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1、2022年高一物理 寒假作業(yè) 第11天 牛頓第二定律的應(yīng)用 超重與失重 新人教版 考綱要求：II 難易程度：★★★★☆ 如圖所示，水平傳送帶A、B兩端相距s=2 m，工件與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4。工件滑上A端瞬時(shí)速度vA=5m/s。達(dá)到B端瞬時(shí)速度設(shè)為vB。則 A．若傳送帶不動(dòng)，則vB=3 m/s B．若傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB<3 m/s C．若傳送帶以某速度4 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則一定vB=4 m/s D．若傳送帶以2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則vB=2 m/s 【參考答案】AC 【試題解析】若傳送帶不動(dòng)，工件一直做勻減速運(yùn)動(dòng)，勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為

2、：a=μg=4 m/s2，vA2–vB2＝2as，解得：vB＝ m/s＝3 m/s，故A正確；若傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，工件一直做勻減速運(yùn)動(dòng)，勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為：a=μg=4 m/s2，vA2–vB2＝2as，解得：vB＝ m/s＝3 m/s，故B錯(cuò)誤；若傳送帶以4 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，工件在傳送帶上做減速運(yùn)動(dòng)，加速度為a=μg=4 m/s2，減速到與傳送帶共速的時(shí)間，位移為，然后工件與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到B端瞬時(shí)速度為4 m/s，選項(xiàng)C正確；若傳送帶以2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，工件在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)與傳送帶共速時(shí)的速度v＝m/s＝3 m/s，即達(dá)到B端瞬時(shí)速度，vB=3 m

3、/s，故D錯(cuò)誤。故選AC。 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道工件在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)摩擦力的方向判斷加速度的方向，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式綜合求解。 【知識(shí)補(bǔ)給】 動(dòng)力學(xué)中的圖象問題 1．常見的圖象有：v-t圖象，a-t圖象，F(xiàn) -t圖象，F(xiàn)-x圖象，F(xiàn) -a圖象等。 2．圖象間的聯(lián)系：加速度是聯(lián)系v-t圖象與F-t圖象的橋梁。 3．圖象的應(yīng)用 （1）已知物體在一過程中所受的某個(gè)力隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。 （2）已知物體在一運(yùn)動(dòng)過程中速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的受力情況。 （3）通過圖象對(duì)物體的受力與運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析。 4．解題策略

4、 （1）弄清圖象斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)的物理意義。 （2）應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖象與公式”、“圖象與物體”間的關(guān)系，以便對(duì)有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷。 5．分析圖象問題時(shí)常見的誤區(qū) （1）沒有看清縱、橫坐標(biāo)所表示的物理量及單位。 （2）不注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零開始。 （3）不清楚圖線的點(diǎn)、斜率、面積等的物理意義。 （4）忽視對(duì)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的分析。 6．動(dòng)力學(xué)中圖象的實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題，求解這類問題的關(guān)鍵是理解圖象的物理意義，理解圖象的軸、點(diǎn)、線、截、斜、面六大功能。 動(dòng)力學(xué)中整體法與隔離法的應(yīng)用 1．方法概述 （1）整體法是指對(duì)

5、物理問題的整個(gè)系統(tǒng)或過程進(jìn)行研究的方法。 （2）隔離法是指從整個(gè)系統(tǒng)中隔離出某一部分物體，進(jìn)行單獨(dú)研究的方法。 2．涉及隔離法與整體法的具體問題類型 （1）涉及滑輪的問題 若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法。例如，繩跨過定滑輪連接的兩個(gè)物體雖然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔離法。 （2）水平面上的連接體問題 ①這類問題一般多是連接體（系統(tǒng)）中各物體保持相對(duì)靜止，即具有相同的加速度。解題時(shí)，一般采用先整體、后隔離的方法。 ②建立坐標(biāo)系時(shí)也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度。 （3）斜面體與上面物體組成的連接體問題 當(dāng)物體具有沿斜面方向的

6、加速度，而斜面體相對(duì)于地面靜止時(shí)，解題時(shí)一般采用隔離法分析。 3．解題思路 （1）分析所研究的問題適合應(yīng)用整體法還是隔離法。 （2）對(duì)整體或隔離體進(jìn)行受力分析，應(yīng)用牛頓第二定律確定整體或隔離體的加速度。 （3）結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解答所求解的未知物理量。 牛頓第二定律解決瞬時(shí)加速度 受外力時(shí)的形變量 力能否突變 產(chǎn)生拉力或壓力 輕繩 微小不計(jì) 可以 只有拉力沒有壓力 輕橡皮繩 較大 不能 只有拉力沒有壓力 輕彈簧 較大 不能 既可有拉力；也可有壓力 輕桿 微小不計(jì) 可以 既可有拉力；也可有壓力 動(dòng)力學(xué)中的臨界問題 1．臨

7、界或極值條件的標(biāo)志 （1）有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼，表明題述的過程存在著臨界點(diǎn)； （2）若題目中有“取值范圍”、“多長(zhǎng)時(shí)間”、“多大距離”等詞語(yǔ)，表明題述的過程存在著“起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界狀態(tài)； （3）若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明題述的過程存在著極值，這個(gè)極值點(diǎn)往往是臨界點(diǎn)； （4）若題目要求“最終加速度”、“穩(wěn)定加速度”等，即是要求收尾加速度或收尾速度。 3．產(chǎn)生臨界問題的條件 （1）接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是：彈力FN=0。 （2）相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí)，常

8、存在著靜摩擦力，則相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是：靜摩擦力達(dá)到最大值。 （3）繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是FT=0。 （4）加速度最大與速度最大的臨界條件：當(dāng)物體在受到變化的外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度和速度都會(huì)不斷變化，當(dāng)所受合外力最大時(shí)，具有最大加速度；合外力最小時(shí)，具有最小加速度。當(dāng)出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時(shí)，物體處于臨界狀態(tài)，所對(duì)應(yīng)的速度便會(huì)出現(xiàn)最大值或最小值。 傳送帶模型問題 （1）水平傳送帶模型 項(xiàng)目 圖示 滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況 情景1 （1）可能一直加速

9、 （2）可能先加速后勻速 情景2 （1）v0>v時(shí)，可能一直減速，也可能先減速再勻速 （2）v0v返回時(shí)速度為v，當(dāng)v0

10、（F）與實(shí)重（mg）的大小關(guān)系 a=0 平衡狀態(tài) F=mg a向上 超重 F=m（g+a） a向下 失重 F=m（g-a） a=g向下 完全失重 F=0

11、C點(diǎn)，小物塊從A到C的v－t圖象如圖乙所示。g取10 m/s2，則下列說法正確的是 A．小物塊到C點(diǎn)后將沿斜面下滑 B．小物塊加速時(shí)的加速度是減速時(shí)加速度的 C．小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 D．推力F的大小為6 N 如圖所示，粗糙水平面上放置著四個(gè)相同的木塊，其中木塊B和C之間用一輕彈簧相連，輕彈簧始終在彈性限度內(nèi)?，F(xiàn)用水平拉力F拉B木塊，使四個(gè)木塊以相同的加速度一起加速運(yùn)動(dòng)，則以下說法正確的是 A．一起加速過程中，A所受到的靜摩擦力大小為 B．一起加速過程中，C木塊受到四個(gè)力的作用 C．一起加速過程中，A、D木塊所受靜摩擦力的大小相同，方向相反 D．當(dāng)F撤去瞬間

12、，D木塊所受靜摩擦力的大小和方向都不變 如圖，在光滑水平面上有—質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)的木板，其上疊放一質(zhì)量m2為的木塊；假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等。現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F=kt（k是常數(shù)）木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是 A B C D 一物塊以一定的初速度從光滑斜面底端a點(diǎn)上滑，最高可滑至b點(diǎn)，后又滑回至a點(diǎn)，c是ab的中點(diǎn)，如圖所示，已知物塊從a上滑至b所用時(shí)間為t

13、，下列分析正確的是 A．物塊從c運(yùn)動(dòng)到b所用時(shí)間等于從b運(yùn)動(dòng)到c的時(shí)間 B．物塊上滑過程的加速度與下滑過程中的加速度等大反向 C．物塊下滑時(shí)從b運(yùn)動(dòng)至c時(shí)間為 D．物塊上滑通過c點(diǎn)時(shí)的速度大小等于整個(gè)上滑過程中平均速度的大小 如圖甲所示，繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率運(yùn)行。初速度大小為的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí)，小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的v﹣t圖象（以地面為參考系）如圖乙所示。已知，則 A．時(shí)刻，小物塊離A處的距離達(dá)到最大 B．時(shí)刻，小物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大 C．時(shí)間內(nèi)，小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左

14、 D．時(shí)間內(nèi)，小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用 如圖甲一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板靜置于光滑水平面上，其上放一質(zhì)量為m的小滑塊。木板受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用時(shí)，用傳感器測(cè)出其加速度a，得到如圖乙所示的a－F圖象。取g=10 m/s2，則 A．滑塊的質(zhì)量m=4 kg B．木板的質(zhì)量M=6 kg C．當(dāng)F=8 N時(shí)滑塊的加速度為2 m/s2 D．滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 【參考答案】 【點(diǎn)睛】考查圖象的性質(zhì)及超重與失重的性質(zhì)，要注意只要加速度向上，物體超重，加速度向下，物體失重。 B B、由圖乙圖象可以知道，加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為，減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為，故，故B

15、正確；C、在勻減速直線運(yùn)動(dòng)過程中，由牛頓第二定律知，計(jì)算得出，故C錯(cuò)誤；A、，所以物塊到達(dá)C點(diǎn)后將靜止在C點(diǎn)不會(huì)下滑，故A錯(cuò)誤。D、加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿斜面方向根據(jù)牛頓第二定律可得，計(jì)算得出，故D錯(cuò)誤；綜上所述本題答案是：B。 D A、一起加速的過程中，由整體法分析可知：，對(duì)A受力分析可知，，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、對(duì)C受力分析可知，C受重力、地面支持力、D物體的壓力、D物體對(duì)C施加的摩擦力、地面的摩擦力、彈簧的拉力，共六個(gè)力的作用，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C、A、D運(yùn)動(dòng)情況相同，受力情況相同，所受摩擦力大小、方向均相同，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、當(dāng)F撤去瞬間，彈簧彈力瞬間不發(fā)生變化，故D、C整體受力不發(fā)生變化，故D受

16、力情況不變，即D木塊所受靜摩擦力的大小和方向都不變，故選項(xiàng)D正確。 【點(diǎn)睛】本題考查了牛頓第二定律的瞬時(shí)問題，關(guān)鍵抓住撤去外力F的瞬間，彈簧的彈力不變，結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解，掌握整體法和隔離法的靈活運(yùn)用。 A 當(dāng)F比較小時(shí)，兩個(gè)物體相對(duì)靜止，加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律得：，則有；當(dāng)F比較大時(shí)，m2相對(duì)于m1運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得：對(duì)m1，則有，由于μ、m1、m2都一定，則a1一定；對(duì)m2，則有，，a2是t的線性函數(shù)，t增大，a2增大。由于F隨時(shí)間增大，木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等，所以a2大于兩物體相對(duì)靜止時(shí)的最大加速度，故A正確，BCD錯(cuò)誤；故選A。 【點(diǎn)睛】

17、首先要分兩個(gè)相對(duì)靜止和相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩種狀態(tài)分析，其次采用整體法和隔離法研究得到加速度與時(shí)間的關(guān)系式，再選擇圖象。 AC A、由于小球只受重力和支持力，故小球的加速度方向始終相同，均為，方向向下，故bc和cb過程是可逆的，故物塊從c運(yùn)動(dòng)到b所用時(shí)間等于從b運(yùn)動(dòng)到c的時(shí)間，故A正確，B錯(cuò)誤；C、由b到a過程是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則可知，而；解得：，故C正確；D、由于c是位移中點(diǎn)，而不是時(shí)間中點(diǎn)，故物塊上滑通過c點(diǎn)時(shí)的速度大于整個(gè)上滑過程中平均速度的大小，故D錯(cuò)誤。 【點(diǎn)睛】本題很好地考查了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的可逆性及一些規(guī)律的應(yīng)用，特別是位移中點(diǎn)和時(shí)間中點(diǎn)速度的應(yīng)用一定能熟練掌握。 ，解得M=2 kg，滑塊的質(zhì)量m=4 kg，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)的圖線知，時(shí)，a=0，即，代入數(shù)據(jù)解得μ=0.1，D正確；當(dāng)F=8 N時(shí)，對(duì)滑塊，根據(jù)牛頓第二定律得，解得，C錯(cuò)誤。