2020版高考物理一輪復習 全程訓練計劃 課練9 牛頓運動定律的應用(含解析)
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1、牛頓運動定律的應用 小題狂練⑨ 小題是基礎 練小題 提分快 1. [2019·安徽省江淮十校一聯(lián)]如圖所示,質(zhì)量為10 kg的物體A拴在一個被水平拉伸的彈簧一端,彈簧的拉力為6 N時,物體處于靜止狀態(tài).若小車以0.8 m/s2的加速度向右加速運動,則( ) A.物體A受到的彈簧的拉力不變 B.物體A相對小車向左運動 C.物體A相對小車向右運動 D.物體A受到的摩擦力增大 答案:A 解析:物體A先處于靜止狀態(tài),彈簧的拉力為6 N,則有水平向左的靜摩擦力且大小為6 N,現(xiàn)在小車以0.8 m/s2的加速度向右加速運動,A也以0.8 m/s2的加速度向右運動,A需
2、要的合力等于8 N,彈簧向右的拉力為6 N,小車對物體A的靜摩擦力為2 N,方向向右,2 N<6 N,即物體A仍相對車靜止受到彈簧的拉力不變,受到的摩擦力減小,綜上,本題選A. 2.[2019·湖南省長沙月考](多選)如圖所示,A、B球的質(zhì)量相等,彈簧的質(zhì)量不計,傾角為θ的斜面光滑,系統(tǒng)靜止時,彈簧與細線均平行于斜面,在細線被燒斷的瞬間,下列說法正確的是( ) A.兩個小球的瞬時加速度均沿斜面向下,大小均為gsinθ B.B球的受力情況未變,瞬時加速度為零 C.A球的瞬時加速度沿斜面向下,大小為2gsinθ D.彈簧有收縮的趨勢,B球的瞬時加速度向上,A球的瞬時加速度向下,瞬時
3、加速度都不為零 答案:BC 解析:彈簧兩端連接物體,彈簧的彈力不發(fā)生突變.開始A、B靜止,可計算出彈簧伸長且彈力大小等于mgsinθ,剪斷細線的瞬間,B的受力不變,故瞬時加速度為零,B正確,A、D錯誤.A所受沿斜面向下的彈力及重力沿斜面向下的分力均為mgsinθ,合力等于2mgsinθ,加速度大小為2gsinθ,C正確. 3.[2019·廣東省華南師大附中模擬](多選)如圖甲,物體在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由靜止開始運動,在t=1 s時刻撤去恒力F,物體運動的v-t圖象如圖乙所示,重力加速度g=10 m/s2,則( ) A.物體在3 s內(nèi)的位移s=3 m B.恒力F與摩擦
4、力f大小之比為F:f=3:1 C.物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3 D.在撤去F前后兩個階段的平均速度大小之比為:=2:1 答案:BC 解析:在速度—時間圖象中圖象與時間軸所圍成的面積等于位移的大小,3 s內(nèi)物體的位移大小應為9 m,A錯誤.撤去力F后,物體受摩擦力作用而減速運動,加速度大小為3 m/s2,而a2=μg,μ=0.3,C正確.勻變速直線運動的平均速度等于初末速度和的一半,故撤去F前后兩個階段的平均速度相同,D錯誤.根據(jù)牛頓第二定律可得:F-f=ma1,f=ma2,a1=6 m/s2,a2=3 m/s2,解得F:f=3:1,可知B正確. 4. [20
5、19·廣東省深圳市高級中學摸底]如圖,質(zhì)量為1.5 kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上,質(zhì)量為0.5 kg的物體B由細線懸掛在天花板上,B與A剛好接觸但不擠壓.現(xiàn)突然將細線剪斷,則剪斷后瞬間A、B間的作用力大小為(g取10 m/s2)( ) A.0 B.2.5 N C.5 N D.3.75 N 答案:D 解析:剪斷前,只有A對彈簧有作用力,所以剪斷前彈簧的彈力大小F彈=mAg=15 N,剪斷瞬間由于彈簧來不及發(fā)生形變,根據(jù)牛頓第二定律可得(mA+mB)g-F彈=(mA+mB)a,解得a=2.5 m/s2,隔離B,則有mBg-N=mBa,代入數(shù)據(jù)解得N=3.75 N,D正
6、確. 5. [2019·山東省濟南外國語學??荚嘳如圖,在傾角為α的固定光滑斜面上,有一用繩子拴著的長木板,木板上站著一只貓.已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的2倍.當繩子突然斷開時,貓立即沿著板向上跑,以保持其相對斜面的位置不變.則此時木板沿斜面下滑的加速度為(重力加速度為g)( ) A.1.5gsinα B.sinα C.gsinα D.2gsinα 答案:A 解析:設貓的質(zhì)量為m,板的質(zhì)量為2m,以貓為研究對象,進行受力分析,貓受重力mg、支持力N1、板對它的沿斜面向上的力F,合力為0,有F=mgsinα.以板為研究對象,進行受力分析,板受重力2mg、壓力大小為N1、
7、支持力N2、貓對板沿斜面向下的大小為F的力,根據(jù)牛頓第二定律有:F+2mgsinα=2ma,a=1.5gsinα,故選A. 6.[2019·廣西欽州四中模擬](多選)如圖所示,水平面上,質(zhì)量m=2 kg的物塊與水平輕彈簧相連,物塊在與水平方向成θ=45°角的拉力F作用下處于靜止狀態(tài),此時水平面對物塊的彈力恰好為零.物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.g取10 m/s2,以下說法正確的是( ) A.此時輕彈簧的彈力大小為20 N B.當撤去拉力F的瞬間,物塊的加速度大小為8 m/s2,方向向左 C.若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間物塊的加速度大小為8 m/s2
8、,方向向右 D.若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間物塊的加速度為0 答案:AB 解析:物塊受重力、繩子的拉力以及彈簧的彈力處于平衡狀態(tài),根據(jù)共點力平衡得,彈簧的彈力大小F彈=mgtan45°=20 N,A正確;撤去力F的瞬間,彈簧的彈力大小仍為20 N,物塊此時受重力、支持力、彈簧彈力和摩擦力四個力作用,物塊所受的最大靜摩擦力為:f=μmg=4 N,根據(jù)牛頓第二定律得物塊的加速度為:a==8 m/s2,方向向左,B正確;剪斷彈簧的瞬間,彈簧的彈力消失,其他力不變,物塊加速度大小a1==10 m/s2,故C、D錯誤. 7.[2019·江西省九校聯(lián)考]如圖甲所示,一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,上端
9、放置一物體(物體與彈簧不連接),初始時物體處于靜止狀態(tài).現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上,使物體開始向上做勻加速運動,拉力F與物體位移x的關(guān)系如圖乙所示,g取10 m/s2,則正確的結(jié)論是( ) A.物體與彈簧分離時,彈簧處于壓縮狀態(tài) B.彈簧的勁度系數(shù)為7.5 N/cm C.物體的質(zhì)量為3 kg D.物體的加速度大小為5 m/s2 答案:D 解析:由于物體與彈簧不連接,分離時二者間的作用力為0,彈簧處于原長狀態(tài),A錯.開始時,物體受重力、彈力作用,二者的合力等于0,此時的拉力10 N即為物體勻加速上升的合力,物體與彈簧分離時及分離后拉力為30 N,合力不變,故物體的重力
10、大小為20 N,質(zhì)量為2 kg,C錯.從開始上升到分離,物體上升了4 cm,即開始時彈簧的壓縮長度為4 cm,根據(jù)胡克定律mg=kx,k=500 N/m=5 N/cm,B錯.根據(jù)牛頓第二定律可知,物體的質(zhì)量為2 kg,受到的合力為10 N,加速度大小為5 m/s2,D對. 8. [2019·廣西南寧二中考試](多選)如圖,木板與水平面成θ角,木板上有兩個靠在一起的物塊P和Q,質(zhì)量分別為m和2m,物塊與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ,用大小為F的恒力沿著平行于木板的方向推動物塊P,若P和Q之間的彈力大小記為F1,下列判斷正確的是( ) A.若θ=0°,μ=0,則F1=F B.若θ=0°,
11、μ≠0,則F1=F C.若θ=30°,μ=0,則F1=F D.若θ=30°,μ≠0,則F1=F 答案:AD 解析:對P、Q整體由牛頓第二定律可得F-μ·3mgcosθ-3mgsinθ=3ma,解得a=-μgcosθ-gsinθ,再隔離Q,由牛頓第二定律得F1-μ·2mgcosθ-2mgsinθ=2ma,將a代入可得F1=F,與θ和μ無關(guān),故A、D正確. 9.[2019·河北省五校聯(lián)盟摸底](多選)如圖甲所示,足夠長的傳送帶與水平面的夾角為θ,正以某一速度勻速轉(zhuǎn)動,在傳送帶上某位置輕輕放置一小木塊,小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,小木塊速度隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示,v0、t0已知,
12、重力加速度為g,則( ) A.傳送帶一定順時針轉(zhuǎn)動 B.傳送帶的速度大小等于v0 C.μ=-tanθ D.t0時間后木塊的加速度大小為 -2gsinθ 答案:BC 解析:若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動,當木塊下滑時滿足mgsinθ>μmgcosθ,將一直勻加速到底端而且加速度不變;當木塊上滑時滿足mgsinθ<μmgcosθ,木塊先勻加速運動,在速度與傳送帶速度相等后將勻速運動,兩種均不符合運動圖象,故傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,A錯誤;只有當木塊的速度大于傳送帶的速度時,木塊所受的摩擦力沿傳送帶向上,故傳送帶的速度大小等于v0,故B正確;木塊在0~t0時間內(nèi),滑動摩擦力沿傳送帶向下,木塊勻加速下
13、滑,由牛頓第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1,解得:a1=gsinθ+μgcosθ,由題圖乙可知,a1=,聯(lián)立解得:μ=-tanθ,故C正確;木塊與傳送帶共速后,由牛頓第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma2,解得:a2=gsinθ-μgcosθ,代入μ值得:a2=2gsinθ-,故D錯誤. 10.[2019·湖北省武漢調(diào)研](多選)如圖所示,光滑水平桌面放置著物塊A,它通過輕繩和輕質(zhì)滑輪懸掛著物塊B.已知A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為3m,重力加速度大小為g.由靜止釋放物塊A、B后( ) A.相同時間內(nèi),A、B運動的路程之比為2:1 B.物塊A、B的加速度大小之比
14、為1:1 C.輕繩的拉力大小為 D.當B下落高度為h時,速度大小為 答案:AC 解析:由于物塊B通過動滑輪懸掛,所以相同時間內(nèi),A、B運動的路程之比為2:1,選項A正確;由于二者都是從靜止開始運動,根據(jù)初速度為零的勻變速直線運動的規(guī)律可知,物塊A、B的加速度大小之比為2:1,選項B錯誤;設輕繩拉力大小為F,物塊B的加速度大小為a,由牛頓第二定律,對物塊B有3mg-2F=3ma,對物塊A有F=m×2a,聯(lián)立解得:F=,a=,選項C正確;當B下落高度為h時,由v2=2ah,解得v= ,選項D錯誤. 11.[2019·江蘇省海安中學摸底] (多選)傳送帶以v1的速度勻速運動,
15、物體以v2的速度從B端滑上傳送帶,物體速度方向與傳送帶運行方向相反,如圖所示,已知傳送帶長度為L,物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ,則以下判斷正確的是( ) A.當v2、μ、L滿足一定條件時,物體可以從A端離開傳送帶,且物體在傳送帶上運動的時間與v1無關(guān) B.當v2、μ、L滿足一定條件時,物體可以從B端離開傳送帶,且物體離開傳送帶時的速度可能大于v1 C.當v2、μ、L滿足一定條件時,物體可以從B端離開傳送帶,且物體離開傳送帶時的速度可能等于v1 D.當v2、μ、L滿足一定條件時,物體可以從B端離開傳送帶,且物體離開傳送帶時的速度可能小于v1 答案:ACD 解析:物體剛放上傳送帶
16、時,所受滑動摩擦力向右,于是物體做減速運動,只要速度足夠大,就可以沖到A端,臨界條件是到A端速度為0,有:v=2μgL,當速度v2≥,物體將從A端離開,時間用公式L=v2t-μgt2計算,顯然時間與傳送帶的速度無關(guān),A正確;當速度v2≤時,物體到A端之前速度減為0,然后在滑動摩擦力的作用下從A端返回B端,但返回B端的速度不可能大于v1,B錯誤;若v1≤v2,且物體向左滑行的位移小于L,即 17、豎直立于地面的輕彈簧上方某一高度自由落下.A點為彈簧自然狀態(tài)時上端點的位置,當物體到達B點時,物體速度恰好為零,然后被彈回.下列說法中正確的是( )
A.物體從A點下降到B點的過程中,速率不斷變小
B.物體在B點時,所受合力為零
C.物體在A點時處于超重狀態(tài)
D.物體在B點時處于超重狀態(tài)
答案:D
解析:物體從A點開始,所受合力先向下但不斷減小,加速度不斷減小,速度不斷增大,在A、B間的某個位置彈力大小等于重力時,物體所受合力等于0,速度最大,再向下運動,所受合力反向且不斷增大,物體向下做減速運動,加速度向上,且不斷增大,在B點具有最大的向上的加速度,故D正確,A、B、C錯誤.
18、
13.[2019·黑龍江省哈爾濱六中考試]用細線將小球拴在升降機光滑的側(cè)壁上,當升降機加速下降時,出現(xiàn)如圖所示的情形.四位同學對此現(xiàn)象做出了分析與判斷,其中可能正確的是( )
A.升降機的加速度大于g,側(cè)壁對球無擠壓
B.升降機的加速度小于g,側(cè)壁對球有擠壓
C.升降機的加速度等于g,側(cè)壁對球無擠壓
D.升降機的加速度等于g,側(cè)壁對球有擠壓
答案:C
解析:當升降機加速下降時,若加速度等于g,則小球在豎直方向上僅受重力,拉力為零,由于小球在水平方向上平衡,可知側(cè)壁對小球無擠壓,故C正確,D錯誤.若加速度大于g,小球受重力、細線的拉力,由于水平方向上平衡,則側(cè)壁對小球有彈力, 19、即側(cè)壁對球有擠壓,故A錯誤.若加速度小于g,不會出現(xiàn)如題圖所示的情況,球會在懸點下方,故B錯誤.故選C.
14.[新情景題]如圖所示為傾角為θ的足夠長的斜面,MP段粗糙,PN段光滑(含P點).質(zhì)量分別為m1、m2的兩小物塊A、B(可視為質(zhì)點)之間用一短小的輕質(zhì)彈簧連接,由斜面頂端一起沿斜面加速下滑,兩小物塊與斜面MP段間的動摩擦因數(shù)相同,重力加速度為g,則( )
A.兩小物塊在MP段運動時,彈簧處于壓縮狀態(tài)
B.兩小物塊在MP段運動時,彈簧處于伸長狀態(tài)
C.當小物塊A通過P點的瞬間,其加速度大小為gsinθ
D.當小物塊B通過P點的瞬間,其加速度大小為gsinθ
答案:C
20、解析:設兩小物塊和斜面MP段間的動摩擦因數(shù)為μ,兩小物塊在MP段運動時的加速度大小為a,對兩小物塊整體分析有(m1+m2)gsinθ-μ(m1+m2)gcosθ=(m1+m2)a,設彈簧勁度系數(shù)為k,彈簧形變量為x,則對小物塊A有m1gsinθ+kx-μm1gcosθ=m1a,聯(lián)立以上兩式可得kx=0,所以彈簧處于原長狀態(tài),選項A、B錯誤;當小物塊A通過P點的瞬間,由于彈簧的長度還沒有變化,則小物塊A的加速度大小為gsinθ,選項C正確;小物塊A通過P點后的加速度大于小物塊B的加速度,所以當小物塊B通過P點的瞬間彈簧處于拉伸狀態(tài),小物塊B的加速度大于gsinθ,選項D錯誤.
15.[ 21、2019·黑龍江省哈爾濱三中考試]A、B兩物體相對靜止地疊放在光滑水平面上,mA=1 kg、mB=2 kg,A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,用一根跨過定滑輪的輕繩連接B、C兩物體,開始時用手按住A、B兩物體,系統(tǒng)靜止,之后松手.若A、B剛好無相對滑動地一起運動,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,不計滑輪與輕繩之間的摩擦,則C物體的質(zhì)量為(g=10 m/s2)( )
A. kg B. kg
C. kg D. kg
答案:A
解析:A、B剛好無相對滑動地一起運動,說明A、B間的靜摩擦力達到最大值,則A的加速度大小等于a=μg=2 m/s2,則B、C的加速度大小也是a=2 m/s2.對A、 22、B進行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律有:T=(mA+mB)a,對C有:mCg-T=mCa,聯(lián)立求得mC= kg,A正確.
16.[2019·湖南省長沙市長郡中學考試](多選)如圖所示,質(zhì)量分別為m1、m2的兩物塊A、B疊放在一起,以一定的初速度一起沿固定在水平地面上傾角為α的斜面上滑.已知B與斜面間的動摩擦因數(shù)μ 23、,加速度沿斜面向下,處于失重狀態(tài),選項A正確;根據(jù)題述B與斜面間的動摩擦因數(shù)μ 24、塊之間的摩擦力大小為f2,隔離物塊A,分析其受力,由牛頓第二定律有m1gsinα-f2=m1a2,解得f2=μm1gcosα,選項C正確,D錯誤.
課時測評⑨ 綜合提能力 課時練 贏高分
一、選擇題
1.[2019·河南南陽一中月考](多選)如圖所示,A、B兩物塊的質(zhì)量分別為2m和m,靜止疊放在水平地面上.A、B間的動摩擦因數(shù)為μ,B與地面間的動摩擦因數(shù)為.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g.現(xiàn)對A施加一水平拉力F,則( )
A.當F<2μmg時,A、B都相對地面靜止
B.當F=μmg時,A的加速度為μg
C.當F>3μmg時,A相對B滑動
D.無 25、論F為何值,B的加速度不會超過μg
答案:BCD
解析:A、B之間的最大靜摩擦力為fmax=μmAg=2μmg,B與地面間的最大靜摩擦力為f′max=μ(mA+mB)g=μmg,A、B發(fā)生相對滑動時的加速度為a=μg,此時對整體有F-f′max=(m+2m)a,所以當F=μ·3mg+3ma=3μmg時,A、B將發(fā)生相對滑動;當μmg≤F<2μmg時,A、B之間不會發(fā)生相對滑動,B與地面間會發(fā)生相對滑動,A錯誤;當F=μmg<3μmg時,A、B間不會發(fā)生相對滑動,由牛頓第二定律有a′===μg,B正確;當F>3μmg時,A、B間發(fā)生相對滑動,C正確;A對B的最大摩擦力為2μmg,無論F為何值 26、,B的加速度最大值為a=μg,D正確.
2.[2019·安徽蚌埠模擬]愛因斯坦曾經(jīng)設計了一個真空中的理想實驗,在這個實驗中,當電梯(內(nèi)部為真空)相對于地球靜止時,封閉在電梯里的觀察者發(fā)現(xiàn),從手中釋放的蘋果和羽毛落到電梯底板上,當電梯做自由落體運動時,觀察者發(fā)現(xiàn)從手中釋放的蘋果和羽毛會停在空中而不下落.以下對這一實驗的說法中正確的是( )
A.電梯相對地球靜止時,釋放后的蘋果比羽毛先落到電梯底板
B.電梯做自由落體運動時,釋放后的蘋果和羽毛受到的合力為零
C.以自由下落的電梯為參考系,牛頓運動定律也是成立的
D.在自由下落的電梯里,觀察者不能僅從蘋果和羽毛的運動現(xiàn)象判斷引力是否存在
27、
答案:D
解析:電梯靜止時,由于不受空氣阻力,蘋果和羽毛均做自由落體運動,故二者同時落到電梯底板上,故A錯誤;電梯做自由落體運動時,釋放后的蘋果和羽毛所受的合力等于它們的重力,故B錯誤;牛頓運動定律適用于慣性參考系,即選擇靜止或勻速直線運動的物體為參考系,以自由下落的電梯為參考系,牛頓運動定律是不成立的,故C錯誤;由于電梯、蘋果和羽毛三者同時自由下落時相對靜止,此時它們?nèi)允艿揭ψ饔?,因此不能僅從蘋果和羽毛的運動現(xiàn)象判斷引力是否存在,故D正確.
3.
[2019·湖北黃石中學??糫(多選)如圖所示,質(zhì)量分別為m1、m2的A、B兩個滑塊放在斜面上,中間用一個輕桿相連,A、B與斜面間的 28、動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2,它們在斜面上加速下滑.關(guān)于桿的受力情況,下列分析正確的是( )
A.若μ1>μ2,m1=m2,則桿受到壓力
B.若μ1=μ2,m1>m2,則桿受到拉力
C.若μ1<μ2,m1 29、壓力,故A正確;若μ1=μ2,則a1=a2,兩滑塊加速度相同,說明無相對運動趨勢,桿不受到作用力,故B錯誤,D正確;若μ1<μ2,則a1>a2,A的加速度較大,則桿受到拉力,故C錯誤.
4.[2019·江西豐城模擬](多選)質(zhì)量均為m的兩物塊1和2之間用一根不可伸長的細線相連,兩物塊一起在光滑水平桌面上以速度v0勻速運動,某時刻物塊1到達桌面的右邊緣,如圖所示.當物塊1滑上與桌面等高的水平傳送帶后,經(jīng)過一段時間到達傳送帶的最右端,若傳送帶的速度大于v0且保持不變,物塊1和物塊2與傳送帶間的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2(μ1<μ2),則在此過程中(不考慮桌子邊緣與傳送帶間的縫隙,細線的長度小于傳 30、送帶的長度)( )
A.物塊2在桌面上可能先做勻加速運動后做勻速運動
B.兩物塊都在傳送帶上時,它們所受的摩擦力一定不相等
C.兩物塊在任何時刻的速度和加速度都相等
D.可能存在物塊1與物塊2加速度不相等的階段
答案:AD
解析:物塊1滑上傳送帶后,在滑動摩擦力的作用下做勻加速運動,由于物塊1和物塊2通過不可伸長的細線連接,故物塊2也做勻加速運動;如果在物塊2滑上傳送帶之前,物塊的速度已經(jīng)等于傳送帶的速度,則此后物塊1、2均做勻速直線運動,故A正確;兩物塊都在傳送帶上時,如果兩物塊速度與傳送帶相同,則兩物塊所受靜摩擦力相等,均為零,故B錯誤;如果物塊2滑上傳送帶時,物塊2的速 31、度小于傳送帶的速度,由于兩個物塊的動摩擦因數(shù)μ1<μ2,則加速度a1 32、,物塊加速下滑時,再次對物塊和斜面體整體受力分析,根據(jù)牛頓第二定律,豎直方向有(M+m)g-N′=masin30°,對物塊受力分析,根據(jù)牛頓第二定律,有mgsin30°=ma,聯(lián)立得到N-N′=masin30°=mg(sin30°)2=3×10×0.25 N=7.5 N.故A、B、D錯誤,C正確.
6.[2019·北京西城區(qū)模擬]在光滑水平面上放置兩長度相同、質(zhì)量分別為m1和m2的木板P、Q,在木板的左端各有一大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊a和b,木板和物塊均處于靜止狀態(tài).現(xiàn)對物塊a和b分別施加水平恒力F1和F2,使它們向右運動.當物塊與木板分離時,P、Q的速度分別為v1、v2,物塊a、 33、b相對地面的位移分別為s1、s2.已知兩物塊與木板間的動摩擦因數(shù)相同,下列判斷正確的是( )
A.若F1=F2、m1>m2,則v1>v2、s1=s2
B.若F1=F2、m1 34、塊與木板分離時,a與P的相對位移為L=a0t-a1t,b與Q的相對位移為L=a0t-a2t.若m1>m2,則a1 35、于aa>ab,則t1 36、,F(xiàn)1>F2 B.a(chǎn)1=a2,F(xiàn)1 37、動時,細線保持與豎直方向成α角,若θ<α,則下列說法正確的是 ( )
A.輕桿對小球的彈力方向與細線平行
B.輕桿對小球的彈力方向沿著輕桿方向向上
C.輕桿對小球的彈力方向既不與細線平行也不沿著輕桿方向
D.此時輕桿的形變包括拉伸形變與彎曲形變
答案:AD
解析:分析細線下面的小鐵球,受力如圖甲所示,只受到重力和拉力,二者的合力沿水平方向,則有a=gtanα.分析輕桿下面的小球,設輕桿對小球的力F與豎直方向夾角為β,受力分析如圖乙,則有mg=Fcosβ,ma=Fsinβ,小鐵球加速度相同,則a=gtanβ,代入計算得β=α,所以A正確,B、C錯誤;由于彈力沒有沿桿的方向,所以 38、輕桿不但被拉伸,還被彎曲,因此D正確.
9.質(zhì)量為M的小車放在光滑水平面上,小車上用細線懸掛另一質(zhì)量為m的小球,且M>m.用一力F水平向右拉小球,使小球和小車一起以加速度a向右運動,細線與豎直方向成α角,細線的拉力大小為F1,如圖甲.若用一力F′水平向左拉小車,使小球和車一起以加速度a′向左運動時,細線與豎直方向也成α角,細線的拉力大小為F′1,如圖乙,則 ( )
A.a(chǎn)′=a,F(xiàn)′1=F1 B.a(chǎn)′>a,F(xiàn)′1>F1
C.a(chǎn)′a,F(xiàn)′1=F1
答案:D
解析:先對題圖甲中的整體受力分析,受重力、支持力和拉力F,根據(jù)牛頓第二定律有F=( 39、M+m)a.
再對題圖甲的小球受力分析,如圖(a).
根據(jù)牛頓第二定律有F-F1sinα=ma,F(xiàn)1cosα-mg=0.由以上三式可解得F1=,a=.再對題圖乙中小球受力分析如圖(b),由幾何關(guān)系得F合=mgtanα,F(xiàn)′1=,再由牛頓第二定律得到a′=gtanα,由于M>m,故a′>a,F(xiàn)′1=F1,故選D.
10.如圖所示,水平地面上有一車廂,車廂內(nèi)固定的平臺通過相同的彈簧把相同的物塊A、B壓在豎直側(cè)壁和水平的頂板上,已知A、B與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ,車廂靜止時,兩彈簧長度相同,A恰好不下滑,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g.現(xiàn)使車廂沿水平方向加速運動,為 40、保證A、B仍相對車廂靜止,則( )
A.速度可能向左,加速度可大于(1+μ)g
B.加速度一定向右,不能超過(1-μ)g
C.加速度一定向左,不能超過μg
D.加速度一定向左,不能超過(1-μ)g
答案:B
解析:
開始A恰好不下滑,對A分析有f=mg=μN=μF彈,解得F彈=,此時彈簧處于壓縮狀態(tài).當車廂做加速運動時,為了保證A不下滑,側(cè)壁對A的支持力必須大于等于,根據(jù)牛頓第二定律可知加速度方向一定向右.對B分析,fBm=μ(F彈-mg)≥ma,解得a≤(1-μ)g,故B正確,A、C、D錯誤.
二、非選擇題
11.
[2019·遼寧鞍山一中模擬]如圖所示,水平面 41、上有一固定著輕質(zhì)定滑輪O的木塊A,它的上表面與水平面平行,它的右側(cè)是一個傾角θ=37°的斜面.放置在A上的物體B和物體C通過一輕質(zhì)細繩相連,細繩的一部分與水平面平行,另一部分與斜面平行.現(xiàn)對A施加一水平向右的恒力F,使A、B、C恰好保持相對靜止.已知A、B、C的質(zhì)量均為m,重力加速度為g,不計一切摩擦,求恒力F的大?。?sin37°=0.6,cos37°=0.8)
答案:mg
解析:設繩的張力為T,系統(tǒng)加速度為a,以物體B為研究對象,水平方向物體B只受繩的拉力,由牛頓第二定律得T=ma;對物體C受力分析如圖所示,受繩的張力T、斜面的支持力FN和重力mg,加速度也為a.對力進行正交分解: 42、
水平方向有FNsinθ-Tcosθ=ma;
豎直方向有FNcosθ+Tsinθ=mg,
聯(lián)立解得a=,
以A、B、C整體為研究對象有F=3ma,
解得F=mg.
12.[2019·重慶八中模擬]如圖所示,質(zhì)量M=1 kg的木板靜置于傾角為37°的足夠長的固定斜面上的某個位置,質(zhì)量m=1 kg、可視為質(zhì)點的小物塊以初速度v0=5 m/s從木板的下端沖上木板,同時在木板上端施加一個沿斜面向上的外力F=14 N,使木板從靜止開始運動,當小物塊與木板共速時,撤去該外力,最終小物塊從木板的下端滑出.已知小物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.25,木板與斜面之間的動摩擦因數(shù)為0.5,最大靜摩 43、擦力等于滑動摩擦力,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)物塊和木板共速前,物塊和木板的加速度;
(2)木板的最小長度;
(3)物塊在木板上運動的總時間.
答案:(1)見解析 (2) m (3)s
解析:(1)物塊與木板共速前,對物塊分析有mgsinθ+μ1mgcosθ=ma1,得a1=8 m/s2,方向沿斜面向下,物塊減速上滑;
對木板分析有F+μ1mgcosθ-Mgsinθ-μ2(m+M)gcosθ=Ma2,
得a2=2 m/s2,方向沿斜面向上,木板加速上滑.
(2)物塊與木板共速時有v共=v0-a1t1,v共=a2t1,
代入數(shù)據(jù) 44、解得t1=0.5 s,v共=1 m/s,
共速時物塊與木板的相對位移
Δx1=v0t1-a1t-a2t=1.25 m,
撤掉F后,物塊相對于木板上滑,加速度大小仍為a1=8 m/s2,物塊減速上滑,
對木板有
Mgsinθ+μ2(M+m)gcosθ-μ1mgcosθ=Ma′2,
則a′2=12 m/s2,方向沿斜面向下,木板減速上滑.
由于Mgsinθ+μ1mgcosθ=μ2(M+m)gcosθ,
則木板速度減為零后,物塊在木板上滑動時,木板保持靜止,
經(jīng)過t2=s,木板停止,經(jīng)過t′2=s,物塊速度減為零,
此過程,物塊和木板的相對位移Δx2=t′2-t2= m,
故木板的最小長度Lmin=Δx1+Δx2= m.
(3)物塊在木板上下滑時,木板靜止不動,
物塊的加速度a′1=gsinθ-μ1gcosθ=4 m/s2,
Lmin=a′1t,得t3=s,
物塊在木板上運動的總時間t=t1+t′2+t3=s.
18
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