D．每层楼高3.6m
【答案】B,C
【知识点】牛顿第二定律；牛顿定律与图象
【解析】【解答】AB． 物体做匀速直线运动，处于平衡状态，则有
物体的质量为
B符合题意，A不符合题意；
CD．前 物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可求得加速度为
代入数值可得
物体匀加速阶段末时的速度为
位移为
物体以 的速度做匀速直线运动，其位移为
物体向下做匀减速直线运动，其位移为
每层楼高
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】由图可知0-2s物体做匀加速运动；2-7s内做匀速直线运动；7-9s内物体做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律和运动学公式求解。
11．（2020·攀枝花模拟）一质量为2kg的物体放在水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，0～1s内物体受到的水平拉力大小为F1，1s～3s内物体受到的水平拉力大小为F2，且F1＝2F2，物体沿水平面做直线运动的v﹣t图象如图所示。3s末撤去水平拉力，撤去拉力后物体继续滑行一段时间后停止，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．物体0～3s内发生的位移为12m
B．物休与水平面闸的动摩擦因数为0.4
C．0～3s内拉力对物体做功为144J
D．撤去拉力后物体还能滑行3s
【答案】A,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】解：A、根据图线的面积可得0到3s内的位移为 ，A符合题意；
B、由图可知在0～1s内的加速度a1＝4m/s2，1～3s内的加速度a2＝1m/s2，由牛顿第二定律得F1﹣f＝ma1，F2﹣f＝ma2，把F1＝2F2，f＝μmg代入可得f＝4N，μ＝0.2，B不符合题意；
C、整个过程中克服摩擦力做的功是Wf＝fx＝4×12J＝48J，设拉力做功为W，由动能定理得 ，其中v2＝6m/s，解得拉力做功为W＝84J，C不符合题意；
D、撤去拉力后物体的加速度为 ，所以撤去拉力后物体滑行的时间为 ，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用面积的大小可以求出位移的大小；利用牛顿第二定律可以求出摩擦力和动摩擦因数的大小；利用动能定理可以求出拉力做功的大小；利用牛顿第二定律结合速度公式可以求出运动的时间。
12．（2019高三上·新余月考）一质量为m的物体静止在水平地面上，在水平拉力F的作用下开始运动，在0~6s内其速度与时间关系图象和拉力的功率与时间关系图象如图所示，取g=10m/s2，下列判断正确的是( )
A．拉力F的大小为4N，且保持不变
B．物体的质量m为2kg
C．0~6s内物体克服摩擦力做功24J
D．0~6s内拉力做的功为156J
【答案】B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】A、在0-2s内物体做加速运动，2-6s内做匀速运动，由受力分析可知，拉力不恒定，A不符合题意； B、在2-6s内P=Fv， ，故f=F=4N，在甲图中 ，由牛顿第二定律可知F′-f=ma，在2s末，P′=F′v，联立解得m=2kg，F′=10N，B符合题意；
C、由图象可知在0-6s内通过的位移为x=30m，故摩擦力做功为Wf=fx=4×30=120J，C不符合题意；
D、由动能定理可知 ， ，D符合题意；
故答案为：BD．
【分析】利用斜率的变化可以判别拉力大小不恒定；利用斜率结合牛顿第二定律可以求出拉力的大小和物体的质量；利用摩擦力和位移可以求出摩擦力做功的大小；利用动能定理可以求出拉力做功的大小。
四、提升
13．我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为 ，设起飞过程中发动机的推力恒为 ；弹射器有效作用长度为100m，推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s。弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20％，则( )
A．弹射器的推力大小为
B．弹射器对舰载机所做的功为
C．弹射器对舰载机做功的平均功率为
D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2
【答案】A,B,D
【知识点】动能定理的综合应用；电功率和电功；牛顿定律与图象
【解析】【解答】设发动机的推力为F1，弹射器的推力为F2，则阻力为f＝02（F1+F2），根据动能定理可得，，故解得F2＝1.1×106N，A正确；弹射器对舰载机所做的功为WF2＝F2s＝1.1×108J，B正确；舰载机在弹射过程中的加速度大小为，根据公式可得运动时间为，所以弹射器对舰载机做功的平均功率为，故C错误，D正确。
【分析】本题考查了力与运动的关系、功和功率及动能定理等知识，意在考查考生的推理能力和利用物理知识解决实际问题的能力在运用动能定理解题时，一定要弄清楚过程中有哪些力做功，做什么功？特别需要注意重力做功和路径无关，只和始末位置高度有关，摩擦力、阻力做功和路径有关。
14．（2018高一下·张家口期末）如图甲所示小物块静止在倾角θ=37°的粗糙斜面上。现对物块施加一个沿斜面向下的推力F，力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示，物块的速率v随时间t的变化规律如图丙所示，sin37 °=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10 m/s，下列说法正确的是（ ）
A．物块的质量为1kg
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.7
C．0～3 s时间内力F做功的平均功率为0.32 W
D．0～3s时间内物块克服摩擦力做的功为5.12J
【答案】A,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】对物块受力分析，如图所示。由图2、图3可知，当力F1=0.8N时，物块加速下滑，加速度 ，当力F2=0.4N时，物块匀速下滑，根据牛顿第二定律有：
， ，解得物块质量m=1kg，摩擦力f=6.4N，A符合题意；摩擦力 ，动摩擦因数 ，B不符合题意；由图3图象与横轴形成的面积可知，0-3s时间内物块位移x=0.8m，速度从0增加到 ，物体克服摩擦力做功 ，D符合题意；根据动能定理有： ，力F做功 ，平均功率 ，C不符合题意。
故答案为：AD
【分析】根据图像判断物体的运动状态，根据牛顿第二定律计算求解。
15．（2023高一下·朝阳开学考）图甲中，质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块。当木板受到随时间t均匀变化的水平拉力F作用时，其加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示。取g=10m/s2，则（ ）
A．滑块的质量m=2kg
B．0 6s内，滑块做匀加速直线运动
C．当F=8N时，滑块的加速度大小为1m/s2
D．滑块与木板间的动摩擦因数为0.1
【答案】C,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】 A.由图像可知，F=6N时长木板与小滑块之间开始发生相对运动。F=6N后对长木板，由牛顿第二定律有：，解得：，结合图像有：，解得：。F=6N前对整体，由牛顿第二定律有：，解得：，结合图像有：，解得：。故A不符合题意；
B.由图像可知，0~6s，小滑块和长木板一起做加速度增大的加速运动，故B不符合题意；
C.F=6N时长木板与小滑块之间开始发生相对运动，此时，小滑块的加速度为，此后小滑块的加速度不变，所以，F=8N时，小滑块的加速度为，故C符合题意；
D.对小滑块，由牛顿第二定律：，解得：，故D符合题意。
故答案为：CD
【分析】F增大到6N之前长木板和小滑块一起做变加速直线运动，F增大到6N之后，小滑块做匀加速直线运动，长木板做变加速直线运动。搞清楚运动情况后结合牛顿第二定律，运用整体法和隔离法分析。
16．（2021高三上·唐县月考）如图甲所示，假设某星球表面上有一倾角为θ的固定斜面，一质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上运动，其速度—时间图象如图乙所示。已知小物块与斜面间的动摩擦因数为 ，该星球半径为R=6×104km，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，π取3.14，则下列说法正确的是（ ）
A．该星球的第一宇宙速度v1=3.0×104m/s
B．该星球的质量M=8.1×1026kg
C．该星球的自转周期T=1.3×104s
D．该星球的密度ρ=896kg/m3
【答案】A,B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】物块上滑过程中，根据牛顿第二定律，在沿斜面方向上有μmgcosθ+mgsinθ=ma1
下滑过程中，在沿斜面方向上有mgsinθ-μmgcosθ=ma2
又知v t图象的斜率表示加速度，则上滑和下滑过程中物块的加速度大小分别为a1= m/s2=10m/s2，a2= m/s2=5m/s2
联立解得g=15 m/s2
A．该星球的第一宇宙速度为
A符合题意；
B．根据黄金代换式GM＝gR2可得该星球的质量为
B符合题意；
C．根据所给条件无法计算出该星球的自转周期，C不符合题意；
D．该星球的密度为
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出物块上滑和下滑加速度的表达式，结合图像斜率可以求出重力加速度的大小；利用重力加速度的大小可以求出星球第一宇宙速度的大小；利用引力形成重力可以求出星球的质量；结合密度公式可以求出星球密度的大小。
2023年高考物理全国甲卷真题变式分层精准练：第6题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知（ ）
A．m甲
二、基础
2．（2023高一上·邢台期末）将一物块放置于粗糙的水平地面上，物块受到的水平拉力随时间变化的关系图像如图甲所示，其速度随时间变化的关系图像如图乙所示，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（ ）
A．末物块受到的摩擦力大小为
B．末物块受到的摩擦力大小为
C．物块的质量为
D．物块与水平地面间的动摩擦因数为0.1
3．（2023高一下·朝阳开学考）某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N，在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小．从演员在滑杆上端做完动作时开始计时，演员先在杆上静止了0.5 s，然后沿杆下滑，3.5 s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程演员的v t图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，g＝10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．演员的体重为800 N
B．演员在最后2 s内一直处于超重状态
C．传感器显示的最小拉力为600 N
D．滑杆长4.5 m
4．（2022高一上·南县期末）如图甲所示，一倾角=的足够长斜面体固定在水平地面上，一个物块静止在斜面上．现用大小为F=kt，（k为常量，F、t的单位均为国际标准单位）的拉力沿斜面向上拉物块，物块受到的摩擦力Ff随时间变化的关系图象如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，则下列判断正确的是
A．物块的质量为1kg
B．k的值为5N/s
C．物块与斜面间的动摩擦因数为
D．t=3s时，物块的速度大小为1.6m/s
5．（2020高一上·和平期末）“蹦极”是一项刺激的极限运动，重力为G运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下。在某次蹦极的某段时间内，弹性绳弹力F的大小随时间t的变化图像如图所示，其中t2、t4时刻弹性绳弹力大小等于运动员重力大小。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，弹性绳中弹力与伸长量的关系遵循胡克定律，空气阻力不计。则这段时间内，下列说法中正确的是（ ）
A．t1时刻运动员的速度最大
B．t2时刻运动员具有向下的最大速度
C．t2~t4时间内运动员处于超重状态
D．t3时刻运动员的加速度为零
6．（2020高一下·永州期末）如图甲所示，在一次体能训练中，运动负腰部系着不可伸长的绳拖的质量m=11kg的轮胎从静止开始沿着平直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37°，5s后拖绳从轮胎上脱落，轮胎运动的v-t图象如图乙所示，不计空气阻力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A．轮胎与水平跑道间的动摩擦因数μ=0.2
B．拖绳拉力的大小是70N
C．0~5s内，轮胎克服摩擦力做功为1375J
D．6s末，轮胎克服摩擦力做功的功率为275W
三、巩固
7．（2022高三上·深圳月考）如图甲所示，A、B两个物体靠在一起，静止在光滑的水平面上，它们的质量分别为，，现用水平力推A，用水平力拉B，和随时间t变化关系如图乙所示，则（ ）
A．A，B脱离之前，A物体所受的合外力逐渐减小
B．时，A、B脱离
C．A，B脱离前，它们一起运动的位移为6m
D．A，B脱离后，A做减速运动，B做加速运动
8．（2021高三上·安徽月考）如图甲所示为一小滑块从0时刻滑上某一斜面，在斜面上滑块的运动图像如图乙所示，图像中相关数据为已知信息，且已知重力加速度为g。下列说法正确的有（ ）
A．在斜面上向上运动的最长距离为
B．斜面倾角大小为
C．滑块下滑到斜面底端的速度为
D．滑块与斜面动摩擦因数无法确定
9．（2021高二下·洛阳期末）如图甲所示，倾角为 的粗糙斜面体固定在水平面上，初速度为v0= 10m/s，质量为 的小木块沿斜面上滑，若从此时开始计时，整个过程中小木块速度v的平方随路程变化的关系图像如图乙所示， 取10m/s，下列说法正确的是（ ）
A． 内小木块做匀减速运动
B．在 时刻，摩擦力反向
C．斜面倾角
D．小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5
10．（2021·安徽模拟）某同学为了更好地了解超重、失重现象，将某物体（下面放有压力传感器）放入竖直电梯内，并测得某段时间内物体对传感器的压力F随时间t变化的图像，如图所示。已知该电梯在t=0时刻从4楼由静止启动，分别经历了匀加速直线运动、匀速直线运动、匀减速直线运动恰好在第9s末到达2楼（每层楼间距相同），取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．物体的质量为10kg B．物体的质量为5kg
C．每层楼高4.2m D．每层楼高3.6m
11．（2020·攀枝花模拟）一质量为2kg的物体放在水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，0～1s内物体受到的水平拉力大小为F1，1s～3s内物体受到的水平拉力大小为F2，且F1＝2F2，物体沿水平面做直线运动的v﹣t图象如图所示。3s末撤去水平拉力，撤去拉力后物体继续滑行一段时间后停止，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．物体0～3s内发生的位移为12m
B．物休与水平面闸的动摩擦因数为0.4
C．0～3s内拉力对物体做功为144J
D．撤去拉力后物体还能滑行3s
12．（2019高三上·新余月考）一质量为m的物体静止在水平地面上，在水平拉力F的作用下开始运动，在0~6s内其速度与时间关系图象和拉力的功率与时间关系图象如图所示，取g=10m/s2，下列判断正确的是( )
A．拉力F的大小为4N，且保持不变
B．物体的质量m为2kg
C．0~6s内物体克服摩擦力做功24J
D．0~6s内拉力做的功为156J
四、提升
13．我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为 ，设起飞过程中发动机的推力恒为 ；弹射器有效作用长度为100m，推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s。弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20％，则( )
A．弹射器的推力大小为
B．弹射器对舰载机所做的功为
C．弹射器对舰载机做功的平均功率为
D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2
14．（2018高一下·张家口期末）如图甲所示小物块静止在倾角θ=37°的粗糙斜面上。现对物块施加一个沿斜面向下的推力F，力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示，物块的速率v随时间t的变化规律如图丙所示，sin37 °=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10 m/s，下列说法正确的是（ ）
A．物块的质量为1kg
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.7
C．0～3 s时间内力F做功的平均功率为0.32 W
D．0～3s时间内物块克服摩擦力做的功为5.12J
15．（2023高一下·朝阳开学考）图甲中，质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块。当木板受到随时间t均匀变化的水平拉力F作用时，其加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示。取g=10m/s2，则（ ）
A．滑块的质量m=2kg
B．0 6s内，滑块做匀加速直线运动
C．当F=8N时，滑块的加速度大小为1m/s2
D．滑块与木板间的动摩擦因数为0.1
16．（2021高三上·唐县月考）如图甲所示，假设某星球表面上有一倾角为θ的固定斜面，一质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上运动，其速度—时间图象如图乙所示。已知小物块与斜面间的动摩擦因数为 ，该星球半径为R=6×104km，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，π取3.14，则下列说法正确的是（ ）
A．该星球的第一宇宙速度v1=3.0×104m/s
B．该星球的质量M=8.1×1026kg
C．该星球的自转周期T=1.3×104s
D．该星球的密度ρ=896kg/m3
答案解析部分
1．【答案】B,C
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】根据牛顿第二定律得：，解得：。结合图像知，，，故BC符合题意，AD不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据牛顿第二定律推导所受拉力与其加速度的关系式，结合图像求解。
2．【答案】A,C
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】A． 末物块静止，受到的摩擦力为静摩擦力，大小为 ，A符合题意；
B． 末物块受到滑动摩擦力作用，根据图像可知，4s后受滑动摩擦力作用，大小为8N，B不符合题意；
CD.2-4s物体加速度 ，根据 ， ，解得物块的质量为 ，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.4，C符合题意D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用物块静止的平衡方程可以求出摩擦力的大小；利用物块滑动时的匀速直线运动及平衡方程可以求出滑动摩擦力的大小；利用图象斜率可以求出物体加速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出物块质量的大小；利用牛顿第二定律可以求出动摩擦因数的大小。
3．【答案】B,D
【知识点】超重与失重；牛顿定律与图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A.0~0.5s演员静止，结合乙图像可知演员和杆的体重为800N，演员的体重为600N，A不符合题意；
B.由甲图像可知，最后2s演员向下做匀减速直线运动，加速度方向向上，所以超重，B符合题意；
C.0.5~1.5s演员向下做匀加速直线运动，加速度方向向下，演员处于失重状态，所以这段时间传感器拉力最小。由甲图可知，0.5~1.5s演员的加速度为：，对演员，由牛顿第二定律：解得：，由牛顿第三定律，杆受到向下的摩擦力为420N，所以传感器显示的拉力最小值为：，故C不符合题意；
D.由甲图可知，图像与坐标轴围成的面积为演员下落的高度，即滑杆的长：，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】根据甲图明确演员的运动情况，判断加速度方向，即可知道演员处于超重还是失重状态；结合乙图利用平衡条件和牛顿第二定律可得演员的体重、传感器显示的最小拉力值；由图像的面积表示位移，可知滑杆的长。
4．【答案】A,B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】A.t=0 时，
Ff=mgsin =5N
解得：m=1kg
A项与题意相符；
B.t=1s时，Ff=0，说明 F =5 N则k=5 N/s，B项与题意相符；
C.后来滑动Ff= 6N=μmgcos
解得：μ=
C项错误；
D.当 F=Ff+ mgsin
即kt1=6+5
解得：t1=2.2s
物体开始向上滑动F合=kt- Ff-mgsin
解得：F合=kt-11
由动量定理：
D项与题意相符．
故答案为：ABD
【分析】利用最开始的平衡方程可以求出物块的质量；利用摩擦力等于0时可以求出k值的大小；利用滑动摩擦力的表达式结合滑动摩擦力的大小可以求出动摩擦因数的大小；利用动量定理结合合力的大小可以求出物块速度的大小。
5．【答案】B,C
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】AB．t1时刻，弹性绳刚有弹力作用，t1~t2时间内，重力大于弹力，向下加速，t2时刻弹性绳弹力大小等于运动员重力大小，加速度为零，速度达到最大，A不符合题意B符合题意；
C． t2~t4时间内弹力大于重力，合力向上，加速度向上，是超重，C符合题意；
D．由图像可知，t3时刻弹力最大，运动员受到的合力最大，由牛顿第二定律可知，此时运动员的加速度最大，不为零，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】当弹力和重力大小相等时加速度等于0其运动员的速度最大；利用弹力和重力比较可以判别合力的方向进而判别加速度的方向及大小，利用加速度方向可以判别运动员的超重和失重。
6．【答案】B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】AB．轮胎匀减速直线运动的加速度大小为
轮胎与水平地面间的动摩擦因数为
匀加速运动的加速度大小为
根据牛顿第二定律得
代入数据解得
A不符合题意，B符合题意；
C.0~5s内，运用动能定理得
其中
代入数据解得
C不符合题意；
D.6s末，轮胎克服摩擦力做功的功率为
D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】利用图像斜率可以求出轮胎做匀加速和匀减速的加速度大小，结合牛顿第二定律可以求出动摩擦因数的大小及拉力的大小；利用动能定理可以求出摩擦力做功的大小；利用摩擦力和速度可以求出轮胎克服摩擦力做功的功率大小。
7．【答案】B,C
【知识点】牛顿第二定律；牛顿定律与图象
【解析】【解答】A．由乙图可得
在未脱离的过程中，整体受力向右，且大小总是不变，恒定为
匀加速运动的加速度
则 、 脱离之前，它们一直做匀加速运动，其合外力不变，A不符合题意；
B．脱离时满足 、 加速度相同，且弹力为零，故
得
解得
B符合题意；
C．运动位移为
C符合题意；
D．脱离后 内 仍然受到向右的推力，所以 仍然做加速运动，在 后 不受推力，将做匀速直线运动；物体 一直受到向右的拉力而做加速运动，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】利用整体的牛顿第二定律结合合力的大小可以求出加速度的大小；当弹力等于0时，利用牛顿第二定律可以求出推力FA的大小，结合表达式可以求出对应的时间；利用位移公式可以求出运动的位移的大小；当AB分离后，A在3s后不受推力，将做匀速直线运动。
8．【答案】A,C
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律；牛顿定律与图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．根据图像，物块在斜面上向上运动的位移
A符合题意；
BD．根据图像 ，
又根据牛顿第二定律有 ，
由此可计算得到斜面倾角
还可计算动摩擦因数，BD不符合题意；
C．设滑块下滑到斜面底端的速度为v，则有
又因为x下=x上，代人有关数据计算得到
C符合题意。
故答案为：AC。
【分析】该题属于牛顿运动定律与图像结合问题：
A.物体向上位移最大是速度为零，此时根据v-t图像的图像与时间轴所夹的面积为位移就可以求出答案；
BD.对物体受力分析可以找到图像中v、t与角度的关系就可以列式求解；
C.对于物体下滑的过程，利用匀变速直线运动规律就可以求解答案；
9．【答案】B,D
【知识点】牛顿第二定律；牛顿定律与图象
【解析】【解答】A．由匀变速直线运动的速度位移公式
并结合图像可得a = - 10m/s2，由图像可知，初速度v02= 100(m/s)2，v0= 10m/s，减速运动时间
A不符合题意；
B．由图示图像可知，在 内小木块向上做匀减速运动， 后小木块反向做匀加速运动， 时摩擦力反向，B符合题意；
CD．由图像可知，物体反向加速运动时的加速度为
由牛顿第二定律得 ，
代入数据解得 ，
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据图像可知，图像的斜率表示加速度的大小，根据运动学公式和受力分析结合牛顿第二定律列方程分析求解。
10．【答案】B,C
【知识点】牛顿第二定律；牛顿定律与图象
【解析】【解答】AB． 物体做匀速直线运动，处于平衡状态，则有
物体的质量为
B符合题意，A不符合题意；
CD．前 物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可求得加速度为
代入数值可得
物体匀加速阶段末时的速度为
位移为
物体以 的速度做匀速直线运动，其位移为
物体向下做匀减速直线运动，其位移为
每层楼高
C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】由图可知0-2s物体做匀加速运动；2-7s内做匀速直线运动；7-9s内物体做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律和运动学公式求解。
11．【答案】A,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】解：A、根据图线的面积可得0到3s内的位移为 ，A符合题意；
B、由图可知在0～1s内的加速度a1＝4m/s2，1～3s内的加速度a2＝1m/s2，由牛顿第二定律得F1﹣f＝ma1，F2﹣f＝ma2，把F1＝2F2，f＝μmg代入可得f＝4N，μ＝0.2，B不符合题意；
C、整个过程中克服摩擦力做的功是Wf＝fx＝4×12J＝48J，设拉力做功为W，由动能定理得 ，其中v2＝6m/s，解得拉力做功为W＝84J，C不符合题意；
D、撤去拉力后物体的加速度为 ，所以撤去拉力后物体滑行的时间为 ，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用面积的大小可以求出位移的大小；利用牛顿第二定律可以求出摩擦力和动摩擦因数的大小；利用动能定理可以求出拉力做功的大小；利用牛顿第二定律结合速度公式可以求出运动的时间。
12．【答案】B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】A、在0-2s内物体做加速运动，2-6s内做匀速运动，由受力分析可知，拉力不恒定，A不符合题意； B、在2-6s内P=Fv， ，故f=F=4N，在甲图中 ，由牛顿第二定律可知F′-f=ma，在2s末，P′=F′v，联立解得m=2kg，F′=10N，B符合题意；
C、由图象可知在0-6s内通过的位移为x=30m，故摩擦力做功为Wf=fx=4×30=120J，C不符合题意；
D、由动能定理可知 ， ，D符合题意；
故答案为：BD．
【分析】利用斜率的变化可以判别拉力大小不恒定；利用斜率结合牛顿第二定律可以求出拉力的大小和物体的质量；利用摩擦力和位移可以求出摩擦力做功的大小；利用动能定理可以求出拉力做功的大小。
13．【答案】A,B,D
【知识点】动能定理的综合应用；电功率和电功；牛顿定律与图象
【解析】【解答】设发动机的推力为F1，弹射器的推力为F2，则阻力为f＝02（F1+F2），根据动能定理可得，，故解得F2＝1.1×106N，A正确；弹射器对舰载机所做的功为WF2＝F2s＝1.1×108J，B正确；舰载机在弹射过程中的加速度大小为，根据公式可得运动时间为，所以弹射器对舰载机做功的平均功率为，故C错误，D正确。
【分析】本题考查了力与运动的关系、功和功率及动能定理等知识，意在考查考生的推理能力和利用物理知识解决实际问题的能力在运用动能定理解题时，一定要弄清楚过程中有哪些力做功，做什么功？特别需要注意重力做功和路径无关，只和始末位置高度有关，摩擦力、阻力做功和路径有关。
14．【答案】A,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】对物块受力分析，如图所示。由图2、图3可知，当力F1=0.8N时，物块加速下滑，加速度 ，当力F2=0.4N时，物块匀速下滑，根据牛顿第二定律有：
， ，解得物块质量m=1kg，摩擦力f=6.4N，A符合题意；摩擦力 ，动摩擦因数 ，B不符合题意；由图3图象与横轴形成的面积可知，0-3s时间内物块位移x=0.8m，速度从0增加到 ，物体克服摩擦力做功 ，D符合题意；根据动能定理有： ，力F做功 ，平均功率 ，C不符合题意。
故答案为：AD
【分析】根据图像判断物体的运动状态，根据牛顿第二定律计算求解。
15．【答案】C,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】 A.由图像可知，F=6N时长木板与小滑块之间开始发生相对运动。F=6N后对长木板，由牛顿第二定律有：，解得：，结合图像有：，解得：。F=6N前对整体，由牛顿第二定律有：，解得：，结合图像有：，解得：。故A不符合题意；
B.由图像可知，0~6s，小滑块和长木板一起做加速度增大的加速运动，故B不符合题意；
C.F=6N时长木板与小滑块之间开始发生相对运动，此时，小滑块的加速度为，此后小滑块的加速度不变，所以，F=8N时，小滑块的加速度为，故C符合题意；
D.对小滑块，由牛顿第二定律：，解得：，故D符合题意。
故答案为：CD
【分析】F增大到6N之前长木板和小滑块一起做变加速直线运动，F增大到6N之后，小滑块做匀加速直线运动，长木板做变加速直线运动。搞清楚运动情况后结合牛顿第二定律，运用整体法和隔离法分析。
16．【答案】A,B,D
【知识点】牛顿定律与图象
【解析】【解答】物块上滑过程中，根据牛顿第二定律，在沿斜面方向上有μmgcosθ+mgsinθ=ma1
下滑过程中，在沿斜面方向上有mgsinθ-μmgcosθ=ma2
又知v t图象的斜率表示加速度，则上滑和下滑过程中物块的加速度大小分别为a1= m/s2=10m/s2，a2= m/s2=5m/s2
联立解得g=15 m/s2
A．该星球的第一宇宙速度为
A符合题意；
B．根据黄金代换式GM＝gR2可得该星球的质量为
B符合题意；
C．根据所给条件无法计算出该星球的自转周期，C不符合题意；
D．该星球的密度为
D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出物块上滑和下滑加速度的表达式，结合图像斜率可以求出重力加速度的大小；利用重力加速度的大小可以求出星球第一宇宙速度的大小；利用引力形成重力可以求出星球的质量；结合密度公式可以求出星球密度的大小。
