一、牛頓第二定律的表達(dá)式
1.內(nèi)容:物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.
2.表達(dá)式F=kma,其中力F指的是物體所受的合力.
二、力的單位
1.力的國(guó)際單位:牛頓,簡(jiǎn)稱牛,符號(hào)為N.
2.“牛頓”的定義:使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力叫作1 N,即1 N=
1 kg·m/s2.
3.公式F=kma中k的取值
(1)k的數(shù)值取決于F、m、a的單位的選取.
(2)在質(zhì)量的單位取kg,加速度的單位取m/s2,力的單位取N時(shí),F(xiàn)=kma中的k=1,此時(shí)牛頓第二定律可表示為F=ma.
技巧點(diǎn)撥
一、對(duì)牛頓第二定律的理解
1.對(duì)牛頓第二定律的理解
(1)公式F=ma中,若F是合力,加速度a為物體的實(shí)際加速度;若F是某一個(gè)力,加速度a為該力產(chǎn)生的加速度.
(2)a=eq \f(F,m)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.
(3)F、m、a三個(gè)物理量的單位都為國(guó)際單位制單位時(shí),才有公式F=kma中k=1,即F=ma.
2.牛頓第二定律的四個(gè)性質(zhì)
(1)因果性:力是產(chǎn)生加速度的原因,只要物體所受的合力不為0,物體就具有加速度.
(2)矢量性:F=ma是一個(gè)矢量式.物體的加速度方向由它受的合力方向決定,且總與合力的方向相同.
(3)瞬時(shí)性:加速度與合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失.
(4)獨(dú)立性:作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度,物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和.
二、合外力、加速度、速度的關(guān)系
1.力與加速度為因果關(guān)系:力是因,加速度是果.只要物體所受的合外力不為零,就會(huì)產(chǎn)生加速度.加速度與合外力方向是相同的,大小與合外力成正比(物體質(zhì)量一定時(shí)).
2.力與速度無(wú)因果關(guān)系:合外力方向與速度方向可以相同,可以相反,還可以有夾角.合外力方向與速度方向相同時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng),相反時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng).
3.兩個(gè)加速度公式的區(qū)別
a=eq \f(Δv,Δt)是加速度的定義式,是比值定義法定義的物理量,a與v、Δv、Δt均無(wú)關(guān);a=eq \f(F,m)是加速度的決定式,加速度由物體受到的合外力及其質(zhì)量決定.
三、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用
1.應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟
(1)確定研究對(duì)象.
(2)進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析,畫(huà)出受力分析圖,明確運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程.
(3)求出合力或加速度.
(4)根據(jù)牛頓第二定律列方程求解.
2.應(yīng)用牛頓第二定律解題的方法
(1)矢量合成法:若物體只受兩個(gè)力作用,應(yīng)用平行四邊形定則求這兩個(gè)力的合力,物體所受合力的方向即加速度的方向.
(2)正交分解法:當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí),常用正交分解法求物體所受的合外力.
①建立直角坐標(biāo)系時(shí),通常選取加速度的方向作為某一坐標(biāo)軸的正方向(也就是不分解加速度),將物體所受的力正交分解后,列出方程Fx=ma,F(xiàn)y=0(或Fx=0,F(xiàn)y=ma).
②特殊情況下,若物體的受力都在兩個(gè)互相垂直的方向上,也可將坐標(biāo)軸建立在力的方向上,正交分解加速度a.根據(jù)牛頓第二定律eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fx=max,Fy=may))列方程求解.
例題精練
1.(南通四模)滑索是一項(xiàng)體育游樂(lè)項(xiàng)目.游客從起點(diǎn)利用自然落差加速向下滑行,越過(guò)繩索的最低點(diǎn)減速滑至終點(diǎn)。不考慮空氣對(duì)人的作用力,下圖中能正確表示游客加速下滑或減速上滑的是( )
A.B.
C.D.
【分析】考查受力分析,游客加速下滑時(shí),游客及滑輪合力均應(yīng)沿繩索向下;游客減速上滑時(shí),游客及滑輪合力均應(yīng)沿繩索向下。
【解答】解:AB.、對(duì)A、B圖中游客、滑輪受力分析,如圖1
游客加速下滑時(shí),游客及滑輪合力均應(yīng)沿繩索向下,故AB錯(cuò)誤;
CD、對(duì)C、D圖中游客、滑輪受力分析,如圖2
游客減速上滑時(shí),游客及滑輪合力均應(yīng)沿繩索向下,故C錯(cuò)誤:D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查物體受力與其狀態(tài)的關(guān)系,游客加速下滑時(shí),游客及滑輪合力均應(yīng)沿繩索向下;游客減速上滑時(shí),游客及滑輪合力均應(yīng)沿繩索向下結(jié)合選項(xiàng)中圖示可判斷。
隨堂練習(xí)
1.(廣東二模)如圖,雄鷹向下扇翅膀獲得豎直向上的加速度,這是由翅膀上、下部分的空氣對(duì)雄鷹的壓強(qiáng)差形成的。設(shè)雄鷹上方空氣對(duì)它向下的作用力的合力大小為F1,下方空氣對(duì)它向上的作用力的合力大小為F2,雄鷹重力為G,則它向下扇翅膀起飛過(guò)程中( )
A.F1=GB.F2=GC.F2=G+F1D.F2>G+F1
【分析】對(duì)雄鷹受力分析,由牛頓第二定律列式可得出正確選項(xiàng)。
【解答】解:AB、根據(jù)題設(shè)條件無(wú)法判斷F1、F2和G的大小關(guān)系,故AB錯(cuò)誤;
CD、已知雄鷹受向上的力F2,向下的力F1,向下的重力G,它向下扇翅膀起飛的過(guò)程中加速度方向向上,由牛頓第二定律得:F2﹣F1﹣G=ma>0,即F2>G+F1,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】解本題的關(guān)鍵是要根據(jù)題意分析清楚物體的受力及加速度的方向,然后即可根據(jù)牛頓第二定律解題。
2.(浙江模擬)如圖所示,兩完全相同的重錘間用輕彈簧連接,上方重錘與細(xì)線相連,細(xì)線另一端固定在鐵架臺(tái)上,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將上方細(xì)線燒斷,則在細(xì)線燒斷后經(jīng)過(guò)極短時(shí)間,兩重錘所處位置符合實(shí)際情況的是( )
A.B.
C.D.
【分析】先分析細(xì)線燒斷前兩重錘得受力情況,再分析細(xì)線燒斷瞬間兩重錘得受力情況,由牛頓第二定律分析兩重錘的運(yùn)動(dòng)。
【解答】解:細(xì)線燒斷前,上方重錘受重力、細(xì)線拉力、彈簧拉力;下方重錘受重力、彈簧拉力,都處于平衡態(tài);
細(xì)線燒斷瞬間,細(xì)線拉力立即消失,但彈簧拉力不變,故上方重錘在重力和彈簧拉力作用下在極短時(shí)間內(nèi)加速下降,下方重錘在極短時(shí)間內(nèi)靜止不動(dòng),故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查受力分析和運(yùn)動(dòng)分析的綜合應(yīng)用,重點(diǎn)是剛性繩(細(xì)線)和彈性繩(彈簧)上拉力的突變和漸變。
3.(南京模擬)如圖所示,在粗糙水平面上放一質(zhì)量為m的物體。一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧的左端連在物體上。彈簧初始處于原長(zhǎng)。用一水平拉力F作用在彈簧右端,并緩慢增大F使得彈簧右端緩慢向右移動(dòng)。當(dāng)F達(dá)到一定值時(shí),物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng),此時(shí)固定彈簧右端。已知重力加速度為g;物體與水平面間的最大靜摩擦力是物體對(duì)水平面壓力的A倍,物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ2,μ1>μ2;并且已知彈簧始終處于彈性限度內(nèi),下列說(shuō)法正確的是( )
A.物體剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的大小為μ2mg
B.物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,加速度不斷減小
C.物體向右運(yùn)動(dòng)的距離為
D.物體向右運(yùn)動(dòng)停下后不可能再向左運(yùn)動(dòng)
【分析】一、對(duì)胡克定律的熟練應(yīng)用,知道彈簧彈力與形變量的關(guān)系;二、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用,正確受力分析是本題的關(guān)鍵;三、根據(jù)受力情況判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況
【解答】解:A、物體要發(fā)生運(yùn)動(dòng),必須是拉力達(dá)到最大靜摩擦力,所以
F=μ1mg
故A錯(cuò)誤;
B、當(dāng)拉力大于μ2mg時(shí),加速度不斷減小,當(dāng)拉力小于μ2mg時(shí),加速度增大。故B錯(cuò)誤;
C、物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量守恒:
整理可得:
故C錯(cuò)誤;
D、物體運(yùn)動(dòng)停下之后,彈簧對(duì)物體向左的彈力小于物體向右的摩擦力,故不能再向左運(yùn)動(dòng)。故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】結(jié)合彈簧彈力的受力分析及物體加速度求法,無(wú)疑是學(xué)生薄弱環(huán)節(jié),在這里必須弄清楚彈力的大小變化情況,題目中還涉及到了摩擦力,增加了本題的難度。
4.(寶山區(qū)期末)描述力和加速度關(guān)系的物理定律是( )
A.牛頓第一定律B.牛頓第二定律
C.牛頓第三定律D.萬(wàn)有引力定律
【分析】牛頓第一定律定性揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系;牛頓第二定律定量揭示了加速度和力的大小和方向關(guān)系;牛頓第三定律定量揭示了作用力和反作用力的大小和方向關(guān)系;萬(wàn)有引力定律定量揭示了天體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.
【解答】解:A、牛頓第一定律定性揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,故A錯(cuò)誤;B、牛頓第二定律定量揭示了力和加速度的大小和方向關(guān)系,故B正確;C、牛頓第三定律定量揭示了作用力和反作用力的大小和方向關(guān)系,故C錯(cuò)誤;D、萬(wàn)有引力定律定量揭示了天體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律從不同的角度揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,相互獨(dú)立,但邏輯一致,是不可分割的整體,是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ);萬(wàn)有引力定律把地面上物體的運(yùn)動(dòng)和天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)。
綜合練習(xí)
一.選擇題(共15小題)
1.(遼寧模擬)如圖所示,一足夠長(zhǎng)、質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊放在木板的右端,鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4,已知最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,取g=10m/s2.若對(duì)鐵塊施加一個(gè)大小從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向左的力F,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.鐵塊與木板之間摩擦力的最大值為2N
B.木板與地面之間摩擦力的最大值為4N
C.當(dāng)F≤6N時(shí),M、m相對(duì)靜止
D.當(dāng)F>6N時(shí),鐵塊受到的摩擦力大小為2N
2.(丹陽(yáng)市校級(jí)模擬)水平儀的主要測(cè)量裝置是一個(gè)內(nèi)部封有液體的玻璃管,液體中有一氣泡,水平靜止時(shí),氣泡位于玻璃管中央,如圖1所示。一輛在水平軌道上行駛的火車車廂內(nèi)水平放置兩個(gè)水平儀,一個(gè)沿車頭方向,一個(gè)垂直于車頭方向。某時(shí)刻,氣泡位置如圖2所示,則此時(shí)關(guān)于火車運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法可能正確的是( )
A.加速行駛,且向左轉(zhuǎn)彎B.加速行駛,且向右轉(zhuǎn)彎
C.減速行駛,且向左轉(zhuǎn)彎D.減速行駛,且向右轉(zhuǎn)彎
3.(廣州二模)如圖,救援演習(xí)中通過(guò)繩索懸掛貨物的飛機(jī)以4m/s的速度水平勻速飛行。t=0時(shí)刻起,開(kāi)始勻加速收攏繩提升貨物,忽略空氣對(duì)貨物的影響,在t=1s時(shí),貨物的速度大小為5m/s,則貨物的加速度大小為( )
A.1m/s2 B.3m/s2C.4m/s2 D.5m/s2
4.(潮州二模)京張高鐵是北京冬奧會(huì)的重要配套工程,其開(kāi)通運(yùn)營(yíng)標(biāo)志著冬奧會(huì)配套建設(shè)取得了新進(jìn)展。如圖所示為某次高鐵列車運(yùn)行過(guò)程中某節(jié)車廂截面示意圖,車廂內(nèi)兩拉手A、B分別向前進(jìn)方向在豎直方向偏離角度α和β并保持不變。取重力加速度為g,不計(jì)空氣等阻力,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.列車可能在減速進(jìn)站
B.兩角度一定滿足:α=β
C.減小拉手懸繩長(zhǎng)度,則偏角變大
D.列車加速度大小為a=gtanα
5.(大連二模)如圖所示,完全相同的三本書(shū)a、b、c疊放在一起放在水平桌面上,書(shū)與桌面間摩擦忽略不計(jì),在相同水平外力F作用下三本書(shū)保持相對(duì)靜止向右運(yùn)動(dòng)。圖甲中a、b兩書(shū)間摩擦力大小為f1,b、c兩書(shū)間摩擦力大小為f2,圖乙中a、b兩書(shū)間摩擦力大小為f3,b、c兩書(shū)間摩擦力大小為f4。下列判斷正確的是( )
A.f1=f2=f3<f4B.f1=f2=f3=f4
C.f1=f2<f3=f4D.f1<f2<f3<f4
6.(大慶模擬)如圖所示,質(zhì)量均為m的物塊a、b之間用豎直輕彈簧相連,系在a上的細(xì)線豎直懸掛于固定點(diǎn)O,a、b與豎直粗糙墻壁接觸,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度大小為g,則( )
A.彈簧彈力小于mg
B.細(xì)線的拉力可能等于mg
C.剪斷細(xì)線瞬間,物塊b的加速度大小為g
D.剪斷細(xì)線瞬間,物塊a的加速度大小為2g
7.(杭州期中)某人想測(cè)量地鐵啟動(dòng)時(shí)的加速度。他把一根細(xì)繩的下端綁上一支圓珠筆,細(xì)繩的上端用電工膠布臨時(shí)固定在地鐵的豎直扶手上。在地鐵啟動(dòng)后的某段加速過(guò)程中(可看成勻加速),細(xì)繩偏離了豎直方向,用手機(jī)拍攝了當(dāng)時(shí)情景的照片,拍攝方向跟地鐵前進(jìn)方向垂直,利用此照片,測(cè)出懸點(diǎn)O到系筆處A的長(zhǎng)度為L(zhǎng),A到豎直扶手的距離為d,已知重力加速度為g,據(jù)此可判斷( )
A.地鐵正在向右加速運(yùn)動(dòng)
B.地鐵啟動(dòng)時(shí)的加速度為g
C.地鐵正在向左加速運(yùn)動(dòng)
D.由題所給的信息可以估算出細(xì)繩的拉力
8.(鼓樓區(qū)校級(jí)月考)如圖,輕彈簧拴接的物體A、B質(zhì)量分別為m和4m,用手C托著A、B處于靜止?fàn)顟B(tài),已知重力加速度大小為g,若手突然向下離開(kāi)B,在此瞬間,A、B、C的加速度分別為aA、aB、aC,則( )
A.a(chǎn)A=gB.a(chǎn)B=gC.a(chǎn)C=gD.a(chǎn)B=1.25g
9.(海淀區(qū)一模)在固定水平木板上有一質(zhì)量m=1.0kg的物塊,其所受水平拉力大小F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖甲所示,用力傳感器測(cè)出物塊所受摩擦力大小f隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2。下列判斷中正確的是( )
A.5s內(nèi)拉力對(duì)物塊做功為零
B.4s末物塊所受合力大小為4.0N
C.物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2
D.6s~9s內(nèi)物塊的加速度的大小為2.0m/s2
10.(嘉興二模)如圖所示,水平輕彈簧一端固定在豎直墻面上,另一端與光滑水平地面上的小車接觸,小車水平臺(tái)面上的重物與小車始終保持相對(duì)靜止,在小車向右運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧的過(guò)程中( )
A.彈簧的勁度系數(shù)增大
B.小車受到的合力增大
C.重物受到的摩擦力不變
D.重物對(duì)小車的摩擦力方向向左
11.(香坊區(qū)校級(jí)二模)用如下方法估測(cè)電梯在加速和減速過(guò)程中的加速度:用測(cè)力計(jì)懸吊一個(gè)重物,保持測(cè)力計(jì)相對(duì)電梯靜止,測(cè)得電梯上升加速時(shí)測(cè)力計(jì)讀數(shù)為F1,減速時(shí)為F2。已知該電梯加速和減速過(guò)程的加速度大小相同,重力加速度為g。則可知電梯變速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為( )
A.gB.g
C.gD.g
12.(長(zhǎng)寧區(qū)二模)跳高運(yùn)動(dòng)員在從水平地面起跳的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力等于運(yùn)動(dòng)員的重力
B.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力等于運(yùn)動(dòng)員的重力
C.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力等于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力
D.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力
13.(瀘州模擬)如圖所示,質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平地面上,右面靠著一豎直墻壁,小車的上表面是一個(gè)傾角為α的光滑斜面,重力加速度取g。當(dāng)有一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊在斜面上自由下滑的過(guò)程中,小車對(duì)右側(cè)墻壁的壓力大小F1和對(duì)水平地面的壓力大小F2分別為( )
A.F1=mgsinαcsα,F(xiàn)2=Mg﹣mgsin2α
B.F1=mgtanα,F(xiàn)2=Mg+mgsinαcsα
C.F1=mgtanα,F(xiàn)2=Mg+mg﹣mgcsα
D.F1=mgsinαcsα,F(xiàn)2=Mg+mgcs2α
14.(松江區(qū)二模)如圖,質(zhì)量為m的帶電滑塊,沿絕緣斜面以加速度a勻加速下滑。當(dāng)帶電滑塊滑到有著理想邊界的方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域中,滑塊繼續(xù)沿斜面的運(yùn)動(dòng)情況是( )
A.勻速下滑
B.加速下滑,加速度大于a
C.加速下滑,加速度小于a
D.上述三種情況都有可能發(fā)生
15.(青浦區(qū)二模)嫦娥五號(hào)上升器成功將攜帶的月球樣品送入到預(yù)定環(huán)月軌道,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次飛行器在地外天體起飛。假設(shè)上升器在月球表面起飛后的某段時(shí)間內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng),飛行速度方向與水平面成θ角,速度大小不斷增大,如圖所示。此段時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣方向可能( )
A.沿1的方向B.沿2的方向C.沿3的方向D.沿4的方向
二.多選題(共19小題)
16.(廣東模擬)如圖所示,將小砝碼放在桌面上的薄紙板上,若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為M和m,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,砝碼到紙板左端的距離和到桌面右端的距離均為d.現(xiàn)用水平向右的恒定拉力F拉動(dòng)紙板,g為重力加速度,下列說(shuō)法正確的是( )
A.紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí),紙板所受摩擦力的大小為μ(M+m)g
B.要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定大于2μ(M+m)g
C.若砝碼與紙板分離時(shí)的速度小于,砝碼不會(huì)從桌面上掉下
D.當(dāng)F=μ(2M+3m)g時(shí),砝碼恰好到達(dá)桌面邊緣
17.(邢臺(tái)月考)水平地面上一輛質(zhì)量m=2kg的玩具賽車在牽引力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng),賽車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力恒為車重的,已知t=0時(shí),賽車的初速度大小v0=5m/s,此后它相對(duì)原點(diǎn)的位置坐標(biāo)x與速度的平方v2的關(guān)系圖像如圖所示,取重力加速度大小g=10m/s2,根據(jù)圖像可知( )
A.t=1s時(shí),賽車的位置坐標(biāo)x=0
B.t=2s時(shí),賽車的速度大小為3m/s
C.賽車的加速度大小為1.25m/s2
D.賽車前2s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小為7.5m
18.(紅橋區(qū)一模)在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中,保持小車的質(zhì)量不變,改變所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出a﹣F關(guān)系的點(diǎn)跡,如圖所示。經(jīng)過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)跡存在一些問(wèn)題,產(chǎn)生這些問(wèn)題的要原因可能是( )
A.軌道與水平方向夾角太小或沒(méi)有平衡摩擦力
B.軌道與水平方向夾角太大
C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大,造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢(shì)
D.所用小車的質(zhì)量太大,造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢(shì)
19.(河南月考)如圖所示,在水平光滑桌面上放有m1和m2兩個(gè)小物塊,它們中間有細(xì)線連接。已知m1=4kg、m2=6kg,連接它們的細(xì)線最大能承受12N的拉力?,F(xiàn)用水平外力F1向左拉m1或用水平外力F2向右拉m2,為保持細(xì)線不斷,則( )
A.F1的最大值為20NB.F1的最大值為30N
C.F2的最大值為20ND.F2的最大值為30N
20.(福州期末)如圖所示,在水平力F作用下,質(zhì)量為m的物體沿豎直墻以加速度a加速下滑,若物體與墻壁的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體所受的摩擦力的大小為( )
A.μmgB.μF+mgC.μFD.mg﹣ma
21.(眉山期末)關(guān)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律,下列說(shuō)法正確的是( )
A.物體的加速度方向一定與物體所受合力方向一致
B.物體所受合力不為零時(shí),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能不發(fā)生變化
C.牛頓第一定律、牛頓第二定律都可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明
D.一對(duì)作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失
22.(岳麓區(qū)校級(jí)期末)下列對(duì)牛頓第二定律的理解正確的是( )
A.由F=ma可知,F(xiàn)與a成正比,m與a成反比
B.對(duì)于一個(gè)確定的物體,受到的合外力越大,則它的加速度就越大
C.物體加速度的方向總跟物體所受合外力的方向一致
D.物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合外力的方向一致
23.(株洲期末)平直路面上質(zhì)量是20kg的手推車在受到60N的水平推力時(shí),做加速度為1.5m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),如果撤去推力,則( )
A.手推車做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.手推車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
C.手推車受到的摩擦力大小為15N
D.手推車的加速度大小為1.5m/s2
24.(河池期末)如圖所示,在水平面上有一質(zhì)量m=1kg的物塊與水平細(xì)繩相連,物塊在與水平方向的夾角θ=30°、大小為10N的拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10m/s2,以下說(shuō)法正確的是( )
A.此時(shí)細(xì)繩的彈力大小為5N
B.當(dāng)撤去拉力F的瞬間,物塊的加速度為零
C.若剪斷細(xì)繩,則細(xì)繩剪斷的瞬間物塊的加速度大小為m/s2,方向向右
D.若剪斷細(xì)繩,則細(xì)繩剪斷的瞬間物塊的加速度大小為5m/s2,方向向右
25.(新鄉(xiāng)期末)質(zhì)量為2kg的木塊在水平拉力的作用下在水平地面上運(yùn)動(dòng),從t=0時(shí)刻開(kāi)始其速度﹣時(shí)間圖象如圖所示。已知木塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,取重力加速度大小g=10m/s2,下列說(shuō)法正確的是( )
A.0~4s內(nèi),木塊的加速度為0,所以不受摩擦力的作用
B.0~4s內(nèi),木塊受到的合力大小始終為0
C.0~4s內(nèi),木塊的位移大小為20m
D.4s后拉力大小為6N
26.(寶安區(qū)期末)如圖,大貨車中間安裝一個(gè)繃床。在大貨車以很大的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,有一個(gè)運(yùn)動(dòng)員從繃床中間相對(duì)繃床垂直的方向彈起、忽略空氣阻力。則該運(yùn)動(dòng)員( )
A.落到車的后面
B.仍然落在繃床原來(lái)的位置
C.彈起時(shí)繃床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)繃床的力
D.彈起過(guò)程床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均彈力大于運(yùn)動(dòng)員本身的重力
27.(哈爾濱期末)如圖所示,當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊M相對(duì)車廂靜止于豎直車廂壁上,當(dāng)車的加速度增大時(shí)( )
A.M對(duì)車廂壁的壓力不變B.M受靜摩擦力增大
C.M受靜摩擦力不變D.M仍相對(duì)于車廂靜止
28.(涼州區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,質(zhì)量為20kg的物體,受到大小為30N的水平向右的力的作用向右運(yùn)動(dòng),它與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,則該物體(g取10m/s2)( )
A.受到的摩擦力大小為20N,方向向左
B.受到的摩擦力大小為20N,方向向右
C.運(yùn)動(dòng)的加速度大小為1.5m/s2,方向向左
D.運(yùn)動(dòng)的加速度大小為0.5m/s2,方向向右
29.(讓胡路區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,物體a、b用一根不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)繩相連,再用一根輕彈簧將a和天花板相連,已知物體a、b的質(zhì)量相等,重力加速度為g。當(dāng)在P點(diǎn)剪斷繩子的瞬間,下列說(shuō)法正確的是( )
A.物體a的加速度大小為零
B.物體b的加速度大小為零
C.物體a的加速度大小為g
D.物體b的加速度與物體a的加速度大小相等
30.(讓胡路區(qū)校級(jí)期末)在汽車內(nèi)的懸線上掛著一個(gè)小球m,實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)汽車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),懸線將與豎直方向成某一固定角度θ,如圖所示。若在汽車底板上還有一個(gè)跟它相對(duì)靜止的物體M,則關(guān)于汽車的運(yùn)動(dòng)情況和物體M的受力情況分析正確的是( )
A.汽車可能向右做加速運(yùn)動(dòng)
B.汽車一定向左做加速運(yùn)動(dòng)
C.M除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向左的摩擦力的作用
D.M除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向右的摩擦力的作用
31.(嫩江市校級(jí)期末)關(guān)于牛頓第二定律,下列說(shuō)法中正確的有( )
A.由F=ma可知,物體所受的合外力與物體的質(zhì)量和加速度成正比
B.公式F=ma中,F(xiàn)表示物體所受合力,a實(shí)際上是作用于該物體上每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和
C.某一瞬間的加速度只決定于這一瞬間物體所受合外力,而與這之前或之后的受力無(wú)關(guān)
D.物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合外力方向一致
32.(洛龍區(qū)校級(jí)月考)如圖甲所示,一質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力F的作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng),從t=1s時(shí)刻開(kāi)始,拉力F隨時(shí)間均勻減小,物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.t=3s時(shí)物體剛好停止
B.1~3s內(nèi),物體開(kāi)始做勻減速運(yùn)動(dòng)
C.t=2s時(shí),物體的加速度大小為1m/s2
D.3s~5s內(nèi),摩擦力對(duì)物體做負(fù)功
33.(沙灣區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,質(zhì)量相等的三個(gè)物塊A、B、C,A與天花板之間、A與B之間用輕繩相連,B與C之間用輕彈簧相連,當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí),C恰好與水平面接觸,此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x?,F(xiàn)將AB間的細(xì)繩剪斷,取向下為正方向,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是( )
A.剪斷細(xì)繩的瞬間A、B、C 的加速度分別為0、g、g
B.剪斷細(xì)繩的瞬間A、B、C 的加速度分別為0、2g、0
C.剪斷細(xì)繩后B 物塊向下運(yùn)動(dòng)距離x時(shí)加速度最小
D.剪斷細(xì)繩后B 物塊向下運(yùn)動(dòng)距離2x時(shí)速度最大
34.(遼寧模擬)如圖所示,粗糙水平面上放置B、C兩物體,A疊放在C上,A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m和3m,物體B、C與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,其間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,輕繩能承受的最大拉力為T,現(xiàn)用水平拉力F拉物體B,使三個(gè)物體一起向右加速運(yùn)動(dòng),則( )
A.此過(guò)程中物體C受重力等五個(gè)力作用
B.當(dāng)F逐漸增大到T時(shí),輕繩剛好被拉斷
C.當(dāng)F逐漸增大到1.5T時(shí),輕繩剛好被拉斷
D.若水平面光滑,則繩剛要斷時(shí),A、C間的摩擦力為
三.填空題(共7小題)
35.(蕪湖期中)機(jī)動(dòng)車輛禮讓行人是文明出行的良好習(xí)慣。某駕駛員開(kāi)車,車速為54km/h。當(dāng)他看到前方斑馬線處有行人通過(guò),便立即剎車。剎車后汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),歷時(shí)3s直至停止。已知駕駛員和汽車的總質(zhì)量為1200kg,則剎車過(guò)程中汽車加速度的大小為 m/s2,所受阻力的大小為 N。
36.(金臺(tái)區(qū)期末)如圖所示,質(zhì)量為2kg的物體在水平面上向左運(yùn)動(dòng),物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,與此同時(shí),物體還受到一個(gè)水平向右的推力F=12N,則物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小為(g取10m/s2) 。
37.(安慶期末)如圖所示,細(xì)繩下懸掛由輕彈簧連接的物體A和B,質(zhì)量均為m。系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),繩和彈簧質(zhì)量不計(jì)。重力加速度為g,則剪斷繩的瞬時(shí),物體A和B的加速度aA、aB大小分別為 、 。
38.(吉林學(xué)業(yè)考試)某物體所受合力為10N時(shí),物體的加速度大小為5m/s2,物體的質(zhì)量是 kg;若合力變?yōu)?N,物體的加速度大小為 m/s2。
39.(內(nèi)蒙古學(xué)業(yè)考試)在水平地面上有一物體在水平拉力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),10s后拉力大小減為,方向不變,再經(jīng)過(guò)20s停止運(yùn)動(dòng)。該物體的速度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。重力加速度g取10m/s2.求:
(1)整個(gè)過(guò)程中物體的位移大小 m;
(2)物體前10s的加速度大小 m/s2;
(3)物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)是 。
40.(巴楚縣校級(jí)期末)運(yùn)動(dòng)物體的加速度的方向跟 的方向相同。
41.(渭濱區(qū)期末)一個(gè)質(zhì)量為的物4kg體受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài).若將物體受到的一個(gè)向東方向、大小為8N的力改為向西,其它力均不變.物體的加速度大小為 m/s2,方向?yàn)? .
四.計(jì)算題(共6小題)
42.(保定二模)貨場(chǎng)一貨箱質(zhì)量為m,工人需要下蹲弓步對(duì)貨箱施加0.3mg(g為重力加速度)的水平力,貨箱才能以0.1g的加速度開(kāi)始沿水平地面運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)起來(lái)后工人站直并對(duì)貨箱施加與豎直方向成45°角的作用力F(未知),如圖所示,貨箱恰能向前勻速運(yùn)動(dòng)。求:
(1)貨箱與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)力F的大小。
43.(晉城月考)如圖所示,水平軌道AB長(zhǎng)為x1=10m,與傾角為θ°=37、長(zhǎng)為x2=5m的斜面BC在B處連接。有一質(zhì)量為m=3kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始受到水平向右的拉力F=30N的作用,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,滑塊到達(dá)B點(diǎn)并滑上斜面,同時(shí)撤去拉力F,最后滑塊恰好可以滑到斜面的最高點(diǎn)C。已知滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí),速度方向改變但大小不變,滑塊與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。求:
(1)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間;
(2)滑塊與斜面BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2為多少?
44.(紅橋區(qū)一模)如圖所示,質(zhì)量m=4.6kg(g=10m/s2)的金屬塊放在水平桌面上,在斜向上的恒定拉力F作用下,向右以v0=2.0m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知F=10.0N,方向與水平面之間的夾角θ=37°。(sin37°=0.60,cs37°=0.80)
(1)求金屬塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)如果從某時(shí)刻起撤去拉力F,求撤去拉力后金屬塊還能在桌面上滑行的最大距離s。
45.(阜陽(yáng)模擬)如圖甲,足夠長(zhǎng)的傾斜傳送帶以某一恒定的速率逆時(shí)針運(yùn)行?,F(xiàn)將一小滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的頂端,滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的速度的二次方隨位移變化的關(guān)系如圖乙。取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)滑塊在0~3.2m位移內(nèi)的加速度大小a1及其在3.2m~12.2m位移內(nèi)的加速度大小a2;
(2)滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
46.(河池期末)一質(zhì)量m=0.5kg的物體,從離地面h=32m的高處由靜止開(kāi)始加速下落,經(jīng)過(guò)t=4s時(shí)間落地。假設(shè)物體下落過(guò)程中所受的阻力f恒定,取g=10m/s2。試求:
(1)物體下落的加速度的大??;
(2)下落過(guò)程中物體所受阻力f的大小。
47.(凱里市校級(jí)期末)質(zhì)量為m=1kg的物體在F=20N的水平推力作用下。在t=1s內(nèi)沿豎直墻壁從靜止開(kāi)始下滑x0=3m,求:(g取10m/s2)
(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度;
(2)物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)若在1s末時(shí)把水平推力改為F′=70N,則物體下滑的總位移是多大?
2021年07月07日物理的高中物理組卷
參考答案與試題解析
一.選擇題(共15小題)
1.(遼寧模擬)如圖所示,一足夠長(zhǎng)、質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊放在木板的右端,鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4,已知最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,取g=10m/s2.若對(duì)鐵塊施加一個(gè)大小從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向左的力F,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.鐵塊與木板之間摩擦力的最大值為2N
B.木板與地面之間摩擦力的最大值為4N
C.當(dāng)F≤6N時(shí),M、m相對(duì)靜止
D.當(dāng)F>6N時(shí),鐵塊受到的摩擦力大小為2N
【分析】A、根據(jù)題意,利用滑動(dòng)摩擦力求出鐵塊與木板之間摩擦力的最大值;
B、根據(jù)題意,利用滑動(dòng)摩擦力求出木板與地面之間摩擦力的最大值;
C、分析F大小變化時(shí)木板和鐵塊的運(yùn)動(dòng)情況,進(jìn)而分析出選項(xiàng);
D、根據(jù)牛頓第二定律,利用整體分析得出鐵塊受到的摩擦力大小。
【解答】解:A、由題意,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,故鐵塊與木板之間摩擦力的最大值為f2max=μ2mg=0.4×1×10N=4N,故A錯(cuò)誤;
B、由題意,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,故木板與地面間的摩擦力的最大值為f1max=μ1(M+m)g=0.1×2×10N=2N,故B錯(cuò)誤;
C、當(dāng)F≤2N時(shí),木板和鐵塊相對(duì)地面靜止,有f=F;
當(dāng)F>2N且木板和鐵塊一起相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)此時(shí)系統(tǒng)的加速度最大值為am,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)整體有F﹣μ1(M+m)g=(M+m)am,對(duì)鐵塊有F﹣f2max=mam,可得F=6N;
從此關(guān)系式可以看出,當(dāng)2N<F≤6N時(shí),M、m相對(duì)靜止,故C正確;
D、根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)整體有F﹣μ1(mg+Mg)=(m+M)a,對(duì)鐵塊有F﹣f=ma,即,當(dāng)F>6N時(shí),鐵塊受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,大小為4N,故D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】在分析連接體問(wèn)題時(shí),要注意選取合適的研究對(duì)象,在處理時(shí),要注意整體法和隔離法的應(yīng)用。
2.(丹陽(yáng)市校級(jí)模擬)水平儀的主要測(cè)量裝置是一個(gè)內(nèi)部封有液體的玻璃管,液體中有一氣泡,水平靜止時(shí),氣泡位于玻璃管中央,如圖1所示。一輛在水平軌道上行駛的火車車廂內(nèi)水平放置兩個(gè)水平儀,一個(gè)沿車頭方向,一個(gè)垂直于車頭方向。某時(shí)刻,氣泡位置如圖2所示,則此時(shí)關(guān)于火車運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法可能正確的是( )
A.加速行駛,且向左轉(zhuǎn)彎B.加速行駛,且向右轉(zhuǎn)彎
C.減速行駛,且向左轉(zhuǎn)彎D.減速行駛,且向右轉(zhuǎn)彎
【分析】利用慣性判定氣泡和液體與裝置的相對(duì)位置,進(jìn)而判斷火車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
【解答】解:C、D、由題意可知,水平靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),氣泡位于玻璃管中央,由圖2可以看出:沿車頭方向的氣泡向車頭方向移動(dòng),當(dāng)火車加速時(shí),氣泡和液體由于慣性不會(huì)隨火車立即加速,還會(huì)以原來(lái)的速度運(yùn)動(dòng),相對(duì)火車向后運(yùn)動(dòng),因?yàn)闅馀菝芏刃∮谝后w密度,所以氣泡在液體作用下就向前運(yùn)動(dòng),故C、D錯(cuò)誤;
A、B、垂直于車頭方向的裝置中氣泡處于右端,因原來(lái)火車做直線遠(yuǎn)動(dòng),氣泡位于中心位置,當(dāng)火車向右轉(zhuǎn)彎時(shí),氣泡和液體由于慣性不會(huì)立即隨火車右轉(zhuǎn),還會(huì)沿直線運(yùn)動(dòng),所以氣泡和液體就相對(duì)火車向左運(yùn)動(dòng),因?yàn)闅馀菝芏刃∮谝后w密度,所以氣泡在液體的作用下相對(duì)中心位置向右運(yùn)動(dòng);
所以此時(shí)刻火車應(yīng)是加速運(yùn)動(dòng)且向右轉(zhuǎn)彎,故A錯(cuò)誤,B正確;
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓第一定律,解題的關(guān)鍵是知道氣泡和液體都具有慣性,氣泡密度小于液體密度,且要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
3.(廣州二模)如圖,救援演習(xí)中通過(guò)繩索懸掛貨物的飛機(jī)以4m/s的速度水平勻速飛行。t=0時(shí)刻起,開(kāi)始勻加速收攏繩提升貨物,忽略空氣對(duì)貨物的影響,在t=1s時(shí),貨物的速度大小為5m/s,則貨物的加速度大小為( )
A.1m/s2 B.3m/s2C.4m/s2 D.5m/s2
【分析】在拉力作用下貨物做曲線運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向做初速度為零的勻加速度運(yùn)動(dòng),根據(jù)速度的合成與分解求得豎直方向獲得的速度,根據(jù)加速度的定義求得加速度大小。
【解答】解:貨物在拉力作用下向上做勻加速運(yùn)動(dòng),在水平方向勻速運(yùn)動(dòng),故在1s末豎直方向的速度為
故加速度為a=,故ACD錯(cuò)誤,B正確;
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了速度的合成與分解,明確水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)即可求得。
4.(潮州二模)京張高鐵是北京冬奧會(huì)的重要配套工程,其開(kāi)通運(yùn)營(yíng)標(biāo)志著冬奧會(huì)配套建設(shè)取得了新進(jìn)展。如圖所示為某次高鐵列車運(yùn)行過(guò)程中某節(jié)車廂截面示意圖,車廂內(nèi)兩拉手A、B分別向前進(jìn)方向在豎直方向偏離角度α和β并保持不變。取重力加速度為g,不計(jì)空氣等阻力,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.列車可能在減速進(jìn)站
B.兩角度一定滿足:α=β
C.減小拉手懸繩長(zhǎng)度,則偏角變大
D.列車加速度大小為a=gtanα
【分析】對(duì)拉手A、B的受力分析,判斷出列車加速度的方向,根據(jù)列車加速度方向與速度方向間的關(guān)系判斷列車的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),由牛頓第二定律可求得加速度大小.
【解答】解:A、拉手A、B受到沿繩子向上的拉力、豎直向下的重力作用,列車的加速度水平向左,列車速度水平向右,加速度方向與速度方向相反,則汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故A正確;
BD、拉手A所受合外力水平向左,大小F=mgtanα,由牛頓第二定律可知其加速度大小a=gtanα,加速度相同,則角度α和β相同,故BD正確;
C、車廂內(nèi)兩拉手偏離角度保持不變,加速度a=gtanα恒定不變,則繩的方向保持不變,與其長(zhǎng)短無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤。
本題選擇錯(cuò)誤選項(xiàng)
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題解題的關(guān)鍵在于判斷加速度的方向,要根據(jù)列車運(yùn)動(dòng)進(jìn)行判斷。
5.(大連二模)如圖所示,完全相同的三本書(shū)a、b、c疊放在一起放在水平桌面上,書(shū)與桌面間摩擦忽略不計(jì),在相同水平外力F作用下三本書(shū)保持相對(duì)靜止向右運(yùn)動(dòng)。圖甲中a、b兩書(shū)間摩擦力大小為f1,b、c兩書(shū)間摩擦力大小為f2,圖乙中a、b兩書(shū)間摩擦力大小為f3,b、c兩書(shū)間摩擦力大小為f4。下列判斷正確的是( )
A.f1=f2=f3<f4B.f1=f2=f3=f4
C.f1=f2<f3=f4D.f1<f2<f3<f4
【分析】先對(duì)甲、乙兩種情況中的整體進(jìn)行分析,明確加速度大小關(guān)系,再分別對(duì)甲中的a、c分析由牛頓第二定律求出ab以及bc間的摩擦力大小,最后對(duì)乙中的a、ab整體進(jìn)行分析,由牛頓第二定律求出ab之間以及bc之間的摩擦力大小。
【解答】解:對(duì)兩種情況下的整體分析可知,兩種情況下推力大小相等,物體的質(zhì)量相等,設(shè)每個(gè)書(shū)本的質(zhì)量均為m,由牛頓第二定律可知,甲、乙具有相同的加速度a=;對(duì)甲中a分析可知,f1=ma=,對(duì)c分析,b對(duì)c的摩擦力f2=ma;
對(duì)乙中的a分析,則有f3=ma=,對(duì)ab分析,有f4=2ma=,則有f1=f2=f3<f4,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選:A。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓第二定律在摩擦力分析中的應(yīng)用,要注意正確選擇研究對(duì)象,掌握整體法和隔離法的應(yīng)用。
6.(大慶模擬)如圖所示,質(zhì)量均為m的物塊a、b之間用豎直輕彈簧相連,系在a上的細(xì)線豎直懸掛于固定點(diǎn)O,a、b與豎直粗糙墻壁接觸,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度大小為g,則( )
A.彈簧彈力小于mg
B.細(xì)線的拉力可能等于mg
C.剪斷細(xì)線瞬間,物塊b的加速度大小為g
D.剪斷細(xì)線瞬間,物塊a的加速度大小為2g
【分析】對(duì)細(xì)線剪斷之間的整體進(jìn)行分析,從而明確細(xì)線上的拉力,再對(duì)b分析明確受力情況;再對(duì)剪斷細(xì)線之后分析,明確彈簧的彈力不能突變,則可明確兩者的受力情況,從而求出加速度的大小。
【解答】解:AB、對(duì)ab整體分析可知,整體受重力和繩子上的拉力作用,如果水平方向受墻的彈力,則ab整體不可能豎直靜止,故ab均不會(huì)受到水平方向上的彈力;根據(jù)平衡條件可知,細(xì)線上的拉力F=2mg;再對(duì)b分析可知,b只受重力和彈簧拉力而保持靜止,故彈簧的彈力T=mg,故AB錯(cuò)誤;
C、由于b處于平衡,故彈簧的拉力T=mg,剪斷細(xì)線瞬間彈簧的彈力不變,則對(duì)b分析可知,b受力不變,合力為零,故加速度為零,故C錯(cuò)誤;
D、對(duì)a分析可知,剪斷細(xì)線瞬間a受重力和彈簧向下的拉力,合力Fa=2mg,則由牛頓第二定律可知,加速度為2g,故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓第二定律關(guān)于瞬時(shí)加速度的計(jì)算問(wèn)題,解題的關(guān)鍵在于明確剪斷前后的受力分析,明確彈簧彈力的不能突變的性質(zhì)應(yīng)用即可結(jié)合牛頓第二定律正確求解;注意由于水平方向沒(méi)有外力,故ab均和墻壁之間沒(méi)有彈力和摩擦力。
7.(杭州期中)某人想測(cè)量地鐵啟動(dòng)時(shí)的加速度。他把一根細(xì)繩的下端綁上一支圓珠筆,細(xì)繩的上端用電工膠布臨時(shí)固定在地鐵的豎直扶手上。在地鐵啟動(dòng)后的某段加速過(guò)程中(可看成勻加速),細(xì)繩偏離了豎直方向,用手機(jī)拍攝了當(dāng)時(shí)情景的照片,拍攝方向跟地鐵前進(jìn)方向垂直,利用此照片,測(cè)出懸點(diǎn)O到系筆處A的長(zhǎng)度為L(zhǎng),A到豎直扶手的距離為d,已知重力加速度為g,據(jù)此可判斷( )
A.地鐵正在向右加速運(yùn)動(dòng)
B.地鐵啟動(dòng)時(shí)的加速度為g
C.地鐵正在向左加速運(yùn)動(dòng)
D.由題所給的信息可以估算出細(xì)繩的拉力
【分析】對(duì)圓珠筆受力分析,在豎直方向合力為零,水平方向由牛頓第二定律求得加速度,即可求得大小,判斷出加速度方向,由于不知道圓珠筆的質(zhì)量,故無(wú)法判斷出繩的拉力。
【解答】解:ABC、對(duì)圓珠筆受力分析如圖所示:
設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ,豎直方向由平衡條件可得:Tcsθ=mg,
水平方向由牛頓第二定律可得:Tsinθ=ma
聯(lián)立解得a=gtan,方向水平向左,故AB錯(cuò)誤,C正確
D、由于圓珠筆的質(zhì)量未知,則無(wú)法估算出細(xì)繩的拉力,故D錯(cuò)誤;
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了牛頓第二定律,關(guān)鍵是正確的受力分析,利用好牛頓第二定律即可判斷。
8.(鼓樓區(qū)校級(jí)月考)如圖,輕彈簧拴接的物體A、B質(zhì)量分別為m和4m,用手C托著A、B處于靜止?fàn)顟B(tài),已知重力加速度大小為g,若手突然向下離開(kāi)B,在此瞬間,A、B、C的加速度分別為aA、aB、aC,則( )
A.a(chǎn)A=gB.a(chǎn)B=gC.a(chǎn)C=gD.a(chǎn)B=1.25g
【分析】系統(tǒng)原來(lái)保持靜止時(shí),通過(guò)共點(diǎn)力平衡求出彈簧的彈力大小,抓住手C突然向下撤走的瞬間,彈簧彈力不變,根據(jù)牛頓第二定律求出A、B的加速度,再分析手C的受力,從而明確C的加速度能否求出。
【解答】解:系統(tǒng)靜止時(shí),由共點(diǎn)力平衡條件知彈簧的彈力大小為:
F=mAg=mg
手C突然向下撤走的瞬間,彈簧的彈力不變,A所受的合力仍然為零,則加速度 aA=0;
對(duì)B受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:
F+4mg=4maB
解得:a2=1.25g;
由于手C還受人胳膊的作用力,其加速度無(wú)法求解,故ABC錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律的瞬時(shí)問(wèn)題,抓住瞬間彈簧的彈力不變,結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解即可。
9.(海淀區(qū)一模)在固定水平木板上有一質(zhì)量m=1.0kg的物塊,其所受水平拉力大小F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖甲所示,用力傳感器測(cè)出物塊所受摩擦力大小f隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2。下列判斷中正確的是( )
A.5s內(nèi)拉力對(duì)物塊做功為零
B.4s末物塊所受合力大小為4.0N
C.物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2
D.6s~9s內(nèi)物塊的加速度的大小為2.0m/s2
【分析】由圖像可得到F與f大小的變化,可以得到4s末物塊開(kāi)始滑動(dòng),即可求解。
【解答】解:A、4s末,摩擦力突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,說(shuō)明4s末開(kāi)始運(yùn)動(dòng),4s﹣5s物體運(yùn)動(dòng),拉力做功不為零,故A錯(cuò)誤;
B、由圖像得,4s末拉力為4N,摩擦力為3N,故合力為1N,故B錯(cuò)誤;
C、由圖可知,滑動(dòng)摩擦力為3N,由f=μFN=μmg可知,動(dòng)摩擦因數(shù),故C錯(cuò)誤;
D、6s﹣9s,加速度為,故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查摩擦力問(wèn)題和牛頓第二定律,根據(jù)圖像得到F、f隨時(shí)間的變化情況即可求解。
10.(嘉興二模)如圖所示,水平輕彈簧一端固定在豎直墻面上,另一端與光滑水平地面上的小車接觸,小車水平臺(tái)面上的重物與小車始終保持相對(duì)靜止,在小車向右運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧的過(guò)程中( )
A.彈簧的勁度系數(shù)增大
B.小車受到的合力增大
C.重物受到的摩擦力不變
D.重物對(duì)小車的摩擦力方向向左
【分析】彈簧處于壓縮狀態(tài),故小車和重物的合力向左,對(duì)重物摩擦力提供重物的加速度,根據(jù)牛頓第三定律判斷重物對(duì)小車的摩擦力。
【解答】解:A、彈簧的進(jìn)度系數(shù)由彈簧長(zhǎng)度、粗細(xì)程度等有關(guān),與形變量無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;
B、水平面光滑,小車和重物的合力為彈簧的彈力,彈簧彈力隨形變量的增大而增大,小車的合力變大。故B正確;
C、小車和重物合力變大,根據(jù)牛頓第二定律,加速度變大,摩擦力產(chǎn)生重物的加速度,故摩擦力變大,故C錯(cuò)誤;
D、彈簧處于壓縮狀態(tài),小車和重物的合力向左,故重物受到小車的摩擦力向左,根據(jù)牛頓第三定律,故重物對(duì)小車的摩擦力向右,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】注意重物的加速度是小車對(duì)重物的摩擦力提供,且注意題目問(wèn)的是重物對(duì)小車的摩擦力的方向。
11.(香坊區(qū)校級(jí)二模)用如下方法估測(cè)電梯在加速和減速過(guò)程中的加速度:用測(cè)力計(jì)懸吊一個(gè)重物,保持測(cè)力計(jì)相對(duì)電梯靜止,測(cè)得電梯上升加速時(shí)測(cè)力計(jì)讀數(shù)為F1,減速時(shí)為F2。已知該電梯加速和減速過(guò)程的加速度大小相同,重力加速度為g。則可知電梯變速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為( )
A.gB.g
C.gD.g
【分析】在電梯加速上升和減速上升過(guò)程,利用牛頓第二定律,聯(lián)立即可得出加速度表達(dá)式。
【解答】解:由題意設(shè)該電梯加速和減速過(guò)程的加速度大小為a,電梯上升加速時(shí)測(cè)力計(jì)讀數(shù)為F1,即測(cè)力計(jì)對(duì)重物的拉力為F1,對(duì)重物利用牛頓第二定律,有
F1﹣mg=ma
電梯上升減速時(shí)測(cè)力計(jì)讀數(shù)為F2,即測(cè)力計(jì)對(duì)重物的拉力為F2,對(duì)重物利用牛頓第二定律,有
mg﹣F2=ma
聯(lián)立兩式整理可得
a=g
故ABC錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】在兩種情況下直接利用牛頓第二定律解題,聯(lián)立兩方程式即可求出加速度大小。
12.(長(zhǎng)寧區(qū)二模)跳高運(yùn)動(dòng)員在從水平地面起跳的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力等于運(yùn)動(dòng)員的重力
B.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力等于運(yùn)動(dòng)員的重力
C.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力等于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力
D.地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力
【分析】力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因;物體在平衡力的作用下會(huì)保持靜止?fàn)顟B(tài),物體在非平衡力的作用下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷變化;明確牛頓第三定律,知道物體間力的作用是相互的。
【解答】解:AB、由于運(yùn)動(dòng)員從地面跳起,合外力向上,故地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力大于其重力,而地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力和運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大小相等,故運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力大于運(yùn)動(dòng)員的重力,故AB錯(cuò)誤;
CD、運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力和地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為作用力和反作用力,二者大小相等,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及作用力和反作用力的性質(zhì),要注意理解作用力和反作用力以及平衡力,明確它們的區(qū)別和相同點(diǎn)。
13.(瀘州模擬)如圖所示,質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平地面上,右面靠著一豎直墻壁,小車的上表面是一個(gè)傾角為α的光滑斜面,重力加速度取g。當(dāng)有一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊在斜面上自由下滑的過(guò)程中,小車對(duì)右側(cè)墻壁的壓力大小F1和對(duì)水平地面的壓力大小F2分別為( )
A.F1=mgsinαcsα,F(xiàn)2=Mg﹣mgsin2α
B.F1=mgtanα,F(xiàn)2=Mg+mgsinαcsα
C.F1=mgtanα,F(xiàn)2=Mg+mg﹣mgcsα
D.F1=mgsinαcsα,F(xiàn)2=Mg+mgcs2α
【分析】先根據(jù)牛頓第二定律求出小物塊的加速度,再整體利用牛頓第二定律即可。
【解答】解:小物塊在斜面上自由下滑,根據(jù)牛頓第二定律有
mgsinα=ma
把a(bǔ)正交分解ax和ay,如圖
以小車和小物塊為整體,利用牛頓第二定律,有
水平方向F1′=max=macsα
豎直方向(M+m)g﹣F2′=may=masinα
整理可得F1′=mgsinαcsα
F2′=Mg+mgcs2α
根據(jù)牛頓第三定律可知F1′=F1
F2′=F2
故ABC錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】在求壓力的問(wèn)題中,一般要用到牛頓第三定律,這是很多同學(xué)容易忽略的,一定要注意。
14.(松江區(qū)二模)如圖,質(zhì)量為m的帶電滑塊,沿絕緣斜面以加速度a勻加速下滑。當(dāng)帶電滑塊滑到有著理想邊界的方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域中,滑塊繼續(xù)沿斜面的運(yùn)動(dòng)情況是( )
A.勻速下滑
B.加速下滑,加速度大于a
C.加速下滑,加速度小于a
D.上述三種情況都有可能發(fā)生
【分析】對(duì)初始狀態(tài)物體受力情況進(jìn)行分析,結(jié)合牛頓第二定律列出等式,在進(jìn)入電場(chǎng)后,物體受到電場(chǎng)力,需對(duì)電場(chǎng)力大小和方向進(jìn)行分情況討論,分別列出等式求解加速度。
【解答】解:滑塊在斜面的上部加速下滑,則mgsinθ﹣μmgcsθ=ma,
進(jìn)入下方的勻強(qiáng)電場(chǎng)后。若滑塊帶負(fù)電,則電場(chǎng)力向上,
則可能有mg﹣qE=0,此時(shí)滑塊將勻速下滑;
若mg>qE,則(mg﹣qE)sinθ﹣μ(mg﹣qE)csθ=ma'則仍加速下滑,且a'<a;
若滑塊帶正電,則電場(chǎng)力向下,
則(mg+qE)sinθ﹣μ(mg+qE)csθ=ma''則仍加速下滑,且a''>a。故三種情況都有可能,本題為單選題,故ABC說(shuō)法不完整,故D正確;
故選:D。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律,要求結(jié)合帶電物體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受力情況進(jìn)行分析,考查學(xué)生綜合分析能力。
15.(青浦區(qū)二模)嫦娥五號(hào)上升器成功將攜帶的月球樣品送入到預(yù)定環(huán)月軌道,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次飛行器在地外天體起飛。假設(shè)上升器在月球表面起飛后的某段時(shí)間內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng),飛行速度方向與水平面成θ角,速度大小不斷增大,如圖所示。此段時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣方向可能( )
A.沿1的方向B.沿2的方向C.沿3的方向D.沿4的方向
【分析】根據(jù)上升器沿直線運(yùn)動(dòng),且速度增大,判斷上升器做加速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向沿速度方向,噴氣的方向與力F方向相反,根據(jù)力的平行四邊形定則判斷哪種情況的合力沿速度方向。
【解答】解:由“上升器在月球表面起飛后的某段時(shí)間內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng),飛行速度方向與水平面成θ角,速度大小不斷增大”可知:上升器做加速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向沿速度方向,故合力的方向與速度方向同向。
B、噴氣方向與牽引力F方向相反,對(duì)探測(cè)器受力分析如圖所示:F與重力的合力可以和速度方向同向,故可以沿2方向噴氣,故B正確,
A、噴氣沿1的方向時(shí)牽引力豎直向上,兩個(gè)力的合力不可能沿速度方向,故A錯(cuò)誤
C、沿3噴氣時(shí)力F的沿速度方向,力F和重力的合力不能沿速度方向,故C錯(cuò)誤;
D、沿4的方向噴氣時(shí),力F與重力均在速度方向的一邊,故F和重力的合力不能沿速度方向,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【點(diǎn)評(píng)】解題的關(guān)鍵是判斷上升器的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),會(huì)利用平行四邊形定則判斷合力的方向,
二.多選題(共19小題)
16.(廣東模擬)如圖所示,將小砝碼放在桌面上的薄紙板上,若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為M和m,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,砝碼到紙板左端的距離和到桌面右端的距離均為d.現(xiàn)用水平向右的恒定拉力F拉動(dòng)紙板,g為重力加速度,下列說(shuō)法正確的是( )
A.紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí),紙板所受摩擦力的大小為μ(M+m)g
B.要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定大于2μ(M+m)g
C.若砝碼與紙板分離時(shí)的速度小于,砝碼不會(huì)從桌面上掉下
D.當(dāng)F=μ(2M+3m)g時(shí),砝碼恰好到達(dá)桌面邊緣
【分析】應(yīng)用摩擦力公式求出紙板與砝碼受到的摩擦力,然后求出摩擦力大??;根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,要使紙板相對(duì)于砝碼運(yùn)動(dòng),紙板的加速度應(yīng)大于砝碼的加速度,然后求出拉力的最小值;當(dāng)F=μ(2M+3m)g時(shí),根據(jù)牛頓第二定律分析求出砝碼和紙板加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出分離時(shí)砝碼的速度,結(jié)合速度位移公式求出砝碼速度減為零的位置,從而判斷出砝碼的位置。
【解答】解:A、當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí),紙板所受的摩擦力:μ(M+m)g+μMg,故A錯(cuò)誤;
B、設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則有:μMg=Ma1,F(xiàn)﹣μMg﹣μ(M+m)g=ma2,發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)需要a2>a1,解得:F>2μ(M+m)g,故B正確;
C、若砝碼與紙板分離時(shí)的速度小于 ,砝碼勻加速運(yùn)動(dòng)的位移小于x==,勻減速運(yùn)動(dòng)的位移小于x′===,則總位移小于d,不會(huì)從桌面掉下,故C正確;
D、當(dāng)F=μ(2M+3m)g時(shí),砝碼未脫離時(shí)的加速度a1=μg,紙板的加速度:a2==2μg,根據(jù) a2t2﹣a1t2=d,解得:t=,則此時(shí)砝碼的速度v=a1t=,砝碼脫離紙板后做勻減速運(yùn)動(dòng),勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a′=μg,則勻減速運(yùn)動(dòng)的位移:x==d,而勻加速運(yùn)動(dòng)的位移x′=a1t2=d,則砝碼恰好到達(dá)桌面邊緣,故D正確。
故選:BCD。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于牛頓第二定律的綜合應(yīng)用問(wèn)題,關(guān)鍵是弄清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和受力情況,利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算公式求解加速度,再根據(jù)題目要求進(jìn)行解答;知道加速度是聯(lián)系靜力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁。
17.(邢臺(tái)月考)水平地面上一輛質(zhì)量m=2kg的玩具賽車在牽引力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng),賽車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力恒為車重的,已知t=0時(shí),賽車的初速度大小v0=5m/s,此后它相對(duì)原點(diǎn)的位置坐標(biāo)x與速度的平方v2的關(guān)系圖像如圖所示,取重力加速度大小g=10m/s2,根據(jù)圖像可知( )
A.t=1s時(shí),賽車的位置坐標(biāo)x=0
B.t=2s時(shí),賽車的速度大小為3m/s
C.賽車的加速度大小為1.25m/s2
D.賽車前2s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小為7.5m
【分析】根據(jù)速度﹣時(shí)間公式和位移﹣時(shí)間公式求解對(duì)應(yīng)時(shí)間的速度和位移,結(jié)合題圖找到初始位置坐標(biāo),再求出第1s內(nèi)的位移大小,從而確定其1s時(shí)的位置坐標(biāo);根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度﹣位移關(guān)系式和圖象結(jié)合求賽車的加速度大?。桓鶕?jù)速度﹣位移公式求出x與v2的函數(shù)關(guān)系,結(jié)合題圖的斜率求加速度。
【解答】解:A、初速度v0=5m/s,由題圖可知,初位置坐標(biāo)為x0=﹣2m,第1s內(nèi)的位移x1=v0t1+at12=(5×1﹣×1.25×12)m=4.375m,故t=1s時(shí),賽車的位置坐標(biāo)為x=x0+x1=﹣2m+4.375m=2.375m,故A錯(cuò)誤;
B、t=2s時(shí),賽車的速度大小為v=v0+at=5m/s+(﹣1.25)×2m/s=2.5m/s,故B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度﹣位移關(guān)系式v2﹣v02=2a(x﹣x0)得:a==m/s2=﹣1.25m/s2,故C正確;
D、賽車前2s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小為x2=?t=2m=7.5m,故D正確。
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵是根據(jù)x﹣v2的函數(shù)關(guān)系式,結(jié)合圖象求出賽車的加速度,并由初速度找到初位置坐標(biāo)。
18.(紅橋區(qū)一模)在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中,保持小車的質(zhì)量不變,改變所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出a﹣F關(guān)系的點(diǎn)跡,如圖所示。經(jīng)過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)跡存在一些問(wèn)題,產(chǎn)生這些問(wèn)題的要原因可能是( )
A.軌道與水平方向夾角太小或沒(méi)有平衡摩擦力
B.軌道與水平方向夾角太大
C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大,造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢(shì)
D.所用小車的質(zhì)量太大,造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢(shì)
【分析】如果軌道傾角太大,圖象在縱軸上的截距大于0;在沒(méi)有或忘記平衡摩擦力的情況下,在橫軸的截距大于0;當(dāng)所掛鉤碼質(zhì)量太大時(shí)造成上部點(diǎn)跡向下彎曲.
【解答】解:AB、由圖可知,當(dāng)施加的拉力不為零時(shí),加速度仍為零,所以可能沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力過(guò)小,即軌道與水平方向夾角太小,故A正確,B錯(cuò)誤;
CD、造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢(shì),是因?yàn)闆](méi)有滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,即所掛鉤碼的總質(zhì)量太大,小車的質(zhì)量太小,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律中減少實(shí)驗(yàn)誤差的方法:一、平衡摩擦力;二、鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。
19.(河南月考)如圖所示,在水平光滑桌面上放有m1和m2兩個(gè)小物塊,它們中間有細(xì)線連接。已知m1=4kg、m2=6kg,連接它們的細(xì)線最大能承受12N的拉力。現(xiàn)用水平外力F1向左拉m1或用水平外力F2向右拉m2,為保持細(xì)線不斷,則( )
A.F1的最大值為20NB.F1的最大值為30N
C.F2的最大值為20ND.F2的最大值為30N
【分析】連接的細(xì)線僅能承受12N的拉力,桌面水平光滑,為使線不斷而又使它們一起運(yùn)動(dòng)獲得最大加速度,可以隔離物體先分析出最大加速度,然后整體分析求出水平拉力的最大值。
【解答】解:AB、若施加的水平向左的拉力F1,以m2為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:
Tm=m2a1m…①
以整體為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:
F1=(m1+m2)a1m…②
聯(lián)立解得;F1m=20N,故A正確,B錯(cuò)誤;
CD、若施加的水平向右的拉力F,以m1為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:
Tm=m1a′m
F2m=(m1+m2)a2m…②
聯(lián)立求解得:F2m=30N,故C錯(cuò)誤,D正確;
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律的應(yīng)用,正確選取研究對(duì)象,受力分析,然后利用牛頓第二定律列式求解是此類問(wèn)題的一般思路。
20.(福州期末)如圖所示,在水平力F作用下,質(zhì)量為m的物體沿豎直墻以加速度a加速下滑,若物體與墻壁的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體所受的摩擦力的大小為( )
A.μmgB.μF+mgC.μFD.mg﹣ma
【分析】物體在墻面上勻速下滑,則受到滑動(dòng)摩擦力,由滑動(dòng)摩擦力公式可求出;同時(shí)物體勻速運(yùn)動(dòng),則受力平衡,由平衡關(guān)系也可求得摩擦力。
【解答】解:物體對(duì)墻壁的壓力為F,物體向下滑動(dòng),故物體受到向上的滑動(dòng)摩擦力為μF;
物體勻加速下滑,由牛頓第二定律可得,mg﹣f=ma,解得:f=mg﹣ma,故CD正確,AB錯(cuò)誤。
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】本題很多同學(xué)會(huì)漏選D,只想到用滑動(dòng)摩擦力公式而忽略了牛頓第二定律的應(yīng)用,另外在求滑動(dòng)摩擦力時(shí)注意F為正壓力,而不是物體的重力。
21.(眉山期末)關(guān)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律,下列說(shuō)法正確的是( )
A.物體的加速度方向一定與物體所受合力方向一致
B.物體所受合力不為零時(shí),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能不發(fā)生變化
C.牛頓第一定律、牛頓第二定律都可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明
D.一對(duì)作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失
【分析】由牛頓第二定律F=ma,可知F與a方向相同,明確牛頓第一定律中的理想實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;一對(duì)作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,同時(shí)存在、同時(shí)變化;
【解答】解:A.根據(jù)牛頓第二定律F=ma,物體的加速度方向一定與物體所受合力方向一致,故A正確;
B.物體所受合力不為零時(shí),根據(jù)牛頓第二定律,物體一定存在加速度,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定會(huì)發(fā)生變化,故B錯(cuò)誤;C.牛頓第一定律是理想實(shí)驗(yàn)定律,是通過(guò)斜面實(shí)驗(yàn)外推出來(lái)的,不可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明,故C錯(cuò)誤;
D.相互作用的一對(duì)作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失,故D正確;
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查力學(xué)中的基本內(nèi)容,屬基礎(chǔ)問(wèn)題的考查,在平時(shí)多加積累即可做好這一類的題目.
22.(岳麓區(qū)校級(jí)期末)下列對(duì)牛頓第二定律的理解正確的是( )
A.由F=ma可知,F(xiàn)與a成正比,m與a成反比
B.對(duì)于一個(gè)確定的物體,受到的合外力越大,則它的加速度就越大
C.物體加速度的方向總跟物體所受合外力的方向一致
D.物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合外力的方向一致
【分析】根據(jù)牛頓第二定律a=可知,物體的加速度與其所受合外力成正比,與其質(zhì)量成反比,加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,加速度的方向與合外力的方向相同。
【解答】解:A、根據(jù)牛頓第二定律F=ma得a=,可知,物體的加速度a與其所受合外力F成正比,與其質(zhì)量m成反比,不能說(shuō):F與a成正比,m與a成反比,故A錯(cuò)誤;
B、對(duì)于一個(gè)確定的物體,質(zhì)量一定,由F=ma知物體受到的合外力越大,加速度就越大,故B正確;
C、根據(jù)F=ma可知,物體加速度的方向總跟物體所受合外力的方向一致,故C正確;
D、物體的運(yùn)動(dòng)方向不一定與它所受合外力的方向一致,故D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵要理解并掌握牛頓第二定律,知道加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系。
23.(株洲期末)平直路面上質(zhì)量是20kg的手推車在受到60N的水平推力時(shí),做加速度為1.5m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),如果撤去推力,則( )
A.手推車做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.手推車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
C.手推車受到的摩擦力大小為15N
D.手推車的加速度大小為1.5m/s2
【分析】根據(jù)牛頓第二定律求出物體所受合外力,再根據(jù)力的合成求車所受摩擦力的大?。?撤去推力后,車在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律求出車的加速度大小即可.
【解答】解:ABC、如圖對(duì)小車進(jìn)行受力分析有:小車所受合力F合=F﹣f,根據(jù)牛頓第二定律有:F合=ma,由此可得小車所受摩擦力:f=F﹣F合=F﹣ma=60﹣20×1.5N=30N,所以撤去推力后手推車在摩擦力的作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng),摩擦力為30N,故B正確,AC錯(cuò)誤;
D、撤去力F后小車在摩擦力作用下產(chǎn)生加速度,此時(shí)小車所受合力F合′=f=ma′,小車產(chǎn)生的加速度a′==m/s2=1.5m/s2,故D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題是簡(jiǎn)單的已知物體運(yùn)動(dòng)求物體受力的問(wèn)題,關(guān)鍵是抓住牛頓第二定律由物體的運(yùn)動(dòng)求出物體所受合力,要注意撤去推力后摩擦力不發(fā)生變化。
24.(河池期末)如圖所示,在水平面上有一質(zhì)量m=1kg的物塊與水平細(xì)繩相連,物塊在與水平方向的夾角θ=30°、大小為10N的拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10m/s2,以下說(shuō)法正確的是( )
A.此時(shí)細(xì)繩的彈力大小為5N
B.當(dāng)撤去拉力F的瞬間,物塊的加速度為零
C.若剪斷細(xì)繩,則細(xì)繩剪斷的瞬間物塊的加速度大小為m/s2,方向向右
D.若剪斷細(xì)繩,則細(xì)繩剪斷的瞬間物塊的加速度大小為5m/s2,方向向右
【分析】對(duì)物體受力分析,根據(jù)共點(diǎn)力平衡判斷物體的受力大小關(guān)系;剪斷細(xì)繩,判斷物體受力,結(jié)合牛頓第二定律求解加速度。
【解答】解:A、對(duì)物體受力分析如圖所示,根據(jù)共點(diǎn)力平衡,
在豎直方向上有:Fsinθ+FN=mg
在水平方向上有:T+μFN=Fcsθ
解得:T=N,故A錯(cuò)誤;
B、撤去拉力F的瞬間,細(xì)繩的彈力突變?yōu)?,物塊的加速度為0,故B正確;
CD、剪斷細(xì)繩,物塊受重力、拉力F、摩擦力作用,由牛頓第二定律得:
Fcsθ﹣μ(mg﹣Fsinθ)=ma
解得:a=m/s2,方向向右,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查牛頓第二定律的應(yīng)用,要注意判斷撤去拉力或剪斷細(xì)繩瞬間,由于細(xì)繩形變不明顯而細(xì)繩拉力瞬間為零。
25.(新鄉(xiāng)期末)質(zhì)量為2kg的木塊在水平拉力的作用下在水平地面上運(yùn)動(dòng),從t=0時(shí)刻開(kāi)始其速度﹣時(shí)間圖象如圖所示。已知木塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,取重力加速度大小g=10m/s2,下列說(shuō)法正確的是( )
A.0~4s內(nèi),木塊的加速度為0,所以不受摩擦力的作用
B.0~4s內(nèi),木塊受到的合力大小始終為0
C.0~4s內(nèi),木塊的位移大小為20m
D.4s后拉力大小為6N
【分析】在v﹣t圖象中,直線的斜率代表加速度,直線與時(shí)間軸所圍的面積表示物體運(yùn)動(dòng)的位移,根據(jù)牛頓第二定律求得拉力即可。
【解答】解:AB、0~4s內(nèi),木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),加速度為0,此時(shí)拉力等于滑動(dòng)摩擦力,受到的合力為零,故A錯(cuò)誤,B正確;
C、在v﹣t圖象中,直線與時(shí)間軸所圍面積表示木塊通過(guò)的位移,則x=4×4m=16m,故C錯(cuò)誤;
D、在v﹣t圖象中,斜率代表加速度,則有:a=
根據(jù)牛頓第二定律可得:F﹣μmg=ma
解得:F=ma+μmg=2×2N+0.1×2×10N=6N,故D正確;
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了v﹣t圖象,明確直線的斜率代表加速度,直線與時(shí)間軸所圍的面積表示物體運(yùn)動(dòng)的位移,利用好牛頓第二定律,關(guān)鍵是正確的受力分析。
26.(寶安區(qū)期末)如圖,大貨車中間安裝一個(gè)繃床。在大貨車以很大的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,有一個(gè)運(yùn)動(dòng)員從繃床中間相對(duì)繃床垂直的方向彈起、忽略空氣阻力。則該運(yùn)動(dòng)員( )
A.落到車的后面
B.仍然落在繃床原來(lái)的位置
C.彈起時(shí)繃床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)繃床的力
D.彈起過(guò)程床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均彈力大于運(yùn)動(dòng)員本身的重力
【分析】根據(jù)慣性定律判斷運(yùn)動(dòng)員彈起后的落到車上的位置;根據(jù)牛頓第二、三定律判斷運(yùn)動(dòng)員受到蹦床的彈力。
【解答】解:AB、因?yàn)閼T性,運(yùn)動(dòng)員彈起時(shí),保持與車在水平方向同步運(yùn)動(dòng),所以仍然落在彈起的位置,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、彈起過(guò)程蹦床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均彈力大于運(yùn)動(dòng)員本身的重力,從而產(chǎn)生向上加速度。根據(jù)牛頓第三定律,蹦床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的力等于運(yùn)動(dòng)員對(duì)蹦床的力,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于運(yùn)動(dòng)員彈起時(shí)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,要注意結(jié)合慣性定律進(jìn)行判斷,即彈起時(shí)運(yùn)動(dòng)員有水平向前的速度。
27.(哈爾濱期末)如圖所示,當(dāng)小車向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊M相對(duì)車廂靜止于豎直車廂壁上,當(dāng)車的加速度增大時(shí)( )
A.M對(duì)車廂壁的壓力不變B.M受靜摩擦力增大
C.M受靜摩擦力不變D.M仍相對(duì)于車廂靜止
【分析】物塊M相對(duì)車廂壁靜止,應(yīng)用牛頓第二定律求出車廂壁的支持力,應(yīng)用平衡條件求出摩擦力,然后根據(jù)題意分析答題。
【解答】解:A、對(duì)M,在水平方向,由牛頓第二定律得:F=Ma,a增大,車廂壁對(duì)M的支持力增大,由牛頓第三定律可知,M對(duì)車廂壁的壓力增大,故A錯(cuò)誤;
BCD、M相對(duì)于車廂壁靜止,在豎直方向,由平衡條件得:f=Mg,車的加速度增大時(shí),靜摩擦力f不變,M扔相對(duì)于車廂靜止,故B錯(cuò)誤,CD正確。
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律的應(yīng)用,分析清楚M的受力情況,應(yīng)用牛頓第二定律與平衡條件即可解題,注意物體相對(duì)小車靜止,受到的是靜摩擦力,且靜摩擦力與重力平衡。
28.(涼州區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,質(zhì)量為20kg的物體,受到大小為30N的水平向右的力的作用向右運(yùn)動(dòng),它與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,則該物體(g取10m/s2)( )
A.受到的摩擦力大小為20N,方向向左
B.受到的摩擦力大小為20N,方向向右
C.運(yùn)動(dòng)的加速度大小為1.5m/s2,方向向左
D.運(yùn)動(dòng)的加速度大小為0.5m/s2,方向向右
【分析】由題意可知物體受到滑動(dòng)摩擦力,由f=μFN可求向物體受到的摩擦力的大?。桓鶕?jù)牛頓第二定律列方程求物體的加速度.
【解答】解:物體相對(duì)地面運(yùn)動(dòng),故物體受到滑動(dòng)摩擦力,則摩擦力的大小為:f=μFN=μmg=20N;
滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,故摩擦力方向向左,根據(jù)牛頓第二定律得:F﹣f=ma
得:a=m/s2=﹣0.5m/s2,方向向左;
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查摩擦力的大小及方向,在求摩擦力的題目時(shí),要先明確是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力,再根據(jù)其不同性質(zhì)進(jìn)行求解.
29.(讓胡路區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,物體a、b用一根不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)繩相連,再用一根輕彈簧將a和天花板相連,已知物體a、b的質(zhì)量相等,重力加速度為g。當(dāng)在P點(diǎn)剪斷繩子的瞬間,下列說(shuō)法正確的是( )
A.物體a的加速度大小為零
B.物體b的加速度大小為零
C.物體a的加速度大小為g
D.物體b的加速度與物體a的加速度大小相等
【分析】彈簧彈力不能發(fā)生突變,在剪斷瞬間仍然保持原來(lái)的大小和方向;而細(xì)繩的彈力會(huì)發(fā)生突變,在剪斷瞬間會(huì)突然改變;剪斷細(xì)線前對(duì)a、b和整體物體分別受力分析,根據(jù)平衡條件求出細(xì)線的彈力,斷開(kāi)細(xì)線后,再分別對(duì)a、b受力分析,求解出合力并運(yùn)用牛頓第二定律求解加速度。
【解答】解:AC、設(shè)ab物體的質(zhì)量均為m,剪斷細(xì)線前,對(duì)ab整體受力分析,受到總重力和彈簧的彈力而平衡,故F彈=2mg;再對(duì)物體a受力分析,受到重力、細(xì)線拉力和彈簧的拉力,剪斷細(xì)線后,重力和彈簧的彈力不變,細(xì)線的拉力減為零,故物體a受到的力的合力等于mg,根據(jù)牛頓第二定律得a的加速度為aa==g,故A錯(cuò)誤,C正確;
BD、對(duì)物體b受力分析,受到重力、細(xì)線拉力,剪斷細(xì)線后,重力不變,細(xì)線的拉力減為零,故物體b受到的力的合力等于mg,根據(jù)牛頓第二定律得b的加速度為ab=g,所以物體a的加速度與物體b的加速度大小相等,故B錯(cuò)誤,D正確;
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】本題是力學(xué)中的瞬時(shí)問(wèn)題,關(guān)鍵是先根據(jù)平衡條件求出各個(gè)力,然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解加速度;同時(shí)要注意輕彈簧的彈力與形變量成正比,來(lái)不及突變,而細(xì)線的彈力是有微小形變產(chǎn)生的,故可以突變。
30.(讓胡路區(qū)校級(jí)期末)在汽車內(nèi)的懸線上掛著一個(gè)小球m,實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)汽車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),懸線將與豎直方向成某一固定角度θ,如圖所示。若在汽車底板上還有一個(gè)跟它相對(duì)靜止的物體M,則關(guān)于汽車的運(yùn)動(dòng)情況和物體M的受力情況分析正確的是( )
A.汽車可能向右做加速運(yùn)動(dòng)
B.汽車一定向左做加速運(yùn)動(dòng)
C.M除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向左的摩擦力的作用
D.M除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向右的摩擦力的作用
【分析】先以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,分析受力情況,根據(jù)牛頓第二定律可求得加速度,判斷汽車的運(yùn)動(dòng)情況;再以M為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律,分析受力情況.
【解答】解:AB、以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,分析受力情況:重力mg和細(xì)線的拉力F,由于小球的加速度水平向右,根據(jù)牛頓第二定律得知,小球的合力也水平向右,如圖,則有mgtanθ=ma,得a=gtanθ,θ一定,則加速度a一定,汽車的加速度也一定,則汽車可能向右做勻加速運(yùn)動(dòng),也可能向左做勻減速運(yùn)動(dòng),故A正確,B錯(cuò)誤;
CD、對(duì)M受力分析:M受到重力、底板的支持力。M相對(duì)于汽車靜止,M的加速度必定水平向右,根據(jù)牛頓第二定律得知,一定受到水平向右的摩擦力,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:AD。
【點(diǎn)評(píng)】本題運(yùn)用合成法研究小球的加速度,關(guān)鍵抓住小球的加速度與汽車相同,沿水平向右方向,由牛頓第二定律分析受力情況.
31.(嫩江市校級(jí)期末)關(guān)于牛頓第二定律,下列說(shuō)法中正確的有( )
A.由F=ma可知,物體所受的合外力與物體的質(zhì)量和加速度成正比
B.公式F=ma中,F(xiàn)表示物體所受合力,a實(shí)際上是作用于該物體上每一個(gè)力所產(chǎn)生的加速度的矢量和
C.某一瞬間的加速度只決定于這一瞬間物體所受合外力,而與這之前或之后的受力無(wú)關(guān)
D.物體的運(yùn)動(dòng)方向一定與它所受合外力方向一致
【分析】牛頓第二定律屬于經(jīng)典力學(xué)的范疇,適用于宏觀物體、低速運(yùn)動(dòng).牛頓第二定律體現(xiàn)了瞬時(shí)性,同一性,矢量性。
【解答】解:A、由F=ma可知,當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí),物體受到的合外力與加速度成正比。故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)a=,a等于作用在物體上的合力與質(zhì)量的比值,也可以說(shuō)成是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和,故B正確;
C、根據(jù)a=,合力變化,加速度變化,某一瞬時(shí)的加速度,只能由這一瞬時(shí)的外力決定。故C正確;
D、根據(jù)a=,知加速度的方向與合外力的方向相同,但運(yùn)動(dòng)的方向不一定與加速度方向相同。故D錯(cuò)誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵理解牛頓第二定律的特點(diǎn),瞬時(shí)性、同一性、矢量性
32.(洛龍區(qū)校級(jí)月考)如圖甲所示,一質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力F的作用下沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng),從t=1s時(shí)刻開(kāi)始,拉力F隨時(shí)間均勻減小,物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.t=3s時(shí)物體剛好停止
B.1~3s內(nèi),物體開(kāi)始做勻減速運(yùn)動(dòng)
C.t=2s時(shí),物體的加速度大小為1m/s2
D.3s~5s內(nèi),摩擦力對(duì)物體做負(fù)功
【分析】用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng),從t=1s開(kāi)始力F隨時(shí)間均勻減小,物體先做減速運(yùn)動(dòng),所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,當(dāng)物體速度為零后,物體受靜摩擦力,根據(jù)圖象求出2s末時(shí)的速度,再根據(jù)牛頓第二定律求出t=2s時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小。
【解答】解:AB、物體在開(kāi)始在F作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),由圖可知,滑動(dòng)摩擦力的大小為4N,拉力隨時(shí)間均勻減小后,物體開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),即在1s時(shí)物體開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),拉力減小,合力減小,加速度減小,做變減速運(yùn)動(dòng),3s后,摩擦力隨F的減小而減小,可知物體在t=3s時(shí)剛好停止,然后靜摩擦力的大小等于拉力的大小,故A正確,B錯(cuò)誤;
C、拉力的變化應(yīng)如圖中虛線所示,由圖可知,t=2s時(shí),拉力大小為3N,則加速度大小a==m/s2=1m/s2,故C正確;
D、由以上分析可知,3s后物體保持靜止,故摩擦力對(duì)物體不做功,故D錯(cuò)誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),拉力減小后,先做減速運(yùn)動(dòng),最終靜止;結(jié)合圖象找出關(guān)鍵點(diǎn),比如:拉力開(kāi)始減小的時(shí)刻,摩擦力由滑動(dòng)摩擦力變?yōu)殪o摩擦力的時(shí)刻等。
33.(沙灣區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,質(zhì)量相等的三個(gè)物塊A、B、C,A與天花板之間、A與B之間用輕繩相連,B與C之間用輕彈簧相連,當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí),C恰好與水平面接觸,此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x。現(xiàn)將AB間的細(xì)繩剪斷,取向下為正方向,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是( )
A.剪斷細(xì)繩的瞬間A、B、C 的加速度分別為0、g、g
B.剪斷細(xì)繩的瞬間A、B、C 的加速度分別為0、2g、0
C.剪斷細(xì)繩后B 物塊向下運(yùn)動(dòng)距離x時(shí)加速度最小
D.剪斷細(xì)繩后B 物塊向下運(yùn)動(dòng)距離2x時(shí)速度最大
【分析】剪斷細(xì)繩的瞬間,細(xì)繩的張力立即消失,這一瞬間彈簧的形變量沒(méi)有發(fā)生變化,彈簧的彈力不變,進(jìn)而根據(jù)牛頓第二定律分析三球的加速度。
【解答】解:AB、設(shè)三個(gè)物塊A、B、C的質(zhì)量均為m。當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí),C恰好與水平地面接觸,則彈簧的彈力大小等于C的重力,即有 F=mg;
剪斷細(xì)繩的瞬間,細(xì)繩的張力立即消失,細(xì)繩的張力可突變,則A所受的上面細(xì)繩的拉力與重力重新平衡,則A的加速度為0;
而彈簧的彈力不變,則對(duì)B有:mg+F=maB,得 aB=2g
水平地面對(duì)C的支持力突然增大,C處于平衡狀態(tài),則C的加速度為0,所以剪斷細(xì)繩的瞬間A、B、C的加速度分別為0、2g、0.故A錯(cuò)誤,B正確。
CD、剪斷細(xì)繩后B物塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)合力為零時(shí),加速度為零,最?。淮藭r(shí)有 kx′=mg,得彈簧的壓縮量x′=,原來(lái)系統(tǒng)靜止時(shí)有 kx=mg,可知,x′=x,所以B物塊向下運(yùn)動(dòng)距離2x時(shí)加速度最小,速度最大,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:BD。
【點(diǎn)評(píng)】本題是動(dòng)力學(xué)中瞬時(shí)問(wèn)題,此類問(wèn)題往往先分析懸線剪斷前彈簧的彈力,再分析懸線判斷瞬間物體的受力情況,再求解加速度,抓住懸線剪斷瞬間彈簧的彈力沒(méi)有來(lái)得及變化。
34.(遼寧模擬)如圖所示,粗糙水平面上放置B、C兩物體,A疊放在C上,A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m和3m,物體B、C與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,其間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,輕繩能承受的最大拉力為T,現(xiàn)用水平拉力F拉物體B,使三個(gè)物體一起向右加速運(yùn)動(dòng),則( )
A.此過(guò)程中物體C受重力等五個(gè)力作用
B.當(dāng)F逐漸增大到T時(shí),輕繩剛好被拉斷
C.當(dāng)F逐漸增大到1.5T時(shí),輕繩剛好被拉斷
D.若水平面光滑,則繩剛要斷時(shí),A、C間的摩擦力為
【分析】對(duì)物體C進(jìn)行受力分析可知,一共有6力;如果水平面粗糙,先把ABC看成是一個(gè)整體,根據(jù)牛頓第二定律可以求出整體的加速度,再對(duì)整體AC,根據(jù)牛頓定律可以求出F和T的關(guān)系;若水平面光滑,分別對(duì)整體ABC,整體AC,及C進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律列出方程求解。
【解答】解:A、物體C受到力有重力、支持力、繩的拉力、A對(duì)C的壓力、地面對(duì)C的摩擦力、A對(duì)C的摩擦力,共6個(gè)力,故A錯(cuò)誤。
B、把ABC看成是一個(gè)整體,整體的質(zhì)量為6m,根據(jù)牛頓第二定律有:F﹣μ?6mg=6ma,得a=,
把AC看成是一個(gè)整體,繩子將被拉斷的瞬間,根據(jù)牛頓第二定律有:T﹣μ(m+3m)g=(m+3m)a,解得:F=1.5T,故B錯(cuò)誤,C正確。
D、若水平面光滑,則繩剛要斷時(shí),對(duì)于整體ABC,根據(jù)牛頓第二定律:F=6ma ①
對(duì)整體AC,根據(jù)牛頓第二定律:T=4ma ②
對(duì)A,根據(jù)牛頓第二定律:f=ma ③
聯(lián)合①②③解得A、C間的摩擦力:f=.故D正確。
故選:CD。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律及受力分析等知識(shí)點(diǎn)。受力分析是處理力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵和基礎(chǔ),所以要熟練掌握物體受力分析的一般步驟和方法。通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)作用時(shí),用整體法;在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí),用隔離法。有時(shí)在解答一個(gè)問(wèn)題時(shí)要多次選取研究對(duì)象,需要整體法與隔離法交叉使用。
三.填空題(共7小題)
35.(蕪湖期中)機(jī)動(dòng)車輛禮讓行人是文明出行的良好習(xí)慣。某駕駛員開(kāi)車,車速為54km/h。當(dāng)他看到前方斑馬線處有行人通過(guò),便立即剎車。剎車后汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),歷時(shí)3s直至停止。已知駕駛員和汽車的總質(zhì)量為1200kg,則剎車過(guò)程中汽車加速度的大小為 5 m/s2,所受阻力的大小為 6000 N。
【分析】根據(jù)速度公式可求加速度;根據(jù)牛頓第二定律可求受到的阻力。
【解答】解:54km/h=m/s=15m/s
對(duì)車采用逆向思維方法,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:
v=at
解得:a==m/s2=5m/s2
根據(jù)牛頓第二定律得:
f=ma=1200×5N=6000N
故答案為:5;6000
【點(diǎn)評(píng)】本題是一道考查運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及牛頓第二定律的基礎(chǔ)題,注意逆向思維方法的應(yīng)用。
36.(金臺(tái)區(qū)期末)如圖所示,質(zhì)量為2kg的物體在水平面上向左運(yùn)動(dòng),物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,與此同時(shí),物體還受到一個(gè)水平向右的推力F=12N,則物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小為(g取10m/s2) 8m/s2 。
【分析】對(duì)物體進(jìn)行受力分析,求出其合力,運(yùn)用牛頓第二定律求出物體的加速度。
【解答】解:在水平地面上向左運(yùn)動(dòng),豎直方向受重力、支持力,水平方向受水平向右的推力、水平向右的摩擦力。
水平向右的推力F=12N,摩擦力f=μN(yùn)=μmg=0.2×2×10=4N,
所以合力大小為F合=12N+4N=16N,方向水平向右,
根據(jù)牛頓第二定律得:a===8m/s2,水平向右。
故答案為:8m/s2。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓第二定律的應(yīng)用,處理這類問(wèn)題的基本思路是,先分析物體的受力情況求出合力,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,本題中容易出錯(cuò)的是滑動(dòng)摩擦力方向的判斷,很多同學(xué)易受外力方向的影響而判斷錯(cuò)誤.
37.(安慶期末)如圖所示,細(xì)繩下懸掛由輕彈簧連接的物體A和B,質(zhì)量均為m。系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),繩和彈簧質(zhì)量不計(jì)。重力加速度為g,則剪斷繩的瞬時(shí),物體A和B的加速度aA、aB大小分別為 2g 、 0 。
【分析】剪斷繩前,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件求出彈簧彈力的大小,剪斷輕繩的瞬間,彈簧的彈力不變,然后根據(jù)牛頓第二定律分別求出A、B的加速度大小。
【解答】解:剪斷繩前,以B為研究對(duì)象,可得彈簧的彈力 F=mg
剪斷細(xì)繩的瞬間,彈簧的彈力不變,對(duì)A分析,根據(jù)牛頓第二定律得,A的加速度 aA==2g,方向豎直向下。
對(duì)B分析,B所受的合力仍為零,加速度為零。
故答案為:2g;0。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律的瞬時(shí)問(wèn)題,知道剪斷輕繩的瞬間,彈簧的彈力不變,結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解。
38.(吉林學(xué)業(yè)考試)某物體所受合力為10N時(shí),物體的加速度大小為5m/s2,物體的質(zhì)量是 2 kg;若合力變?yōu)?N,物體的加速度大小為 2 m/s2。
【分析】根據(jù)牛頓第二定律求出物體的質(zhì)量,當(dāng)合力變?yōu)?N時(shí),根據(jù)牛頓第二定律求出物體的加速度.
【解答】解:根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)合=ma,即m==kg=2kg;
若合力變?yōu)?N,物體的加速度a′==m/s2=2m/s2.
故答案為:2,2.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律的基本運(yùn)用,要注意把握運(yùn)動(dòng)改變時(shí)質(zhì)量不變.
39.(內(nèi)蒙古學(xué)業(yè)考試)在水平地面上有一物體在水平拉力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),10s后拉力大小減為,方向不變,再經(jīng)過(guò)20s停止運(yùn)動(dòng)。該物體的速度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。重力加速度g取10m/s2.求:
(1)整個(gè)過(guò)程中物體的位移大小 150 m;
(2)物體前10s的加速度大小 1 m/s2;
(3)物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)是 0.1 。
【分析】(1)v﹣t圖象與坐標(biāo)軸所圍成圖形的面積等于物體的位移大小,根據(jù)圖示圖象求出物體的位移大小。
(2)根據(jù)圖示圖象應(yīng)用加速度的定義式求出物體的加速度。
(3)求出物體的加速度,然后應(yīng)用牛頓第二定律求出物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)。
【解答】解:(1)整個(gè)過(guò)程中物體的位移大?。簒= m=150m。
(2)由v﹣t圖的斜率可知前10秒的加速度大小:a==1m/s2。
(3)由圖示v﹣t圖象可知,10﹣30s內(nèi)物體的加速度大?。?br>a′=,
對(duì)物體,由牛頓第二定律得:
F﹣μmg=ma,μmg﹣=ma′,
代入數(shù)據(jù)解得:μ=0.1;
故答案為:150;1;0.1。
【點(diǎn)評(píng)】本題要充分挖掘圖象的信息,由斜率等于加速度求得前10秒的加速度,對(duì)圖象問(wèn)題要挖掘圖象的含義、斜率的含義、截距的意義、面積的含義等信息。
40.(巴楚縣校級(jí)期末)運(yùn)動(dòng)物體的加速度的方向跟 合力 的方向相同。
【分析】根據(jù)牛頓第二定律可作答。
【解答】解:由牛頓第二定律知,物體加速度的大小跟它受到的合力成正比、跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同;
故答案為:合力
【點(diǎn)評(píng)】求解本題的關(guān)鍵理解牛頓第二定律,知道力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。
41.(渭濱區(qū)期末)一個(gè)質(zhì)量為的物4kg體受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài).若將物體受到的一個(gè)向東方向、大小為8N的力改為向西,其它力均不變.物體的加速度大小為 4 m/s2,方向?yàn)?向西 .
【分析】物體受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用處于平衡狀態(tài)時(shí),物體的合力為零,向東方向、大小為8N的力與其余所有力的合力大小相等、方向相反.當(dāng)將物體受到的一個(gè)向東方向、大小為8N的力改為向西,其它力均不變時(shí),求出此時(shí)的合力,根據(jù)牛頓第二定律求解加速度大小和方向.
【解答】解:物體受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用處于平衡狀態(tài)時(shí),物體的合力為零,向東方向、大小為8N的力與其余所有力的合力大小相等、方向相反,則其余力的合力方向向西,大小為8N.將物體受到的一個(gè)向東方向、大小為8N的力改為向西,其它力均不變時(shí),則物體的合力大小為16N,方向向西.
根據(jù)牛頓第二定律得
加速度大小a==4m/s2,方向向西.
故答案為:4;向西.
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵是應(yīng)用平衡條件的推論求解合力.平衡條件的推論是:物體幾個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),一個(gè)力與其余力的合力大小相等、方向相反,作用在同一直線上.
四.計(jì)算題(共6小題)
42.(保定二模)貨場(chǎng)一貨箱質(zhì)量為m,工人需要下蹲弓步對(duì)貨箱施加0.3mg(g為重力加速度)的水平力,貨箱才能以0.1g的加速度開(kāi)始沿水平地面運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)起來(lái)后工人站直并對(duì)貨箱施加與豎直方向成45°角的作用力F(未知),如圖所示,貨箱恰能向前勻速運(yùn)動(dòng)。求:
(1)貨箱與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)力F的大小。
【分析】根據(jù)題意對(duì)貨箱進(jìn)行受力分析,由于貨箱做勻速運(yùn)動(dòng),因此可利用共點(diǎn)力平衡條件求解
【解答】解:(1)施加水平力時(shí),以貨箱為研究對(duì)象
水平方向上0.3mg﹣Ff=ma,
Ff=μN(yùn),
豎直方向上N=mg,
解得μ=0.2;
(2)施加如圖所示的作用力F時(shí),以貨箱為研究對(duì)象,受力分析如圖
水平方向上Fsin45°=Ff',
Ff'=μN(yùn)',
豎直方向上Ff'=mg+Fcs45°,
解得F=mg,
答:(1)貨箱與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.2;
(2)力F的大小為mg。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查學(xué)生受力分析能力以及運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條件解題的能力,要學(xué)學(xué)生根據(jù)題目要求進(jìn)行受力分析,難度不大。
43.(晉城月考)如圖所示,水平軌道AB長(zhǎng)為x1=10m,與傾角為θ°=37、長(zhǎng)為x2=5m的斜面BC在B處連接。有一質(zhì)量為m=3kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始受到水平向右的拉力F=30N的作用,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,滑塊到達(dá)B點(diǎn)并滑上斜面,同時(shí)撤去拉力F,最后滑塊恰好可以滑到斜面的最高點(diǎn)C。已知滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí),速度方向改變但大小不變,滑塊與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8。求:
(1)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間;
(2)滑塊與斜面BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2為多少?
【分析】(1)研究滑塊在斜面上滑的過(guò)程,根據(jù)牛頓第二定律求得加速度,由位移公式求滑塊過(guò)B點(diǎn)的時(shí)間;
(2)根據(jù)牛頓第二定律求出滑塊在撤去拉力后的加速度,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解動(dòng)摩擦因數(shù)。
【解答】解:(1)物體在AB段加速運(yùn)動(dòng),有F﹣μ1mg=ma1,x1=a1t2
代入數(shù)據(jù)解得a1=5m/s2,t=2s
(2)物體到達(dá)B點(diǎn)的速度為v=a1t=5×2m/s=10m/s
物體在BC段減速運(yùn)動(dòng),有:﹣mgsin37°﹣μ2mgcs37°=ma2
0﹣v2=﹣2a2x2
代入數(shù)據(jù)解得μ2=0.5
答:(1)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間為2s;
(2)滑塊與斜面BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2為0.5.
【點(diǎn)評(píng)】本題是多過(guò)程問(wèn)題,關(guān)鍵要明確各個(gè)之間的聯(lián)系,如速度關(guān)系、位移關(guān)系,要把握前一過(guò)程的末速度就是后一過(guò)程的初速度。
44.(紅橋區(qū)一模)如圖所示,質(zhì)量m=4.6kg(g=10m/s2)的金屬塊放在水平桌面上,在斜向上的恒定拉力F作用下,向右以v0=2.0m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知F=10.0N,方向與水平面之間的夾角θ=37°。(sin37°=0.60,cs37°=0.80)
(1)求金屬塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)如果從某時(shí)刻起撤去拉力F,求撤去拉力后金屬塊還能在桌面上滑行的最大距離s。
【分析】(1)根據(jù)受力分析,結(jié)合共點(diǎn)力的平衡條件可以求出動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)根據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可以求出金屬塊滑行的最大距離。
【解答】解:(1)由題意可知金屬塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),對(duì)金屬塊受力分析有
豎直方向N+Fsin37°=mg
水平方向 Fcs37°=f
又f=μN(yùn)
整理可得 Fcs37°=μ(mg﹣Fsin37°)
代入數(shù)據(jù)解得μ=0.2
(2)從某時(shí)刻起撤去拉力F,則金屬塊只受摩擦力作用,由牛頓第二定律可得
f′=μmg=ma
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有=2as
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得s=1m
答:(1)金屬塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.2;
(2)如果從某時(shí)刻起撤去拉力F,撤去拉力后金屬塊還能在桌面上滑行的最大距離s為1m。
【點(diǎn)評(píng)】在物體受力平衡時(shí)合力為零,若把力分解在兩個(gè)方向,則兩個(gè)方向上的合力均為零。
45.(阜陽(yáng)模擬)如圖甲,足夠長(zhǎng)的傾斜傳送帶以某一恒定的速率逆時(shí)針運(yùn)行?,F(xiàn)將一小滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的頂端,滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的速度的二次方隨位移變化的關(guān)系如圖乙。取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)滑塊在0~3.2m位移內(nèi)的加速度大小a1及其在3.2m~12.2m位移內(nèi)的加速度大小a2;
(2)滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
【分析】(1)寫(xiě)出圖像的函數(shù)表達(dá)式,再結(jié)合圖像可以求出加速度大??;
(2)通過(guò)受力分析,利用牛頓第二定律可以求出動(dòng)摩擦因數(shù)。
【解答】解:(1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度﹣位移公式得
v2﹣=2ax
得v2=2ax+
結(jié)合圖乙有
2a1=m/s2
2a2=m/s2
解得a1=10m/s2
a2=2m/s2
(2)設(shè)滑塊的質(zhì)量為m,傳送帶的傾角為θ,由牛頓第二定律有
mgsinθ+μmgcsθ=ma1
mgsinθ﹣μmgcsθ=ma2
代入數(shù)據(jù),解得μ=0.5
答:(1)滑塊在0~3.2m位移內(nèi)的加速度大小為10m/s2
在3.2m~12.2m位移內(nèi)的加速度大小為2m/s2;
(2)滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓第二定律,再處理圖像問(wèn)題時(shí)要注意先寫(xiě)出圖像的函數(shù)表達(dá)式,再結(jié)合圖像得出相關(guān)信息。
46.(河池期末)一質(zhì)量m=0.5kg的物體,從離地面h=32m的高處由靜止開(kāi)始加速下落,經(jīng)過(guò)t=4s時(shí)間落地。假設(shè)物體下落過(guò)程中所受的阻力f恒定,取g=10m/s2。試求:
(1)物體下落的加速度的大??;
(2)下落過(guò)程中物體所受阻力f的大小。
【分析】(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移﹣時(shí)間關(guān)系列式求出物體下落的加速度;
(2)對(duì)物體受力分析根據(jù)牛頓第二定律求出阻力的大小。
【解答】解:(1)由,解得物體下落過(guò)程中的加速度a==m/s2=4m/s2;
(2)物體下落過(guò)程受重力和空氣阻力作用,
由牛頓第二定律有mg﹣f=ma,
解得空氣阻力f=mg﹣ma=0.5×10N﹣0.5×4N=3N。
答:(1)物體下落的加速度的大小為4m/s2;
(2)下落過(guò)程中物體所受阻力f的大小為3N。
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁,通過(guò)加速度,可以根據(jù)力求運(yùn)動(dòng),也可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)求力。
47.(凱里市校級(jí)期末)質(zhì)量為m=1kg的物體在F=20N的水平推力作用下。在t=1s內(nèi)沿豎直墻壁從靜止開(kāi)始下滑x0=3m,求:(g取10m/s2)
(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度;
(2)物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)若在1s末時(shí)把水平推力改為F′=70N,則物體下滑的總位移是多大?
【分析】(1)物體勻加速下落,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間公式求出加速度。
(2)物體受重力、壓力F、墻壁的彈力和滑動(dòng)摩擦力作用。通過(guò)加速度,根據(jù)牛頓第二定律求出摩擦力大小,進(jìn)而求出動(dòng)摩擦因數(shù)。
(3)分析物體受到的摩擦力大小,根據(jù)摩擦力與重力的大小關(guān)系分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。
【解答】解:(1)由位移時(shí)間公式得:x0at2
解得:a==m/s2=6m/s2
(2)由牛頓第二定律知:mg﹣f=ma
所以有:f=mg﹣ma=(1×10﹣1×6)N=4N
由滑動(dòng)摩擦力公式f=μN(yùn)=μF
得:μ===0.2
(3)當(dāng)推力為F′=70N時(shí),摩擦力變?yōu)椋篺′=μF′=0.2×70N=14N>10N
故物體做減速運(yùn)動(dòng),加速度大小a′==m/s2=4m/s2
1s末物體速度v=at=6×1m/s=6m/s
物體下滑距離x′==m=4.5m
物體下滑的總位移x=x0+x′=3m+4.5m=7.5m
答:(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度為6m/s2;
(2)物體與墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2;
(3)若在1s末時(shí)把水平推力改為F′=70N,則物體下滑的總位移是7.5m。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的基本運(yùn)用,知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁,并能正確應(yīng)用。

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3 牛頓第二定律

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