一、第四章 运动和力的关系易错题培优（难）1．如图甲所示，在光滑的水平面上有质量为M 且足够长的长木板，木板上面叠放一个质量为m 的小物块。
现对长木板施加水平向右的拉力F ＝3t （N ）时，两个物体运动的a -－t 图象如图乙所示，若取重力加速度g ＝10 m/s 2，则下列说法中正确的是（ ）A ．图线Ⅰ是小物块运动的a －-t 图象B ．小物块与长木板间的动摩擦因数为0.3C ．长木板的质量M ＝1 kgD ．小物块的质量m ＝2 kg【答案】B【解析】【分析】【详解】 A ．根据乙图可知，在3s 以后，m 与M 开始发生相对运动，m 的加速度不变，其大小为23m/s ，所以Ⅰ是长木板的—a t 图象，故A 错误；B ．设小物块与长木板间的动摩擦因素为μ，根据牛顿第二定律可知23m/s m a g μ==解得0.3μ=故B 正确；CD ．当3s t >时，以M 为研究对象，根据牛顿第二定律可知F mg Ma μ-=即kt mg Ma μ-=解得3mg a t M Mμ=- 由此可得 332M = 解得2kg M =在3s 内，以整体为研究对象，可得F M m a =+()即3()1M m =+⨯所以1kg m =故CD 错误。
故选B 。
2．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 ．3．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 。
4．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。
5．如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取g=10m/s2．由题给数据可以得出A．木板的质量为1kgB．2s~4s内，力F的大小为0.4NC．0~2s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB【解析】【分析】【详解】结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2-5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，可解出质量m 为1kg，2-4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ,故D错误.t 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（）6．一物体自0A．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。
故选BC 。
7．如图，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A 、B 、C ，质量均为m ，B 、C 之间用轻质细绳连接。
现用一水平恒力F 拉C ，使三者由静止开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动，则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是（ ）A ．若粘在木块A 上面，绳的拉力不变B．若粘在木块A上面，绳的拉力增大C．若粘在木块C上面，A、B间摩擦力增大D．若粘在木块C上面，绳的拉力和A、B间摩擦力都减小【答案】BD【解析】【分析】【详解】因无相对滑动，根据牛顿第二定律都有F﹣3μmg﹣μ△mg=（3m+△m）a可知，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一块上面，质量都变化，加速度a都将减小．AB．若粘在A木块上面，以C为研究对象，受F、摩擦力μmg、绳子拉力T，根据牛顿第二定律有F﹣μmg﹣T=ma解得T=F﹣μmg﹣ma因为加速度a减小，F、μmg不变，所以，绳子拉力T增大．故B正确，A错误；CD．若粘在C木块上面，对A，根据牛顿第二定律有f A=ma因为加速度a减小，可知A的摩擦力减小；以AB为整体，根据牛顿第二定律有T﹣2μmg=2ma解得T=2μmg+2ma因为加速度a减小，则绳子拉力T减小，故D正确，C错误。
故选BD。
8．将一质量为M的光滑斜劈固定在水平面上，一质量为m的光滑滑块（滑块可以看成质点）从斜面顶端由静止自由滑下。
在此过程中，斜劈对滑块的支持力记为F N1，地面对斜劈的支持力记为F N2，滑块到达斜面底端时，相对地面的速度大小记为v、竖直分速度的大小记为v y。
若取消固定斜劈的装置，再让滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑块的压力作用下斜劈会向左做匀加速运动，在此过程中，斜劈对滑块的支持力记为F N1ʹ、地面对斜劈的支持力记为F N2ʹ，滑块到达斜面底端时，相对地面的速度大小记v'、竖直分速度的大小记为v yʹ。
则下列大小关系正确的是（）A．F N1＜F N1ʹB．F N2＞F N2ʹC．v＜v'D．v y＜v yʹ【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．两种情况下斜劈对滑块的支持力的方向均垂直斜面向上，第一种情况下斜劈对滑块的支持力F N1＝mg cos θ当滑块m相对于斜劈加速下滑时，斜劈水平向左加速运动，所以滑块m相对于地面的加速度方向不再沿斜面方向，即物块有沿垂直于斜面方向向下的加速度，则mg cos θ＞F N1ʹA错误；B．对斜劈，地面对斜劈的支持力等于斜劈的重力与滑块对斜劈的压力的竖直分量之和，因为F N1＞F N1ʹ则地面对斜劈的支持力F N2＞F N2ʹB正确；C．若斜劈固定，则mgh＝12mv2若斜劈不固定，则由能量关系可知mgh＝12mv'2＋12Mv x2因此v＞v'C错误；D．对滑块，在竖直方向，由牛顿第二定律可得mg－F N cos θ＝ma y由于F N1＞F N1ʹ因此a y1＜a y1ʹ两种情况下滑块的竖直位移相等，根据yv可得v y＜v yʹD正确。
故选BD。
9．质量为m的光滑圆柱体A放在质量也为m的光滑“ V”型槽B上，如图，α=60°，另有质量为M 的物体C 通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B 相连，现将C 自由释放，则下列说法正确的是( )A ．当M= m 时，A 和B 保持相对静止，共同加速度为0.5gB ．当M=2m 时，A 和B 保持相对静止，共同加速度为0.5gC ．当M=6m 时，A 和B 保持相对静止，共同加速度为0.75gD ．当M=5m 时，A 和B 之间的恰好发生相对滑动【答案】B【解析】【分析】【详解】D.当A 和B 之间的恰好发生相对滑动时，对A 受力分析如图根据牛顿运动定律有：cot 60mg ma ︒=解得3cot 603a g g =︒= B 与C 为绳子连接体，具有共同的运动情况，此时对于B 和C 有：(2)Mg M m a =+ 所以32M a g g M m ==+，即32M M m =+ 解得23 2.3733M m =≈- 选项D 错误；C.当 2.37M m >，A 和B 将发生相对滑动，选项C 错误；A. 当 2.37M m <，A 和B 保持相对静止。
若A 和B 保持相对静止，则有(2)Mg M m a =+解得2M a g M m=+所以当M= m时，A和B保持相对静止，共同加速度为13a g=，选项A错误；B. 当M=2m时，A和B保持相对静止，共同加速度为10.52a g g==，选项B正确。
故选B。
10．如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态．现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定的偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内）．与稳定在竖直位置时相比，小球高度A．一定升高B．一定降低C．保持不变D．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定【答案】A【解析】【分析】【详解】试题分析：设L0为橡皮筋的原长，k为橡皮筋的劲度系数，小车静止时，对小球受力分析得：T1=mg，弹簧的伸长x1＝，即小球与悬挂点的距离为L1=L0+，当小车的加速度稳定在一定值时，对小球进行受力分析如图，得：T2cosα=mg，T2sinα=ma，所以：T2=，弹簧的伸长：x2＝＝，则小球与悬挂点的竖直方向的距离为：L2=（L0+）cosα=L0cosα+＜L0+=L1，所以L1＞L2，即小球在竖直方向上到悬挂点的距离减小，所以小球一定升高，故A正确，BCD错误．故选A．11．如图a所示，某研究小组利用此装置探究物体在恒力作用下加速度与斜面倾角的关系．木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，物块受到平行于斜面且指向A端、大小为F ＝8.5N 的力作用．通过DIS 实验，得到如图b 所示的加速度与斜面倾角的关系图线，且每次实验过程中木板OA 的倾角保持不变．若图b 中图线与纵坐标交点a 0＝6m/s 2，物块的质量m ＝lkg ，假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力．则（ ）A ．物块与木板间的动摩擦因数为0.2B ．图b 中θ2的坐标大于60°C ．如图b 所示，将斜面倾角由θ1缓慢增加到θ2的过程中，摩檫力一直减小D ．斜面倾角为37°时，物块所受的摩擦力为2.5N【答案】B【解析】【分析】【详解】A 、θ=0°时，木板水平放置，物块在水平方向受到拉力F 和滑动摩擦力f 作用，已知F =8.5N ，滑动摩擦力f =μN =μmg ，所以根据牛顿第二定律物块产生的加速度：206m/s F mg a mμ-==，解得0.25μ=，故A 错误；B 、当斜面倾角为θ2时，摩擦力沿斜面向上物体处于静止状态即将下滑；22sin cos mg F mg θμθ=+，而倾角为60°时sin 600.16cos60f mg F N mg μ=︒-=<︒，故θ2大于60°，B 正确；C 、当斜面倾角在θ1和θ2之间时，物块处于静止状态．摩擦力先向下，后向上，大小先减小到零后增大，故C 错误；D 、sin37=2.5N F mg -︒，而max cos37=2N f mg μ=︒，物体处于向上加速，则此时的摩擦力为滑动摩擦力大小是2N ，则D 错误．故选B.【点睛】图线与纵坐标交点处的横坐标为0，即木板水平放置，此时对应的加速度为a 0，分析此时物块的受力根据牛顿第二定律求出对应的加速度即可；当摩擦力沿斜面向下且加速度为零时木板倾角为θ1，当摩擦力沿斜面向上且加速度为零时木板倾角为θ2，这时物块处于静止状态.12．如图所示，表面光滑的斜面体固定在匀速上升的升降机上，质量相等的A 、B 两物体用一轻质弹簧连接着，B 的上端用一平行斜面的细线拴接在斜面上的固定装置上，斜面的倾角为30°，当升降机突然处于完全失重状态，则A 、B 两物体的瞬时加速度大小和方向说法正确的是（ ）A ．12A a g =，方向沿斜面向下；B a g =，方向沿斜面向下 B ．0A a =，0B a =C ．0A a =；B a g =，方向沿斜面向下D ．3A a g =，方向垂直斜面向右下方；B a g =方向竖直向下 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】当升降机处于完全失重状态时，物体和斜面之间的作用力变为0，弹簧弹力不发生变化，故A 物体只受重力和弹簧弹力，两者合力与原来的支持力大小相等方向相反，故其加速度为cos 3A mg θa g m == 方向垂直斜面斜向右下方；B 物体受到重力弹簧弹力和细线拉力作用，完全失重的瞬间，细线拉力变为和弹簧向下拉力相等，两者合力为0，故B 物体的加速度为a g =方向竖直向下；由以上分析可知A 、B 、C 错误，D 正确； 故选D 。