一、第四章 运动和力的关系易错题培优（难）1．如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m =0.2kg 的小球从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v 和弹簧压缩量∆x 的函数图象如图乙所示，其中A 为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，取重力加速度g =10m/s 2，则下列说法中正确的是（ ）A ．该弹簧的劲度系数为15N/mB ．当∆x =0.3m 时，小球处于失重状态C ．小球刚接触弹簧时速度最大D ．从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AC ．由小球的速度图象知，开始小球的速度增大，说明小球的重力大于弹簧对它的弹力，当△x 为0.1m 时，小球的速度最大，然后减小，说明当△x 为0.1m 时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。

则有k x mg ∆=解得0.210N/m 20.0N/m 0.1mg k x ⨯===∆ 选项AC 错误；B ．当△x =0.3m 时，物体的速度减小，加速度向上，说明物体处于超重状态，选项B 错误；D ．图中的斜率表示加速度，则由图可知，从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大，选项D 正确。

故选D 。

2．传送带广泛的应用于物品的传输、分拣、分装等工作中，某煤炭企业利用如图所示的三角形传送带进行不同品质煤的分拣，传送带以6m/s 的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是1m ，且与水平方向的夹角均为37︒。

现有两方形煤块A 、B （可视为质点）从传送带顶端静止释放，煤块与传送带间的动摩擦因数均为0.5，下列说法正确的是（ ）A ．煤块A 、B 在传送带上的划痕长度不相同 B ．煤块A 、B 受到的摩擦力方向都与其运动方向相反C ．煤块A 比煤块B 后到达传送带底端D ．煤块A 运动至传送带底端时速度大小为2m/s 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】B ．煤块A 开始受到的摩擦力方向沿传送带方向向下，与运动方向相同，煤块B 下滑过程中受到的摩擦力方向沿传送带方向向上，与运动方向相反，选项B 错误； CD ．对煤块A 根据牛顿第二定律可得1cos37sin37mg mg ma μ︒+︒=解得2110m/s a =煤块A 达到与传送带共速的时间0116s 0.6s 10v t a === 位移20111.8m 1m 2v x a ==>故不可能与传送带共速，煤块A 一直以1a 向下加速，达到底部的时间设为A t ，则有212A A L a t = 解得0.2s A t =达到底端的速度为1100.2m/s A A v a t ==对煤块B 根据牛顿第二定律可得2sin 37cos37mg mg ma μ︒-︒=解得22s 2m/a =煤块B 达到底部的时间设为B t ，则有212B B L a t =解得1s B A t t =>所以A 先达到底部，选项CD 错误； A ．煤块A 相对于传送带的位移0(60.21)m A A x v t L ∆=-=-煤块B 相对于传送带的位移0(61)m 5m B B x v t L ∆=-=-=所以煤块A 、B 在传送带上的划痕长度不相同，选项A 正确。

故选A 。

3．如图所示，斜面体A 静止放置在水平地面上，质量为m 的物体B 在外力F （方向水平向右）的作用下沿斜面向下做匀速运动，此时斜面体仍保持静止。

若撤去力F ，下列说法正确的是（ ）A ．A 所受地面的摩擦力方向向左B ．A 所受地面的摩擦力可能为零C ．A 所受地面的摩擦力方向可能向右D ．物体B 仍将沿斜面向下做匀速运动 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】根据题意可知B 物块在外力F 的作用下沿斜面向下做匀速直线运动，撤去外力F 后，B 物块沿斜面向下做加速运动，加速度沿斜面向下，所以A 、B 组成的系统在水平方向上有向左的分加速度，根据系统牛顿第二定律可知，地面对A 的摩擦力水平向左，才能提供系统在水平方向上的分加速度。

故选A 。

4．如图所示，倾斜传送带以速度1v 顺时针匀速运动，0t =时刻小物体从底端以速度2v 冲上传送带，t t =0时刻离开传送带。

下列描述小物体的速度随时间变化的图像可能正确的是（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】若21v v <且物体与传送带间的动摩擦因数tan μθ≥，即加速度沿传送带向上，则物体传送带向上做匀加速运动至速度为1v 后做匀速向上运动；若21v v <且物体与传送带间的动摩擦因数tan μθ<，则物体沿传送带向上做匀减速运动至速度为0，后沿传送带向下做匀加速运动；若21v v >且物体与传送带间的动摩擦因数tan μθ≥，则物体沿传送带向上做匀减速运动至速度为1v 后向上做匀速运动；若21v v >且物体与传送带间的动摩擦因教tan μθ<，则物体沿传送带向上做匀减速运动，加速度为sin cos a g g θμθ=+至速度为1v 后加速度变为sin cos a g g θμθ=-向上减速运动至速度为零后开始向下做匀加速运动，加速度为sin cos a g g θμθ=-直至离开传送带。

选项C 错误，ABD 正确。

故选ABD 。

5．如图所示，斜面体ABC 放在水平桌面上，其倾角为37º，其质量为M=5kg ．现将一质量为m=3kg 的小物块放在斜面上，并给予其一定的初速度让其沿斜面向上或者向下滑动．已知斜面体ABC 并没有发生运动，重力加速度为10m/s 2，sin37º=0.6．则关于斜面体ABC 受到地面的支持力N 及摩擦力f 的大小，下面给出的结果可能的有( )A ．N=50N ，f=40NB ．N=87.2N ，f=9.6NC ．N=72.8N ，f=0ND ．N=77N ，f=4N【答案】ABD 【解析】 【分析】【详解】设滑块的加速度大小为a ，当加速度方向平行斜面向上时，对Mm 的整体，根据牛顿第二定律，有：竖直方向：N-（m+M ）g=masin37° 水平方向：f=macos37°解得：N=80+1.8a ① f=2.4a ②当加速度平行斜面向下，对整体，根据牛顿第二定律，有：竖直方向：-N+（m+M ）g=masin37°水平方向：f=macos37°解得：N=80-1.8a ③ f=2.4a ④ A 、如果N=50N ，f=40N ，则250a=m/s 3，符合③④式，故A 正确； B 、如果N=87.2N ，f=9.6N ，则a=-4m/s 2，符合①②两式，故B 正确； C 、如果N=72.8N ，f=0N ，不可能同时满足①②或③④式，故C 错误； D 、如果N=77N ，f=4N ，则25a=m/s 3，满足③④式，故D 正确； 故选ABD.6．如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行．初速度大小为v 2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上滑上传送带，以地面为参考系，v 2>v 1，从小物块滑上传送带开始计时，其v-t 图像可能的是( )A ．B ．C ．D ．【答案】ABC 【解析】如果物体一直减速到达左侧仍有速度，则为图像A ；如果恰好见到零，则为图像C ；如果在传送带上减速到零并反向加速至传送带速度，则为图像C ．图像D 是不可能的．7．如图所示，在一个倾角未知的、粗糙的、足够长的斜坡上，现给箱子一个沿坡向下的初速度，一段时间后箱子还在斜面上滑动，箱子和小球不再有相对运动，此时绳子在图中的位置（图中ob 绳与斜坡垂直，od 绳沿竖直方向）（ ）A．可能是a、b B．可能是b、c C．可能是c、d D．可能是d、e【答案】CD【解析】【分析】【详解】设斜面的倾角为θ，绳子与斜面垂直线的夹角为β。

据题意箱子和小球不再有相对运动，则它们的加速度相同。

对箱子和小球整体作受力分析，易知：如果斜面对箱子的摩擦力小于整体的重力沿斜面的分力，整体将沿斜面向下做匀加速运动，且加速度小于g sinθ；如果斜面对箱子的摩擦力恰等于整体的重力沿斜面的分力，整体将沿斜面向下做匀速运动；如果斜面对箱子的摩擦力大于整体的重力沿斜面的分力，整体将沿斜面向下做匀减速运动。

再对小球作受力分析如图，根据牛顿第二定律分析如下：对oa情况有mg sinθ+ F T sinβ=ma必有a>g sinθ，即整体以加速度大于g sinθ沿斜面向下做匀加速运动，所以oa不可能。

对ob情况有mg sinθ=ma得a=g sinθ，即整体以加速度等于g sinθ沿斜面向下做匀加速运动，所以ob不可能。

对oc情况有mg sinθ－ F T sinβ=ma必有a<g sinθ，即整体以加速度小于g sinθ沿斜面向下做匀加速运动，所以oc可能。

对od情况有a=0，即整体沿斜面向下做匀速直线运动，所以oc可能。

对oe情况有F T cosβ－mg cosθ=0mg sinθ－F T sinβ=ma因β>θ，所以a<0，加速度沿斜面向上，即整体沿斜面向下做匀减速运动，所以oe可能。

由以上分析可知：绳子在图中的位置处于oa、ob均不可能，处于oc、od、oe均可能。

故选CD。

8．如图所示，A 、B 、C 三个物体静止叠放在水平桌面上，物体A 的质量为2m ，B 和C 的质量都是m ，A 、B 间的动摩擦因数为μ，B 、C 间的动摩擦因数为4μ，B 和地面间的动摩擦因数为8μ.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g .现对A 施加一水平向右的拉力F ，则下列判断正确的是A ．若A 、B 、C 三个物体始终相对静止，则力F 不能超过32μmg B ．当力F ＝μmg 时，A 、B 间的摩擦力为34mg μ C ．无论力F 为何值，B 的加速度不会超过34μg D ．当力F >72μmg 时，B 相对A 滑动 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】A.A 与B 间的最大静摩擦力大小为：2μmg,C 与B 间的最大静摩擦力大小为：4mgμ，B 与地面间的最大静摩擦力大小为：8μ（2m+m+m ）=2mg μ；要使A ，B ，C 都始终相对静止，三者一起向右加速，对整体有：F-2mgμ=4ma ，假设C 恰好与B 相对不滑动，对C有：4mgμ=ma ，联立解得：a=4g μ，F=3μ2mg ；设此时A 与B 间的摩擦力为f ，对A 有：F-f=2ma ，解得f=μmg 2μ<mg ，表明C 达到临界时A 还没有，故要使三者始终保持相对静止，则力F 不能超过32μmg ，故A 正确. B.当力F ＝μmg 时，由整体表达式F-2mgμ=4ma 可得：a=1μ8g ，代入A 的表达式可得：f=3μ4mg,故B 正确. C.当F 较大时，A,C 都会相对B 滑动，B 的加速度就得到最大，对B 有：2μmg -4mgμ-2mgμ=ma B ，解得a B =5μ4g ，故C 错误.D.当A 恰好相对B 滑动时，C 早已相对B 滑动，对A 、B 整体分析有:F-2mgμ-4mgμ=3ma 1，对A 有：F-2μmg=2ma 1，解得F=92μmg ，故当拉力F>92μmg 时，B 相对A 滑动，D 错误.胡选：A 、B.9．如图甲所示，光滑水平面上停放着一辆表面粗糙的平板车，质量为M ，与平板车上表面等高的平台上有一质量为m 的滑块以水平初速度v 0向着平板车滑来，从滑块刚滑上平板车开始计时，之后他们的速度随时间变化的图像如图乙所示，t 0是滑块在车上运动的时间，以下说法正确的是A ．滑块与平板车最终滑离B ．滑块与平板车表面的动摩擦因数为v 3gt C ．滑块与平板车的质量之比m ：M=1:2 D ．平板车上表面的长度为005v t 6【答案】AB 【解析】 【分析】根据图线知，铁块在小车上滑动过程中，铁块做匀减速直线运动，小车做匀加速直线运动．根据牛顿第二定律通过它们的加速度之比求出质量之比，以及求出动摩擦因数的大小．根据运动学公式分别求出铁块和小车的位移，从而求出两者的相对位移，即平板车的长度．物体离开小车做平抛运动，求出落地的时间，从而根据运动学公式求出物体落地时与车左端的位移． 【详解】由图象可知，滑块运动到平板车最右端时，速度大于平板车的速度，所以滑块将做平抛运动离开平板车，故A 正确；根据图线知，滑块的加速度大小000100233v v v a t t -==．小车的加速度大小a 2=03v t ，知铁块与小车的加速度之比为1：1，根据牛顿第二定律得，滑块的加速度大小为：1fa m =，小车的加速度大小为：a 2=f M，则滑块与小车的质量之比m ：M=1：1．故C 错误．滑块的加速度1fa g mμ==，又0103v a t =，则003v gt μ=，故B 正确；滑块的位移00100025326v v x t v t +==，小车的位移0200011326v x t v t ==，则小车的长度L=56v 0t 0-16v 0t 0=23v 0t 0，故D 错误．故选AB ． 【点睛】解决本题的关键理清小车和铁块的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．10．一物体自0t =时开始做直线运动，其速度图线如图所示，下列选项正确的是（ ）A ．在0~6s 内，物体离出发点最远为30mB ．在0~6s 内，物体经过的路程为40mC ．在0~4s 内，物体的平均速率为7.5m/sD ．在5~6s 内，物体所受的合外力为零 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A ．0-5s ，物体沿正向运动，5-6s 沿负向运动，故5s 末离出发点最远，最远距离为1(25)10m 35m 2s =+⨯= A 错误；B ．由“面积法”求出0-5s 的位移12510m 35m 2x +=⨯= 5-6s 的位移211(10)m 5m 2x =⨯⨯-=-总路程为1240m s x x =+=B 正确；C ．由面积法求出0-4s 的位移2410m 30m 2x +=⨯= 平度速度为30m/s 7.5m/s 4x v t === C 正确；D ．5~6s 内,物体做加速运动，加速度不为零，根据牛顿第二定律，物体所受的合外力不为零，D 错误。