2018_2019學(xué)年高中物理同步重難講練之牛頓運(yùn)動(dòng)定律學(xué)案(打包6套)新人教版.zip
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專題01 牛頓第一定律的理解和應(yīng)用
重難講練
1.對(duì)慣性的理解
(1)慣性是物體的固有屬性,慣性不是—種力.
(2)任何物體在任何情況下(不管是否受力,不管是否運(yùn)動(dòng)或怎樣運(yùn)動(dòng))都具有慣性.
(3)慣性的大小只由物體的質(zhì)量決定,與其他因素?zé)o關(guān),切勿認(rèn)為物體的速度越大,慣性越大.
(4)慣性與慣性定律不同.慣性是萬(wàn)物皆有的保持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種屬性,慣性定律則是物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)定律.
2.慣性的兩種表現(xiàn)形式
(1)物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現(xiàn)出來(lái)。
(2)物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí),慣性表現(xiàn)為使物體保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))。
3.對(duì)牛頓第一定律的理解
(1)明確了慣性的概念
牛頓第一定律的前半句話“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”,提示了物體所具有的一個(gè)重要的屬性——慣性,即物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),牛頓第一定律指出一切物體在任何情況下都具有慣性.因此牛頓第一定律又叫慣性定律.
(2)揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
牛頓第一定律的后半句話“除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)”,實(shí)質(zhì)上是揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.
(3)反映了物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止(即原來(lái)運(yùn)動(dòng)的保持其速度不變,原來(lái)靜止的保持靜止).不受外力作用的物體是不存在的,但物體所受外力的合力為零與不受外力在效果上是等效的,這就使牛頓第一定律具有了實(shí)際意義.
4. 牛頓第一定律的應(yīng)用技巧
(1)應(yīng)用牛頓第一定律分析實(shí)際問(wèn)題時(shí),要把生活感受和理論問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)深刻認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,正確理解力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,克服生活中一些錯(cuò)誤的直觀印象,建立正確的思維習(xí)慣。
(2)如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,則物體必然受到不為零的合外力作用。因此,判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變,以及如何改變,應(yīng)分析物體的受力情況。
【典例1】下列說(shuō)法正確的是( )
A.運(yùn)動(dòng)越快的汽車越不容易停下來(lái),是因?yàn)槠囘\(yùn)動(dòng)得越快,慣性越大
B.同一物體在地球上不同的位置受到的重力是不同的,但它的慣性卻不隨位置的變化而變化
C.一個(gè)小球豎直上拋,拋出后能繼續(xù)上升,是因?yàn)樾∏蜻\(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到了向上的推力
D.物體的慣性大小只與本身的質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量大的物體慣性大,質(zhì)量小的物體慣性小
【答案】 BD
【解析】 慣性是物體本身的固有屬性,其大小只與物體的質(zhì)量大小有關(guān),與物體的受力及運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān),故選項(xiàng)B、D正確;速度大的汽車要停下來(lái)時(shí),速度變化大,由Δv=at可知需要的時(shí)間長(zhǎng),慣性未變,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球上拋時(shí)是由于慣性向上運(yùn)動(dòng),并未受到向上的推力,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。
【典例2】關(guān)于牛頓第一定律的理解正確的是( )
A.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
B.不受外力作用時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變
C.在水平地面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái),是由于沒(méi)有外力維持木塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果
D.奔跑的運(yùn)動(dòng)員遇到障礙而被絆倒,這是因?yàn)樗艿酵饬ψ饔闷仁顾淖冊(cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
【答案】 ABD
【跟蹤訓(xùn)練】
1. 我國(guó)道路安全交通法規(guī)定,在各種小型車輛前排乘坐的人必須系好安全帶,因剎車時(shí)汽車會(huì)很快停下來(lái),而人還要繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),此時(shí)安全帶對(duì)人施加向后的拉力,保障人的安全,在這一過(guò)程中( )
A.人和汽車都具有慣性
B.人和汽車都沒(méi)有慣性
C.人具有慣性,汽車沒(méi)有慣性
D.汽車具有慣性,人沒(méi)有慣性
【答案】 A
【解析】 由牛頓第一定律可知,任何物體都具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),故選項(xiàng)A正確。
2.下列說(shuō)法正確的是( )
A.在高速公路上高速行駛的轎車的慣性比靜止在貨運(yùn)場(chǎng)的集裝箱貨車的慣性大
B.牛頓第一定律是根據(jù)理論推導(dǎo)出來(lái)的
C.在粗糙水平面上滾動(dòng)的小球最后會(huì)停下來(lái)是因?yàn)樾∏蚓哂袘T性
D.物體的速度逐漸增大同時(shí)加速度逐漸減小是有可能的
【答案】 D
【解析】 慣性是物體的固有屬性,質(zhì)量是其唯一量度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;牛頓第一定律是牛頓在伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加上邏輯推理得出的規(guī)律,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小球在粗糙水平面上受到摩擦力是小球停下來(lái)的原因,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;物體可以做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確。
3.一碗水置于火車車廂內(nèi)的水平桌面上。當(dāng)火車向右做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),水面形狀接近于圖( )
【答案】 A
【解析】 當(dāng)火車向右做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),碗內(nèi)的水由于慣性,保持原來(lái)較大的速度向右運(yùn)動(dòng),則只有圖A所示的情形符合要求,故選項(xiàng)A正確。
4. 關(guān)于牛頓第一定律,下面說(shuō)法中正確的是( )
A.牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
B.牛頓第一定律就是慣性
C.不受外力作用時(shí),物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變是由于物體具有慣性
D.運(yùn)動(dòng)的物體狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),物體必定受到外力的作用
【答案】 ACD
5. 如圖所示,一只盛水的容器固定在一個(gè)小車上,在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球,容器中水和鐵球、乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)容器隨小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),兩球的運(yùn)動(dòng)狀況是(以小車為參考系)( )
A.鐵球向左,乒乓球向右 B.鐵球向右,乒乓球向左
C.鐵球和乒乓球都向左 D.鐵球和乒乓球都向右
【答案】 A
【解析】 小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),由于慣性,鐵球和乒乓球都“想”保持原有的靜止?fàn)顟B(tài),由于與同體積的“水球”相比鐵球的質(zhì)量大,慣性大,鐵球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變,而同體積的“水球”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變,所以小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí),鐵球相對(duì)于小車向左運(yùn)動(dòng)。同理,由于與同體積的“水球”相比乒乓球的質(zhì)量小,慣性小,乒乓球相對(duì)向右運(yùn)動(dòng)。
6.下列關(guān)于利用慣性和防止慣性不利影響的事例中,正確說(shuō)法的是
A. 在月球上舉重比在地球上容易,所以質(zhì)量相同的物體在月球上比在地球上慣性小
B. 運(yùn)動(dòng)員沖到終點(diǎn)后,還要向前跑一段距離才能停下來(lái),說(shuō)明速度大的物體慣性大
C. 地球由西向東轉(zhuǎn),我們向上跳起后,由于慣性,還會(huì)落到原地
D. 為了減小運(yùn)動(dòng)物體的慣性,坐在小汽車前排的司機(jī)和乘客都應(yīng)系上安全帶
【答案】C
【解析】A、B、慣性是物體的固有屬性,大小只跟質(zhì)量有關(guān),跟其他任何因數(shù)沒(méi)有關(guān)系,故A、B錯(cuò)誤;C、人具有慣性,會(huì)隨著地球一起由西向東轉(zhuǎn),所以跳起后還會(huì)落到原地,故C正確;D、駕駛員系安全帶是為了防止由于慣性而被撞傷,不是為了減小慣性,故D錯(cuò)誤。故選C。
7.如圖所示,在豎直平面內(nèi)用輕質(zhì)細(xì)線懸掛一個(gè)小球,將小球 拉至A點(diǎn),使細(xì)線處于拉直狀態(tài),由靜止開(kāi)始釋放小球,不計(jì)摩擦,小球可在A、B兩點(diǎn)間來(lái)回?cái)[動(dòng).當(dāng)小球擺到B點(diǎn)時(shí),細(xì)線恰好斷開(kāi),則小球?qū)ⅲ? )
A. 在B點(diǎn)保持靜止 B. 沿BE方向運(yùn)動(dòng)
C. 沿BC方向運(yùn)動(dòng) D. 沿BD方向運(yùn)動(dòng)
【答案】B
模擬提升
1.(2019屆浙江省溫州九校高三上10月第一次聯(lián)考)
牛頓是最有影響的科學(xué)家,他是經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的建立者,是過(guò)去一千多年中最杰出的科學(xué)巨人之一。下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 牛頓利用“沖淡”重力實(shí)驗(yàn)證明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)
B. 牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律,認(rèn)為物體之間普遍存在萬(wàn)有引力
C. 牛頓利用扭秤最先測(cè)出了引力常量
D. 為了紀(jì)念牛頓,將力的國(guó)際單位命名為牛頓,并將其作為基本單位
【答案】B
【解析】A項(xiàng):伽利略利用“沖淡”重力實(shí)驗(yàn)證明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;
B項(xiàng):牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律,認(rèn)為物體之間普遍存在萬(wàn)有引力,故B正確;
C項(xiàng):卡文迪許利用扭秤最先測(cè)出了引力常量,使萬(wàn)有引力定律有了真正的使用價(jià)值,故C錯(cuò)誤;
D項(xiàng):力的單位牛頓并不是基本單位,故D錯(cuò)誤。
故應(yīng)選B。
2.(2019屆寧夏育才中學(xué)高三上月考)
下列說(shuō)法正確的是( )
A. 物體不受外力作用時(shí)一定處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
B. 在水平面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái),是沒(méi)有外力維持木塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果
C. 慣性就是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì),運(yùn)動(dòng)的物體慣性大,靜止的物體慣性小
D. 做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體和靜止的物體沒(méi)有慣性
【答案】A
3.(2019屆云南省紅河黃岡實(shí)驗(yàn)學(xué)校高三上9月月考)
關(guān)于慣性的大小,下列說(shuō)法中哪個(gè)是正確的( ?。?
A. 高速運(yùn)動(dòng)的物體不容易讓它停下來(lái),所以物體運(yùn)動(dòng)速度越大,慣性越大
B. 在月球上舉重比在地球上容易,所以同一個(gè)物體在月球上比在地球上慣性小
C. 兩個(gè)物體只要質(zhì)量相同,那么慣性就一定相同
D. 用相同的水平力分別推放在地面上的兩個(gè)材料不同的物體,則難以推動(dòng)的物體慣性大
【答案】C
【解析】(1)慣性大小取決于物體的質(zhì)量大小,與其運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;
(2)同一個(gè)物體在月球上和在地球上質(zhì)量相同,則慣性相同,故B錯(cuò)誤;
(3)慣性大小取決于物體的質(zhì)量大小,兩個(gè)物體質(zhì)量相同,慣性就相同,故C正確;
(4)物體的慣性只與質(zhì)量有關(guān)系,與推力無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤;
故本題正確答案選C。
4.(2019屆江蘇省清江中學(xué)高三第一次月考)
伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)證明了
A. 物體不受外力作用時(shí)總是保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)
B. 物體不受力作用時(shí),一定處于靜止?fàn)顟B(tài)
C. 要使物體運(yùn)動(dòng)就必須有力的作用,沒(méi)有力的作用物體就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)
D. 要使物體保持靜止就必須有力的作用,沒(méi)有力的作用物體就會(huì)運(yùn)動(dòng)
【答案】A
【解析】A.符合伽利略理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,故A正確;
故選:A.
5.(2019屆湖北省黃岡市高三年級(jí)9月質(zhì)量檢測(cè))
下列關(guān)于牛頓第一定律的說(shuō)法正確的是( )
A. 牛頓第一定律可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證
B. 牛頓第一定律說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因
C. 牛頓第一定律說(shuō)明物體做何種運(yùn)動(dòng)與其受力無(wú)關(guān)
D. 牛頓第一定律說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持
【答案】B
【解析】牛頓在歸納總結(jié)了伽利略、笛卡爾等科學(xué)家的結(jié)論的基礎(chǔ)上得出了牛頓第一定律,牛頓第一定律不可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。故A錯(cuò)誤;牛頓第一定律說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,選項(xiàng)B正確;牛頓第一定律說(shuō)明物體做何種運(yùn)動(dòng)與其受力有關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;牛頓第一定律說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B.
6.(2019屆安徽省六安二中高三(上)開(kāi)學(xué)測(cè)試)
下列事例中,屬于防止慣性不利影響的是
A. 用自行車后架帶較大的重物時(shí)需要用繩子捆扎好
B. 在行駛的公共汽車上站立的乘客須用手握住把手
C. 坐在飛機(jī)上的乘客在飛機(jī)升空和著陸時(shí)需系好安全帶
D. 松動(dòng)的斧頭,柄朝下在地上磕幾下,便可使斧頭與斧柄釘牢
【答案】ABC
【解析】A、質(zhì)量大的物體慣性大,所以用自行車后架帶較大的重物時(shí)需要用繩子捆扎好,是防止慣性故A正確。
B、在行駛的公共汽車上站立的乘客須用手握住把手,防止由于慣性乘客在加速時(shí)向后滑動(dòng),剎車時(shí)向前傾倒,是防止慣性故B正確。
C、自坐在飛機(jī)上的乘客在飛機(jī)升空和著陸時(shí)需系好安全帶,防止由于慣性給乘客帶來(lái)傷害,是防止慣性故C正確。
D、汽車進(jìn)站前一段距離司機(jī)就開(kāi)始關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng),由于慣性,汽車還會(huì)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),是利用慣性故D錯(cuò)誤。
故選ABC。
7.(2018云南省玉溪市易門一中高一下月考)
在谷物的收割和脫粒過(guò)程中,小石子、草屑等雜物很容易和谷物混在一起,另外,谷還有癟粒,為了將它們分離,農(nóng)民常用一種叫作“風(fēng)谷”的農(nóng)具分選,如圖所示,它的分選原理是( )
A. 小石子質(zhì)量大,飛得最近
B. 草屑和癟粒質(zhì)量小,飛得最遠(yuǎn)
C. 草屑和癟粒的慣性最大,飛得最近
D. 空氣阻力作用使它們速度變化快慢不同
【答案】D
故選D。
8.(2018山東省壽光現(xiàn)代中學(xué)高二6月月考)
伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是將可靠的事實(shí)和理論思維結(jié)合起來(lái),更能深刻地反映自然規(guī)律,伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)程序如下:
(1)減小第二斜面的傾角,小球在斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度;
(2)兩個(gè)對(duì)接的斜面,讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下,小球?qū)L上另一斜面;
(3)如果沒(méi)有摩擦,小球?qū)⑸祥_(kāi)到釋放時(shí)的高度;
(4)繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角,最后使它為水平面,小球沿水平面做持續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng),請(qǐng)按程序先后次序接列,并指出它究竟屬于可靠的事實(shí)還是通過(guò)思維過(guò)程得到的推論,下列選項(xiàng)正確的是(數(shù)字表示上述程序號(hào)碼)
A. 事實(shí)(2)→事實(shí)(1)→推論(3)→推論(4)
B. 事實(shí)(2)→推論(1)→事實(shí)(3)→推論(4)
C. 事實(shí)(2)→推論(3)→推論(1)→推論(4)
D. 事實(shí)(2)→事實(shí)(3)→推論(1)→推論(4)
【答案】C
【解析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)(2)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果:如果沒(méi)有摩擦,小球?qū)⑸仙结尫艜r(shí)的高度,即(3),進(jìn)一步假設(shè)若減小第二個(gè)斜面的傾角,小球在這斜面上仍然要達(dá)到原來(lái)的高度,即得出(1),繼續(xù)減小角度,最后使它成水平面,小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)勻速運(yùn)動(dòng),即(4),故C正確,ABD錯(cuò)誤。
9.(2018云南省玉溪市第二中學(xué)高一下期末考試)
關(guān)于慣性有下列說(shuō)法,其中正確的是( )
A. 物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性
B. 沒(méi)有力的作用,物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài)
C. 行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性
D. 運(yùn)動(dòng)物體如果沒(méi)有受到力的作用,將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)
【答案】AD
【解析】物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)稱為慣性,所以物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性,A正確;沒(méi)有力的作用,物體可能做勻速直線運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;一切物體都有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),說(shuō)明速度不變,不是指速率不變,C錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)物體如果沒(méi)有受到力的作用,物體將保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即勻速直線運(yùn)動(dòng),D正確.
9
專題02 牛頓第二定律的理解和應(yīng)用
重難講練
1. 牛頓第二定律的性質(zhì)
2. 合力、加速度、速度的關(guān)系
(1)物體的加速度由所受合力決定,與速度無(wú)必然聯(lián)系。
(2)合力與速度夾角為銳角,物體加速;合力與速度夾角為鈍角,物體減速。
(3)a=是加速度的定義式,a與v、Δv無(wú)直接關(guān)系;它給出了測(cè)量物體加速度的方法,這是物理上用比值定義物理量的方法.
a=是加速度的決定式。它揭示了物體產(chǎn)生加速度的原因及影響物體加速度的因素
【典例1】下列關(guān)于速度、加速度、合外力之間的關(guān)系,正確的是( )
A.物體的速度越大,則加速度越大,所受的合外力也越大
B.物體的速度為0,則加速度為0,所受的合外力也為0
C.物體的速度為0,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大
D.物體的速度很大,但加速度可能為0,所受的合外力也可能為0
【答案】 CD
【解析】 物體的速度大小和加速度大小沒(méi)有必然聯(lián)系,一個(gè)很大,另一個(gè)可以很小,甚至為0,物體所受合外力的大小決定加速度的大小,同一物體所受合外力越大,加速度一定也越大,故選項(xiàng)C、D正確。
【典例2】一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體,在6個(gè)恒定的共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)同時(shí)撤去大小分別為15N和20N的兩個(gè)力而其余力保持不變,此后物體做直線運(yùn)動(dòng)。關(guān)于此后該物體運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是 ( )
A. 一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小可能是5m/s2
B. 可能做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小是2m/s2
C. 一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小可能是15m/s2
D. 可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)
【答案】C
但加速度大小一定要大于2.5m/s2,故B錯(cuò)誤;由于撤去兩個(gè)力后其余力保持不變,則物體所受的合力不變,一定做勻變速運(yùn)動(dòng),加速度大小可能等于15 m/s2,該運(yùn)動(dòng)可能是直線運(yùn)動(dòng),也可能是曲線運(yùn)動(dòng),故C正確,D錯(cuò)誤。所以C正確,ABD錯(cuò)誤。
【典例3】如圖,水平面上一個(gè)物體向右運(yùn)動(dòng),將彈簧壓縮,隨后又被彈回直到離開(kāi)彈簧,則該物體從接觸彈簧到離開(kāi)彈簧的這個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.若接觸面光滑,則物體加速度的大小是先減小后增大
B.若接觸面光滑,則物體加速度的大小是先增大后減小再增大
C.若接觸面粗糙,則物體加速度的大小是先減小后增大
D.若接觸面粗糙,則物體加速度的大小是先增大后減小再增大
【答案】 D
【解析】 若接觸面光滑,則物體是在剛接觸彈簧時(shí)速度最大,加速度為零,隨著向右將彈簧壓縮,彈簧的彈力增大,則加速度一直增大,直至物體速度減小到零,然后物體反向運(yùn)動(dòng),反向過(guò)程是向右運(yùn)動(dòng)的逆過(guò)程,故向左運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度逐漸減小,故A、B錯(cuò)誤;若接觸面粗糙,設(shè)彈簧壓縮量為x,彈力和摩擦力方向均向左:kx+μmg=ma,x增大則a一直增大,直至速度減小到零,當(dāng)物體反向向左運(yùn)動(dòng)時(shí),kx-μmg=ma,x減小,則加速度減小,當(dāng)kx=μmg時(shí),加速度減小到零,之后kx<μmg,加速度開(kāi)始反向增大,D正確、C錯(cuò)誤.
【跟蹤訓(xùn)練】
1.如圖所示,位于水平地面上的質(zhì)量為m的物體,在大小為F,與水平方向成α角的拉力作用下沿水平地面做勻加速運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 如果地面光滑,物體的加速度為
B. 如果地面光滑,物體的加速度為
C. 如果物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體的加速度為
D. 如果物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體的加速度為
【答案】BD
【解析】對(duì)物塊受力分析,將F分解為水平方向和豎直方向兩個(gè)方向;
故選BD。
2.如圖所示,在光滑水平面上以水平恒力F拉動(dòng)小車和木塊,讓它們一起做無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的加速運(yùn)動(dòng),若小車質(zhì)量為M,木塊質(zhì)量為m,加速度大小為a,木塊和小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.對(duì)于這個(gè)過(guò)程,某同學(xué)用了以下4個(gè)式子來(lái)表達(dá)木塊受到的摩擦力的大小,下述表達(dá)式一定正確的是( )
A. F-Ma B. ma C. mg D. Ma
【答案】AB
【解析】AB、對(duì)木塊:,對(duì)小車:,故木塊受到的摩擦力的大小或,故AB正確;
C、由于不是滑動(dòng)摩擦力,不能通過(guò)公式Ff=μmg表達(dá),故C錯(cuò)誤;
D、Ma指的是物體M在過(guò)程中受到的合外力,故D錯(cuò)誤;
故選AB。
3.如圖所示,一個(gè)箱子放在水平地面上,箱內(nèi)有一固定的豎直桿,在桿上套著一個(gè)環(huán),箱子與桿的質(zhì)量為4kg,環(huán)的質(zhì)量為1kg,如圖所示,已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí),加速度a為3m/s2,g取10m/s2,則此時(shí)箱子對(duì)地面的壓力FN等于
A. FN=40N B. FN=53N C. FN=50N D. FN=47N
【答案】D
【解析】環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí),加速度a為3m/s2,有,解得f=7N;對(duì)箱子受力分析可得,D正確.
4. 如圖所示,物體在水平拉力F的作用下沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v.現(xiàn)讓拉力F逐漸減小,則物體的加速度和速度的變化情況應(yīng)是( )
A.加速度逐漸變小,速度逐漸變大
B.加速度和速度都在逐漸變小
C.加速度和速度都在逐漸變大
D.加速度逐漸變大,速度逐漸變小
【答案】 D
5.如圖所示,一小物塊從光滑斜面上某處滑下,從接觸彈簧到壓縮彈簧第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過(guò)程中,小物塊
A. 做減速運(yùn)動(dòng)
B. 先做減速運(yùn)動(dòng)后做加速運(yùn)動(dòng)
C. 加速度先減小后增大
D. 將靜止在第一次到達(dá)的最低點(diǎn)位置
【答案】C
【解析】小物塊接觸彈簧后,彈簧的彈力先小于重力沿斜面向下的分力,小物塊的合力沿斜面向下,加速
模擬提升
1.(2019屆貴州省銅仁市第一中學(xué)高三上第二次月考)
一物體從某一高度自由落下,落在直立于地面的輕彈簧上,如圖所示。在A點(diǎn),物體開(kāi)始與彈簧接觸,到B點(diǎn)時(shí),物體速度為零,然后被彈回。則下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 物體在A點(diǎn)的速率最大
B. 物體由A點(diǎn)到B點(diǎn)做的是變加速運(yùn)動(dòng)
C. 物體在B點(diǎn)時(shí)所受合力為零
D. 物體從A下降到B,以及從B上升到A的過(guò)程中,速率都是先增大后減小
【答案】BD
【解析】在A下降到B的過(guò)程中,開(kāi)始重力大于彈簧的彈力,加速度方向向下,物體做加速運(yùn)動(dòng),彈力在增大,則加速度在減小,當(dāng)重力等于彈力時(shí),速度達(dá)到最大,然后在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,彈力大于重力,根據(jù)牛頓第二定律知,加速度方向向上,加速度方向與速度方向相反,物體做減速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中彈力增大,加速度增大,到達(dá)最低點(diǎn),速度為零.知加速度先減小后增大,速度先增大后減小.所以A點(diǎn)的速率不是最大,故A錯(cuò)誤;物體從A點(diǎn)到B點(diǎn)加速度先減小后增大,是變加速運(yùn)動(dòng),故B正確;物體在B點(diǎn)時(shí),彈力大于重力,合力向上,合力為零的位置在AB之間,即彈力和重力相等的位置,故C錯(cuò)誤;物體從B回到A的過(guò)程是A到B過(guò)程的逆過(guò)程,返回的過(guò)程速度先增大后減?。蔇正確.故選BD.
2.(2019屆江西省上饒中學(xué)高三上開(kāi)學(xué)檢測(cè))
如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧的一端固定在墻上,另一端與置于水平面上、質(zhì)量均為m的物體A、B接觸(A與B和彈簧均未連接),彈簧水平且無(wú)形變.用水平力F緩慢推動(dòng)物體,在彈性限度內(nèi)彈簧長(zhǎng)度被壓縮了x0,此時(shí)物體靜止.已知物體A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體B與水平面間的摩擦不計(jì).撤去F后,物體A、B開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng),A運(yùn)動(dòng)的最大距離為4x0,重力加速度為g.則( )
A. 撤去F后,物體A和B先做勻加速運(yùn)動(dòng),再做勻減速運(yùn)動(dòng)
B. 撤去F后,物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為
C. 當(dāng)物體A、B一起開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)距離后分離
D. 當(dāng)物體A、B一起開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)距離x0后分離
【答案】C
究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律得物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a=.故B錯(cuò)誤。由上分析可知,當(dāng)彈簧的彈力與滑動(dòng)摩擦力大小相等、方向相反時(shí),速度最大,此時(shí)AB兩物體分開(kāi),彈簧的壓縮量為x=;物體A、B一起開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)距離為x=x0-,故D錯(cuò)誤,C正確;故選C。
3.(2019北京市朝陽(yáng)區(qū)力邁國(guó)際學(xué)校高三開(kāi)學(xué)測(cè)試)
電梯內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m的物體,用細(xì)線懸掛在電梯的天花板上。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,當(dāng)電梯以的加速度豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線對(duì)物體拉力的大小為
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】物體隨電梯一起運(yùn)動(dòng),故由牛頓第二定律可得:物體的合外力為:,方向豎直向下;又有物體只受重力和繩子拉力作用,所以,細(xì)線對(duì)物體拉力的大小為:,方向豎直向上;故選B。
4.(2019屆江蘇省清江中學(xué)高三第一次月考)
如圖所示,在光滑水平面上有一物塊受水平恒力F的作用而運(yùn)動(dòng),在其正前方固定一個(gè)足夠長(zhǎng)的輕質(zhì)彈簧,當(dāng)物塊與彈簧接觸并將彈簧壓至最短的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是
A. 物塊接觸彈簧后即做減速運(yùn)動(dòng)
B. 物塊接觸彈簧后先加速后減速
C. 當(dāng)彈簧最短時(shí),物塊有向左的加速度
D. 當(dāng)物塊的速度最大時(shí),它受的合力為零
【答案】BCD
【解析】A. 物體剛接觸彈簧時(shí),受到向左彈簧彈力的作用,但小于向右的水平恒力F,由牛頓第二定律可知物體仍然向右加速。故A錯(cuò)誤;
B. 由牛頓第二定律可知加速度和合外力同時(shí)變化,物體從接觸彈簧到壓縮量最大的過(guò)程中,合外力先減小到零,加速度也減小到零,而速度繼續(xù)增加;然后合外力再反向增大,加速度反向增大此時(shí)加速度和速度反向,速度逐漸減小。故B正確;
C. 當(dāng)彈簧處于壓縮量最大時(shí),彈力大于向右的恒力,合外力不為零,物塊有向左的加速度,故C正確;
D. 當(dāng)物體受到合外力為零時(shí),加速度為零,之前是加速度逐漸減小到零的加速過(guò)程,此時(shí)速度最大,故D正確。
故選:BCD.
5.(2019屆陜西省黃陵中學(xué)高三上開(kāi)學(xué)考試)
如圖所示,質(zhì)量相同的木塊A、B用輕彈簧連接置于光滑的水平面上,開(kāi)始時(shí)兩木塊靜止且彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài).現(xiàn)用水平恒力F推木塊A,在從開(kāi)始到彈簧第一次被壓縮到最短的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ?。?
A. B的加速度一直在減小
B. A的加速度先減小后增大
C. 當(dāng)A、B的速度相同時(shí),加速度aA>aB
D. 當(dāng)A、B的加速度相同時(shí),速度vA > vB
【答案】D
【解析】AB. 彈簧第一次被壓縮到最短瞬間,兩木塊速度相同,此過(guò)程,由于彈力不斷增大,作速度時(shí)間圖像如圖
故物體A做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng),物體B做加速度不斷變大的加速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,B錯(cuò)誤;
故選:D.
6.(2019屆河南省駐馬店經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)高級(jí)中學(xué)高三上第一次月考)
如圖所示,質(zhì)量相同的木塊A、B用輕質(zhì)彈簧連接,靜止在光滑的水平面上,此時(shí)彈簧處于自然狀態(tài)?,F(xiàn)用水平恒力F推A,則從力F開(kāi)始作用到彈簧至彈簧第一次被壓縮到最短的過(guò)程中
A. 彈簧壓縮到最短時(shí),兩木塊的速度相同
B. 彈簧壓縮到最短時(shí),兩木塊的加速度相同
C. 兩木塊速度相同時(shí),加速度
D. 兩木塊加速度相同時(shí),速度
【答案】ACD
【解析】從開(kāi)始推A到彈簧第一次被壓縮到最短的過(guò)程中,物體A的加速度逐漸減小,而B(niǎo)的加速度逐漸增大,?vA=vB 之前,A的加速度先大于B的加速度,后小于B的加速度,所以aA=aB時(shí),vA>vB, A的加速度繼續(xù)減小,B的加速度繼續(xù)增大,所以vA=vB時(shí),aB>aA,之后aA減小,aB增大,直到vA=vB時(shí),彈簧壓縮至最短。
由以上分析可知 ,ACD正確。
7.(2018高一上期末考試云南省曲靖市沾益區(qū)第四中學(xué))
如圖所示,當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊M 相對(duì)于車廂靜止于豎直車廂壁上,當(dāng)車的加速度增大時(shí),則:( )
A. M受摩擦力增大
B. 物塊M對(duì)車廂壁的壓力增大
C. M受靜摩擦力不變
D. 物塊M相對(duì)于車廂壁上滑
【答案】BC
知,物塊M對(duì)車廂壁的壓力增大,B正確;因?yàn)樽畲箪o摩擦力增大,物塊仍然能相對(duì)于車廂壁靜止,D錯(cuò)誤.
9.(2018-2019北京市朝陽(yáng)區(qū)力邁國(guó)際學(xué)校高三開(kāi)學(xué)測(cè)試)
如圖所示,質(zhì)量m = 0.78 kg的金屬塊放在水平桌面上,在大小F = 3.0 N、方向與水平方向夾角θ = 37o的拉力作用下,以v = 4.0 m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知,,取重力加速度m/s2。求:
(1)金屬塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)撤去拉力F后金屬塊在桌面上能滑行的距離d。
【答案】(1);(2)d=2.0m
【解析】(1)金屬塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),故受力平衡,則有:Fcosθ=μ(mg-Fsinθ)
所以金屬塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為:
(2)撤去拉力F后,金屬塊的合外力為:F合=f=μmg
故金屬塊做加速度為:a=μg=4m/s2的勻減速運(yùn)動(dòng);
那么由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得,撤去拉力F后金屬塊在桌面上能滑行的距離為.
10
專題03 牛頓第二定律的瞬時(shí)性
重難講練
1. 求解瞬時(shí)加速度的一般思路
2. 加速度可以隨著力的突變而突變,而速度的變化需要一個(gè)積累的過(guò)程,不會(huì)發(fā)生突變。
【典例1】 兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球,用兩條輕繩連接,處于平衡狀態(tài),如圖4所示?,F(xiàn)突然迅速剪斷輕繩OA,讓小球下落,在剪斷輕繩的瞬間,設(shè)小球A、B的加速度分別用a1和a2表示,則( )
A.a1=g,a2=g B.a1=0,a2=2g
C.a1=g,a2=0 D.a1=2g,a2=0
【答案】 A
【解析】 由于繩子張力可以突變,故剪斷OA后小球A、B只受重力,其加速度a1=a2=g。故選項(xiàng)A正確。
【典例2】(2019屆福建省廈門市湖濱中學(xué)高三上第一次階段檢測(cè))
如圖,物塊a、b和c的質(zhì)量相同,a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連,通過(guò)系在a上的細(xì)線懸掛于固定點(diǎn)O.整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將細(xì)線剪斷,將物塊a的加速度的大小記為a1,S1和S2相對(duì)于原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)分別記為Δl1和Δl2,重力加速度大小為g.在剪斷的瞬間( )
A. a1=3g B. a1=0
C. Δl1=2Δl2 D. Δl1=Δl2
【答案】AC
【解析】
對(duì)a、b、c分別受力分析如圖,
根據(jù)平衡條件,有:
對(duì)a:F2=F1+mg
對(duì)b:F1=F+mg
對(duì)c:F=mg
所以:F1=2mg
故C正確,D錯(cuò)誤。故選AC。
【典例3】如圖所示,A、B、C三球的質(zhì)量均為m,輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連,A、B間由一輕質(zhì)細(xì)線連接,B、C間由一輕桿相連。傾角為θ的光滑斜面固定在地面上,彈簧、細(xì)線與輕桿均平行于斜面,初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)線被燒斷的瞬間,下列說(shuō)法正確的是( )
A.A球的加速度沿斜面向上,大小為gsin θ
B.C球的受力情況未變,加速度為0
C.B、C兩球的加速度均沿斜面向下,大小均為gsin θ
D.B、C之間桿的彈力大小為0
【答案】 CD
的彈力不變,根據(jù)牛頓第二定律得A球的加速度沿斜面向上,大小a=2gsin θ,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;細(xì)線被燒斷的瞬間,把B、C看成整體,根據(jù)牛頓第二定律得B、C球的加速度a′=gsin θ,均沿斜面向下,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;對(duì)C進(jìn)行受力分析,C受重力mg、桿的彈力F和斜面的支持力,根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ+F=ma′,解得F=0,所以B、C之間桿的彈力大小為0,選項(xiàng)D正確。
【跟蹤訓(xùn)練】
1.一輕彈簧上端固定,下端掛一物塊甲,甲與乙用一細(xì)線相連,甲、乙質(zhì)量相等,當(dāng)甲、乙間的連線被剪斷的瞬間, 甲、乙的加速度大小記作a甲和a乙,那么
A. a甲=0,a乙=g B. a甲=0,a乙=0
C. a甲=g,a乙=g D. a甲=g,a乙=0
【答案】C
【解析】繩被剪斷前,以整體為研究對(duì)象得到,彈簧的拉力等于2mg。繩被剪斷瞬間,乙只受重力,所以,甲所受彈簧的拉力不變,仍為2mg,所以合力為mg,方向向上,其加速度,C正確.
2. 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(xì)線懸掛在天花板上,B與A剛好接觸但不擠壓?,F(xiàn)突然將細(xì)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】 當(dāng)細(xì)線剪斷瞬間,細(xì)線的彈力突然變?yōu)榱?,則B物體與A物體突然有了相互作用的彈力,此時(shí)彈簧形變?nèi)圆蛔?,?duì)A、B整體受力分析可知,整體受重力G=(mA+mB)g=20 N,彈力為F=mAg=15 N,由牛頓第二定律G-F=(mA+mB)a,解得a=2.5 m/s2,對(duì)B受力分析,B受重力和A對(duì)B的彈力F1,對(duì)B有mBg-F1=mBa,可得F1=3.75 N,選項(xiàng)D正確。
3.如圖所示,質(zhì)量為m的球與彈簧Ⅰ和水平細(xì)線Ⅱ相連,Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q。球靜止時(shí),Ⅰ中拉力大小為T1,Ⅱ中拉力大小為T2。當(dāng)僅剪斷Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬間,球的加速度a應(yīng)是( )
A. 若剪斷Ⅰ,則a=g,豎直向下
B. 若剪斷Ⅱ,則,方向水平向左
C. 若剪斷Ⅰ,則,方向沿Ⅰ的延長(zhǎng)線
D. 若剪斷Ⅱ,則a=g,豎直向上
【答案】A
【解析】AC、若剪斷Ⅰ,那么,相當(dāng)于把球拉到水平位置后由靜止釋放,球繞Q做圓周運(yùn)動(dòng),剛釋放時(shí),球的速度為零,故向心力為零,那么,細(xì)線Ⅱ的拉力為零,故球只受重力作用,那么,加速度a=g,豎直向下,故A正確,C錯(cuò)誤;
BD、若剪斷Ⅱ,彈簧形變來(lái)不及發(fā)生改變,故I中拉力不變,那么,球受到的合外力為T2,方向水平向左,故加速度a=T2/m,方向水平向左,故B錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤;
故選:A。
4. 如圖所示,在動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量m=1 kg的小球,小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ=45°角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連,此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài),且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零。在剪斷輕繩的瞬間(g取10 m/s2)。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.小球受力個(gè)數(shù)不變
B.小球?qū)⑾蜃筮\(yùn)動(dòng),且a=8 m/s2
C.小球?qū)⑾蜃筮\(yùn)動(dòng),且a=10 m/s2
D.若剪斷的是彈簧,則剪斷瞬間小球加速度的大小a=10 m/s2
【答案】 B
左,所以加速度向左,故選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;剪斷彈簧的瞬間,輕繩對(duì)小球的拉力瞬間為零,此時(shí)小球所受的合力為零,則小球的加速度為零,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
5.(2019屆福建省莆田第六中學(xué)高三9月月考)
如圖所示,彈簧p和細(xì)繩q的上端固定在天花板上,下端用小鉤鉤住質(zhì)量為m的小球C,彈簧、細(xì)繩和小鉤的質(zhì)量均忽略不計(jì).靜止時(shí)p、q與豎直方向的夾角均為60°.下列判斷正確的有( )
A. 若p和球突然脫鉤,則脫鉤后瞬間q對(duì)球的拉力大小為mg
B. 若p和球突然脫鉤,則脫鉤后瞬間球的加速度大小為g
C. 若q和球突然脫鉤,則脫鉤后瞬間p對(duì)球的拉力大小為mg
D. 若q和球突然脫鉤,則脫鉤后瞬間球的加速度大小為g
【答案】D
【解析】原來(lái)p、q對(duì)球的拉力大小均為mg。p和球脫鉤后,球?qū)㈤_(kāi)始沿圓弧運(yùn)動(dòng),將q受的力沿法向和切線正交分解(見(jiàn)圖1)
有:F-mgcos60°=m=0,即F=mg,合力為mgsin60°=ma,即加速度為a=gsin60°= g,AB錯(cuò)誤;q和球突然脫鉤后瞬間,p的拉力未來(lái)得及改變,仍為mg,因此合力為mg(見(jiàn)圖2),球的加速度為大小為g。故C錯(cuò)誤,D正確;故選D。
6. 如圖所示,在傾角為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(wú)彈力。已知重力加速度為g,某時(shí)刻把細(xì)線剪斷,當(dāng)細(xì)線剪斷瞬間,下列說(shuō)法正確的是( )
A.物塊A的加速度為0 B.物塊A的加速度為
C.物塊B的加速度為0 D.物塊B的加速度為
【答案】 B
項(xiàng)B正確。
7. 如圖所示,物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接,物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連,物塊1、3質(zhì)量為m,物塊2、4質(zhì)量為M,兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4。重力加速度大小為g,則有( )
A.a1=a2=a3=a4=0
B.a1=a2=a3=a4=g
C.a1=a2=g,a3=0,a4=g
D.a1=g,a2=g,a3=0,a4=g
【答案】 C
【解析】 在抽出木板的瞬間,物塊1、2與剛性輕桿接觸處的形變立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛頓第二定律知a1=a2=g;而物塊3、4間的輕彈簧的形變還來(lái)不及改變,此時(shí)彈簧對(duì)物塊3向上的彈力大小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為mg,因此物塊3滿足mg=F,a3=0;由牛頓第二定律得物塊4滿足a4==g,所以C正確。
8. 如圖所示,將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上,中間用一輕彈簧連接,兩側(cè)用細(xì)繩固定于墻壁。開(kāi)始時(shí)a、b均靜止。彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),兩細(xì)繩均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0,現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷,則剪斷瞬間 ( )
A .Ffa大小不變 B. Ffa方向改變
C . Ffb仍然為零 D, Ffb方向向右
【答案】AD
9. 如圖a所示,一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為l1、l2的兩根細(xì)線上,l1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為θ,l2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將l2線剪斷,求剪斷瞬時(shí)物體的加速度.
(1)下面是某同學(xué)對(duì)該題的一種解法:
解:設(shè)l1線上拉力為T1,l2線上拉力為T2,物體重力為mg,物體在三力作用下保持平衡T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,T2=mgtanθ
剪斷線的瞬間,T2突然消失,物體即在T2反方向獲得加速度.因?yàn)閙g tanθ=ma,所以加速度a=g tanθ,方向在T2反方向.
你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?請(qǐng)對(duì)該解法作出評(píng)價(jià)并說(shuō)明理由.
(2)若將圖a中的細(xì)線l1改為長(zhǎng)度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧,如圖3-3-2b所示,其他條件不變,求解的步驟和結(jié)果與(l)完全相同,即 a=g tanθ,你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)不正確,a=gsinθ;(2)正確.
【解析】(1)這個(gè)結(jié)果不正確.這個(gè)同學(xué)的錯(cuò)誤主要是認(rèn)為剪斷線l2的瞬間,細(xì)線l1上的拉力不變,把細(xì)線和彈簧的特點(diǎn)混為一談;實(shí)際上,剪斷線l2的瞬間,T2突然消失,且細(xì)線l1上的拉力也發(fā)生突變,這時(shí)相當(dāng)于一個(gè)單擺從最高點(diǎn)由靜止釋放的瞬間,物體受重力mg和細(xì)線l1上的拉力T兩個(gè)力的作用,將重力沿細(xì)線方向和垂直細(xì)線方向正交分解,則物體所受的合外力為F=mgsinθ,由牛頓第二定律得:mgsinθ=ma,即物體的加速度應(yīng)為a=gsinθ.
(2) 正確.若將圖a中的細(xì)線l1改為長(zhǎng)度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧,則剪斷線l2的瞬間,T2突然消失,且細(xì)線l1上的拉力也不能發(fā)生突變,即T1不變,則物體即在T2反方向獲得加速度.由mg tanθ=ma,所以加速度a=g tanθ,方向在T2反方向.
模擬提升
1.(2019屆云南省師范大學(xué)附屬中學(xué)高三上第二次月考)
如圖所示,A球的質(zhì)量為m1,B球的質(zhì)量為m2,彈簧的質(zhì)量不計(jì),傾角為0的斜面光滑,系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧與細(xì)線均平行于斜面,在細(xì)線被燒斷的瞬間,下列說(shuō)法正確的是
A. B球的瞬時(shí)加速度為0
B. B球的瞬時(shí)加速度沿斜面向下,大小為
C. A球的瞬時(shí)加速度沿斜面向下,大小為
D. A、B兩球的瞬時(shí)加速度均沿斜面向下,大小均為
【答案】AC
面向下,故BD錯(cuò)誤,AC正確;故選AC。
2.(2019屆湖北安陸一中高三月考(8月份))
如圖甲所示,質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住,并用傾角為30°的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度大小為a1;把彈簧換成水平細(xì)繩,當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度大小為a2,則( )
A. ,方向垂直木板向下
B. a1=g,方向豎直向下
C. ,方向垂直木板向下
D. a2=g,方向豎直向下
【答案】AD
【解析】木板撤去前,小球處于平衡態(tài),受重力、支持力和彈簧的拉力,如圖
根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有F-Nsin30°=0;Ncos30°-G=0;解得 N=,F(xiàn)=;木板AB突然撤去后,支持力消失,但是彈簧的彈力不變,重力mg和拉力F不變,合力等于支持力N,方向與N反向,故加速度為;方向垂直于木板向下。如果換成細(xì)繩,當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,此時(shí)細(xì)繩的拉力F立即變?yōu)?,小球只受重力作用,則小球的加速度大小為g,豎直向下;故AD正確,BC錯(cuò)誤;故選AD.
3.(2019屆黑龍江省大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三上第一次月考)
如圖所示,吊籃A、物體B、物體C的質(zhì)量分別為m、3m、2m。B和C分別固定在彈簧兩端,彈簧的質(zhì)量不計(jì)。B和C在吊籃的水平底板上處于靜止?fàn)顟B(tài)。將懸掛吊籃的細(xì)線剪斷的瞬間( )
A. 吊籃A的加速度大小為2g
B. 物體B的加速度大小為g
C. 物體C的加速度大小為2g
D. A、B、C的加速度大小都等于g
【答案】AC
【解析】彈簧開(kāi)始的彈力F=3mg,剪斷細(xì)線的瞬間,彈力不變,將C和A看成一個(gè)整體,根據(jù)牛頓第二定律得,aAC==2g,即A、C的加速度均為2g。故AC正確。剪斷細(xì)線的瞬間,彈簧彈力不變,B的合力仍然為零,則B的加速度為0.故BD錯(cuò)誤。故選AC。
4.(2019屆江蘇省徐州市第一中學(xué)高三上第一次月考)
如右圖,輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連,下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連,整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為。重力加速度大小為g。則有 ( )
A. , B.
C. , D. ,
【答案】D
【解析】木板抽出前后兩物體受力如圖所示:
正確,ABC錯(cuò)誤;故選D。
5.(2019屆寧夏育才中學(xué)高三上月考二)
細(xì)繩拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球用固定在墻上的水平彈簧支撐,小球與彈簧不粘連,平衡時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為53°,如圖所示,以下說(shuō)法正確的是(已知cos53°=0.6,sin53°=0.8)( )
A. 小球靜止時(shí)彈簧的彈力大小為mg
B. 小球靜止時(shí)細(xì)繩的拉力大小為mg
C. 細(xì)線燒斷瞬間小球的加速度立即為g
D. 彈簧剪斷瞬間小球的加速度立即為g
【答案】A
【解析】A、小球靜止時(shí),對(duì)小球進(jìn)行分析受力,如圖所示:
由平衡條件得,彈簧的彈力大小為:
細(xì)繩的拉力大小為:,故A正確,B錯(cuò)誤;
C、細(xì)繩燒斷瞬間繩的拉力T立刻消失,但是瞬間彈簧的彈力不變,則小球所受的合力與燒斷前細(xì)繩拉力的大小相等、方向相反,由牛頓第二定律得,此瞬間小球的加速度大小為:,故C錯(cuò)誤;
D、剪斷彈簧的瞬間,彈簧的彈力立刻消失,同時(shí)繩的拉力也發(fā)生突變,則小球向下擺動(dòng),受力分析如圖所示:
則根據(jù)牛頓第二定律可知:,則,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
6.(2019屆烏魯木齊市第一中學(xué)高三上第一次月考)
質(zhì)量為m的小球,在不可伸長(zhǎng)的輕繩AC和輕質(zhì)彈簧BC作用下靜止,如圖所示,且,,當(dāng)突然在球的附近剪斷彈簧或繩子時(shí),小球的加速度分別為(
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】A
7.(2019屆湖北省黃岡市高三年級(jí)9月質(zhì)量檢測(cè))
如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A和B通過(guò)一輕彈簧連接,并放置于傾角為θ的光滑固定斜面上,用一輕繩一端連接B,另一端固定在墻上,繩與斜面平行,物塊A和B靜止.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( )
A. aA = 0,aB = 2gsinθ B. aA =gsinθ,aB =2gsinθ
C. aA =0,aB = gsinθ D. aA = aB = gsinθ
【答案】A
【解析】開(kāi)始系統(tǒng)靜止,由平衡條件得,對(duì)A:T=mgsinθ,對(duì)B:F繩=T+mgsinθ,細(xì)線被燒斷的瞬間,細(xì)線的拉力立即減為零,但彈簧的彈力不發(fā)生改變,則A受力情況未變,A所受合外力為零,加速度為零,即:aA=0;對(duì)B,由牛頓第二定律得:;故選A。
8.(2018江蘇省贛榆高級(jí)中學(xué)高三上調(diào)研測(cè)試)
如圖所示,在水平面和豎直墻壁之間放置質(zhì)量為m、高為h的木塊A和質(zhì)量為M、半徑為R的球B,各接觸面均光滑,木塊受到水平向右的外力F作用,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。O為B的球心,C為A、B接觸點(diǎn)?,F(xiàn)撤去外力F,則( )
A. 撤去外力F瞬時(shí),木塊A的加速度
B. 撤去外力F瞬時(shí),球B的加速度aB = 0
C. 撤去外力F瞬時(shí),墻壁對(duì)球B的彈力FB = 0
D. 撤去外力F前,木塊對(duì)地面壓力N =(m + M)g
【答案】AD
發(fā)生變化,所以都要有加速度,即A和B的加速度都不是零。故B錯(cuò)誤。由于AB之間有力的作用,B要受到A的斜向上的力的作用,而B(niǎo)在水平方向上又不運(yùn)動(dòng),所以墻對(duì)B一定要有力的作用。故C錯(cuò)誤。對(duì)整體分析,整體在豎直方向上受總重力和支持力,所以N=(M+m)g.故D正確。故選AD。
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