《(通用版)2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 第一板塊 第4講 以加速度為橋梁巧解動(dòng)力學(xué)“三類典型問題”講義(含解析).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(通用版)2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 第一板塊 第4講 以加速度為橋梁巧解動(dòng)力學(xué)“三類典型問題”講義(含解析).doc(13頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
以加速度為橋梁巧解動(dòng)力學(xué)“三類典型問題”
考法
學(xué)法
應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題是高考必考內(nèi)容,其中有三類典型問題:連接體問題、傳送帶問題、板—塊模型問題,這三類問題均是高考的熱點(diǎn)。解答這三類問題需要的知識(shí)有:勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、受力分析等。用到的思想方法有:①整體法和隔離法;②正交分解法;③作圖法;④圖像法;
⑤等效思想;⑥臨界極值思想。
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[知能全通]————————————————————————————————
1.連接體問題中的兩類瞬時(shí)性模型
剛性繩(或接觸面)
彈簧(或橡皮繩)
不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,剪斷(或脫離)后,其彈力立即消失,不需要形變恢復(fù)時(shí)間
兩端同時(shí)連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩),形變量大,其形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間,在瞬時(shí)性問題中,其彈力的大小通??梢钥闯杀3植蛔?
2.動(dòng)力學(xué)連接體問題中整體法、隔離法的選用原則
(1)當(dāng)連接體中各物體具有共同的加速度時(shí),一般采用整體法;當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不同時(shí),一般采用隔離法。
(2)求連接體內(nèi)各物體間的相互作用力時(shí)必須采用隔離法。
[題點(diǎn)全練]————————————————————————————————
1.如圖所示,物塊A放在木板B上,A、B的質(zhì)量均為m,A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。若將水平力作用在A上,使A剛好要相對(duì)B滑動(dòng),此時(shí)A的加速度為a1;若將水平力作用在B上,使B剛好要相對(duì)A滑動(dòng),此時(shí)B的加速度為a2,則a1與a2的比為( )
A.1∶1 B.2∶3
C.1∶3 D.3∶2
解析:選C 當(dāng)水平力作用在A上,使A剛好要相對(duì)B滑動(dòng),此時(shí)A、B的加速度相等,單獨(dú)對(duì)B分析,B的加速度為:aB=a1==μg;當(dāng)水平力作用在B上,使B剛好要相對(duì)A滑動(dòng),此時(shí)A、B間的摩擦力剛好達(dá)到最大,A、B的加速度相等,有:aA=
a2==μg,可得a1∶a2=1∶3,C正確。
2.如圖所示,50個(gè)大小相同、質(zhì)量均為m的小物塊,在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。已知斜面足夠長(zhǎng),傾角為30,各小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,重力加速度為g,則第46個(gè)小物塊對(duì)第45個(gè)小物塊的作用力大小為( )
A.F
B.F
C.mg+F
D.因?yàn)閯?dòng)摩擦因數(shù)未知,所以不能確定
解析:選B 以50個(gè)小物塊組成的整體為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得a==-g(sin 30+μcos 30),以下側(cè)45個(gè)小物塊為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得F-45mgsin 30-μ45mgcos 30-FN=45ma,解得FN=F,故B
正確。
3.(2018保定調(diào)研)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2的物塊A和B通過一輕彈簧連接在一起并放置于水平傳送帶上,水平輕繩一端連接A,另一端固定在墻上,A、B與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。傳送帶沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后,突然剪斷輕繩的瞬間,設(shè)A、B的加速度大小分別為aA和aB(彈簧在彈性限度內(nèi),重力加速度為g),則( )
A.a(chǎn)A=μg,aB=μg
B.a(chǎn)A=μg,aB=0
C.a(chǎn)A=μg,aB=0
D.a(chǎn)A=μg,aB=μg
解析:選C 系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)A和B均受到向右的滑動(dòng)摩擦力,B受到的滑動(dòng)摩擦力大小為μm2g,等于彈簧向左的彈力大小F,B受到的合外力為0。剪斷輕繩瞬間,彈簧彈力和B受到的滑動(dòng)摩擦力都不變,則B的加速度大小aB=0;A的加速度大小aA==μg,選項(xiàng)C對(duì)。
[研一題]————————————————————————————————
如圖甲所示,傾斜的傳送帶正以恒定速度v1沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶的傾角為37。一物塊以初速度v0從傳送帶的底部沖上傳送帶并沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的vt圖像如圖乙所示,物塊到傳送帶頂端時(shí)速度恰好為零,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2,則( )
A.傳送帶的速度為4 m/s
B.傳送帶底端到頂端的距離為14 m
C.物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
D.物塊所受的摩擦力方向一直與物塊運(yùn)動(dòng)的方向相反
[解析] 如果v0小于v1,則物塊沿傳送帶向上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度不變,與題圖乙不符,因此物塊的初速度v0一定大于v1。結(jié)合題圖乙可知物塊減速運(yùn)動(dòng)到與傳送帶速度相同后,繼續(xù)做減速運(yùn)動(dòng),但加速度發(fā)生變化,由此可以判斷傳送帶的速度為4 m/s,選項(xiàng)A
正確;傳送帶底端到頂端的距離等于題圖乙中圖線與橫軸所圍的面積,即(4+12)1 m+14 m=10 m,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;0~1 s內(nèi),a1=gsin θ+μgcos θ=8 m/s2,1~2 s內(nèi),a 2=gsin θ-μgcos θ=4 m/s2,解得μ=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在1~2 s內(nèi),物塊所受的摩擦力方向與物塊的運(yùn)動(dòng)方向相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
[答案] A
[悟一法]————————————————————————————————
傳送帶問題的突破口——初態(tài)、共速、末態(tài)
[通一類]————————————————————————————————
1.(2019屆高三衡水調(diào)研)如圖甲所示,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率v1沿順時(shí)針方向運(yùn)行,初速度大小為v2的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí),小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的vt圖像(以地面為參考系)如圖乙所示。已知v2>v1,則( )
A.t1時(shí)刻,小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大
B.t1時(shí)刻,小物塊離A處的距離達(dá)到最大
C.0~t2時(shí)間內(nèi),小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~t3時(shí)間內(nèi),小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用
解析:選B 由題圖乙可知:t1時(shí)刻小物塊向左運(yùn)動(dòng)最遠(yuǎn),即離A處的距離達(dá)到最大,t1~t2時(shí)間內(nèi),小物塊向右加速,但相對(duì)傳送帶還是向左滑動(dòng),因此t2時(shí)刻小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大,A錯(cuò)誤,B正確;0~t2時(shí)間內(nèi),小物塊受到的摩擦力方向始終向右,t2~t3時(shí)間內(nèi)小物塊與傳送帶共速,摩擦力為零,C、D錯(cuò)誤。
2.(2018鄭州模擬)如圖所示為糧袋的傳送裝置,已知A、B間長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時(shí)其運(yùn)行速度為v,糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋輕輕放到運(yùn)行中的傳送帶上,關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動(dòng),以下說法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)( )
A.糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較,可能大,也可能相等或小
B.糧袋開始運(yùn)動(dòng)的加速度為g(sin θ-μcos θ),若L足夠大,則以后將一定以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)
C.若μ≥tan θ,則糧袋從A到B一定一直做加速運(yùn)動(dòng)
D.不論μ大小如何,糧袋從A到B一直做勻加速運(yùn)動(dòng),且a>gsin θ
解析:選A 糧袋在傳送帶上可能一直做勻加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度小于v,可能先做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度與傳送帶相同后,做勻速運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度與v相同,也可能先做加速度較大的勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度與傳送帶相同后做加速度較小的勻加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大于v,故A正確;糧袋開始運(yùn)動(dòng)時(shí)受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力,大小為μmgcos θ,根據(jù)牛頓第二定律得,加速度a=g(sin θ+μcos θ),故B錯(cuò)誤;若μ≥tan θ,糧袋從A到B可能一直做勻加速運(yùn)動(dòng),也可能先做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度與傳送帶相同后,做勻速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;由以上分析可知,糧袋從A到B不一定一直做勻加速運(yùn)動(dòng),故D
錯(cuò)誤。
[研一題]————————————————————————————————
(2018鐵嶺協(xié)作體模擬)如圖所示,質(zhì)量為M=10 kg的小車停放在光滑水平面上,在小車右端施加一個(gè)F=10 N的水平恒力。當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到2.8 m/s時(shí),在其右端輕輕放上一質(zhì)量m=2.0 kg的小黑煤塊(小黑煤塊視為質(zhì)點(diǎn)且初速度為零),從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí),煤塊與小車間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20。假定小車足夠長(zhǎng),g=10 m/s2。則下列說法中正確的是
( )
A.煤塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.小車一直做加速度不變的勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.煤塊在前3 s內(nèi)前進(jìn)的位移為9 m
D.煤塊最終在小車上留下的痕跡長(zhǎng)度為2.8 m
[解析] 根據(jù)牛頓第二定律,計(jì)時(shí)開始時(shí)對(duì)煤塊有:μFN=ma1,F(xiàn)N-mg=0,解得:
a1=2 m/s2,對(duì)小車有:F-μFN=Ma2,解得:a2=0.6 m/s2,經(jīng)過時(shí)間t,煤塊和小車的速度相等,煤塊的速度為:v1=a1t,小車的速度為:v2=v+a2t,v1=v2,解得:t=2 s,以后煤塊和小車共速,根據(jù)牛頓第二定律:F=(M+m)a3,解得:a3= m/s2,即煤塊和小車一起以加速度a3= m/s2 做勻加速運(yùn)動(dòng),A、B 錯(cuò)誤;在前2 s 內(nèi)煤塊前進(jìn)的位移為:x1=a1t2=222 m=4 m,然后和小車共同運(yùn)動(dòng)1 s時(shí)間,此1 s時(shí)間內(nèi)位移為:x1′=v1t′+ a3t′2≈4.4 m,故煤塊在前3 s內(nèi)前進(jìn)的位移為4 m+4.4 m=8.4 m,C錯(cuò)誤;在前2 s內(nèi)煤塊前進(jìn)的位移x1=4 m,小車前進(jìn)的位移為:x2=vt+a2t2=m=6.8 m,兩者的相對(duì)位移(即痕跡長(zhǎng)度)為:Δx=x2-x1=6.8 m-4 m=2.8 m,D正確。
[答案] D
[悟一法]————————————————————————————————
1.板—塊模型類問題中,滑動(dòng)摩擦力的分析方法與傳送帶類似,但這類問題比傳送帶類問題更復(fù)雜,因?yàn)槟景逋艿侥Σ亮Φ挠绊懸沧鰟蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng),處理此類問題要注意從速度、位移、時(shí)間等角度,找到兩者運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系。
2.滑塊不從木板的末端掉下來的臨界條件是滑塊到達(dá)木板末端時(shí)的速度與木板的速度恰好相等,如果木板做變速運(yùn)動(dòng)或者傾斜放置,還要求滑塊與木板間的最大靜摩擦力足夠大。
[通一類]————————————————————————————————
1.如圖所示,固定斜面C的傾角為θ,長(zhǎng)木板A與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,A沿斜面下滑時(shí)加速度為a1,現(xiàn)將B置于長(zhǎng)木板A頂端,A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,此時(shí)釋放A、B,A的加速度為a2,B的加速度為a3,則下列說法正確的是( )
A.若μ1>μ2,則有a1=a2
μ2,則有a2a3
D.若μ1<μ2,則有a1>a2=a3
解析:選B 若μ1>μ2,A、B之間有相對(duì)滑動(dòng),且B的加速度大于A的加速度,a2a1,A錯(cuò)誤,B正確;若μ1<μ2,A、B將一起以相同的加速度下滑,故a1=a2=a3,C、D錯(cuò)誤。
2.[多選]如圖所示,在水平長(zhǎng)直軌道上,有一長(zhǎng)木板在外力控制下始終向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),小物塊P、Q(視為質(zhì)點(diǎn))由跨過光滑定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩相連處于靜止?fàn)顟B(tài),且輕繩AQ水平,OP、OQ與豎直方向的夾角均為θ=45。若小物塊Q的質(zhì)量為m,小物塊P與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,重力加速度為g,則下列說法中正確的是( )
A.AQ的拉力大小為mg
B.P的質(zhì)量為(+1)m
C.若AQ被剪斷,則在剪斷瞬間,Q的加速度大小為g
D.長(zhǎng)木板對(duì)P的作用力與P對(duì)長(zhǎng)木板的作用力大小相等
解析:選ABD 對(duì)Q受力分析,受到豎直向下的重力mg、AQ的拉力T1以及OQ的拉力T2,三力平衡,如圖所示,根據(jù)力的合成與分解可得,AQ的拉力T1=mgtan θ=mg,A正確;OQ的拉力為T2==mg,對(duì)P受力分析,受到豎直向下的重力Mg、豎直向上的支持力N、向右的滑動(dòng)摩擦力Ff及OP的拉力,同一條繩上的拉力相同,所以O(shè)P的拉力也是T2,處于平衡狀態(tài),受力分析如圖所示,又Ff=μN(yùn),T2sin θ=Ff,T2cos θ+N=Mg,解得:M=(+1)m,B正確;若AQ被剪斷,則在剪斷瞬間,Q只受到重力和OQ的拉力,Q開始做圓周運(yùn)動(dòng),所以Q的加速度的方向與OQ的方向垂直,所以加速度大小為a=gsin θ=g,C錯(cuò)誤;長(zhǎng)木板對(duì)P的作用力和P對(duì)長(zhǎng)木板的作用力是一對(duì)作用力與反作用力,所以大小相等,D正確。
[專題強(qiáng)訓(xùn)提能]
1.(2019屆高三天津模擬)一皮帶傳送裝置如圖所示,輕彈簧一端固定,另一端連接一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊,已知滑塊與皮帶之間存在摩擦。現(xiàn)將滑塊輕放在逆時(shí)針勻速運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶上,彈簧恰好處于自然長(zhǎng)度且軸線水平。若在彈簧從自然長(zhǎng)度到第一次達(dá)到最長(zhǎng)的過程中,滑塊始終未與皮帶達(dá)到共速,則在此過程中滑塊的速度和加速度變化情況是( )
A.速度增大,加速度增大
B.速度增大,加速度減小
C.速度先增大后減小,加速度先增大后減小
D.速度先增大后減小,加速度先減小后增大
解析:選D 滑塊輕放到皮帶上,受到向左的滑動(dòng)摩擦力,開始摩擦力大于彈簧的彈力,向左做加速運(yùn)動(dòng),在此過程中,彈簧的彈力逐漸增大,根據(jù)牛頓第二定律,加速度逐漸減小,當(dāng)彈簧的彈力與摩擦力相等時(shí),速度達(dá)到最大,然后彈力大于摩擦力,加速度方向與速度方向相反,滑塊做減速運(yùn)動(dòng),彈簧彈力繼續(xù)增大,根據(jù)牛頓第二定律得,加速度逐漸增大,速度逐漸減小,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。
2.(2018全國卷Ⅰ)如圖,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊P,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上,使其向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。以x表示P離開靜止位置的位移,在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)前,下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是( )
解析:選A 設(shè)物塊P靜止時(shí),彈簧的壓縮量為x0,則有kx0=mg,在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)前,物塊受力如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律得F+k(x0-x)-mg=ma,整理得F=kx+ma,即F是x的一次函數(shù),選項(xiàng)A正確。
3.如圖所示,物塊M在傾角為θ、靜止的足夠長(zhǎng)的傳送帶上以速度v0勻速下滑時(shí),傳送帶突然啟動(dòng),方向如圖中箭頭所示,在傳送帶的速度由零逐漸增加到2v0后勻速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,以下分析正確的是( )
A.M下滑的速度不變
B.M開始在傳送帶上加速到2v0后沿傳送帶勻速下滑
C.M先沿傳送帶勻速下滑,后加速下滑,最后再勻速下滑
D.M受到的摩擦力方向始終沿傳送帶向上
解析:選C 傳送帶靜止時(shí),M勻速下滑,故mgsin θ=Ff,當(dāng)傳送帶突然啟動(dòng)且速度
v<v0時(shí),M勻速下滑,M受到沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力;傳送帶速度v=v0瞬間,M受到沿斜面向上的靜摩擦力;傳送帶速度v>v0后,M可能受到向下的滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力,可能不受摩擦力,還可能受到向上的靜摩擦力,但M一定加速下滑,最終M速度達(dá)到2v0與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng),故C正確。
4.在兩個(gè)足夠長(zhǎng)的固定的相同斜面體上(其斜面光滑),分別有如圖甲、乙所示的兩套裝置,斜面體B的上表面水平且光滑,長(zhǎng)方體D的上表面與斜面平行且光滑,p是固定在B、D上的小柱,完全相同的兩只彈簧一端固定在p上,另一端分別連在A和C上,在A與B、C與D分別保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)沿斜面自由下滑的過程中,下列說法正確的是( )
A.兩彈簧都處于拉伸狀態(tài)
B.兩彈簧都處于壓縮狀態(tài)
C.彈簧L1處于壓縮狀態(tài),彈簧L2處于原長(zhǎng)
D.彈簧L1處于拉伸狀態(tài),彈簧L2處于壓縮狀態(tài)
解析:選C 由于斜面光滑,A與B、C與D分別沿斜面下滑的加速度相同,為gsin α。對(duì)于題圖甲,以A為研究對(duì)象,重力與支持力的合力沿豎直方向,而A沿水平方向的加速度:ax=acos α=gsin αcos α,該加速度由水平方向彈簧的彈力提供,所以彈簧L1處于壓縮狀態(tài);對(duì)于題圖乙,以C為研究對(duì)象,重力與斜面支持力的合力大?。篎合=mgsin α,即C不受彈簧的彈力,彈簧L2處于原長(zhǎng)。故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。
5.光滑水平地面上有兩個(gè)疊放在一起的斜面體A、B,兩斜面體形狀大小完全相同,質(zhì)量分別為M、m。如圖甲、乙所示,對(duì)上面或下面的斜面體施加水平方向的恒力F1、F2,均可使兩斜面體相對(duì)靜止地做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知兩斜面體間的摩擦力為零,則F1與F2之比為( )
A.M∶m B.m∶M
C.m∶(M+m) D.M∶(M+m)
解析:選A F1作用于A時(shí),設(shè)A和B之間的彈力為N,對(duì)A有:Ncos θ=Mg,對(duì)B有:Nsin θ=ma,對(duì)A和B組成的整體有:F1=(M+m)a=gtan θ;F2作用于A時(shí),對(duì)B有:mgtan θ=ma′,對(duì)A和B組成的整體有:F2=(M+m)a′=(M+m)gtan θ,=,A對(duì)。
6.[多選]如圖所示,在光滑的水平桌面上放一質(zhì)量為m乙=5 kg的盒子乙,乙內(nèi)放置一質(zhì)量為m丙=1 kg的滑塊丙,用一質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩跨過光滑的定滑輪將一質(zhì)量為m甲=2 kg 的物塊甲與乙相連接,其中連接乙的細(xì)繩與水平桌面平行?,F(xiàn)由靜止釋放甲,在以后的運(yùn)動(dòng)過程中,乙與丙之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng),假設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中乙始終沒有離開水平桌面,取重力加速度g=10 m/s2。則( )
A.細(xì)繩對(duì)乙的拉力大小為20 N
B.乙的加速度大小為2.5 m/s2
C.乙對(duì)丙的摩擦力大小為2.5 N
D.定滑輪受到細(xì)繩的作用力為30 N
解析:選BC 設(shè)細(xì)繩的拉力為FT,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)甲,有m甲g-FT=m甲a;對(duì)乙和丙組成的整體,有FT=(m乙+m丙)a,聯(lián)立解得FT=15 N,a=2.5 m/s2,A錯(cuò)誤,B正確;對(duì)丙受力分析,受重力、支持力和靜摩擦力作用,根據(jù)牛頓第二定律,有f=m丙a=1
2.5 N=2.5 N,C正確;細(xì)繩中的張力為15 N,由于滑輪兩側(cè)細(xì)繩相互垂直,根據(jù)平行四邊形定則,其對(duì)定滑輪的作用力為15 N,D錯(cuò)誤。
7.(2018合肥檢測(cè))如圖所示,長(zhǎng)為6 m的水平傳送帶沿順時(shí)針方向以恒定速度v1=2 m/s 運(yùn)行。一小物塊從與傳送帶等高的光滑水平臺(tái)面滑上傳送帶,其速度大小為v2=5 m/s。若小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,重力加速度g=10 m/s2,下列說法中正確的是( )
A.小物塊在傳送帶上先向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng),然后向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.若傳送帶的速度為1 m/s,小物塊將從傳送帶左端滑出
C.若傳送帶的速度為5 m/s,小物塊將以5 m/s的速度從傳送帶右端滑出
D.若小物塊的速度為4 m/s,小物塊將以4 m/s的速度從傳送帶右端滑出
解析:選B 小物塊在傳送帶上先向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度大小為a,速度減至零時(shí)通過的位移為x,根據(jù)牛頓第二定律得μmg=ma,得 a=μg=2 m/s2,則 x== m=6.25 m>6 m,所以小物塊將從傳送帶左端滑出,不會(huì)向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;傳送帶的速度為1 m/s和5 m/s時(shí),小物塊在傳送帶上受力情況與題述條件下相同,則運(yùn)動(dòng)情況相同,都將從傳送帶左端滑出,B正確,C錯(cuò)誤;小物塊的速度為4 m/s時(shí),速度減至零時(shí)通過的位移x′= m=4 m<6 m,小物塊減速到零后反向加速,小物塊將以2 m/s的速度從傳送帶右端滑出,D錯(cuò)誤。
8.(2018林州一中質(zhì)檢)如圖所示,在傾角θ=30的光滑斜面上,物塊A、B質(zhì)量分別為m和2m,物塊A靜止在輕彈簧上面,物塊B用細(xì)線與斜面頂端相連,A、B緊挨在一起,但A、B之間無彈力,已知重力加速度為g。某時(shí)刻將細(xì)線剪斷,則剪斷細(xì)線的瞬間,下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.B的加速度為 B.A、B之間的彈力為
C.彈簧的彈力為 D.A的加速度為
解析:選A 剪斷細(xì)線前,對(duì)A分析,可得彈簧彈力F=mgsin θ=mg,剪斷細(xì)線的瞬間,由于彈簧彈力還來不及改變,所以彈力仍為F=mg,C正確;剪斷細(xì)線的瞬間,細(xì)線對(duì)B的拉力消失,A、B將共同沿斜面向下運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律可得3mgsin θ-F=
3ma,解得a=g,A錯(cuò)誤,D正確;以B為研究對(duì)象,可得2mgsin θ-FN=2ma,解得
FN=mg,B正確。
9.(2018北京西城區(qū)模擬)如圖所示,物體A疊放在物體B上,B置于光滑水平面上。A、B質(zhì)量分別為6.0 kg和2.0 kg,A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。在A上施加水平向右的拉力F,開始時(shí)F=10 N,此后逐漸增大,在增大到45 N的過程中,取最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g=10 m/s2。以下判斷正確的是( )
A.A、B間始終沒有相對(duì)滑動(dòng)
B.A、B間從受力開始就有相對(duì)滑動(dòng)
C.當(dāng)拉力F<12 N時(shí),A、B均保持靜止?fàn)顟B(tài)
D.A、B開始沒有相對(duì)滑動(dòng),當(dāng)F>18 N時(shí),開始相對(duì)滑動(dòng)
解析:選A 單獨(dú)對(duì)B分析,A、B間摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí),A、B剛好要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),此時(shí)aB==6 m/s2,再對(duì)整體分析:F=(mA+mB)aB=48 N,故只有當(dāng)拉力F>
48 N時(shí),A、B才發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),A對(duì),B、D錯(cuò);由于水平面光滑,只要有拉力兩物體就運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)。
10.[多選](2018桂林聯(lián)考)如圖所示,一小物體m(視為質(zhì)點(diǎn))從光滑圓弧軌道上與圓心O等高處由靜止釋放,圓弧半徑R=0.2 m,軌道底端與粗糙的傳送帶平滑連接,當(dāng)傳送帶靜止時(shí),物體m能滑過右端的B點(diǎn),且落在水平地面上的C點(diǎn),取重力加速度g=10 m/s2,則下列說法正確的是( )
A.物體m滑到最低點(diǎn)A時(shí)對(duì)軌道的壓力大小與軌道半徑R的大小有關(guān)
B.若傳送帶逆時(shí)針運(yùn)行,則物體m也能滑過B點(diǎn),落在C點(diǎn)
C.若傳送帶順時(shí)針運(yùn)行,則當(dāng)傳送帶速度v>2 m/s 時(shí),物體m落在C點(diǎn)的右側(cè)
D.若傳送帶順時(shí)針運(yùn)行,則當(dāng)傳送帶速度v<2 m/s 時(shí),物體m可能落在C點(diǎn)的右側(cè)
解析:選BCD 由機(jī)械能守恒定律得mgR=mv02,則v0=2 m/s,傳送帶靜止時(shí),在A點(diǎn),由牛頓第二定律得F-mg=m,得F=3mg,由牛頓第三定律知F′=F,可知F′與R無關(guān),A錯(cuò)誤;若傳送帶逆時(shí)針運(yùn)行,物體m也勻減速運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn),與靜止情況相同,落在C點(diǎn),B正確;若傳送帶順時(shí)針運(yùn)行,v>2 m/s,物體m加速運(yùn)動(dòng),落在C點(diǎn)右側(cè),C正確;若v<2 m/s,物體m可能先勻減速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)速度可能大于傳送帶靜止時(shí)到達(dá)B點(diǎn)的速度,可能落在C點(diǎn)右側(cè),D正確。
11.[多選]如圖甲所示,足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為θ,傳送帶勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在傳送帶上某位置輕輕放置一滑塊,滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,滑塊速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示,v0、t0已知,則( )
A.傳送帶一定逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
B.μ=tan θ+
C.傳送帶的速度大于v0
D.t0后滑塊的加速度為2gsin θ-
解析:選AD 若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)滑塊下滑時(shí)(mgsin θ>μmgcos θ),將一直勻加速到底端;當(dāng)滑塊上滑時(shí)(mgsin θ<μmgcos θ),先做勻加速運(yùn)動(dòng),在速度與傳送帶速度相等后將做勻速運(yùn)動(dòng),兩種情況均不符合題圖乙,故傳送帶是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)A正確;滑塊在0~t0時(shí)間內(nèi),所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下,勻加速下滑,a1=gsin θ+μgcos θ,由題圖乙可知a1=,則μ=-tan θ,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;滑塊與傳送帶的速度相等后的加速度a2=gsin θ-μgcos θ,解得a2=2gsin θ-,選項(xiàng)D正確;由前述分析結(jié)合題圖乙知,傳送帶的速度等于v0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。
12.[多選](2019屆高三深圳調(diào)研)如圖甲所示,質(zhì)量m=1 kg、初速度v0=6 m/s的物塊受水平向左的恒力F作用,在粗糙的水平地面上從O點(diǎn)開始向右運(yùn)動(dòng),O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物塊速率的平方隨位置坐標(biāo)變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,取g=10 m/s2,下列說法中正確的是( )
A.t=2 s時(shí)物塊速度為零
B.t=3 s時(shí)物塊回到O點(diǎn)
C.恒力F大小為2 N
D.物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1
解析:選ACD 物塊向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為:a1== m/s2=
3 m/s2,物塊向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)到速度為零的時(shí)間為:t1==2 s,故A正確;物塊反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為:a2== m/s2=1 m/s2,反向加速回到O點(diǎn)所用的時(shí)間t′== s=2 s,故B錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律得:F+Ff=ma1,F(xiàn)-Ff=ma2,解得:F=2 N,F(xiàn)f=1 N,則物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為:μ==0.1,故C、D正確。
13.[多選](2018宜春四校聯(lián)考)如圖甲所示,平行于光滑斜面的輕彈簧勁度系數(shù)為k,一端固定在傾角為θ的斜面底端,另一端與物塊A連接,物塊B與物塊A接觸但不粘連;兩物塊A、B質(zhì)量均為m,初始時(shí)均靜止?,F(xiàn)用平行于斜面向上的力F拉動(dòng)B,使B做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng),A、B在開始一段時(shí)間內(nèi)的v t關(guān)系分別對(duì)應(yīng)圖乙中A、B圖線(t1時(shí)刻A、B的圖線相切,t2時(shí)刻對(duì)應(yīng)A圖線的最高點(diǎn)),重力加速度為g,則( )
A.t2時(shí)刻,彈簧形變量為0
B.t1時(shí)刻,彈簧形變量為
C.從開始到t2時(shí)刻,拉力F逐漸增大
D.從t1時(shí)刻開始,拉力F恒定不變
解析:選BD 由題圖知,t2時(shí)刻A的加速度為零,速度最大,根據(jù)牛頓第二定律和胡克定律有mgsin θ=kx1,則x1=,故A錯(cuò)誤;t1時(shí)刻A、B開始分離,對(duì)A根據(jù)牛頓第二定律得kx2-mgsin θ=ma,則x2=,故B正確;從開始到t1時(shí)刻,對(duì)A、B整體,根據(jù)牛頓第二定律得F+kx-2mgsin θ=2ma,得F=2mgsin θ+2ma-kx,x減小,F(xiàn)增大,從t1時(shí)刻開始,對(duì)B由牛頓第二定律得F-mgsin θ=ma,得F=mgsin θ+ma,可知F不變,故C錯(cuò)誤,D正確。
14.[多選](2018云南師大附中模擬)如圖所示,質(zhì)量為M的木板放在光滑的水平面上,木板的右端有一質(zhì)量為m的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),在木板上施加一水平向右的恒力F,木塊和木板由靜止開始運(yùn)動(dòng)最后分離。設(shè)分離時(shí)木塊相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的位移為x,保證木塊和木板會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的情況下,下列方法可使位移x增大的是( )
A.僅增大木板的質(zhì)量M
B.僅減小木塊的質(zhì)量m
C.僅增大恒力F
D.僅增大木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)
解析:選AD 設(shè)木板長(zhǎng)為L(zhǎng),當(dāng)木塊與木板分離時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,對(duì)于木板:F-μmg=Ma1,x1=a1t2,對(duì)于木塊:μmg=ma2,x2=a2t2,當(dāng)木塊與木板分離時(shí),它們的位移滿足L=a1t2-a2t2,解得t=,則木塊相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的位移為x=a2t2;僅增大木板的質(zhì)量M,a1變小,a2不變,則t增大,x增大,故A正確;僅減小木塊的質(zhì)量m,a1變大,a2不變,則t減小,x減小,故B錯(cuò)誤;僅增大恒力F,a1變大,a2不變,則t減小,x減小,故C錯(cuò)誤;僅增大木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),a1變小,a2變大,則t增大,x增大,故D正確。
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