一、單項(xiàng)選擇題
1.我國(guó)高鐵技術(shù)全球領(lǐng)先,乘高鐵極大節(jié)省了出行時(shí)間。假設(shè)兩火車站W(wǎng)和G間的鐵路里程為1080 km,W和G之間還均勻分布了4個(gè)車站。列車從W站始發(fā),經(jīng)停4站后到達(dá)終點(diǎn)站G。設(shè)普通列車的最高速度為108 km/h,高鐵列車的最高速度為324 km/h。若普通列車和高鐵列車在進(jìn)站和出站過程中,加速度大小均為0.5 m/s2,其余行駛時(shí)間內(nèi)保持各自的最高速度勻速運(yùn)動(dòng),兩種列車在每個(gè)車站停車時(shí)間相同,則從W到G乘高鐵列車出行比乘普通列車節(jié)省的時(shí)間為( )
A.6小時(shí)25分鐘B.6小時(shí)30分鐘
C.6小時(shí)35分鐘D.6小時(shí)40分鐘
2.如圖所示四幅圖為物體做直線運(yùn)動(dòng)的圖像,下列說法正確的是( )
A.甲圖中,物體在這段時(shí)間內(nèi)的位移小于
B.乙圖中,物體的加速度為
C.丙圖中,陰影面積表示時(shí)間內(nèi)物體的加速度變化量
D.丁圖中,時(shí)物體的速度為
3.如圖,一不可伸長(zhǎng)輕繩兩端各連接一質(zhì)量為m的小球,初始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上,兩球間的距離等于繩長(zhǎng)L。一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點(diǎn),方向與兩球連線垂直。當(dāng)兩球運(yùn)動(dòng)至二者相距時(shí),它們加速度的大小均為( )
A.B.C.D.
4.如圖,兩物塊P、Q用跨過光滑輕質(zhì)定滑輪的輕繩相連,開始時(shí)P靜止在水平桌面上。將一個(gè)水平向右的推力F作用在P上后,輕繩的張力變?yōu)樵瓉?lái)的一半。已知P、Q兩物塊的質(zhì)量分別為、,P與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù),重力加速度。則推力F的大小為( )
A.B.C.D.
5.如圖所示,一小物塊從長(zhǎng)1m的水平桌面一端以初速度v0沿中線滑向另一端,經(jīng)過1s從另一端滑落。物塊與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,g取10m/s2。下列v0、μ值可能正確的是( )
A.v0= 2.5m/sB.v0= 1.5m/sC.μ = 0.28D.μ = 0.25
6.如圖所示,斜面傾角為,BC段粗糙且足夠長(zhǎng),其余段光滑,10個(gè)質(zhì)量均為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))放在斜面上,相鄰小球間用長(zhǎng)為d的輕質(zhì)細(xì)桿連接,細(xì)桿與斜面平行,小球與BC段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。若1號(hào)小球在B處時(shí),10個(gè)小球由靜止一起釋放,已知重力加速度為g,下列說法正確的是( )
A.在2號(hào)小球進(jìn)入BC段之前的過程中,2號(hào)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為
B.在6號(hào)球剛進(jìn)入BC段時(shí),6號(hào)球與7號(hào)球間細(xì)桿的彈力為
C.1號(hào)球運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為
D.10號(hào)球不能到達(dá)B點(diǎn)
7.如圖所示,一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,上端固定,下端連一質(zhì)量為m的物塊A,A放在質(zhì)量為2m的托盤B上,以FN表示B對(duì)A的作用力,x表示彈簧的伸長(zhǎng)量。初始時(shí),在豎直向上的力F作用下系統(tǒng)靜止,且彈簧處于自然狀態(tài)(x=0),現(xiàn)改變力F的大小,使B以的加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)(g為重力加速度,空氣阻力不計(jì)),此過程中FN隨x變化的圖像正確的是( )
A.B.
C.D.
8.如圖甲所示,質(zhì)量0.5kg的小物塊從右側(cè)滑上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的足夠長(zhǎng)的水平傳送帶,其位移與時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。圖線的0~3s段為拋物線,3~4.5s段為直線,(t1=3s時(shí)x1=3m)(t2=4.5s時(shí)x2=0)下列說法正確的是 ( )
A.傳送帶沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
B.傳送帶速度大小為 1m/s
C.物塊剛滑上傳送帶時(shí)的速度大小為 2m/s
D.0~4.5s內(nèi)摩擦力對(duì)物塊所做的功為-3J
9.質(zhì)量為M=2kg的木板B靜止在水平面上,可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A從木板的左側(cè)沿木板上表面水平?jīng)_上木板,如圖甲所示。A和B經(jīng)過1s達(dá)到同一速度,之后共同減速直至靜止,A和B的圖像如圖乙所示,重力加速度g取,下列說法正確的是( )
A.A與B上表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
B.B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)
C.A的質(zhì)量
D.A的質(zhì)量
10.空間存在與水平方向成30°角斜向右上的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)E=1×109V/m,質(zhì)量為m=2kg的帶電量為q=2×10-8C的正電小球,套在光滑絕緣且長(zhǎng)度未知的輕桿上,輕桿的一端固定在過O點(diǎn)轉(zhuǎn)軸上,重力加速度g=10m/s2。O點(diǎn)距傾角為60°的擋板L=0.6m,小球由O點(diǎn)靜止釋放,則關(guān)于小球沿桿到達(dá)擋板的最短時(shí)間及此情形下的桿長(zhǎng)應(yīng)為( )
A.,B.,
C.,D.,
二、多項(xiàng)選擇題
11.甲、乙兩人騎車沿同一平直公路運(yùn)動(dòng),時(shí)經(jīng)過路邊的同一路標(biāo),下列位移-時(shí)間圖像和速度-時(shí)間圖像對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)中,甲、乙兩人在時(shí)刻之前能再次相遇的是( )
A.B.
C.D.
12.賽龍舟是端午節(jié)的傳統(tǒng)活動(dòng)。下列和圖像描述了五條相同的龍舟從同一起點(diǎn)線同時(shí)出發(fā)、沿長(zhǎng)直河道劃向同一終點(diǎn)線的運(yùn)動(dòng)全過程,其中能反映龍舟甲與其它龍舟在途中出現(xiàn)船頭并齊的有( )
A.B.
C.D.
13.如圖,質(zhì)量相等的兩滑塊P、Q置于水平桌面上,二者用一輕彈簧水平連接,兩滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。重力加速度大小為g。用水平向右的拉力F拉動(dòng)P,使兩滑塊均做勻速運(yùn)動(dòng);某時(shí)刻突然撤去該拉力,則從此刻開始到彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)之前( )
A.P的加速度大小的最大值為
B.Q的加速度大小的最大值為
C.P的位移大小一定大于Q的位移大小
D.P的速度大小均不大于同一時(shí)刻Q的速度大小
14.如圖所示,水平面上O點(diǎn)的左側(cè)光滑,O點(diǎn)的右側(cè)粗糙。有8個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),用輕質(zhì)的細(xì)桿相連,相鄰小滑塊間的距離為L(zhǎng),滑塊1恰好位于O點(diǎn)左側(cè)滑塊,滑塊2、3。。。。。。依次沿直線水平向左排開?,F(xiàn)將水平恒力F作用于滑塊1上,經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn),在第3個(gè)小滑塊過O點(diǎn)進(jìn)入粗糙地帶后再到第4個(gè)小滑塊過O點(diǎn)進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中,小滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),已知重力加速度為g,則下列判斷中正確的是( )
A.滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),各段輕桿上的彈力大小相等
B.滑塊3勻速運(yùn)動(dòng)的速度是
C.第5個(gè)小滑塊完全進(jìn)入粗糙地帶到第6個(gè)小滑塊進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中,8個(gè)小滑塊的加速度大小為
D.最終第7個(gè)滑塊剛能到達(dá)O點(diǎn)而第8個(gè)滑塊不可能到達(dá)O點(diǎn)
15.如圖甲所示,光滑斜面的傾角為30°,一根輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面底端,另一端與滑塊A相連,滑塊B與A靠在一起(不粘連),兩滑塊的質(zhì)量均為m,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。從零時(shí)刻起對(duì)滑塊B施加一個(gè)平行斜面的變力F,兩滑塊的v-t圖象如圖乙所示,t0時(shí)刻F的大小是零時(shí)刻F大小的倍,重力加速度大小為g,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),則下列說法正確的是( )
A.t0時(shí)刻兩滑塊的速度大小均為gt0
B.t0時(shí)刻前兩滑塊的加速度大小均為
C.彈簧的勁度系數(shù)為
D.0到t0時(shí)間內(nèi)彈簧彈性勢(shì)能的減少量為mg2t02
16.如圖所示,傾角為α=30的固定的足夠長(zhǎng)斜面下端固定一擋板,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端固定在擋板上,另一端與一質(zhì)量為m的小物塊相連,小物塊通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為M的鐵塊相連,M離地足夠高。開始時(shí)用手托住鐵塊使輕繩伸直且拉力剛好為零,現(xiàn)松手使之開始運(yùn)動(dòng),忽略一切摩擦,且彈簧始終在彈性限度內(nèi),下列說法正確的是( )
A.無(wú)論M質(zhì)量多大,系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中輕繩始終不會(huì)松弛
B.若,則m剛開始將向下運(yùn)動(dòng)
C.若M = m,則M的最大速度為
D.若M = m,則m能上升的最大高度為
17.如圖甲所示,一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板A置于光滑的水平面上,其右端放有一質(zhì)量為m可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體B?,F(xiàn)將一水平向右的拉力作用于長(zhǎng)木板A上,使長(zhǎng)木板由靜止開始運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中長(zhǎng)木板A和小物體B的加速度、隨時(shí)間變化的圖像分別如圖乙、丙所示。已知t2時(shí)刻,小物體沒有滑離長(zhǎng)木板,重力加速度為g。則( )
A.時(shí)間內(nèi),拉力隨時(shí)間一直均勻增大
B.A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
C.時(shí)間內(nèi),拉力對(duì)長(zhǎng)木板做的功
D.時(shí)間內(nèi),因摩擦產(chǎn)生的熱量
18.一質(zhì)量為的木板足夠長(zhǎng),放在水平面上,木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量為的物塊(視為質(zhì)點(diǎn)),都處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖(a)所示。從開始,用水平向右的拉力F作用在物塊上,拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b)所示,物塊和木板的速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(c)所示。已知木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力相等,重力加速度大小取,則( )
A. B.
C.8 s末木板的速度大小為3 m/sD.在0~8 s時(shí)間內(nèi),物塊相對(duì)于木板滑行了2 m
19.如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根水平放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF,導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN?,F(xiàn)從t=0時(shí)刻起,在棒中通以由M到N方向的電流且電流與時(shí)間成正比,即I=kt,其中k為常量,金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。下列關(guān)于棒的速度、加速度隨時(shí)間t變化的關(guān)系中,可能正確的是( )
A. B. C. D.
20.如圖,一根絕緣細(xì)桿固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,桿和磁場(chǎng)垂直,與水平方向成角。桿上套一個(gè)質(zhì)量為m、電量為的小球。小球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。從A點(diǎn)開始由靜止釋放小球,使小球沿桿向下運(yùn)動(dòng)。設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域很大,桿足夠長(zhǎng)。已知重力加速度為g。則下列敘述中正確的是( )
A.小球運(yùn)動(dòng)的速度先變大,后不變,加速度不斷減小
B.小球運(yùn)動(dòng)的加速度先增大到,然后減小到零
C.小球的速度達(dá)到最大速度一半時(shí)加速度為
D.小球的速度達(dá)到最大速度一半時(shí)加速度為
三、計(jì)算題
21.小明設(shè)計(jì)了一個(gè)青蛙捉飛蟲的游戲,游戲中蛙和蟲都在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。蟲可以從水平x軸上任意位置處由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),每次運(yùn)動(dòng)的加速度大小恒為(g為重力加速度),方向均與x軸負(fù)方向成斜向上(x軸向右為正)。蛙位于y軸上M點(diǎn)處,,能以不同速率向右或向左水平跳出,蛙運(yùn)動(dòng)過程中僅受重力作用。蛙和蟲均視為質(zhì)點(diǎn),取。
(1)若蟲飛出一段時(shí)間后,蛙以其最大跳出速率向右水平跳出,在的高度捉住蟲時(shí),蛙與蟲的水平位移大小之比為,求蛙的最大跳出速率。
(2)若蛙跳出的速率不大于(1)問中的最大跳出速率,蛙跳出時(shí)刻不早于蟲飛出時(shí)刻,蟲能被捉住,求蟲在x軸上飛出的位置范圍。
(3)若蟲從某位置飛出后,蛙可選擇在某時(shí)刻以某速率跳出,捉住蟲時(shí)蛙與蟲的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為;蛙也可選擇在另一時(shí)刻以同一速率跳出,捉住蟲時(shí)蛙與蟲的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為。求滿足上述條件的蟲飛出的所有可能位置及蛙對(duì)應(yīng)的跳出速率。
22.第24屆冬奧會(huì)將在我國(guó)舉辦。鋼架雪車比賽的一段賽道如圖1所示,長(zhǎng)12m水平直道AB與長(zhǎng)20m的傾斜直道BC在B點(diǎn)平滑連接,斜道與水平面的夾角為15°。運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止出發(fā),推著雪車勻加速到B點(diǎn)時(shí)速度大小為8m/s,緊接著快速俯臥到車上沿BC勻加速下滑(圖2所示),到C點(diǎn)共用時(shí)5.0s。若雪車(包括運(yùn)動(dòng)員)可視為質(zhì)點(diǎn),始終在冰面上運(yùn)動(dòng),其總質(zhì)量為110kg,sin15°=0.26,求雪車(包括運(yùn)動(dòng)員)
(1)在直道AB上的加速度大小;
(2)過C點(diǎn)的速度大?。?br>(3)在斜道BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大小。
23.如圖所示,傾角的傳送帶,正以速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。長(zhǎng)度,質(zhì)量為m的木板輕放于傳送帶頂端,木板與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù),當(dāng)木板前進(jìn)時(shí)機(jī)器人將另一質(zhì)量也為m(形狀大小忽略不計(jì))的貨物輕放在木板的右端,貨物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),從此刻開始,每間隔機(jī)器人將取走貨物而重新在木板右端輕放上相同的貨物(一共放了兩次貨物),重力加速度為,最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力,傳送帶足夠長(zhǎng),求:
(1)木板前進(jìn)時(shí)的速度大??;
(2)取走第一個(gè)貨物時(shí),木板的速度大??;
(3)取走第二個(gè)貨物時(shí),木板的速度大小。
24.如圖所示,一足夠長(zhǎng)的傾斜傳送帶以速度v=2m/s沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶與水平方向的夾角θ=37°。質(zhì)量m1=5kg的小物塊A和質(zhì)量m2=5kg的小物塊B由跨過定滑輪的輕繩連接,A與定滑輪間的繩子與傳送帶平行,輕繩足夠長(zhǎng)且不可伸長(zhǎng)。某時(shí)刻開始給物塊A以沿傳送帶方向的初速度v0=8m/s(此時(shí)物塊A、B的速率相等,且輕繩繃緊),使物塊A從傳送帶下端沖上傳送帶,已知物塊A與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,不計(jì)滑輪的質(zhì)量與摩擦,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物塊B都沒有上升到定滑輪處。取sin37°=0.6,cs37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,求
(1)物塊A剛沖上傳送帶時(shí)加速度的大小及方向;
(2)物塊A沖上傳送帶沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離及此過程中傳送帶對(duì)物塊A做的功;
(3)若傳送帶以不同的速率v(0 0由于v0 < 2m/s可得μ < 0.2故CD不可能。故選B。
6.如圖所示,斜面傾角為,BC段粗糙且足夠長(zhǎng),其余段光滑,10個(gè)質(zhì)量均為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))放在斜面上,相鄰小球間用長(zhǎng)為d的輕質(zhì)細(xì)桿連接,細(xì)桿與斜面平行,小球與BC段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。若1號(hào)小球在B處時(shí),10個(gè)小球由靜止一起釋放,已知重力加速度為g,下列說法正確的是( )
A.在2號(hào)小球進(jìn)入BC段之前的過程中,2號(hào)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為
B.在6號(hào)球剛進(jìn)入BC段時(shí),6號(hào)球與7號(hào)球間細(xì)桿的彈力為
C.1號(hào)球運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為
D.10號(hào)球不能到達(dá)B點(diǎn)
答案:C
【詳解】A.在2號(hào)小球進(jìn)入BC段之前的過程中,把10個(gè)小球看成一個(gè)整體,根據(jù)牛頓第二定律,有
解得2號(hào)小球運(yùn)動(dòng)的加速度為故A錯(cuò)誤;
B.在6號(hào)球剛進(jìn)入BC段時(shí),把10個(gè)小球看成一個(gè)整體,根據(jù)牛頓第二定律,有解得把7到10小球,共4個(gè)小球看成一個(gè)整體,根據(jù)牛頓第二定律,有解得故B錯(cuò)誤;
C.小球在斜面上先加速后減速,第n個(gè)小球進(jìn)入BC段時(shí)加速度為零,此時(shí)1號(hào)球速度最大,則有
解得即所以在第七個(gè)球剛進(jìn)入BC段時(shí),1號(hào)球速度最大,根據(jù)動(dòng)能定理解得故C正確;
D.若10號(hào)球能到達(dá)B點(diǎn)且速度為v1,根據(jù)動(dòng)能定理,有
解得所以10號(hào)球能到達(dá)B點(diǎn),故D錯(cuò)誤。故選C。
7.如圖所示,一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,上端固定,下端連一質(zhì)量為m的物塊A,A放在質(zhì)量為2m的托盤B上,以FN表示B對(duì)A的作用力,x表示彈簧的伸長(zhǎng)量。初始時(shí),在豎直向上的力F作用下系統(tǒng)靜止,且彈簧處于自然狀態(tài)(x=0),現(xiàn)改變力F的大小,使B以的加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)(g為重力加速度,空氣阻力不計(jì)),此過程中FN隨x變化的圖像正確的是( )
A.B.
C.D.
答案:B
【詳解】設(shè)物塊A和托盤間B的壓力為零時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x1,對(duì)物塊A,根據(jù)牛頓第二定律有
由題意可知解得在此之前,對(duì)物塊A根據(jù)牛頓第二定律可得
可得可知隨x變化,F(xiàn)N由開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的線性減小到零。故選B。
8.如圖甲所示,質(zhì)量0.5kg的小物塊從右側(cè)滑上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的足夠長(zhǎng)的水平傳送帶,其位移與時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。圖線的0~3s段為拋物線,3~4.5s段為直線,(t1=3s時(shí)x1=3m)(t2=4.5s時(shí)x2=0)下列說法正確的是 ( )
A.傳送帶沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
B.傳送帶速度大小為 1m/s
C.物塊剛滑上傳送帶時(shí)的速度大小為 2m/s
D.0~4.5s內(nèi)摩擦力對(duì)物塊所做的功為-3J
答案:D
【詳解】AB.根據(jù)位移時(shí)間圖象的斜率表示速度,可知:前2s物體向左勻減速運(yùn)動(dòng),第3s內(nèi)向右勻加速運(yùn)動(dòng)。3-4.5s內(nèi)x-t圖象為一次函數(shù),說明小物塊已與傳送帶保持相對(duì)靜止,即與傳送帶一起向右勻速運(yùn)動(dòng),因此傳送帶沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),且速度為故AB錯(cuò)誤;
C.由圖象可知,在第3s內(nèi)小物塊向右做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),則其中x=1m;t=1s解得
根據(jù)牛頓第二定律解得在0-2s內(nèi),對(duì)物塊有解得物塊的初速度為
故C錯(cuò)誤;
D.對(duì)物塊在0~4.5s內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理解得摩擦力對(duì)物塊所做的功為故D正確。
故選D。
9.質(zhì)量為M=2kg的木板B靜止在水平面上,可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A從木板的左側(cè)沿木板上表面水平?jīng)_上木板,如圖甲所示。A和B經(jīng)過1s達(dá)到同一速度,之后共同減速直至靜止,A和B的圖像如圖乙所示,重力加速度g取,下列說法正確的是( )
A.A與B上表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
B.B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)
C.A的質(zhì)量
D.A的質(zhì)量
答案:C
【詳解】A.由圖像可知,A在0~1s內(nèi)的加速度對(duì)A由牛頓第二定律得
解得
B.由圖像知,AB共速在1~3s內(nèi)的加速度對(duì)AB由牛頓第二定律得
解得選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
CD.由圖像可知B在0~1s內(nèi)的加速度對(duì)B由牛頓第二定律得
代入數(shù)據(jù)解得選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。故選C。
10.空間存在與水平方向成30°角斜向右上的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)E=1×109V/m,質(zhì)量為m=2kg的帶電量為q=2×10-8C的正電小球,套在光滑絕緣且長(zhǎng)度未知的輕桿上,輕桿的一端固定在過O點(diǎn)轉(zhuǎn)軸上,重力加速度g=10m/s2。O點(diǎn)距傾角為60°的擋板L=0.6m,小球由O點(diǎn)靜止釋放,則關(guān)于小球沿桿到達(dá)擋板的最短時(shí)間及此情形下的桿長(zhǎng)應(yīng)為( )
A.,B.,
C.,D.,
答案:C
【詳解】等效重力思想,將電場(chǎng)力與重力的合力視為一個(gè)新的“重力”,依題意,新“重力”大小為依然為mg、方向沿f方向(),如圖所示;
在f上找一點(diǎn)1,作一半徑r的圓、過O點(diǎn)且相切擋板于e點(diǎn),,依題意幾何關(guān)系可得
解得因?yàn)閺狞c(diǎn)靜止沿任何光滑桿自由滑到圓周上時(shí)間均相等,所以小球沿桿到達(dá)擋板的最短時(shí)間為
解得因此情形下e兩點(diǎn)間距即為桿長(zhǎng),即故ABD錯(cuò)誤,C正確。故選C。
二、多項(xiàng)選擇題
11.甲、乙兩人騎車沿同一平直公路運(yùn)動(dòng),時(shí)經(jīng)過路邊的同一路標(biāo),下列位移-時(shí)間圖像和速度-時(shí)間圖像對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)中,甲、乙兩人在時(shí)刻之前能再次相遇的是( )
A.B.
C.D.
答案:BC
【詳解】A.該圖中,甲乙在t0時(shí)刻之前位移沒有相等的時(shí)刻,即兩人在t0時(shí)刻之前不能相遇,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B.該圖中,甲乙在t0時(shí)刻之前圖像有交點(diǎn),即此時(shí)位移相等,即兩人在t0時(shí)刻之前能再次相遇,選項(xiàng)B正確;
C.因v-t圖像的面積等于位移,則甲乙在t0時(shí)刻之前位移有相等的時(shí)刻,即兩人能再次相遇,選項(xiàng)C正確;
D.因v-t圖像的面積等于位移,由圖像可知甲乙在t0時(shí)刻之前,甲的位移始終大于乙的位移,則兩人不能相遇,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選BC。
12.賽龍舟是端午節(jié)的傳統(tǒng)活動(dòng)。下列和圖像描述了五條相同的龍舟從同一起點(diǎn)線同時(shí)出發(fā)、沿長(zhǎng)直河道劃向同一終點(diǎn)線的運(yùn)動(dòng)全過程,其中能反映龍舟甲與其它龍舟在途中出現(xiàn)船頭并齊的有( )
A.B.
C.D.
答案:BD
【詳解】A.此圖是速度圖像,由圖可知,甲的速度一直大于乙的速度,所以中途不可能出現(xiàn)甲乙船頭并齊,故A錯(cuò)誤;
B.此圖是速度圖像,由圖可知,開始丙的速度大,后來(lái)甲的速度大,速度圖像中圖像與橫軸圍成的面積表示位移,由圖可以判斷在中途甲、丙位移會(huì)相同,所以在中途甲丙船頭會(huì)并齊,故B正確;
C.此圖是位移圖像,由圖可知,丁一直運(yùn)動(dòng)在甲的前面,所以中途不可能出現(xiàn)甲丁船頭并齊,故C錯(cuò)誤;
D.此圖是位移圖像,交點(diǎn)表示相遇,所以甲戊在中途船頭會(huì)齊,故D正確。
故選BD。
13.如圖,質(zhì)量相等的兩滑塊P、Q置于水平桌面上,二者用一輕彈簧水平連接,兩滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。重力加速度大小為g。用水平向右的拉力F拉動(dòng)P,使兩滑塊均做勻速運(yùn)動(dòng);某時(shí)刻突然撤去該拉力,則從此刻開始到彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)之前( )
A.P的加速度大小的最大值為
B.Q的加速度大小的最大值為
C.P的位移大小一定大于Q的位移大小
D.P的速度大小均不大于同一時(shí)刻Q的速度大小
答案:AD
【詳解】設(shè)兩物塊的質(zhì)量均為m,撤去拉力前,兩滑塊均做勻速直線運(yùn)動(dòng),則拉力大小為
撤去拉力前對(duì)Q受力分析可知,彈簧的彈力為
AB.從此刻開始到彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)之前的過程中,以向右為正方向,撤去拉力瞬間彈簧彈力不變?yōu)?,兩滑塊與地面間仍然保持相對(duì)滑動(dòng),此時(shí)滑塊P的加速度為解得此刻滑塊Q所受的外力不變,加速度仍為零,過后滑塊P做減速運(yùn)動(dòng),故PQ間距離減小,彈簧的伸長(zhǎng)量變小,彈簧彈力變小。根據(jù)牛頓第二定律可知P減速的加速度減小,滑塊Q的合外力增大,合力向左,做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)。
故P加速度大小的最大值是剛撤去拉力瞬間的加速度為。Q加速度大小最大值為彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)解得故滑塊Q加速度大小最大值為,A正確,B錯(cuò)誤;
C.滑塊PQ水平向右運(yùn)動(dòng),PQ間的距離在減小,故P的位移一定小于Q的位移,C錯(cuò)誤;
D.滑塊P在彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)的加速度為解得撤去拉力時(shí),PQ的初速度相等,滑塊P由開始的加速度大小為做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),最后彈簧原長(zhǎng)時(shí)加速度大小為;滑塊Q由開始的加速度為0做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),最后彈簧原長(zhǎng)時(shí)加速度大小也為。分析可知P的速度大小均不大于同一時(shí)刻Q的速度大小,D正確。故選AD。
14.如圖所示,水平面上O點(diǎn)的左側(cè)光滑,O點(diǎn)的右側(cè)粗糙。有8個(gè)質(zhì)量均為m的完全相同的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),用輕質(zhì)的細(xì)桿相連,相鄰小滑塊間的距離為L(zhǎng),滑塊1恰好位于O點(diǎn)左側(cè)滑塊,滑塊2、3。。。。。。依次沿直線水平向左排開?,F(xiàn)將水平恒力F作用于滑塊1上,經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn),在第3個(gè)小滑塊過O點(diǎn)進(jìn)入粗糙地帶后再到第4個(gè)小滑塊過O點(diǎn)進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中,小滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),已知重力加速度為g,則下列判斷中正確的是( )
A.滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),各段輕桿上的彈力大小相等
B.滑塊3勻速運(yùn)動(dòng)的速度是
C.第5個(gè)小滑塊完全進(jìn)入粗糙地帶到第6個(gè)小滑塊進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中,8個(gè)小滑塊的加速度大小為
D.最終第7個(gè)滑塊剛能到達(dá)O點(diǎn)而第8個(gè)滑塊不可能到達(dá)O點(diǎn)
答案:BC
【詳解】A.當(dāng)滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),處在光滑地帶的滑塊間的輕桿上的彈力都為零,處在粗糙地帶上的滑塊間的輕桿上彈力不為零,且各不相同,故A錯(cuò)誤;
B.將勻速運(yùn)動(dòng)的8個(gè)小滑塊作為一個(gè)整體,有解得從開始到第4個(gè)小滑塊過O點(diǎn)進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中,由動(dòng)能定理得解得故B正確;
C.第5個(gè)小滑塊完全進(jìn)入粗糙地帶到第6個(gè)小滑塊進(jìn)入粗糙地帶前這一過程中,8個(gè)小滑塊看作整體,由牛頓第二定律解得加速度大小為故C正確;
D.假設(shè)第7個(gè)滑塊剛好能到達(dá)O點(diǎn),由動(dòng)能定理有解得<0故第7塊滑塊不能到達(dá)O點(diǎn),故D錯(cuò)誤。故選BC。
15.如圖甲所示,光滑斜面的傾角為30°,一根輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面底端,另一端與滑塊A相連,滑塊B與A靠在一起(不粘連),兩滑塊的質(zhì)量均為m,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。從零時(shí)刻起對(duì)滑塊B施加一個(gè)平行斜面的變力F,兩滑塊的v-t圖象如圖乙所示,t0時(shí)刻F的大小是零時(shí)刻F大小的倍,重力加速度大小為g,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),則下列說法正確的是( )
A.t0時(shí)刻兩滑塊的速度大小均為gt0
B.t0時(shí)刻前兩滑塊的加速度大小均為
C.彈簧的勁度系數(shù)為
D.0到t0時(shí)間內(nèi)彈簧彈性勢(shì)能的減少量為mg2t02
答案:BC
【詳解】AB. 由圖乙所示圖象可知,t0時(shí)刻兩滑塊開始分離,此時(shí)它們的加速度大小、速度大小都相等,設(shè)此時(shí)彈簧的壓縮量為x0,t=0時(shí)彈簧的壓縮量為x,彈簧的勁度系數(shù)為k,t=0時(shí)刻拉力大小為F0,t0時(shí)刻拉力大小為F,由題意可知施加拉力前,對(duì)A、B整體而言,由平衡條件得 kx=2mgsin30° ,t=0時(shí)刻,對(duì)A、B整體,由牛頓第二定律得F0+kx-2mgsin30°=2ma,t0時(shí)刻,對(duì)B由牛頓第二定律得F-mgsin30= ma
解得由圖乙可知,兩滑塊在t0時(shí)間內(nèi)一起做勻加速運(yùn)動(dòng),故t0時(shí)刻兩滑塊的速度大小為
故A錯(cuò)誤,B正確;
C.t0內(nèi),A、B兩滑塊的位移為由題意可得,t0時(shí)刻,對(duì)A由牛頓第二定律得
kx0-mgsin30= ma施加拉力前,對(duì)A、B系統(tǒng),有kx=2mgsin30° 聯(lián)立解得故C正確;
D.由題意可得,0到t0時(shí)間內(nèi)彈簧彈性勢(shì)能的減少量為
故D錯(cuò)誤。故選BC。
16.如圖所示,傾角為α=30的固定的足夠長(zhǎng)斜面下端固定一擋板,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端固定在擋板上,另一端與一質(zhì)量為m的小物塊相連,小物塊通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為M的鐵塊相連,M離地足夠高。開始時(shí)用手托住鐵塊使輕繩伸直且拉力剛好為零,現(xiàn)松手使之開始運(yùn)動(dòng),忽略一切摩擦,且彈簧始終在彈性限度內(nèi),下列說法正確的是( )
A.無(wú)論M質(zhì)量多大,系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中輕繩始終不會(huì)松弛
B.若,則m剛開始將向下運(yùn)動(dòng)
C.若M = m,則M的最大速度為
D.若M = m,則m能上升的最大高度為
答案:AC
【詳解】A.釋放瞬間,彈簧對(duì)m的彈力沿斜面向上與其重力沿斜面向下的分力平衡,則根據(jù)牛頓第二定律有
;此時(shí)M的加速度最大,繩子張力最小為當(dāng)M向下運(yùn)動(dòng),m沿斜面向上運(yùn)動(dòng),m受到重力和彈簧彈力的合力方向沿斜面向下且逐漸變大, m與M做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)繩子張力與Mg相等時(shí)速度最大,然后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),直到速度為0,可知下降過程,繩子張力從逐漸增大到大于重力;由于一切摩擦不計(jì),系統(tǒng)還回到最初的位置,上下運(yùn)動(dòng)對(duì)稱可知,M先向上做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)速度最大后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),直到回到最初釋放點(diǎn),上升過程繩子拉力逐漸減小到,所以整個(gè)過程中繩子都有張力、不會(huì)松馳,故A正確;
B.剛開始釋放瞬間,彈簧對(duì)m的彈力沿斜面向上與其重力沿斜面向下的分力平衡,則有
解得根據(jù)牛頓第二定律有;則剛開始釋放瞬間繩子拉力與加速度分別為
;可知無(wú)論M質(zhì)量多大,剛開始M向下加速,則m沿斜面向上加速,故B錯(cuò)誤;
C.若M = m,當(dāng)繩子拉力等于其重力時(shí),m和M有最大速度,則有;
解得因開始彈簧壓縮了,速度最大時(shí)又伸長(zhǎng)了x,兩狀態(tài)彈性勢(shì)能相同,物體M下降的高度為2x,據(jù)能量守恒定律有解得故C正確;
D.若M = m,在剛開始釋放時(shí),對(duì)整體分析,根據(jù)牛頓第二定律有解得根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性原理可知,當(dāng)M下到最底點(diǎn)時(shí)的加速度大小也為,方向豎直向上,對(duì)M分析,根據(jù)牛頓第二定律有
解得設(shè)此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)了,對(duì)m分析,加速度沿斜面向下,根據(jù)牛頓第二定律有
解得則m上升的最大位移為可知m上升的最大高度為
故D錯(cuò)誤。故選AC。
17.如圖甲所示,一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板A置于光滑的水平面上,其右端放有一質(zhì)量為m可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體B?,F(xiàn)將一水平向右的拉力作用于長(zhǎng)木板A上,使長(zhǎng)木板由靜止開始運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中長(zhǎng)木板A和小物體B的加速度、隨時(shí)間變化的圖像分別如圖乙、丙所示。已知t2時(shí)刻,小物體沒有滑離長(zhǎng)木板,重力加速度為g。則( )
A.時(shí)間內(nèi),拉力隨時(shí)間一直均勻增大
B.A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
C.時(shí)間內(nèi),拉力對(duì)長(zhǎng)木板做的功
D.時(shí)間內(nèi),因摩擦產(chǎn)生的熱量
答案:BD
【詳解】A.由圖乙可知t1~t2時(shí)間內(nèi)拉力不變,A錯(cuò)誤;
B.對(duì)B由牛頓第二定律得可得A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,B正確;
C.t1時(shí)刻AB的速度為,時(shí)間內(nèi),由動(dòng)能定理得拉力對(duì)長(zhǎng)木板做的功為,C錯(cuò)誤;
D.時(shí)間內(nèi)AB間沒有相對(duì)滑動(dòng),t1~t2時(shí)間內(nèi)AB的相對(duì)位移為
,時(shí)間內(nèi),因摩擦產(chǎn)生的熱量為
,D正確;故選BD。
18.一質(zhì)量為的木板足夠長(zhǎng),放在水平面上,木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量為的物塊(視為質(zhì)點(diǎn)),都處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖(a)所示。從開始,用水平向右的拉力F作用在物塊上,拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(b)所示,物塊和木板的速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(c)所示。已知木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力相等,重力加速度大小取,則( )
A. B.
C.8 s末木板的速度大小為3 m/sD.在0~8 s時(shí)間內(nèi),物塊相對(duì)于木板滑行了2 m
答案:BD
【詳解】A.拉力大小為F1時(shí),物塊和木板一起運(yùn)動(dòng),加速度大小為
對(duì)物塊和木板整體由牛頓第二定律得解得,A錯(cuò)誤;
B.拉力大小為F2時(shí),物塊的加速度為對(duì)物塊由牛頓第二定律得
解得,B正確;
C.6~8s對(duì)木板由牛頓第二定律得解得由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知6s末的速度大小為,8 s末的速度大小為,C錯(cuò)誤;
D.在0~6 s時(shí)間內(nèi),物塊與木板沒有發(fā)生相對(duì)滑,在6~8 s時(shí)間內(nèi),木板的位移為
物塊的位移為
物塊與木板的相對(duì)位移為,D正確。故選BD。
19.如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根水平放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF,導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN。現(xiàn)從t=0時(shí)刻起,在棒中通以由M到N方向的電流且電流與時(shí)間成正比,即I=kt,其中k為常量,金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。下列關(guān)于棒的速度、加速度隨時(shí)間t變化的關(guān)系中,可能正確的是( )
A. B. C. D.
答案:BD
【詳解】AB.由題,導(dǎo)軌粗糙,棒中通入的電流與時(shí)間成正比,即,棒將受到安培力作用,當(dāng)安培力大于最大靜摩擦力時(shí),棒開始運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律得而;得到
可見a隨t的變化均勻增大,故A錯(cuò)誤,B正確。
CD.a(chǎn)增大,圖象的斜率增大,故C錯(cuò)誤,D正確。故選BD。
20.如圖,一根絕緣細(xì)桿固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,桿和磁場(chǎng)垂直,與水平方向成角。桿上套一個(gè)質(zhì)量為m、電量為的小球。小球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。從A點(diǎn)開始由靜止釋放小球,使小球沿桿向下運(yùn)動(dòng)。設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域很大,桿足夠長(zhǎng)。已知重力加速度為g。則下列敘述中正確的是( )
A.小球運(yùn)動(dòng)的速度先變大,后不變,加速度不斷減小
B.小球運(yùn)動(dòng)的加速度先增大到,然后減小到零
C.小球的速度達(dá)到最大速度一半時(shí)加速度為
D.小球的速度達(dá)到最大速度一半時(shí)加速度為
答案:BC
【詳解】AB.下滑第一階段,隨著小球速度增大,洛倫茲力增大,導(dǎo)致受桿的彈力(垂直桿斜向右上)減小,則滑動(dòng)摩擦力也減小,所以加速度增加;當(dāng)速度達(dá)到某個(gè)特定值時(shí),洛倫茲等于重力垂直于桿的分力,彈力為零,摩擦力也為零,此時(shí)加速度達(dá)到最大值,小球受力如圖所示
根據(jù)牛頓第二定律得解得第二階段:小球繼續(xù)向下加速,洛倫茲力大于重力垂直于桿的分力時(shí),桿對(duì)球的彈力反向(斜向左下方)增大,滑動(dòng)摩擦力跟著增大,合力減小,加速度減小,直到處于受力平衡,達(dá)到勻速直線運(yùn)動(dòng);因此小球先做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng),再做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),直到加速度減小到零,最后做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確;
CD.當(dāng)小球所受合力為零時(shí),速度最大,設(shè)最大速度為,小球受力如圖所示
根據(jù)平衡條件可得;;聯(lián)立解得
當(dāng)小球加速度最大時(shí),,設(shè)此時(shí)速度為,有解得小球靜止釋放能下滑,則有聯(lián)立方程,可知說明小球速度為最大值一半時(shí),處于加速度減小的加速階段,受桿彈力斜向下,則有;;聯(lián)立方程,解得
故C正確,D錯(cuò)誤。故選BC。
三、計(jì)算題
21.小明設(shè)計(jì)了一個(gè)青蛙捉飛蟲的游戲,游戲中蛙和蟲都在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。蟲可以從水平x軸上任意位置處由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),每次運(yùn)動(dòng)的加速度大小恒為(g為重力加速度),方向均與x軸負(fù)方向成斜向上(x軸向右為正)。蛙位于y軸上M點(diǎn)處,,能以不同速率向右或向左水平跳出,蛙運(yùn)動(dòng)過程中僅受重力作用。蛙和蟲均視為質(zhì)點(diǎn),取。
(1)若蟲飛出一段時(shí)間后,蛙以其最大跳出速率向右水平跳出,在的高度捉住蟲時(shí),蛙與蟲的水平位移大小之比為,求蛙的最大跳出速率。
(2)若蛙跳出的速率不大于(1)問中的最大跳出速率,蛙跳出時(shí)刻不早于蟲飛出時(shí)刻,蟲能被捉住,求蟲在x軸上飛出的位置范圍。
(3)若蟲從某位置飛出后,蛙可選擇在某時(shí)刻以某速率跳出,捉住蟲時(shí)蛙與蟲的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為;蛙也可選擇在另一時(shí)刻以同一速率跳出,捉住蟲時(shí)蛙與蟲的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為。求滿足上述條件的蟲飛出的所有可能位置及蛙對(duì)應(yīng)的跳出速率。
答案:(1);(2);(3),或,
【詳解】(1)蟲子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),青蛙做平拋運(yùn)動(dòng),由幾何關(guān)系可知;
青蛙做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)時(shí)間為,有;聯(lián)立解得,
(2)設(shè)蛙和蟲若同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為,相遇時(shí)有解得
則最小的位置坐標(biāo)為而蛙和蟲不同時(shí)刻出發(fā)時(shí)需要軌跡相切,青蛙的平拋運(yùn)動(dòng)有
,可得軌跡方程為蟲的軌跡方程為
兩軌跡相交,可得整理可知令,即
解得蟲在x軸上飛出的位置范圍為
(3)設(shè)蛙的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,有;解得,
而;解得,而
解得,
22.第24屆冬奧會(huì)將在我國(guó)舉辦。鋼架雪車比賽的一段賽道如圖1所示,長(zhǎng)12m水平直道AB與長(zhǎng)20m的傾斜直道BC在B點(diǎn)平滑連接,斜道與水平面的夾角為15°。運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止出發(fā),推著雪車勻加速到B點(diǎn)時(shí)速度大小為8m/s,緊接著快速俯臥到車上沿BC勻加速下滑(圖2所示),到C點(diǎn)共用時(shí)5.0s。若雪車(包括運(yùn)動(dòng)員)可視為質(zhì)點(diǎn),始終在冰面上運(yùn)動(dòng),其總質(zhì)量為110kg,sin15°=0.26,求雪車(包括運(yùn)動(dòng)員)
(1)在直道AB上的加速度大??;
(2)過C點(diǎn)的速度大??;
(3)在斜道BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大小。
答案:(1);(2)12m/s;(3)66N
【詳解】(1)AB段解得
(2)AB段解得;BC段,過C點(diǎn)的速度大小
(3)在BC段有牛頓第二定律解得
23.如圖所示,傾角的傳送帶,正以速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。長(zhǎng)度,質(zhì)量為m的木板輕放于傳送帶頂端,木板與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù),當(dāng)木板前進(jìn)時(shí)機(jī)器人將另一質(zhì)量也為m(形狀大小忽略不計(jì))的貨物輕放在木板的右端,貨物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),從此刻開始,每間隔機(jī)器人將取走貨物而重新在木板右端輕放上相同的貨物(一共放了兩次貨物),重力加速度為,最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力,傳送帶足夠長(zhǎng),求:
(1)木板前進(jìn)時(shí)的速度大?。?br>(2)取走第一個(gè)貨物時(shí),木板的速度大小;
(3)取走第二個(gè)貨物時(shí),木板的速度大小。
答案:(1);(2);(3)
【詳解】(1)木板放在傳送帶上受到重力、支持力和沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力作用
根據(jù)牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù),解得
前進(jìn)3m,由位移速度關(guān)系代入數(shù)據(jù),木板前進(jìn)時(shí)的速度大小
(2)放上貨物后,貨物受重力、支持力、滑動(dòng)摩擦力作用
向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù),解得木板受到重力、壓力、支持力、貨物對(duì)木板向上的摩擦力和皮帶對(duì)木板向下的摩擦力
因?yàn)槟景逑蛳伦鰷p速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律
解得0.5貨物加速,木板減速,當(dāng)兩者速度相等時(shí)解得s,
之后,兩者一起勻加速到與傳送帶共速,則有再次加速至與傳送帶共速,則有與傳送帶共速后木板與貨物一起繼續(xù)勻加,則有解得則整體繼續(xù)向下加速0.5s,則此時(shí)速度為取走第一個(gè)貨物時(shí),木板的速度大小為;
(3)取走第一個(gè)貨物,輕放上第二貨物時(shí),對(duì)貨物有
對(duì)木板有且木板以做勻減速運(yùn)動(dòng),設(shè)木板與傳送帶共速時(shí),則有此時(shí)貨物的速度為則木板與傳送帶先共速,接下來(lái)傳送帶仍以原加速度勻加,木板以做勻減速,直至二者共速,則有
解得,二者共速后的加速度為
再次加速至與傳送帶共速的時(shí)間與傳送帶共速后木板與貨物一起繼續(xù)勻加,則有
取走貨物時(shí)
24.如圖所示,一足夠長(zhǎng)的傾斜傳送帶以速度v=2m/s沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶與水平方向的夾角θ=37°。質(zhì)量m1=5kg的小物塊A和質(zhì)量m2=5kg的小物塊B由跨過定滑輪的輕繩連接,A與定滑輪間的繩子與傳送帶平行,輕繩足夠長(zhǎng)且不可伸長(zhǎng)。某時(shí)刻開始給物塊A以沿傳送帶方向的初速度v0=8m/s(此時(shí)物塊A、B的速率相等,且輕繩繃緊),使物塊A從傳送帶下端沖上傳送帶,已知物塊A與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,不計(jì)滑輪的質(zhì)量與摩擦,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物塊B都沒有上升到定滑輪處。取sin37°=0.6,cs37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,求
(1)物塊A剛沖上傳送帶時(shí)加速度的大小及方向;
(2)物塊A沖上傳送帶沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離及此過程中傳送帶對(duì)物塊A做的功;
(3)若傳送帶以不同的速率v(0

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