一、第四章 运动和力的关系易错题培优（难）1．如图所示，水平板上有质量m =1.0kg 的物块，受到随时间t 变化的水平拉力F 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力F f 的大小．取重力加速度g =10m/s 2．下列判断正确的是（ ）A ．5s 内拉力对物块做功为零B ．4s 末物块所受合力大小为4.0NC ．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D ．6s ～9s 内物块的加速度的大小为2.0m/s 2【答案】D【解析】【分析】【详解】A ．在0﹣4s 内，物体所受的摩擦力为静摩擦力，4s 末开始运动，则5s 内位移不为零，则拉力做功不为零．故A 错误．B ．4s 末拉力为4N ，摩擦力为4N ，合力为零．故B 错误．CD ．根据牛顿第二定律得，6s ～9s 内物体做匀加速直线运动的加速度a=2253m/s 2m/s 1f F F m --== 解得 30.310f F mg μ=== 故C 错误，D 正确．故选D ．2．如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。

已知砝码和纸板的质量分别为2m 和m ，纸板与桌面间的动摩擦因数为μ，砝码与纸板间的动摩擦因数为2μ，重力加速度为g 。

要使纸板相对砝码运动，所需拉力的大小至少应为（ ）A ．7mg μB ．8mg μC ．9mg μD ．10mg μ【答案】C【解析】【分析】【详解】砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为1224f mg mg μμ=⨯=()223f m m g mg μμ=+=设砝码的加速度为a 1，纸板的加速度为a 2，则有112f ma =122F f f ma --=发生相对运动需要满足21a a >代入数据解得9F mg μ>故选C 。

3．如图所示，一劲度系数为k 的轻质弹簧，上端固定，下端连着一质量为m 的物块A ，A 放在托盘B 上，B 的质量也为m 。

初始时在竖直向上的力F 作用下系统静止，弹簧处于自然长度。

现改变竖直向上的力F 的大小，使A 匀加速下降。

已知重力加速度为g ，A 的加速度为a =0.25g ，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内，则在A 匀加速下降的过程中，以下说法正确的是（ ）A ．B 对A 的支持力可能为0.85mgB ．弹簧的最大形变量为0.75mg kC ．力F 对B 的作用力可能为0.9mgD ．力F 对B 的作用力最小值为0.65mg【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB ．设物块和托盘间的压力为零时弹簧的伸长量为x m ，以A 为研究对象，根据牛顿第二定律得0.25m mg kx ma m g -==⨯解得0.75m mg x k=在此之前，以A 为研究对象，根据牛顿第二定律得0.25N mg F kx a g m--== 可得 0.75N F mg kx =-所以B 对A 的支持力不可能为0.85mg ，选项A 错误，B 正确；CD ．以AB 整体为研究对象，根据牛顿第二定律得20.252mg F kx a g m--== 可得 1.5F mg kx =-力F 对B 的作用力范围为0.75 1.5mg F mg ≤≤选项C 正确，D 错误。

故选BC 。

4．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 、bB ．可能是b 、cC ．可能是c 、dD ．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 sin θ；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。

5．如图所示，质量为3 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面。

质量为2 kg的物体B用细线悬挂起来，A、B紧挨在一起但A、B之间无压力。

某时刻将细线剪断，A、B一起向下运动过程中（弹簧在弹性限度范围内，g取10 m/s2），下列说法正确的是（）A．细线剪断瞬间，B对A的压力大小为12 N B．细线剪断瞬间，B对A的压力大小为8 N C．B对A的压力最大为28 N D．B对A的压力最大为20 N【答案】AC【解析】【分析】【详解】AB．剪断细线前，A、B间无压力，则弹簧的弹力为30N A Fm g ==剪断细线的瞬间，对整体分析，整体的加速度为()225030m s 4m s 5A B A B m m g F a m m +--===+隔离B 进行分析有B B m g N m a -= 解得12N N =故A 正确，B 错误；CD ．细线剪断后，整体一起向下运动，先加速后减速，当弹簧被压缩最短时，反向加速度最大，两个物体之间有最大作用力，则有B B N m g m a ''-=根据对称性法则可知24m s a a '==解得28N N '=所以C 正确，D 错误。

故选AC 。

6．如图所示，光滑水平桌面放置着物块 A ，它通过轻绳和轻质滑轮 悬挂着物块 B ，已知 A 的质量为 m ，B 的质量为 3m ，重力加速 度大小为 g ，静止释放物块 A 、B 后（）A ．相同时间内，A 、B 运动的路程之比为 2:1B ．物块 A 、B 的加速度之比为 1：1C ．细绳的拉力为67mg D ．当 B 下落高度 h 25gh 【答案】AC【解析】【分析】【详解】同时间内，图中A 向右运动h 时，B 下降一半的距离，即为h/2，故A 、B 运动的路程之比为2：1，故A 正确；任意相等时间内，物体A 、B 的位移之比为2：1，故速度和加速度之比均为2：1，故B 错误；设A 的加速度为a ，则B 的加速度为0.5a ，根据牛顿第二定律，对A ，有：T=ma ，对B ，有：3mg-2T=3m•0.5a ，联立解得：T=6 7mg ，a=6 7g ，故C 正确；对B ，加速度为a′=0.5a=37g ，根据速度位移公式，有：v 2=2•a′•h ，解得：v=6 7gh ，故D 错误；故选AC ．【点睛】 本题考查连接体问题，关键是找出两物体的位移、速度及加速度关系，结合牛顿第二定律和运动学公式列式分析，也可以结合系统机械能守恒定律分析．7．在大型物流货场，广泛的应用着传送带搬运货物。

如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m =1kg 的货物放在传送带上的A 处，经过1.2s 到达传送带的B 端。

用速度传感器测得货物与传送带的速度v 随时间t 变化图像如图乙所示，已知重力加速度g =10m/s 2。

由v —t 图可知（ ）A ．A 、B 两点的距离为2.4mB ．货物与传送带的动摩擦因数为0.5C ．货物从A 运动到B 过程中，传送带对货物做功大小为12.8JD ．货物从A 运动到B 过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J【答案】BD【解析】【分析】【详解】A ．物块在传送带上先做匀加速直线运动，当速度达到传送带速度，再做加速度运动，所以物块由A 到B 的间距对应所围梯形的“面积”1120.2(24)1 3.2m 22x =⨯⨯++⨯= 故A 错误。

B ．由v ﹣t 图像可知，物块在传送带上先做a 1匀加速直线运动，加速度为2210m /s 0.2v a t ∆===∆ 对物体受力分析受摩擦力，方向向下，重力和支持力，得1sin mg f ma θ+=即1sin cos mg mg ma θμθ+=同理，做a 2的匀加速直线运动，对物体受力分析受摩擦力，方向向上，重力和支持力，加速度为22422m/s 1.20.2v a t ∆-===∆- 得 2sin mg θf ma =-即2sin cos mg mg ma θμθ-=联立解得cos 0.8θ=，0.5μ=，故B 正确。

C ．根据功能关系，由B 中可知cos 0.51010.84N f μmg θ==⨯⨯⨯=做a 1匀加速直线运动，有知位移为1120.20.2m 2x =⨯⨯= 物体受力分析受摩擦力，方向向下，摩擦力做正功为f1140.20.8J W fx ==⨯=同理做a 2匀加速直线运动，位移为21(24)13m 2x =⨯+⨯= 物体受力分析受摩擦力，方向向上，摩擦力做负功为f 224312J W fx ==⨯=﹣﹣﹣所以整个过程，传送带对货物做功大小为12J 0.8J 11.2J =﹣故C 错误。

D ．根据功能关系，货物与传送带摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对位移，由C 中可知cos 0.51010.84N f μmg θ==⨯⨯⨯=做a 1匀加速直线运动，位移为1120.20.2m 2x =⨯⨯= 皮带位移为20.20.4m x =⨯=皮相对位移为11Δ0.40.20.2m x x x ===皮-﹣同理，做a 2匀加速直线运动，位移为21(24)13m 2=x ⨯+⨯=2212m x =⨯=皮相对位移为222Δ321m x x x ==-=-皮故两者之间的总相对位移为12ΔΔΔ10.2 1.2m x x x =+=+=货物与传送带摩擦产生的热量为Δ4 1.2 4.8J Q W f x ===⨯=故D 正确。

故选BD 。

8．如图所示，光滑水平面上放置M 、N 、P 、Q 四个木块，其中M 、P 质量均为m ，N 、Q 质量均为2m ，M 、P 之间用一轻质弹簧相连．现用水平拉力F 拉N ，使四个木块以同一加速度a 向右运动，则在突然撤去F 的瞬间，下列说法正确的是：A ．N 的加速度大小仍为aB ．PQ 间的摩擦力不变C ．MN 间的摩擦力变小D ．M 、P 的加速度大小变为2a 【答案】ABC【解析】【分析】【详解】ACD ．撤去F 前，对PQ 整体分析,知弹簧的弹力 =3F ma 弹隔离对M 分析=f F ma -弹计算得出4f ma =对整体分析6F ma =撤去F 后,对MN 整体分析3F a a m 弹'==方向向左。