
考點(diǎn)一、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
牛頓第二定律確定了物體加速度和力的關(guān)系:加速度的大小與物體所受合力的大小成正比,與物體的質(zhì)量成反比;加速度的方向與物體受到的合力的方向相同.
物體的初速度與加速度決定了物體做什么運(yùn)動(dòng),在直線運(yùn)動(dòng)中:
考點(diǎn)二、兩類基本問(wèn)題
大重難點(diǎn)一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況的基本思路
分析物體的受力情況,求出物體所受的合力,由牛頓第二定律求出物體的加速度;再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及物體運(yùn)動(dòng)的初始條件確定物體的運(yùn)動(dòng)情況.流程圖如下:
已知物體受力情況eq \(―――→,\s\up7(由F=ma))eq \x(求得a)eq \(――――――――――――――→,\s\up30(由\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(v=v0+at,x=v0t+\f(1,2)at2,v2-v\\al(,02)=2ax))))求得x、v0、v、t
大重難點(diǎn)二、.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力
1.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的基本思路
分析物體的運(yùn)動(dòng)情況,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度,再由牛頓第二定律求出物體所受的合力;再分析物體的受力,求出物體受到的作用力.流程圖如下:
eq \x(已知物體運(yùn)動(dòng)情況)eq \(――――――→,\s\up7(由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式))eq \x(求得a)eq \(――――→,\s\up7(由F=ma))eq \x(確定物體受力)
2.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的解題步驟
(1)確定研究對(duì)象,對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析,并畫出物體的受力示意圖.
(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出物體的加速度.
(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出物體所受的合力.
(4)選擇合適的力的合成與分解的方法,由合力和已知力求出待求的力.
二:考點(diǎn)題型歸納
題型一、牛頓定律和直線運(yùn)動(dòng)(簡(jiǎn)單過(guò)程)
1.(2023春·廣東揭陽(yáng)·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,一輛裝滿快遞包裹的貨車在平直公路上行駛,貨車遇突發(fā)情況緊急剎車,經(jīng) 4s停止,從開(kāi)始剎車至停止,貨車前進(jìn)了40m。 已知貨車中包裹 P的質(zhì)量為100kg,貨車剎車過(guò)程可視為做勻變速 直線 運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2。P相對(duì)貨車始終保持靜止,則剎車后 1s時(shí),P所受合力的大小為( )
A.500NB.1500NC.500ND.1000N
【答案】A
【詳解】貨車剎車經(jīng) 4s停止,從開(kāi)始剎車至停止,貨車前進(jìn)了40m,設(shè)貨車的加速度大小為,根據(jù)逆向思維可得
解得
以包裹 P為對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律可得剎車后 1s時(shí),P所受合力的大小為
故選A。
2.(2023秋·全國(guó)·高一專題練習(xí))用30N的水平外力F拉一個(gè)靜止在光滑水平面上質(zhì)量為20kg的物體,力F作用3s后撤去,則第5s末物體的速度和加速度分別為( )
A.,B.,
C.,D.,
【答案】C
【詳解】由題意可知,力F作用3s后撤去,則5s末物體受到的合力為0,則此時(shí)物體的加速度為0,3s后撤去力F,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),力F作用3s過(guò)程中物體的加速度大小為
則3s末物體的速度大小為
則第5s末物體的速度也為4.5m/s。
故C。
3.(2023春·浙江衢州·高一統(tǒng)考期末)網(wǎng)紅橋——壩陵河大橋位于貴州鎮(zhèn)寧縣,橋面離谷底高為370m,是目前亞洲第一大公路橋,曾舉辦過(guò)中國(guó)首屆大橋低空跳傘比賽。假設(shè)某跳傘運(yùn)動(dòng)員從靜止離開(kāi)橋面,開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為9.6m/s2,經(jīng)過(guò)5s后打開(kāi)降落傘做勻減速直線運(yùn)動(dòng),速度減至2m/s時(shí),安全降落在峽谷的谷底。已知運(yùn)動(dòng)員和傘包的總質(zhì)量為75kg。求:
(1)運(yùn)動(dòng)員做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移;
(2)運(yùn)動(dòng)員做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(3)運(yùn)動(dòng)員(含傘包)展開(kāi)降落傘后所受的空氣阻力。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)根據(jù)題意,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
代入數(shù)據(jù)解得
(2)此時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度為
運(yùn)動(dòng)員做減速運(yùn)動(dòng)的位移
由
解得
(3)當(dāng)做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的
由牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)解得
題型二、牛頓定律和直線運(yùn)動(dòng)(復(fù)雜過(guò)程)
4.(2023春·湖北·高一赤壁一中校聯(lián)考期中)一名消防隊(duì)員在模擬演習(xí)訓(xùn)練中,沿著豎立固定在地面上的鋼管往下滑,已知這名消防隊(duì)員的質(zhì)量為60kg,他從鋼管頂端由靜止開(kāi)始先勻加速再勻減速下滑,且勻減速階段平均速度為4m/s,滑到地面時(shí)速度恰好為零。如果他加速時(shí)的加速度大小是減速時(shí)的2倍,下滑的總時(shí)間為3s,取,那么該消防隊(duì)員( )
A.下滑的總距離為15m
B.加速與減速過(guò)程的時(shí)間之比為1:3
C.加速與減速過(guò)程中所受摩擦力大小之比為1:7
D.加速與減速過(guò)程的位移之比為2:1
【答案】C
【詳解】A.設(shè)最大速度為,根據(jù)平均速度推論可得最大速度
根據(jù)平均速度推論可得下滑的總距離
A錯(cuò)誤;
B.加速的時(shí)間
減速的時(shí)間
因?yàn)榧铀俚募铀俣仁菧p速的兩倍,則加速的時(shí)間與減速的時(shí)間之比為1:2,B錯(cuò)誤;
C.根據(jù)B選項(xiàng)分析可知
又
解得加速的時(shí)間
減速的時(shí)間
加速的加速度的大小
減速的加速度大小
根據(jù)牛頓第二定律得,加速過(guò)程中有
解得
減速過(guò)程有
解得
則加速與減速過(guò)程中所受摩擦力之比
C正確;
D.根據(jù)
知,加速和減速的時(shí)間之比為1:2,則加速和減速的位移之比為1:2,D錯(cuò)誤。
故選C。
5.(2023春·甘肅白銀·高一校考期末)如圖所示,一質(zhì)量 m=1kg的小滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))在水平恒力作用下從水平面上的 A 點(diǎn)由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間s到達(dá) B點(diǎn)時(shí)撤去該恒力,滑塊繼續(xù)向右滑行,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC=1.5m/s。已知B、C兩點(diǎn)間的距離L=0.3m,滑塊與臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù),取 g=10m/s2, 空氣阻力不計(jì)。求該水平恒力的大小F以及A、B兩點(diǎn)間的距離x。
【答案】F=3.75N,x=0.6m
【詳解】設(shè)滑塊從 A 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中的加速度大小為a,根據(jù)牛頓第二定律有
F-μmg=ma
滑塊通過(guò) B點(diǎn)時(shí)的速度大小
vB=at
A、B兩點(diǎn)間的距離
設(shè)滑塊從 B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程加速度大小為a′,根據(jù)牛頓第二定律有
μmg=ma'
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有
解得
F=3.75 N
x=0.6m
6.(2023春·湖南·高一校聯(lián)考階段練習(xí))如圖所示,質(zhì)量為1kg的物塊放在傾角為的固定斜面上,在與斜面成角的力作用下,物塊從靜正開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。已知物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù),重力加速度,斜面足夠長(zhǎng),物體一直在斜面上運(yùn)動(dòng),沿斜面向上為正方向,求:
(1)物塊的速度為15m/s時(shí),物塊運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間;
(2)當(dāng)物塊的速度為15m/s時(shí),撤去拉力F,則撤去拉力F后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間物塊的速度大小為9m/s。
【答案】(1)1.5s;(2)0.8s和5.6s
【詳解】(1)對(duì)物塊受力分析如圖所示
根據(jù)牛頓第二定律有
,
聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)求得
.
當(dāng)運(yùn)動(dòng)的速度為
則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
(2)撤去拉力后,物塊沿斜面向上滑動(dòng)時(shí),由
.
求得
撒去拉力后,當(dāng)物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)速度第一次變?yōu)?m/s時(shí),此過(guò)程物運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
此時(shí)物塊的速度向上,之后物體繼續(xù)向上滑,則經(jīng)過(guò)此階段時(shí)間
速度減到零,又由于
所以物塊的速度減速到零后會(huì)反向下滑,物塊沿斜面向下滑動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)解得
則經(jīng)過(guò)時(shí)間速度向下,速度和此過(guò)程的時(shí)間為
,
則撤去拉力F后,從第一次變?yōu)?m/s到第二次變?yōu)?m/s經(jīng)過(guò)時(shí)間為
此時(shí)物塊的速度向下并為9m/s,則撤去拉力F后到速度第二次變?yōu)?m/s經(jīng)歷時(shí)間為
所以撤去拉力F后物塊經(jīng)過(guò)0.8s和5.6s時(shí)速度大小為9m/s。
題型三、物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)
7.(2023秋·黑龍江哈爾濱·高一哈爾濱三中??计谀┪飰K以的速度沖上斜面,已知斜面傾角30°,物塊與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù),重力加速度,則( )
A.若物塊恰好能到達(dá)斜面頂端,斜面長(zhǎng)度為
B.當(dāng)物塊速度為一半時(shí),物塊可能距離斜面底端
C.當(dāng)物塊速度為一半時(shí),物塊可能距離斜面底端
D.物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
【答案】B
【詳解】A.物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)物塊受力分析,由牛頓第二定律可得
解得
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,斜面長(zhǎng)度為
故A錯(cuò)誤;
BC.物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,速度為一半時(shí),物塊距斜面底端的距離為
物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律得
解得
物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,速度為一半時(shí),物塊距斜面底端的距離為
故B正確,C錯(cuò)誤;
D.物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
沿斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí),有
解得
物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
故D錯(cuò)誤。
故選B。
8.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示,斜面長(zhǎng),傾角,段為與斜面平滑連接的水平地面。一個(gè)質(zhì)量的小物塊從斜面頂端處由靜止開(kāi)始滑下。小物塊與斜面、地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。不計(jì)空氣阻力,,,。求:
(1)小物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??;
(2)小物塊滑到斜面底端點(diǎn)時(shí)的速度大小;
(3)求小物塊在水平地面上滑行的最遠(yuǎn)距離。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)小物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律有
解得
(2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得,小物塊滑到斜面底端點(diǎn)時(shí)的速度大小為
(3)小物塊在水平面上,由牛頓第二定律有
解得
小物塊做減速運(yùn)動(dòng),由可得,小物塊在水平地面上滑行的最遠(yuǎn)距離
9.(2023秋·山東威?!じ咭唤y(tǒng)考期末)圖甲為游樂(lè)項(xiàng)目的“七彩滑道”,簡(jiǎn)化模型如圖乙所示?;赖膬A斜部分段長(zhǎng)度,傾角為,水平部分為。在某次游戲中,游客乘坐墊從最高點(diǎn)A以的初速度沿滑道勻加速直線滑下,由斜面進(jìn)入水平面時(shí),在連接處B點(diǎn)速度大小不變。已知游客的坐墊和滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù),不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取,。求:
(1)游客從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間;
(2)游客經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小;
(3)為保證游客安全,的最小長(zhǎng)度。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)游客在斜滑道上,有
又
解得
(2)游客到達(dá)B點(diǎn)的速度
解得
(3)游客在水平滑到上,有
又
解得
題型四、物體在外力作用下的運(yùn)動(dòng)
10.(2023秋·天津西青·高一天津市西青區(qū)楊柳青第一中學(xué)??计谀┤鐖D所示,傾角為θ的光滑斜面放置水平地面上,當(dāng)把斜面固定時(shí),一個(gè)滑塊沿著這個(gè)斜面下滑(如圖甲所示)。若該斜面在水平外力F的推動(dòng)下水平向右加速運(yùn)動(dòng),且該滑塊與斜面恰好保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)(如用乙所示),則以下說(shuō)法正確的是( )
A.圖甲中滑塊的加速度大小為
B.圖乙中滑塊的加速度大小為
C.圖乙中滑塊受到的支持力大小為
D.圖乙中,若增大水平推力F,滑塊將相對(duì)于斜面下滑
【答案】C
【詳解】A.斜面固定時(shí),滑塊加速下滑,在垂直斜面方向上合力為零,則
解得
故A錯(cuò)誤;
B.斜面體和滑塊一起勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),滑塊的合力水平向右,受力如圖,根據(jù)平行四邊形定則得
解得
故B錯(cuò)誤;
C.圖乙中滑塊受到的支持力大小為
故C正確;
D.圖乙中,若增大水平推力F,則加速度增大,滑塊將相對(duì)于斜面上滑,故D錯(cuò)誤。
故選C。
11.(2022秋·山東濱州·高一山東省北鎮(zhèn)中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))一傾角為30°的斜面置于粗糙水平面上,斜面足夠長(zhǎng),一物塊能沿斜面勻速下滑?,F(xiàn)給物塊施加一個(gè)與豎直方向夾角為30°的力F,F(xiàn)施加過(guò)程中,物塊繼續(xù)下滑,如圖所示,則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.物塊與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為
B.物塊仍沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)
C.若F大小逐漸增大,則隨著F的增大斜面最終會(huì)沿水平面發(fā)生滑動(dòng)
D.若物塊一直保持沿斜面下滑狀態(tài),則無(wú)論F沿何方向施加在物塊上,地面對(duì)斜面的摩擦力始終為零
【答案】D
【詳解】A.物塊能沿斜面勻速下滑,則
解得
A錯(cuò)誤;
B.對(duì)物塊受力分析,沿斜面和垂直于斜面的正交分解得
根據(jù)牛頓第二定律
聯(lián)立解得
B錯(cuò)誤;
CD.對(duì)斜面受力分析,受重力、支持力、斜面間的壓力和摩擦力。根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的大小的表達(dá)式
分析得
故斜面間的壓力和摩擦力的合力豎直向下,無(wú)論F大小和方向如何,斜面均保持靜止。C錯(cuò)誤,D正確。
故選D。
12.(2023秋·陜西西安·高一校聯(lián)考期末)如圖所示,有材料相同的P、Q兩物塊通過(guò)輕繩相連,并在拉力F作用下沿斜面向上運(yùn)動(dòng),輕繩與拉力F的方向均平行于斜面。當(dāng)拉力F一定時(shí),Q受到繩的拉力( )
A.與斜面傾角θ有關(guān)B.與動(dòng)摩擦因數(shù)有關(guān)
C.與系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)D.與兩物塊質(zhì)量有關(guān)
【答案】D
【詳解】設(shè)P、Q的質(zhì)量分別為m1、m2,Q受到繩的拉力大小為T,物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)整體進(jìn)行分析,有
F-(m1+m2)gsinθ-μ(m1+m2)gcsθ=(m1+m2)a
對(duì)Q進(jìn)行分析,有
T-m2gsinθ-μm2gcsθ=m2a
解得
T=F
可見(jiàn)Q受到繩的拉力T與斜面傾角θ、動(dòng)摩擦因數(shù)μ和系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無(wú)關(guān),僅與兩物塊質(zhì)量和F有關(guān)。
故選D。
題型五:含有連接體物體問(wèn)題
13.(2022秋·山東威?!じ咭蝗樯绞械谝恢袑W(xué)??茧A段練習(xí))如圖甲所示,兩滑塊P、Q用細(xì)線跨過(guò)定滑輪相連,Q距地面一定高度,P可在平行于斜面的細(xì)線牽引下沿粗糙斜面向上滑動(dòng),未與定滑輪碰撞。已知斜面傾角,P的質(zhì)量為。某時(shí)刻由靜止釋放P,測(cè)得P沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示,重力加速度g取10,求( )
A.P與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
B.P與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
C.Q的質(zhì)量M=1kg
D.Q的質(zhì)量M=4kg
【答案】A
【詳解】AB.由圖乙可知,1~1.5s內(nèi),P減速上滑的加速度大小
對(duì)P由牛頓第二定律有
解得
故A正確,B錯(cuò)誤;
CD.由圖乙可知,0~1s內(nèi),P加速上滑的加速度大小為
對(duì)P由牛頓第二定律有
對(duì)Q由牛頓第二定律
聯(lián)立解得
故CD錯(cuò)誤。
故選A。
14.(2023春·湖南常德·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,兩個(gè)木塊A和B,其質(zhì)量分別為M和m,用跨過(guò)定滑輪的輕繩連接,A靜止于水平地面上,不計(jì)一切摩擦,則A對(duì)繩的拉力大小與地面對(duì)A的作用力大小分別為( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【詳解】對(duì)木塊B受力分析,受重力mg,和輕繩的拉力T,物塊B處于平衡狀態(tài),由平衡條件可得
對(duì)木塊A受力分析,受重力Mg、地面支持力FN和輕繩的拉力T',由平衡條件可得
由牛頓第三定律可知
聯(lián)立解得
A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選A。
15.(2023春·安徽合肥·高一合肥市第八中學(xué)校聯(lián)考開(kāi)學(xué)考試)如圖,沿水平方向運(yùn)動(dòng)的汽車,一質(zhì)量為的物塊緊貼在車廂左側(cè)的豎直內(nèi)壁上,另一質(zhì)量為的小球通過(guò)輕質(zhì)細(xì)線與車廂頂部連接,細(xì)線與豎直方向的夾角為。已知重力加速度為g,則( )
A.汽車一定在加速向右運(yùn)動(dòng)
B.細(xì)線中的拉力大小
C.物塊受到車廂內(nèi)壁的彈力
D.物塊受到的合力方向與細(xì)線一定平行
【答案】C
【詳解】AB.根據(jù)題意,對(duì)小球受力分析,如圖所示
有幾何關(guān)系有
由牛頓第二定律有
可得
方向水平向右,則小車和物塊的加速度也是水平向右的,則小車可能做向右的加速運(yùn)動(dòng),也能做向左的減速運(yùn)動(dòng),故AB錯(cuò)誤;
CD.根據(jù)題意,對(duì)物塊受力分析,如圖所示
則有
方向水平向右,故D錯(cuò)誤,C正確。
故選C。
題型六:整體法和隔離法在牛頓定律的應(yīng)用
16.(2023春·陜西安康·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,質(zhì)量為的物體A靜止在豎直的輕彈簧上,質(zhì)量為的物體B用細(xì)線懸掛,A、B間相互接觸但無(wú)壓力,重力加速度g取。某時(shí)刻將細(xì)線剪斷,則細(xì)線剪斷瞬間( )
A.物體A的加速度為零B.彈簧彈力大小為
C.物體B對(duì)物體A的壓力大小為D.物體B的加速度大小為
【答案】C
【詳解】ABD.剛開(kāi)始A、B間相互接觸但無(wú)壓力,以A為對(duì)象,可知彈簧彈力方向向上,大小為
某時(shí)刻將細(xì)線剪斷,細(xì)線剪斷瞬間,彈簧彈力保持不變,以A、B為整體,根據(jù)牛頓第二定律可得
解得A、B整體的加速度為
故ABD錯(cuò)誤;
C.以B為對(duì)象,A對(duì)B的彈力為根據(jù)牛頓第二定律可得
解得
由牛頓第三定律有物體B對(duì)物體A的壓力大小為20N,故C正確。
故選C。
17.(2023春·云南曲靖·高一宣威市第三中學(xué)??茧A段練習(xí))質(zhì)量不等的A、兩長(zhǎng)方體迭放在光滑的水平面上。第一次用水平恒力拉A,第二次用水平恒力拉,都能使它們一起沿水平面運(yùn)動(dòng),而之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。則兩種情況( )
A.加速度相同B.間摩擦力大小相同
C.加速度可能為零D.間摩擦力可能為零
【答案】A
【詳解】AC.在光滑的水平面上,第一次用水平恒力拉A,第次用水平恒力拉,都能使它們一起沿水平面運(yùn)動(dòng),而之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),所以加速度相同,整體有
解得
所以可知,加速度不可能為零,故A正確,C錯(cuò)誤;
BD.第一次用水平恒力拉A,對(duì)B據(jù)牛頓第二定律有
第二次用水平恒力拉,對(duì)A據(jù)牛頓第二定律有
間摩擦力大小不同,也不可能為零,故BD錯(cuò)誤。
故選A。
18.(2023春·浙江杭州·高一校聯(lián)考階段練習(xí))AB是固定在空中的粗糙水平橫桿,一質(zhì)量為M的物塊穿在桿AB上,物塊通過(guò)細(xì)線懸吊著一質(zhì)量為m的小球?,F(xiàn)用沿桿的恒力F拉物塊并使物塊、小球一起(保持相對(duì)靜止)向右運(yùn)動(dòng),細(xì)線與豎直方向夾角為,重力加速度為g,則以下說(shuō)法正確的是( )
A.物塊受摩擦力為
B.細(xì)線上的拉力為
C.物塊和小球的加速度為
D.物塊受到的合力為
【答案】D
【詳解】BCD.以小球?yàn)閷?duì)象,豎直方向根據(jù)受力平衡可得
解得細(xì)線上的拉力為
水平方向根據(jù)牛頓第二定律可得
解得
則物塊和小球的加速度為,物塊受到的合力為
故BC錯(cuò)誤,D正確;
A.以物塊和小球?yàn)檎w,根據(jù)牛頓第二定律可得
解得物塊受到的摩擦力為
故A錯(cuò)誤。
故選D。
題型七:傳送帶問(wèn)題
19.(2023秋·山東日照·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,水平放置的傳送帶以v=2m/s的速度向右勻速運(yùn)行,一小物塊以的水平速度從傳送帶最左端A處水平向右滑上傳送帶,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù),重力加速度。若A端與B端相距8m,則物塊由A端運(yùn)動(dòng)到B端所用時(shí)間為( )
A.1sB.2sC.3sD.4s
【答案】C
【詳解】設(shè)傳送帶長(zhǎng)度為,物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
則物塊向右運(yùn)動(dòng)速度到與傳送帶速度相等的時(shí)間為
通過(guò)的距離
物塊速度與傳送帶速度相等后做勻速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)間為
物塊由A端運(yùn)動(dòng)到B端所用時(shí)間為
故選C。
20.(2023春·浙江嘉興·高一平湖市當(dāng)湖高級(jí)中學(xué)校聯(lián)考期中)在大型物流貨場(chǎng)廣泛使用傳送帶運(yùn)送貨物如圖甲所示,傾角為θ的傳送帶以恒定速率逆時(shí)針運(yùn)動(dòng),皮帶始終是繃緊的,將m=1kg的貨物無(wú)初速度放在傳送帶上的A處,經(jīng)過(guò)1.2s貨物到達(dá)傳送帶的B端,用速度傳感器測(cè)得貨物與傳送帶的速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示,已知,g=10m/s2,則下列判斷不正確的是( )
A.A、B兩點(diǎn)間的距離為3.2mB.貨物與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5
C.傳送帶上留下的黑色痕跡長(zhǎng)1.2mD.傾角
【答案】C
【詳解】BD.由v-t圖像可知,貨物在傳送帶上先做a1勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為
對(duì)貨物受力分析受摩擦力,方向向下,重力和支持力,得
mgsinθ+μmgcsθ=ma1
同理,貨物做a2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度
對(duì)貨物受力分析受摩擦力,方向向上,重力和支持力,得
mgsinθ-μmgcsθ=ma2
聯(lián)立解得
csθ=0.8
μ=0.5
選項(xiàng)BD正確;
A.貨物在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度達(dá)到傳送帶速度后,繼續(xù)做加速度較小的勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以貨物由A到B的間距對(duì)應(yīng)圖像所圍梯形的“面積”,為
x=×2×0.2m+×(2+4)×1m=3.2m
選項(xiàng)A正確;
C.在0~0.2s時(shí)間內(nèi),貨物相對(duì)傳送帶上的位移長(zhǎng)
此過(guò)程中,貨物相對(duì)傳送帶向后劃線;
在0.2~1.2s時(shí)間內(nèi)物塊相對(duì)傳送帶的位移
此過(guò)程中,滑塊相對(duì)傳送帶向前劃線,因則傳送帶上留下的黑色痕跡長(zhǎng)為1m,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。
本題選不正確的,故選C。
21.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示,傳送帶以v=2.4m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),質(zhì)量m=1kg的物體從傳送帶頂端以的速度沿傳送帶滑入,若傳送帶與水平方向間的夾角,物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù),傳送帶底端與頂端間的距離L=6.9m,g取,最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,,。
(1)求物體剛滑入傳送帶時(shí)的加速度大小;
(2)求物體從傳送帶頂端滑到底端所用的時(shí)間;
(3)自滑入起,物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)了0.5s時(shí),若突然使傳送帶停止轉(zhuǎn)動(dòng),求物體在傳送帶上滑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的劃痕長(zhǎng)度。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)求物體剛滑入傳送帶時(shí)的加速度大小
(2)物體加速至傳送帶速度的時(shí)間
物體在內(nèi)的位移
根據(jù)
可知物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為
物體從傳送帶頂端滑到底端所用的時(shí)間
(3)0.5s內(nèi)產(chǎn)生的劃痕長(zhǎng)度
物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)了0.5s時(shí),位移為
傳送帶停止轉(zhuǎn)動(dòng)后物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),0.5s后產(chǎn)生劃痕為
后階段的劃痕將覆蓋前階段的劃痕,則物體在傳送帶上滑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的劃痕長(zhǎng)度
題型八:滑板問(wèn)題
22.(2022秋·江蘇淮安·高一??茧A段練習(xí))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(guò)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(shuō)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。
23.(2023春·河南信陽(yáng)·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,光滑的水平面上有一質(zhì)量為的長(zhǎng)木板,在長(zhǎng)木板的右端放一質(zhì)量為的小物塊,長(zhǎng)木板與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,長(zhǎng)木板與小物塊均靜止,現(xiàn)用水平恒力F向右拉長(zhǎng)木板,g取,則:
(1)若拉力,小物塊與長(zhǎng)木板一起運(yùn)動(dòng),求小物塊與長(zhǎng)木板間的靜摩擦力大小。
(2)要使小物塊與長(zhǎng)木板保持相對(duì)靜止,水平拉力F不得超過(guò)多大?
(3)若,且從靜止開(kāi)始拉力F作用時(shí)間時(shí),小物塊從長(zhǎng)木板上滑落,長(zhǎng)木板的長(zhǎng)為多少?
【答案】(1)2N;(2)15N;(3)1.5m
【詳解】(1)對(duì)整體由牛頓第二定律
對(duì)滑塊
解得
f=2N
(2)當(dāng)滑塊與木板間的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí),此時(shí)
對(duì)整體由牛頓第二定律
解得
Fm=15N
(3)若,則滑塊將在木板上滑動(dòng),滑塊的加速度
木板
由運(yùn)動(dòng)公式
24.(2023秋·安徽黃山·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,將一長(zhǎng),質(zhì)量的薄木板輕放在傾角的足夠長(zhǎng)傳送帶上,木板的最右端疊放質(zhì)量為可視為質(zhì)點(diǎn)的小木塊。同時(shí)對(duì)木板施加一沿傳送帶向上的恒力,且讓傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。已知木板與物塊間動(dòng)摩擦因數(shù),木板與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù),,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。(,)則:
(1)若在恒力作用下,薄木板保持靜止不動(dòng),求所施恒力的大小;
(2)為保證小木塊和薄木板相對(duì)靜止且沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng),求所施恒力的取值范圍;
(3)若,木板與物塊經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間分離。
【答案】(1)6N;(2);(3)
【詳解】(1)將和看作一個(gè)整體,由受力分析可得
(2)依題意,根據(jù)牛頓第二定律可知能獲得的最大加速度為
再對(duì)整體受力分析可知,當(dāng)整體的加速度等于時(shí),此時(shí)和恰好處于發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界狀態(tài),則
代入數(shù)據(jù)后解得
則的取值范圍為
(3)對(duì)受力分析,有
解得
再由運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)可知當(dāng)木板位移比物塊位移多出時(shí),二者分離,則
解得
三:課堂過(guò)關(guān)精練
一、單選題
25.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖甲所示,一足夠長(zhǎng)的質(zhì)量為的木板靜止在水平面上,時(shí)刻質(zhì)量也為的滑塊從板的左端以初速度水平向右滑行。若時(shí)間內(nèi)滑塊加速度大小為,時(shí)間內(nèi)滑塊加速度大小為?;瑝K與木板、木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為、,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力?;瑝K運(yùn)動(dòng)的圖像如圖乙所示,則有( )
A.B.C.D.
【答案】C
【詳解】AB.圖線的斜率表示加速度,可知
AB錯(cuò)誤;
CD.由圖像分析可知,時(shí)間內(nèi)滑塊相對(duì)木板向右滑動(dòng),木板相對(duì)地面向右滑動(dòng),時(shí)刻滑塊與木板達(dá)到共同速度,時(shí)間內(nèi)滑塊與木板相對(duì)靜止一起減速到速度為零,對(duì)木板
則有
>2
C正確,D錯(cuò)誤。
故選C。
26.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))跳傘運(yùn)動(dòng)員是一項(xiàng)刺激但充滿危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)。某跳傘愛(ài)好者(可視為質(zhì)點(diǎn))在某次跳傘時(shí),已成功打開(kāi)降落傘,受到豎直向上的恒定阻力作用,并將速度控制在8 m/s豎直向下勻速下落。在距地面高度為96 m處時(shí),突然受到一股水平恒定風(fēng)力作用,將跳傘愛(ài)好者吹離了原來(lái)設(shè)定的降落路線。已知恒定風(fēng)力大小為120 N,跳傘愛(ài)好者及他所攜帶裝備的總質(zhì)量為60 kg,重力加速度大小取。下列說(shuō)法正確的是( )
A.跳傘愛(ài)好者受到風(fēng)力作用后,其運(yùn)動(dòng)軌跡也是直線
B.跳傘愛(ài)好者受到風(fēng)力作用3 s后,其速度大小為10 m/s
C.跳傘愛(ài)好者從受到風(fēng)力作用到落地所用的時(shí)間小于12 s
D.跳傘愛(ài)好者從受到風(fēng)力作用到落地,其位移大小為240 m
【答案】B
【詳解】A.跳傘愛(ài)好者受到風(fēng)力之前速度方向豎直向下,遇到風(fēng)力作用后,合力方向變?yōu)樗?,與速度方向有夾角,則其運(yùn)動(dòng)軌跡變?yōu)榍€,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B.跳傘愛(ài)好者受到風(fēng)力作用3 s后,水平速度
其速度大小為
選項(xiàng)B正確;
C.跳傘愛(ài)好者遇到風(fēng)力后豎直方向仍做勻速運(yùn)動(dòng),則從受到風(fēng)力作用到落地所用的時(shí)間
選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
D.跳傘愛(ài)好者從受到風(fēng)力作用到落地,其水平位移
則位移大小為
選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選B。
27.(2023春·河北滄州·高一統(tǒng)考期末)一物塊靜止開(kāi)始沿傾角的斜面向下滑動(dòng),最后停在水平面上。斜面與水平面平滑連接,物塊與斜面、水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為(未知)。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小物塊速度的平方與水平位移x的關(guān)系圖像如圖所示,圖中、均為未知量,,則的值為( )
A.B.C.D.
【答案】B
【詳解】物塊下滑到斜面最底端時(shí)速度最大,由速度位移公式可得
由圖可知物塊在平面上減速到零,則有
聯(lián)立解得
故選B。
28.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖甲所示,足夠長(zhǎng)的木板B靜置于光滑水平面上,其上放置小滑塊A。木板B受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用時(shí),用傳感器測(cè)出木板B的加速度a,得到如圖乙所示的a-F圖像,已知g取10m/s2,則( )
A.滑塊A的質(zhì)量為4kg
B.木板B的質(zhì)量為2kg
C.當(dāng)F=10N時(shí)木板B加速度為4m/s2
D.滑塊A與木板B間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1
【答案】C
【詳解】AB.由圖知,當(dāng)F=8N時(shí),加速度為a=2m/s2,對(duì)整體,由牛頓第二定律有
代入數(shù)據(jù)解得
mA+mB=4kg
當(dāng)F大于8N時(shí),A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),對(duì)B,根據(jù)牛頓第二定律得
解得
由圖示圖象可知,圖線的斜率
解得
故滑塊A的質(zhì)量為
mA=3kg
故AB錯(cuò)誤;
D.根據(jù)
知當(dāng)a=0時(shí),F(xiàn)=6N,代入解得
故D錯(cuò)誤;
C.根據(jù)F=10N>8N時(shí),滑塊與木板相對(duì)滑動(dòng),B的加速度為
故C正確。
故選C。
29.(2023春·云南·高一統(tǒng)考期末)冰壸運(yùn)動(dòng)是冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一,深受觀眾喜愛(ài)。圖為中國(guó)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練時(shí)投擲冰壺的鏡頭,在水平冰面上,運(yùn)動(dòng)員將冰壸以初速度水平推出,經(jīng)過(guò)停下,推出后的過(guò)程視為勻減速直線運(yùn)動(dòng),其圖像如圖所示,重力加速度,不計(jì)空氣阻力。求:
(1)冰壺推出后滑行的距離;
(2)冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
【答案】(1)40m;(2)0.02
【詳解】(1)由圖像可知,面積代表位移
(2)由圖像可知,斜率的絕對(duì)值即加速度的大小
由牛頓第二定律
可得
30.(2023春·青海海東·高一統(tǒng)考期末)青海某景區(qū)的彩虹滑道的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示,該滑道由傾角的傾斜軌道和水平軌道組成,其中與軌道在點(diǎn)處平滑連接。游客坐在墊子上(整體可視為質(zhì)點(diǎn))從點(diǎn)由靜止開(kāi)始勻加速下滑,進(jìn)入水平軌道后運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)(圖中未畫出)停下,游客從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的時(shí)間。已知墊子與傾斜軌道、水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù),取重力加速度大小,求:
(1)游客在傾斜軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大?。?br>(2)傾斜軌道的長(zhǎng)度。
【答案】(1);(2)
【詳解】(1)根據(jù)題意,設(shè)游客和墊子構(gòu)成的整體質(zhì)量為,對(duì)其在傾斜軌道上受力分析,由牛頓第二定律有
解得
(2)根據(jù)題意,對(duì)游客和墊子構(gòu)成的整體在水平軌道上受力分析,由牛頓第二定律有
從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的時(shí)間
解得
游客從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)有
解得
四:高分突破精練
一、單選題
31.(2023·全國(guó)·高一)如圖甲所示,質(zhì)量為m=2kg的小物塊靜止放置在粗糙水平地面O處,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,在水平拉力F作用下物塊由靜止開(kāi)始沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。已知水平拉力F隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2,取水平向右為正方向,由此可知( )
A.在0~3s時(shí)間內(nèi)物塊的加速度大小為6m/s2
B.在3~5s時(shí)間內(nèi)物塊的加速度大小為3m/s2,方向水平向右
C.5s末,物塊速度大小為3m/s,方向水平向右
D.前3s內(nèi)物塊的位移是4.5m
【答案】D
【詳解】A.由圖可知,在0~3s時(shí)間內(nèi),拉力F1=12 N,由牛頓第二定律
F1-μmg=ma1
解得物塊加速度
a1=1m/s2
故A錯(cuò)誤;
B.在3~5 s時(shí)間內(nèi),拉力F2=4N,物塊開(kāi)始時(shí)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律
F2-μmg=ma2
解得物塊加速度
a2=-3m/s2
方向水平向左,速度減為零后處于靜止,故B錯(cuò)誤;
C.根據(jù)速度時(shí)間公式可得3s末物塊速度為
v1=a1t1=3m/s
4s末物塊速度為
v2=v1+a2t2=0
因?yàn)樽畲箪o摩擦力大于拉力,所以4 s末物塊停止運(yùn)動(dòng),則5s末物塊的速度為零,故C錯(cuò)誤;
D.前3 s內(nèi)位移為
故D正確。
故選D。
32.(2023春·江西吉安·高一江西省泰和中學(xué)??茧A段練習(xí))如圖甲所示,質(zhì)量為m的物塊在水平力F的作用下可沿豎直墻面滑動(dòng),水平力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,物塊與豎直墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,豎直墻面足夠高,重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是( )
A.物塊一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.物塊先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.物塊的最大速度為
D.時(shí),物塊停止下滑
【答案】C
【詳解】根據(jù)物塊的受力,由牛頓第二定律有
由圖像可知
而
解得
故隨時(shí)間的增大,物塊先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),后做加速逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng),最后停止下滑,靜止后物塊的加速度為零,處于平衡狀態(tài);當(dāng)時(shí),物塊的加速度為零,此時(shí)物塊的速度最大,做出圖像如下圖所示
根據(jù)其面積求出最大速度為
故選C。
33.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示,物體B疊放在物體A上,A、B的質(zhì)量均為m,且上、下表面均與斜面平行,它們以共同速度沿傾角為的固定斜面C勻速下滑,則( )
A.AB間沒(méi)有靜摩擦力
B.A受到B的靜摩擦力方向沿斜面向上
C.A受到斜面的滑動(dòng)摩擦力大小為
D.A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)
【答案】C
【詳解】A.對(duì)B受力分析可知,B受重力、支持力;將重力分解可知重力有沿斜面向下的分力,要使B能勻速下滑,受力一定平衡,故A、B間有靜摩擦力;故A不符合題意;
B.對(duì)B受力分析可知,B受重力、支持力;將重力分解可知重力有沿斜面向下的分力,要使B能勻速下滑,受力一定平衡,故A對(duì)B應(yīng)有沿斜面向上的摩擦力;由牛頓第三定律可知,A受到B的摩擦力應(yīng)沿斜面向下,故B不符合題意;
C.對(duì)整體分析,并將整體重力分解,可知沿斜面方向上,重力的分力與摩擦力等大反向,故A受的滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上,大小為2mgsinθ,故C符合題意;
D.由于AB間為靜摩擦力,無(wú)法確定動(dòng)摩擦因數(shù),故D不符合題意。
故選C。
34.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示,豎直的圓環(huán)置于水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,三個(gè)完全相同的帶正電的絕緣小球(未畫出)分別套在固定于AB、AC、AD的三根光滑細(xì)桿上,其中AB與豎直方向夾角為60°,AC經(jīng)過(guò)圓心,AD豎直?,F(xiàn)將小球無(wú)初速度地從A端釋放,小球分別沿AB、AC、AD下滑到B、C、D三點(diǎn)。已知小球所受電場(chǎng)力大小與重力大小之比為,則小球在三根細(xì)桿上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系為( )
A.B.C.D.無(wú)法確定
【答案】B
【詳解】小球所受電場(chǎng)力大小與重力大小之比為,可知小球所受重力與電場(chǎng)力的合力F的方向恰好與平行,且由A指向B。延長(zhǎng),作交于M,以為直徑畫一個(gè)圓(圖中虛線),與該圓交于N。
設(shè),則小球沿桿運(yùn)動(dòng)的加速度為
位移為
由得
與無(wú)關(guān),由等時(shí)圓模型知
而,,故
故選B。
35.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示為運(yùn)送糧袋的傳送裝置,已知AB間長(zhǎng)度為L(zhǎng),傳送帶與水平方向的夾角為θ,工作時(shí)運(yùn)行速度為v,糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且μ>tan θ,正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋放到運(yùn)行中的傳送帶上,關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動(dòng)(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),以下說(shuō)法正確的是( )
A.糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度可能大于、可能相等或小于v
B.糧袋開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度為,若L足夠大,則以后將以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)
C.糧袋從A到B可能一直做加速運(yùn)動(dòng)
D.不論μ大小如何,糧袋從A到B一直做勻加速運(yùn)動(dòng),且a>gsin θ
【答案】C
【詳解】ACD.因?yàn)?br>所以
故糧袋在傳送帶上可能一直做勻加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度小于v;可能先勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度與傳送帶相同后,做勻速運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度與v相同,AD錯(cuò)誤,C正確;
B.糧袋開(kāi)始時(shí)受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力,大小為,根據(jù)牛頓第二定律得到,加速度
B錯(cuò)誤。
故選C。
二、多選題
36.(2023春·貴州畢節(jié)·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,木塊A、B、C分別為4kg、3kg和1kg,A、B與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5,B、C之間的動(dòng)摩擦因數(shù)也為0.5,用輕繩連接A、B, C在B上?,F(xiàn)用的恒定水平拉力拉A,使A、B、C保持相對(duì)靜止一起運(yùn)動(dòng),,則( )
A.A、B、C整體的加速度為3m/s2
B.B與地面間的摩擦力為15N
C.C與B之間的摩擦力為5N
D.輕繩的拉力為32N
【答案】AD
【詳解】A.以A、B、C整體為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律可得
解得
故A正確;
B.B與地面間的摩擦力
故B錯(cuò)誤;
C.以C為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律可得C與B之間的摩擦力
故C錯(cuò)誤;
D.設(shè)輕繩的拉力為,以A為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律
解得
故D正確。
故選AD。
37.(2023春·貴州銅仁·高一統(tǒng)考期末)如圖甲所示,由斜面AB和水平面BC組成的物塊,放在光滑水平地面上,斜面AB部分光滑,AB長(zhǎng)度為,水平部分BC粗糙。物塊左側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個(gè)力傳感器,當(dāng)傳感器受壓時(shí)示數(shù)為正值,被拉時(shí)為負(fù)值。一可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,經(jīng)B點(diǎn)由斜面轉(zhuǎn)到水平面時(shí)速度大小不變?;瑝K從A到C過(guò)程中,傳感器記錄到力和時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示。g取,通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)及關(guān)系圖可求得( )
A.斜面AB的傾角B.滑塊的質(zhì)量
C.滑塊與水平面BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)D.水平面BC的長(zhǎng)度
【答案】BD
【詳解】A.在0~1s內(nèi)木塊沿斜面勻加速下滑
mgsinθ=ma
位移為
由圖知
t=1s
解得
則
θ=30°
故A錯(cuò)誤;
B.在0~1s內(nèi)對(duì)斜面體ABC受力分析
mgcsθsinθ-F=0
由圖知
解得
m=2kg
故B正確;
C.1~2s木塊在BC部分做減速運(yùn)動(dòng)
μmg=ma′
對(duì)斜面體,由圖象知
μmg=F′=4N
解得
a′=2m/s2,μ=0.2
故C錯(cuò)誤;
D.木塊到達(dá)B點(diǎn)的速度
vB=at=gsinθt=5m/s
水平面BC的長(zhǎng)度
故D正確。
故選BD。
38.(2023春·新疆昌吉·高一統(tǒng)考期末)如圖所示,質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板在水平拉力F作用下,在光滑的水平面上由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)速度達(dá)到3m/s時(shí),將質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放到木板的右端。已知M=2kg,m=1kg,F(xiàn)=6N,物塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù),重力加速度大小,以下說(shuō)法正確的是( )
A.物塊剛放在木板上時(shí),木板的加速度大小為
B.從物塊放上木板至與木板相對(duì)靜止的時(shí)間為1s
C.物塊與木板最終保持相對(duì)靜止,木板至少長(zhǎng)1. 5m
D.物塊與木板相對(duì)靜止后物塊受到的摩擦力大小為4N
【答案】BC
【詳解】A.物塊剛放在木板上時(shí),木板的加速度大小為
故A錯(cuò)誤;
B.物塊剛放在木板上時(shí),物塊的加速度大小為
從物塊放上木板至與木板相對(duì)靜止時(shí),兩者的速度相等,有
解得從物塊放上木板至與木板相對(duì)靜止的時(shí)間為
故B正確;
C.物塊與木板最終保持相對(duì)靜止,木板至少長(zhǎng)
故C正確;
D.物塊與木板相對(duì)靜止后物塊和木板一起做勻加速運(yùn)動(dòng),有
受到的摩擦力大小為
故D錯(cuò)誤
故選BC。
39.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示,一足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)木板右端固定一光滑定滑輪,長(zhǎng)本板固定在水平桌面上且右端伸出桌面,質(zhì)量為M的木塊靜止在長(zhǎng)木板上,輕繩跨過(guò)定滑輪將木塊與質(zhì)量為m的鉤碼相連,鉤碼由靜止釋放后,將向下加速運(yùn)動(dòng)。木塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度大小為g,物塊與滑輪之間的輕繩平行于桌面,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鉤碼不觸地。釋放鉤碼后,在木塊向右加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.鉤碼的加速度大小為
B.木塊的加速度大小為
C.輕繩的拉力大小為
D.輕繩對(duì)滑輪壓力的大小為
【答案】AC
【詳解】ABC.以鉤碼為研究對(duì)象,則有
以木塊為研究對(duì)象,則有
聯(lián)立解得
a=
選項(xiàng)A、C正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
D.輕繩對(duì)滑輪壓力的大小為
選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選AC。
40.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖甲所示,水平地面上靜止放置一質(zhì)量為M的木板,木板的左端有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的、質(zhì)量m=1kg的滑塊?,F(xiàn)給滑塊一向右的初速度v0=10m/s,此后滑塊和木板在水平地面上運(yùn)動(dòng)的速度圖像如圖乙所示,滑塊最終剛好停在木板的右端,取g=10m/s2。下列說(shuō)法正確的是( )
A.滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.4
B.木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.1
C.木板的長(zhǎng)度L=4m
D.木板的質(zhì)量M=1.5kg
【答案】ABD
【詳解】A.由題圖乙知,滑塊剛滑上木板時(shí)加速度
由牛頓第二定律可得
得
故A正確;
B.2s后滑塊與木板一起做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度
由牛頓第二定律可得
得
故B正確;
C.木板的長(zhǎng)度為0~2s內(nèi)滑塊與木板的圖線與時(shí)間軸所圍面積差
故C錯(cuò)誤;
D.0~2s內(nèi)木板的加速度
對(duì)M根據(jù)牛頓第二定律可得
解得
故D正確。
故選ABD。
41.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示,A、B、C三個(gè)物體靜止疊放在水平桌面上,物體A的質(zhì)量為2m,B和C的質(zhì)量都是m,A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,B、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,B和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)擦力,重力加速度為g?,F(xiàn)對(duì)A施加一水平向右的拉力F,則下列判斷正確的是( )
A.若A、B、C三個(gè)物體始終相對(duì)靜止,則力F不能超過(guò)
B.當(dāng)力F=μmg時(shí),A、B間的摩擦力為
C.無(wú)論力F為何值,B的加速度不會(huì)超過(guò)
D.當(dāng)力時(shí),B相對(duì)A滑動(dòng)
【答案】AB
【詳解】A.物體C恰好滑動(dòng)時(shí),對(duì)C
物體A恰好滑動(dòng)時(shí),對(duì)BC整體,A、B之間的摩擦力為
解得
物體A、B之間的最大靜摩擦力為
因?yàn)椋砻鞔藭r(shí)A、B之間沒(méi)有滑動(dòng),也就是說(shuō)B、C之間先滑動(dòng),A、B、C三個(gè)物體始終相對(duì)靜止的最大加速度為,選整體由牛頓第二定律得
解得
選項(xiàng)A正確;
B.當(dāng)力F1=μmg時(shí),對(duì)整體
對(duì)A
解得
選項(xiàng)B正確;
C.B的最大加速度為
解得
選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
D.B相對(duì)A恰好滑動(dòng)時(shí),對(duì)A、B整體
對(duì)A
解得
當(dāng)力時(shí),B相對(duì)A滑動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選AB。
三、解答題
42.(2023春·浙江杭州·高一統(tǒng)考階段練習(xí))杭州桐廬生仙里國(guó)際滑雪場(chǎng)的主滑道由傾斜的山坡AB和一段水平滑道BC組成,斜坡AB與水平滑道BC平滑連接。設(shè)人與裝備的總質(zhì)量為,滑雪者從靜止開(kāi)始沿斜坡勻加速直線滑下距離時(shí)恰好下滑到B點(diǎn),用時(shí)為t=8s;然后在水平滑道BC上繼續(xù)勻減速直線滑行一段距離才停下。求,
(1)滑雪者在斜坡上的加速度a的大??;
(2)滑雪者在整個(gè)過(guò)程中的最大速度的大??;
(3)滑雪者的滑雪板與水平滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
【答案】(1);(2);(3)
【詳解】(1)滑雪者在斜面上有
解得
(2)到達(dá)斜滑道與水平滑道的交界處B點(diǎn)的速度
解得
(3)在水平滑道上有
其中
解得
43.(2023春·甘肅白銀·高一校考期末)某快遞公司利用傾斜傳送帶運(yùn)送包裹,如圖甲所示。傳送帶的傾角為37°,質(zhì)量m=2kg的包裹(可視為質(zhì)點(diǎn))被輕放在傳送帶的頂端。包裹在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像如圖乙所示。已知傳送帶頂端到底端的距離L=6.2m,取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8,求:
(1)包裹在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間;
(2)包裹與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
【答案】(1)1.25s;(2)0.8
【詳解】(1)由題圖乙可知,包裹在0~0.5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有
0.5s后包裹做勻速直線運(yùn)動(dòng),有
包裹在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間
(2)由題圖乙可知,包裹在0~0.5s內(nèi)的加速度大小
對(duì)包裹受力分析可知
解得
44.(2023春·黑龍江牡丹江·高一??茧A段練習(xí))如圖所示,質(zhì)量均為的物體A和B分別系在一根不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩兩端,細(xì)繩跨過(guò)固定在水平地面上傾角為的斜面頂端的滑輪,開(kāi)始時(shí)把物體B拉到斜面底端,這時(shí)物體A離地面的高度為1.8m。物體B與斜面間的摩擦忽略不計(jì),從靜止開(kāi)始釋放,斜面足夠長(zhǎng),取,求:
(1)物體A著地時(shí)的速度大??;
(2)B沿斜面上滑的最大距離。
【答案】(1)3m/s;(2)2.7m
【詳解】(1)設(shè)A、B整體運(yùn)動(dòng)的加速度大小為,根據(jù)牛頓第二定律有
解得
設(shè)A著地時(shí)的速度大小為,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得
解得
(2)A落地后B繼續(xù)上滑,設(shè)其加速度大小為,根據(jù)牛頓第二定律有
解得
設(shè)B繼續(xù)上滑的距離為,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有
解得
B沿斜面上滑的最大距離為
45.(2023·全國(guó)·高一專題練習(xí))如圖所示,x軸與水平傳送帶重合,坐標(biāo)原點(diǎn)O在傳送帶的左端,傳送帶長(zhǎng),勻速運(yùn)動(dòng)的速度。一質(zhì)量的小物塊輕輕放在傳送帶上的P點(diǎn),小物塊隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后沖上光滑斜面且剛好到達(dá)N點(diǎn)(小物塊到達(dá)N點(diǎn)后被收集,不再下滑)。若小物塊經(jīng)過(guò)Q處前后速度大小不變,小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù),重力加速度。
(1)求N點(diǎn)的縱坐標(biāo);
(2)若將小物塊輕輕放在傳送帶上的某些位置,最終均能沿光滑斜面越過(guò)縱坐標(biāo)為0.5m 的M點(diǎn)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),求這些位置的橫坐標(biāo)范圍。
【答案】(1);(2)
【詳解】(1)小物塊在傳送帶上勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度
小物塊與傳送帶共速時(shí),所用的時(shí)間
運(yùn)動(dòng)的位移
故小物塊與傳送帶共速后以的速度勻速運(yùn)動(dòng)到Q,然后沖上光滑斜面到達(dá)N點(diǎn),物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)
得
設(shè)物塊在斜面上向上運(yùn)動(dòng)的最大位移為s,則
物塊運(yùn)動(dòng)的最大高度為
解得
(2)設(shè)在坐標(biāo)為x處輕輕將小物塊放在傳送帶上,最終剛能到達(dá)M點(diǎn),物塊在Q點(diǎn)的速度為v,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
物塊在水平傳送帶上做加速運(yùn)動(dòng),有
代入數(shù)據(jù)解得
故小物塊放在傳送帶上的位置坐標(biāo)范圍為
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第15講:牛頓第二定律 (含答案)[初升高銜接]2023-2024學(xué)年新高一物理【贏在暑假】同步精講精練系列(人教版2019必修第一冊(cè))
第10講:摩擦力(含答案)[初升高銜接]2023-2024學(xué)年新高一物理【贏在暑假】同步精講精練系列(人教版2019必修第一冊(cè))
第09講:重力與彈力(含答案)[初升高銜接]2023-2024學(xué)年新高一物理【贏在暑假】同步精講精練系列(人教版2019必修第一冊(cè))
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