2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題一 力和運(yùn)動(dòng) 第2講 力與直線運(yùn)動(dòng)練習(xí)(含解析)
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1、第2講 力與直線運(yùn)動(dòng) 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)·重溫真題 1.(2019·全國卷Ⅰ) 如圖,籃球架下的運(yùn)動(dòng)員原地垂直起跳扣籃,離地后重心上升的最大高度為H。上升第一個(gè)所用的時(shí)間為t1,第四個(gè)所用的時(shí)間為t2。不計(jì)空氣阻力,則滿足( ) A.1<<2 B.2<<3 C.3<<4 D.4<<5 答案 C 解析 空氣阻力不計(jì),運(yùn)動(dòng)員豎直上升過程做勻減速直線運(yùn)動(dòng),位移為H時(shí)的速度為0。逆向觀察,運(yùn)動(dòng)員做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則連續(xù)相等位移所用時(shí)間之比為1∶(-1)∶(-)∶…∶(-)。由題意知,==2+,故3<<4,C正確。 2.(2019·全國卷Ⅲ)(多選)如圖
2、a,物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,物塊用一不可伸長的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器相連,細(xì)繩水平。t=0時(shí),木板開始受到水平外力F的作用,在t=4 s時(shí)撤去外力。細(xì)繩對(duì)物塊的拉力f隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖b所示,木板的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖c所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出( ) A.木板的質(zhì)量為1 kg B.2~4 s內(nèi),力F的大小為0.4 N C.0~2 s內(nèi),力F的大小保持不變 D.物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 答案 AB 解析 木板和實(shí)驗(yàn)臺(tái)間的摩擦忽略不計(jì),由題圖b知,2 s后物塊和木板間的滑動(dòng)摩擦力大小F摩=
3、0.2 N。由題圖c知,2~4 s內(nèi),木板的加速度大小a1= m/s2=0.2 m/s2,撤去外力F后的加速度大小a2= m/s2=0.2 m/s2,設(shè)木板質(zhì)量為m,根據(jù)牛頓第二定律,2~4 s內(nèi):F-F摩=ma1,4 s以后:F摩=ma2,解得m=1 kg,F(xiàn)=0.4 N,A、B正確。0~2 s內(nèi),F(xiàn)=f,由題圖b知,F(xiàn)隨時(shí)間是均勻增加的,C錯(cuò)誤。因物塊質(zhì)量不可求,故由F摩=μm物g可知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)不可求,D錯(cuò)誤。 3.(2018·全國卷Ⅱ) (多選)甲、乙兩汽車在同一條平直公路上同向運(yùn)動(dòng),其速度—時(shí)間圖象分別如圖中甲、乙兩條曲線所示。已知兩車在t2時(shí)刻并排行駛,下列說法正確的是( )
4、 A.兩車在t1時(shí)刻也并排行駛 B.t1時(shí)刻甲車在后,乙車在前 C.甲車的加速度大小先增大后減小 D.乙車的加速度大小先減小后增大 答案 BD 解析 v-t圖象中圖象與t軸所包圍的面積代表運(yùn)動(dòng)的位移,兩車在t2時(shí)刻并排行駛,利用逆向思維并借助于面積可知在t1時(shí)刻甲車在后,乙車在前,故A錯(cuò)誤,B正確;圖象的斜率表示加速度,所以甲的加速度先減小后增大,乙的加速度也是先減小后增大,故C錯(cuò)誤,D正確。故選B、D。 4.(2018·全國卷Ⅲ) (多選)甲、乙兩車在同一平直公路上同向運(yùn)動(dòng),甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng),乙做勻速直線運(yùn)動(dòng)。甲、乙兩車的位置x隨時(shí)間t的變化如圖所示。下列說法正確的是( )
5、 A.在t1時(shí)刻兩車速度相等 B.從0到t1時(shí)間內(nèi),兩車走過的路程相等 C.從t1到t2時(shí)間內(nèi),兩車走過的路程相等 D.從t1到t2時(shí)間內(nèi)的某時(shí)刻,兩車速度相等 答案 CD 解析 根據(jù)位移圖象的物理意義可知,在t1時(shí)刻兩車的位置相同,速度不相等,乙車的速度大于甲車的速度,A錯(cuò)誤;從0到t1時(shí)間內(nèi),乙車走過的路程大于甲車,B錯(cuò)誤;從t1到t2時(shí)間內(nèi),兩車都是從x1位置走到x2位置,兩車走過的路程相等,C正確;根據(jù)位移圖象的斜率等于速度可知,從t1到t2時(shí)間內(nèi)的某時(shí)刻,有甲圖線的切線與乙圖線平行、斜率相同,兩車速度相等,D正確。 5.(2017·全國卷Ⅱ)為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能
6、力,教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1(s1 7、mv-mv①
解得μ=②
(2)冰球到達(dá)擋板時(shí),滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員中,剛好到達(dá)小旗處的運(yùn)動(dòng)員的加速度最小。設(shè)這種情況下,冰球和運(yùn)動(dòng)員的加速度大小分別為a1和a2,所用的時(shí)間為t。
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得
v-v=2a1s0③
v0-v1=a1t④
s1=a2t2⑤
聯(lián)立③④⑤式得
a2=。
6.(2017·全國卷Ⅲ)如圖,兩個(gè)滑塊A和B的質(zhì)量分別為mA=1 kg和mB=5 kg,放在靜止于水平地面上的木板的兩端,兩者與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.5;木板的質(zhì)量為m=4 kg,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.1。某時(shí)刻A、B兩滑塊開始相向滑動(dòng),初速度大小均為v0=3 m/s。A、 8、B相遇時(shí),A與木板恰好相對(duì)靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2。求:
(1)B與木板相對(duì)靜止時(shí),木板的速度;
(2)A、B開始運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間的距離。
答案 (1)1 m/s (2)1.9 m
解析 (1)滑塊A和B在木板上滑動(dòng)時(shí),木板也在地面上滑動(dòng)。設(shè)A、B和木板所受的摩擦力大小分別為f1、f2和f3,A和B相對(duì)于地面的加速度大小分別為aA和aB,木板相對(duì)于地面的加速度大小為a1,在物塊B與木板達(dá)到共同速度前有
f1=μ1mAg①
f2=μ1mBg②
f3=μ2(m+mA+mB)g③
由牛頓第二定律得
f1=mAaA④
f2=mBaB 9、⑤
f2-f1-f3=ma1⑥
設(shè)在t1時(shí)刻,B與木板達(dá)到共同速度,其大小為v1,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
v1=v0-aBt1⑦
v1=a1t1⑧
聯(lián)立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知數(shù)據(jù)得
v1=1 m/s⑨
(2)在t1時(shí)間間隔內(nèi),B相對(duì)于地面移動(dòng)的距離為
sB=v0t1-aBt⑩
設(shè)在B與木板達(dá)到共同速度v1后,木板的加速度大小為a2,對(duì)于B與木板組成的體系,由牛頓第二定律有
f1+f3=(mB+m)a2?
由①②④⑤式知,aA=aB;再由⑦⑧式知,B與木板達(dá)到共同速度時(shí),A的速度大小也為v1,但運(yùn)動(dòng)方向與木板相反。由題意知,A和B相遇時(shí),A與木板的速度相同,設(shè)其大小為v2,設(shè) 10、A的速度大小從v1變到v2所用的時(shí)間為t2,則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,對(duì)木板有
v2=v1-a2t2?
對(duì)A有
v2=-v1+aAt2?
在t2時(shí)間間隔內(nèi),B(以及木板)相對(duì)地面移動(dòng)的距離為
s1=v1t2-a2t?
在(t1+t2)時(shí)間間隔內(nèi),A相對(duì)地面移動(dòng)的距離為
sA=v0(t1+t2)-aA(t1+t2)2 ?
A和B相遇時(shí),A與木板的速度也恰好相同,因此A和B開始運(yùn)動(dòng)時(shí),兩者之間的距離為
s0=sA+s1+sB?
聯(lián)立以上各式,并代入數(shù)據(jù)得
s0=1.9 m
(也可用如圖所示的速度—時(shí)間圖線求解)
7.(2019·全國卷Ⅱ)一質(zhì)量為m=2000 kg的汽車以某一速 11、度在平直公路上勻速行駛。行駛過程中,司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方100 m處有一警示牌,立即剎車。剎車過程中,汽車所受阻力大小隨時(shí)間的變化可簡(jiǎn)化為圖a中的圖線。圖a中,0~t1時(shí)間段為從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到采取措施的反應(yīng)時(shí)間(這段時(shí)間內(nèi)汽車所受阻力已忽略,汽車仍保持勻速行駛),t1=0.8 s;t1~t2時(shí)間段為剎車系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間,t2=1.3 s;從t2時(shí)刻開始汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作,直至汽車停止。已知從t2時(shí)刻開始,汽車第1 s內(nèi)的位移為24 m,第4 s內(nèi)的位移為1 m。
(1)在圖b中定性畫出從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作后汽車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線;
(2)求t2時(shí)刻汽車的速度大小及此后的加速 12、度大??;
(3)求剎車前汽車勻速行駛時(shí)的速度大小及t1~t2時(shí)間內(nèi)汽車克服阻力做的功;從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止,汽車行駛的距離約為多少(以t1~t2時(shí)間段始末速度的算術(shù)平均值替代這段時(shí)間內(nèi)汽車的平均速度)?
答案 (1)圖見解析 (2)28 m/s 8 m/s2
(3)30 m/s 1.16×105 J 87.5 m
解析 (1)v-t圖象如圖所示。
(2)設(shè)剎車前汽車勻速行駛時(shí)的速度大小為v1,則t1時(shí)刻的速度也為v1;設(shè)t2時(shí)刻的速度為v2。在t2時(shí)刻后汽車做勻減速運(yùn)動(dòng),設(shè)其加速度大小為a,取Δt=1 s。
設(shè)汽車在t2+(n-1)Δt~t2+nΔt內(nèi)的位移為sn,n=1 13、,2,3,…。
若汽車在t2+3Δt~t2+4Δt時(shí)間內(nèi)未停止,設(shè)它在t2+3Δt時(shí)刻的速度為v3,在t2+4Δt時(shí)刻的速度為v4,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
s1-s4=3a(Δt)2①
s1=v2Δt-a(Δt)2②
v4=v2-4aΔt③
聯(lián)立①②③式,代入已知數(shù)據(jù)解得
v4=- m/s④
這說明在t2+4Δt時(shí)刻前,汽車已經(jīng)停止。因此,①③④式不成立。
由于在t2+3Δt~t2+4Δt時(shí)間內(nèi)汽車停止,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
v3=v2-3aΔt⑤
2as4=v⑥
聯(lián)立②⑤⑥式,代入已知數(shù)據(jù)解得
a=8 m/s2,v2=28 m/s⑦
或a= m/s2,v2=29.76 m/s⑧
14、
但⑧式情形下,v3<0,不合題意,舍去。
(3)設(shè)汽車的剎車系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí),汽車所受阻力的大小為f1,由牛頓第二定律有
f1=ma⑨
在t1~t2時(shí)間內(nèi),阻力對(duì)汽車沖量的大小為
I=f1(t2-t1)⑩
由動(dòng)量定理有
I=mv1-mv2?
由動(dòng)能定理,在t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車克服阻力做的功為
W=mv-mv?
聯(lián)立⑦⑨??式,代入已知數(shù)據(jù)解得
v1=30 m/s?
W=1.16×105 J?
從司機(jī)發(fā)現(xiàn)警示牌到汽車停止,汽車行駛的距離約為
s=v1t1+(v1+v2)(t2-t1)+?
聯(lián)立⑦??式,代入已知數(shù)據(jù)解得s=87.5 m。
命題特點(diǎn):題型既有選擇 15、題又有計(jì)算題,題目新穎,與生活實(shí)際聯(lián)系密切,試題大多綜合v-t圖象、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、受力分析、運(yùn)動(dòng)過程分析等內(nèi)容。
思想方法:極限思想、逆向思維的思想、理想實(shí)驗(yàn)的思想。比例法、圖象法、推論法、控制變量法、整體法、隔離法等。
高考考向1 勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用
例1 (2019·廣東惠州二模)近幾年,國家取消了7座及以下小車在法定長假期間的高速公路收費(fèi),給自駕出行帶來了很大的實(shí)惠,但車輛的增多也給道路的暢通增加了壓力,因此交管部門規(guī)定,上述車輛通過收費(fèi)站口時(shí),在專用車道上可以不停車拿(交)卡而直接減速通過。若某車減速前的速度為v0=20 m/s,靠近站口時(shí)以大小為a1=5 m/s2的加 16、速度勻減速,通過收費(fèi)站口時(shí)的速度為vt=8 m/s,然后立即以大小為a2=4 m/s2的加速度勻加速至原來的速度(假設(shè)收費(fèi)站的前、后都是平直大道)。試問:
(1)該車駕駛員應(yīng)在距收費(fèi)站口多遠(yuǎn)處開始減速?
(2)該車從減速開始到最終恢復(fù)到原來速度的過程中,運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少?
(3)在(1)(2)問題中,該車因減速和加速過站而耽誤的時(shí)間為多少?
(1)該車做什么運(yùn)動(dòng)?
提示:先做勻減速直線運(yùn)動(dòng),再做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
(2)求解第(1)問應(yīng)選擇哪個(gè)運(yùn)動(dòng)階段進(jìn)行研究?選擇哪個(gè)公式解題最簡(jiǎn)單?
提示:應(yīng)選擇勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段進(jìn)行研究;已知?jiǎng)驕p速直線運(yùn)動(dòng)的初速度、末速度和加速度,求其位移 17、,應(yīng)選擇公式v-v=2ax。
[解析] (1)設(shè)該車初速度方向?yàn)檎较?,該車進(jìn)入站口前做勻減速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)距離收費(fèi)站口x1處開始減速,則有:v-v=-2a1x1
解得:x1=33.6 m。
(2)該車通過收費(fèi)站經(jīng)歷勻減速和勻加速兩個(gè)階段,設(shè)前后兩段位移分別為x1和x2,時(shí)間為t1和t2,則
減速階段:vt=v0-a1t1
解得:t1=2.4 s
加速階段:v0=vt+a2t2
解得:t2=3 s
則加速和減速的總時(shí)間為:t=t1+t2=5.4 s。
(3)在加速階段:x2=t2=42 m
則汽車加速和減速過程的總位移:x=x1+x2=75.6 m
若不減速所需要的時(shí)間:t 18、′==3.78 s
車因減速和加速過站而耽誤的時(shí)間:Δt=t-t′=1.62 s。
[答案] (1)33.6 m (2)5.4 s (3)1.62 s
勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題的求解思路
1.(2019·安徽蚌埠高三二模)圖中ae為珠港澳大橋上四段110 m的等跨鋼箱連續(xù)梁橋,若汽車從a點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),通過ab段的時(shí)間為t,則通過ce段的時(shí)間為( )
A.t B.t
C.(2-)t D.(2+) t
答案 C
解析 設(shè)汽車的加速度為a,通過bc段、ce段的時(shí)間分別為t1、t2,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間公式有:xab=at2,xac=a(t+ 19、t1)2,xae=a(t+t1+t2)2,解得:t2=(2-)t,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。
2.(2019·武昌調(diào)研)一個(gè)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),它在第3 s內(nèi)的位移為5 m,則下列說法正確的是( )
A.物體在第3 s末的速度一定是6 m/s
B.物體的加速度一定是2 m/s2
C.物體在前5 s內(nèi)的位移一定是25 m
D.物體在第5 s內(nèi)的位移一定是9 m
答案 C
解析 物體在2.5 s末的瞬時(shí)速度等于第3 s內(nèi)的平均速度,為v1=5 m/s,由于無法求解加速度,故第3 s末的速度與第5 s內(nèi)的位移無法求解,A、B、D錯(cuò)誤;前5 s內(nèi)的平均速度等于2.5 s末的瞬時(shí)速度, 20、為5 m/s,故物體在前5 s內(nèi)的位移為x=v1t=25 m,C正確。
高考考向2 運(yùn)動(dòng)圖象及應(yīng)用
例2 (2019·吉林省吉林市三模)假設(shè)某高速公路上甲、乙兩車在同一車道上行駛,甲車在前,乙車在后。t=0時(shí)刻,發(fā)現(xiàn)前方有事故,兩車同時(shí)開始剎車,行進(jìn)中兩車恰好沒有發(fā)生碰撞。兩車剎車過程的圖象如圖所示,以下判斷正確的是( )
A.t=0時(shí)刻兩車間距等于50 m
B.兩車都停止運(yùn)動(dòng)時(shí)相距50 m
C.t=5 s時(shí)兩車間距大于t=15 s時(shí)兩車間距
D.乙車剎車的加速度大小是甲車的1.5倍
(1)利用v-t圖象如何求物體的加速度?
提示:斜率表示加速度。
(2)從v- 21、t圖象中能得到物體在一段時(shí)間內(nèi)的位移嗎?
提示:能,v-t圖象和時(shí)間軸圍成的面積表示位移。
(3)兩車恰好不發(fā)生碰撞的條件是什么?
提示:甲、乙兩車恰好不發(fā)生碰撞的條件是速度相等時(shí)乙剛好追上甲。
[解析] 行進(jìn)中兩車恰好沒有發(fā)生碰撞,說明t=10 s時(shí)刻兩車恰好相遇,則t=0時(shí)刻兩車間距等于兩車在前10 s的位移之差,為s=×10×(30-20) m=50 m,故A正確;根據(jù)v-t圖象與時(shí)間軸圍成的“面積”表示位移可知,甲的剎車距離為x甲=×20×20 m=200 m,而乙的剎車距離為x乙=×30×15 m=225 m,兩車都停止運(yùn)動(dòng)時(shí)的距離s′=s+x甲-x乙=25 m,故B錯(cuò)誤;根 22、據(jù)v-t圖象與時(shí)間軸圍成的“面積”表示位移,可知在5~15 s內(nèi)兩車通過的位移相等,所以t=5 s時(shí)兩車間距等于t=15 s時(shí)兩車間距,故C錯(cuò)誤;根據(jù)v-t圖象的斜率表示加速度,甲的加速度大小為a1== m/s2=1 m/s2,乙的加速度大小為a2===2 m/s2,故乙車的加速度大小是甲車加速度大小的2倍,D錯(cuò)誤。
[答案] A
圖象問題要“四看一注意”
(1)看坐標(biāo)軸:看清坐標(biāo)軸所表示的物理量,明確因變量(縱軸表示的量)與自變量(橫軸表示的量)之間的制約關(guān)系。
(2)看圖象:識(shí)別兩個(gè)相關(guān)量的變化趨勢(shì),從而分析具體的物理過程。
(3)看縱坐標(biāo)、“斜率”和“面積”:v-t圖象中根據(jù) 23、坐標(biāo)值、“斜率”和“面積”可分析速度、加速度和位移的大小、方向特點(diǎn);x-t圖象中根據(jù)坐標(biāo)值、“斜率”可分析位移、速度的大小、方向特點(diǎn)。
(4)看交點(diǎn):明確圖線與圖線的交點(diǎn)、圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)的物理意義。在x-t圖象中,兩圖線的交點(diǎn)表示兩物體相遇;在v-t圖象中,兩圖線的交點(diǎn)表示兩物體速度相同,此時(shí)相對(duì)速度為零,相對(duì)位移出現(xiàn)極值,是相距最遠(yuǎn)、最近、是否碰撞的關(guān)鍵時(shí)刻。
(5)一注意:利用v-t圖象分析兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),要注意兩個(gè)物體的出發(fā)點(diǎn),即注意它們是從同一位置出發(fā),還是從不同位置出發(fā)。若從不同位置出發(fā),要注意出發(fā)時(shí)兩者的距離。
3.(2019·河南六市高三第二次聯(lián)考)在平直公路上行 24、駛的甲車和乙車,其位移—時(shí)間圖象分別為圖中直線和曲線所示,圖中t1對(duì)應(yīng)x1,則( )
A.t1到t3時(shí)間內(nèi),乙車的運(yùn)動(dòng)方向始終不變
B.在t1時(shí)刻,甲車的速度大于乙車的速度
C.t1到t2時(shí)間內(nèi),某時(shí)刻兩車的速度相同
D.t1到t2時(shí)間內(nèi),甲車的平均速度小于乙車的平均速度
答案 C
解析 根據(jù)x-t圖線的斜率表示速度可知,t1到t3時(shí)間內(nèi),乙圖線切線斜率先為正值,然后為負(fù)值,則乙車的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化,故A錯(cuò)誤;根據(jù)x-t圖象的斜率表示速度,可知在t1時(shí)刻,甲車的速度小于乙車的速度,故B錯(cuò)誤;t1到t2時(shí)間內(nèi),乙圖線的切線斜率在某時(shí)刻與甲相同,該時(shí)刻兩車的速度相同,故C正確;t 25、1到t2時(shí)間內(nèi),兩車的位移相同,時(shí)間相同,則平均速度相同,故D錯(cuò)誤。
4.(2019·廣東廣州二模)李大媽買完菜后乘電梯上樓回家,其乘坐的電梯運(yùn)行情況如圖所示,可知( )
A.李大媽家所在樓層離地高度約40 m
B.0~3 s內(nèi)電梯的加速度大小為0.5 m/s2
C.0~17 s內(nèi)電梯的平均速度大小為0.75 m/s
D.電梯加速運(yùn)動(dòng)的距離等于減速運(yùn)動(dòng)的距離
答案 B
解析 李大媽家所在樓層離地高度約為:h=×(10+17)×1.5 m=20.25 m,A錯(cuò)誤;0~3 s內(nèi)電梯的加速度大小為:a== m/s2=0.5 m/s2,B正確;0~17 s內(nèi)電梯的平均速度大小為:= 26、= m/s≈1.2 m/s,C錯(cuò)誤;因圖線與時(shí)間軸圍成的面積等于位移,由圖象可知,電梯加速運(yùn)動(dòng)的距離為:s1=×1.5×3 m=2.25 m,減速運(yùn)動(dòng)的距離為:s2=×(17-13)×1.5 m=3 m,s1<s2,故D錯(cuò)誤。
高考考向3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用
例3 (2019·四川雅安三診)如圖所示,質(zhì)量為1 kg的物體靜止于水平地面上,用大小為6.5 N的水平恒力F作用在物體上,使物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)50 m后撤去拉力F,此時(shí)物體的速度為20 m/s,物體繼續(xù)向前滑行直至停止,g取10 m/s2。求:
(1)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)物體運(yùn)動(dòng)的總位移;
(3)物體運(yùn)動(dòng) 27、的總時(shí)間。
(1)物體做什么運(yùn)動(dòng)?
提示:先做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到速度為零。
(2)物體兩段運(yùn)動(dòng)過程的聯(lián)系是什么?
提示:兩段運(yùn)動(dòng)過程銜接處的速度相同。
[解析] (1)在拉力F作用下,物體的加速度大小為:
a1=
對(duì)物體,由牛頓第二定律有:F-μmg=ma1,
聯(lián)立解得:μ=0.25。
(2)撤掉拉力F后的加速度大小為:a2=μg=2.5 m/s2
撤掉拉力F后的位移為:x2==80 m
全程總位移為:x=x1+x2=50 m+80 m=130 m。
(3)物體加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t1==5 s
減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t2==8 s
物 28、體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間:t=t1+t2=13 s。
[答案] (1)0.25 (2)130 m (3)13 s
1.解決動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的思路
受力分析加速度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
2.動(dòng)力學(xué)基本問題的解題步驟
(1)明確研究對(duì)象:根據(jù)問題的需要和解題的方便,選擇某個(gè)物體或某系統(tǒng)作為研究對(duì)象。
(2)受力分析:畫好受力示意圖,選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ㄇ蟪龊狭蚝狭Φ谋磉_(dá)式。
①合成法:合成法適用于受力個(gè)數(shù)較少(2個(gè))的情況。
②正交分解法:正交分解法適用于各種情況,尤其是物體的受力個(gè)數(shù)較多(3個(gè)或3個(gè)以上)時(shí)。
(3)運(yùn)動(dòng)情況分析:畫出運(yùn)動(dòng)示意圖,明確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過程,求出或設(shè)出物體的加速度 29、。
(4)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律列式求解。
3.瞬時(shí)加速度的兩種模型
(1)剛性繩(或接觸面):不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,剪斷(或脫離)后,其彈力立即消失,不需要形變恢復(fù)時(shí)間。
(2)彈簧(或橡皮繩):兩端同時(shí)連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩),特點(diǎn)是形變量大,其形變恢復(fù)需要較長時(shí)間,在瞬時(shí)性問題中,其彈力的大小通??梢钥醋霰3植蛔儭?
4.處理多過程動(dòng)力學(xué)問題的“二分析一關(guān)鍵”
(1)“二分析”
①分析研究對(duì)象在每個(gè)過程的受力情況,并畫出受力分析圖;
②分析研究對(duì)象在每個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。
(2)“一關(guān)鍵”
前一個(gè)過程的結(jié)束時(shí)刻和狀態(tài)就是后一個(gè)過程的開始時(shí)刻 30、和狀態(tài),明確兩個(gè)過程的交接點(diǎn)速度不變往往是解題的關(guān)鍵。
5.(2019·湖南衡陽三模)如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩物塊,用一輕彈簧相連,將A用輕繩懸掛于天花板上,用一木板托住物塊B。調(diào)整木板的位置,當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),懸掛A物塊的懸繩恰好伸直且沒有拉力,此時(shí)輕彈簧的形變量為x,突然撤去木板,重力加速度為g,物塊運(yùn)動(dòng)過程中,彈簧始終在彈性限度內(nèi),則下列說法正確的是( )
A.撤去木板瞬間,B物塊的加速度大小為g
B.撤去木板瞬間,B物塊的加速度大小為0.5g
C.撤去木板后,B物塊向下運(yùn)動(dòng)3x時(shí)速度最大
D.撤去木板后,B物塊向下運(yùn)動(dòng)2x時(shí)速度最大
答案 C
31、
解析 當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),懸掛A物塊的懸繩恰好伸直且沒拉力,則彈簧處于壓縮狀態(tài),且彈簧彈力大小T1=mg。撤去木板瞬間,B物塊受到的合力為T1+2mg=3mg,由牛頓第二定律可知:aB==1.5g,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)B物塊受到的合外力為零時(shí),速度最大,此時(shí)彈簧彈力向上,且大小為T2=2mg=kx′,又T1=mg=kx,所以彈簧此時(shí)的伸長量x′=2x,即B物塊向下運(yùn)動(dòng)3x時(shí)速度最大,故C正確,D錯(cuò)誤。
6.(2019·黑龍江哈爾濱三中二模)水平路面上質(zhì)量為30 kg 的小車,在60 N水平推力作用下由靜止開始以1.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2 s后撤去該推力,則( )
A.小 32、車2 s末的速度是4 m/s
B.小車受到的阻力大小是15 N
C.撤去推力后小車的加速度大小是1 m/s2
D.小車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為6 s
答案 B
解析 小車2 s末的速度是:v=at=1.5×2 m/s=3 m/s,故A錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律得:F-f=ma,解得:f=F-ma=60 N-30×1.5 N=15 N,故B正確;撤去推力后,根據(jù)牛頓第二定律:f=ma1,解得:a1=0.5 m/s2,故C錯(cuò)誤;撤去推力后運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t1= s=6 s,所以小車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為:t總=(2+6) s=8 s,故D錯(cuò)誤。
高考考向4 動(dòng)力學(xué)的連接體問題和臨界問題
例4 (2019 33、·湖南懷化三模)(多選)如圖甲所示,物塊A疊放在木板B上,且均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知水平地面光滑,A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,現(xiàn)對(duì)A施加一水平向右的拉力F,測(cè)得B的加速度a與拉力F的關(guān)系如圖乙所示,下列說法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取g=10 m/s2)( )
A.當(dāng)F<24 N時(shí),A、B都相對(duì)地面靜止
B.當(dāng)F>24 N時(shí),A相對(duì)B發(fā)生滑動(dòng)
C.A的質(zhì)量為4 kg
D.B的質(zhì)量為24 kg
(1)圖象中B的加速度達(dá)到4 m/s2后為什么會(huì)保持不變?
提示:B受到的靜摩擦力達(dá)到了最大值,之后A和B開始相對(duì)滑動(dòng)。
(2)A和B相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是什么?
提 34、示:A和B之間的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力,此時(shí)A和B的加速度仍相等。
(3)如何求使A和B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)所對(duì)應(yīng)的臨界外力F?
提示:先隔離B分析,再對(duì)A或整體分析。
[解析] 當(dāng)A與B間的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力后,A、B會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),由圖可知,B的最大加速度為4 m/s2,即拉力F>24 N時(shí),A相對(duì)B發(fā)生滑動(dòng),當(dāng)F<24 N時(shí),A與B保持相對(duì)靜止,一起相對(duì)地面做加速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確;F=24 N時(shí),B達(dá)到最大加速度,此時(shí)A與B的加速度大小相等,對(duì)B,根據(jù)牛頓第二定律得,aB==4 m/s2,對(duì)A,根據(jù)牛頓第二定律得,aA==4 m/s2,解得mA=4 kg,mB=2 kg,故C 35、正確,D錯(cuò)誤。
[答案] BC
解決連接體問題應(yīng)注意的問題
(1)整體法與隔離法的使用條件
①當(dāng)連接體中各物體具有共同的加速度時(shí),一般采用整體法;當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不同時(shí),一般采用隔離法。
②求連接體內(nèi)各物體間的相互作用力時(shí)必須用隔離法。
(2)兩物體分離或相對(duì)滑動(dòng)的條件
①疊加體類連接體:兩物體間剛要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)物體間的靜摩擦力達(dá)到最大值。
②靠在一起的連接體:分離時(shí)相互作用力為零,但此時(shí)兩物體的加速度仍相同。
(3)用滑輪連接的連接體的處理方法
通過滑輪連接的兩個(gè)物體:加速度大小相同。加速度不為零時(shí),輕繩的拉力不等于所懸掛物體的重力。
7. (2019·四 36、川教考聯(lián)盟三診)(多選)如圖,在水平面上固定一傾角為30°的光滑斜面,斜面底部有一垂直于斜面的固定擋板,A和B用輕彈簧相連,A靠在擋板上,C靠在B上,A、B、C三者質(zhì)量均為m,力F作用在C上使彈簧處于壓縮狀態(tài)?,F(xiàn)撤去F,彈簧彈開,最后使A和擋板恰無彈力,重力加速度為g,在這個(gè)過程中以下說法正確的是( )
A.當(dāng)B速度最大時(shí),B、C間彈力為0
B.當(dāng)B和C分離時(shí),A對(duì)擋板的壓力為mg
C.當(dāng)B和C分離時(shí),它們的速度相等且達(dá)到最大
D.當(dāng)B的速度最大時(shí),A對(duì)擋板的壓力為mg
答案 BD
解析 B和C分離瞬間,加速度相等且彈力消失,分離后的瞬間C的加速度為gsin30°,則B的加速 37、度也為gsin30°,由此推知B和C在彈簧原長時(shí)分離,此時(shí),它們的加速度不為0,即速度不是最大,速度最大出現(xiàn)在分離之前,故A、C錯(cuò)誤;當(dāng)B和C分離時(shí)彈簧處于原長,此時(shí)A對(duì)擋板的壓力等于A重力沿斜面方向的分力,即mg,故B正確;當(dāng)B的速度達(dá)到最大時(shí),C的速度也最大,它們受彈簧的彈力等于二者重力沿斜面方向的分力,即2mgsin30°=mg,彈簧另一端的彈力大小也是mg,所以此時(shí)A對(duì)擋板的壓力為mg,D正確。
8.(2019·西安高三第三次質(zhì)檢)如圖甲所示,質(zhì)量為m的物塊A放在足夠高的平臺(tái)上,平臺(tái)表面光滑。質(zhì)量也為m的物塊B放在水平地面上,物塊B與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,彈簧與物塊A用繞過定滑 38、輪的輕繩相連,輕繩剛好繃緊。現(xiàn)給物塊A施加水平向右的拉力F(未知),使物塊A做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a,重力加速度為g,A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)。
(1)當(dāng)物塊B剛好要離開地面時(shí),拉力F的大小及物塊A的速度大小分別為多少;
(2)若將物塊A換成物塊C,拉力F的方向與水平方向成θ=37°角,如圖乙所示,開始時(shí)輕繩也剛好繃緊,要使物塊B離開地面前,物塊C一直以大小為a的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),則物塊C的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
答案 (1)ma+mg (2)mC≥
解析 (1)當(dāng)物塊B剛好要離開地面時(shí),設(shè)彈簧的伸長量為x,物塊A的速度 39、大小為v,對(duì)物塊B受力分析有:mg=kx,得:x=,
根據(jù)v2=2ax,解得:v==
對(duì)物塊A:F-T=ma,
又:T=kx=mg,
解得:F=ma+mg。
(2)設(shè)某時(shí)刻彈簧的伸長量為x1。對(duì)物塊C,水平方向:Fcosθ-T1=mCa,其中T1=kx1≤mg,
故Fmax=,
豎直方向:Fsinθ≤mCg,
故有:·sinθ≤mCg,
解得:mC≥。
易錯(cuò)警示 整體法與隔離法在連接體問題中的應(yīng)用
例 (2019·河北衡水中學(xué)三模)(多選)如圖甲所示,足夠長的木板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 40、速度a,得到如圖乙所示的a-F圖象,已知g取10 m/s2,則( )
A.滑塊A與木板B間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1
B.當(dāng)F=10 N時(shí)木板B的加速度為4 m/s2
C.木板B的質(zhì)量為1 kg
D.滑塊A的質(zhì)量為4 kg
分析與解 由圖乙可知,當(dāng)F=8 N時(shí),A、B恰不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),加速度為:a=2 m/s2,對(duì)A、B整體,由牛頓第二定律有:F=(mA+mB)a,代入數(shù)據(jù)解得:mA+mB=4 kg;當(dāng)F大于8 N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:a==F-,由圖象可知,圖線的斜率:k===1,解得:mB=1 kg,故滑塊A的質(zhì)量為:mA=3 kg;由方程a==F-,可 41、知當(dāng)a=0時(shí),F(xiàn)=6 N,代入數(shù)據(jù)解得μ=0.2,故A、D錯(cuò)誤,C正確。F=10 N>8 N時(shí),滑塊與木板相對(duì)滑動(dòng),B的加速度為:aB=a== m/s2=4 m/s2,故B正確。
答案 BC
易錯(cuò)警示 本題是牛頓第二定律與圖象的綜合題,明確滑塊和木板在不同拉力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是解決本題的關(guān)鍵,通過分析滑塊和木板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否相同來選用整體法或隔離法。
配套作業(yè)
限時(shí):50分鐘 滿分:100分
一、選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分,其中第1~4題為單選題,第5~8題為多選題)
1.(2019·湖南三湘名校教育聯(lián)盟三模)甲、乙兩輛汽車在平直公路上,從同一地點(diǎn)同時(shí)同向均 42、做勻加速直線運(yùn)動(dòng),甲、乙速度的平方隨位移變化的圖象如圖所示,則( )
A.甲車的加速度比乙車的加速度小
B.在x=0.5 m處甲、乙兩車的速度均為2 m/s
C.在t=2 s末甲、乙兩車相遇
D.在x=4 m處甲、乙兩車不相遇
答案 C
解析 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移的關(guān)系式v2-v=2ax,得v2=2ax+v,可知圖象的斜率k=2a,由圖可知,甲的斜率大于乙的斜率,故甲車的加速度比乙車的加速度大,故A錯(cuò)誤;由圖可知,在x=0.5 m處甲、乙兩車速度的平方均為2 m2/s2,速度均為 m/s,故B錯(cuò)誤;由v2-v=2ax可知,甲車做初速度為0、加速度為2 m/s2的勻加速 43、直線運(yùn)動(dòng),乙車做初速度為1 m/s、加速度為1 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得兩車相遇時(shí):x=a甲t2=v0t+a乙t2,得t=2 s,相遇時(shí)的位移為 x=4 m,故C正確,D錯(cuò)誤。
2.(2019·貴陽一模)一傘兵從懸停在空中的直升飛機(jī)上由靜止跳下,2 s時(shí)開啟降落傘,其跳傘過程中的v-t圖象如圖所示,根據(jù)圖象可知該傘兵( )
A.在0~2 s內(nèi)做自由落體運(yùn)動(dòng)
B.在2~6 s內(nèi)加速度方向先向上后向下
C.在0~14 s內(nèi)先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)
D.在0~24 s內(nèi)先勻加速再勻減速最終勻速直線運(yùn)動(dòng)
答案 C
解析 由圖象可知,該傘兵在0~2 s 44、內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),但加速度小于重力加速度,不是自由落體運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;由圖可知,2~6 s內(nèi)該傘兵先做加速運(yùn)動(dòng),后做減速運(yùn)動(dòng),故加速度方向先向下后向上,故B錯(cuò)誤;0~14 s內(nèi)該傘兵先做加速運(yùn)動(dòng),后做減速運(yùn)動(dòng),故加速度方向先向下后向上,先失重后超重,故C正確;在0~24 s內(nèi),2~12 s內(nèi)的加速度大小發(fā)生變化,故該傘兵不做勻變速運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。
3.(2019·重慶三診)如圖所示,在傾角為30°的光滑斜面上,質(zhì)量相等的甲、乙物體通過彈簧連接,乙物體通過輕繩與斜面頂端相連。已知輕彈簧、輕繩均與斜面平行,重力加速度大小為g。剪斷輕繩的瞬間,下列說法正確的是( )
A.甲、乙的加速度大小 45、均為
B.甲的加速度為零,乙的加速度大小為
C.甲的加速度為g,乙的加速度大小為零
D.甲的加速度為零,乙的加速度大小為g
答案 D
解析 剪斷輕繩前,對(duì)甲、乙、彈簧組成的整體分析知輕繩對(duì)乙球的彈力大小為2mgsin30°,因彈簧彈力不能突變,而繩子的彈力會(huì)突變,所以剪斷輕繩瞬間,甲球所受合力為零,加速度為零;乙球所受合力為2mgsin30°,加速度為2gsin30°=g,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。
4. (2019·廣東惠州二模)如圖所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動(dòng)很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)。若砝碼和紙板的質(zhì)量分 46、別為2m和m,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,重力加速度為g。要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng),所需拉力的大小至少應(yīng)為( )
A.3μmg B.4μmg
C.5μmg D.6μmg
答案 D
解析 當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則根據(jù)牛頓第二定律得:
對(duì)砝碼有:f1=μ·2mg=2ma1,
得:a1==μg,
對(duì)紙板有 F-f1-f2=ma2,
紙板與砝碼發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)需要紙板的加速度不小于砝碼的加速度,即:a2≥a1,
所以:F=f1+f2+ma2≥f1+f2+ma1=μ·2mg+μ·3mg+μmg=6μmg,
即:F≥6μmg,選 47、D。
5.(2019·湖北七市州教研協(xié)作體高三聯(lián)合模擬)在粗糙水平面上,有一質(zhì)量未知的物體做直線運(yùn)動(dòng),在t=0時(shí)刻受一與運(yùn)動(dòng)方向相反的恒力F=4 N的作用,經(jīng)一段時(shí)間后撤去力F,物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示,已知g=10 m/s2,下列說法正確的是( )
A.物體與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.2
B.物體最后回到t=0時(shí)刻的位置
C.F的作用時(shí)間為1 s
D.物體的質(zhì)量為1 kg
答案 AD
解析 由于物體在0~1 s內(nèi)沿正向做減速運(yùn)動(dòng),1~2 s內(nèi)沿負(fù)向做加速運(yùn)動(dòng),2 s后沿負(fù)方向做減速運(yùn)動(dòng),則拉力F是在2 s末撤去的,拉力F的作用時(shí)間為2 s,在 2~3 s內(nèi)物體的加速度 48、大小為a==2 m/s2,摩擦力大小為μmg,且μmg=ma,解得μ=0.2,故A正確,C錯(cuò)誤;由圖知,0~1 s內(nèi)物體沿正向運(yùn)動(dòng),位移大小x1=×6×1 m=3 m,1~3 s內(nèi)沿負(fù)向運(yùn)動(dòng),位移大小x2=×(3-1)×2 m=2 m,則知3 s末與出發(fā)點(diǎn)距離為x=x1-x2=1 m,故B錯(cuò)誤;在0~1 s內(nèi)物體沿正向運(yùn)動(dòng),根據(jù)圖象可得加速度大小a1== m/s2=6 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律可得:F+μmg=ma1,解得物體的質(zhì)量m=1 kg,故D正確。
6.(2019·山東濱州二模)如圖所示,小車分別以加速度a1、a2、a3、a4向右做勻加速運(yùn)動(dòng),bc是固定在小車上的水平橫桿,物塊M穿 49、在桿上,M通過線懸吊著小物體m,m在小車的水平底板上,加速度為a1、a2時(shí),細(xì)線在豎直方向上,全過程中M始終未相對(duì)桿bc移動(dòng),M、m與小車保持相對(duì)靜止,M受到的摩擦力大小分別為f1、f2、f3、f4,則以下結(jié)論正確的是( )
A.若=,= B.若=,=
C.若=,= D.若=,=
答案 CD
解析 甲、乙兩圖中,M水平方向只受摩擦力作用,根據(jù)牛頓第二定律得:f1=Ma1,f2=Ma2;丙、丁兩圖中,對(duì)M和m組成的系統(tǒng)分析,根據(jù)牛頓第二定律可知:f3=(M+m)a3,f4=(M+m)a4。如果a1∶a2=1∶2,解得:f1∶f2=1∶2,故A錯(cuò)誤;如果a2∶a3=1∶2 50、,則f2∶f3=M∶2(M+m)≠1∶2,故B錯(cuò)誤;若a3∶a4=1∶2,則f3∶f4=1∶2,故C正確;對(duì)m受力分析可知tanθ=,tanα=,若a3∶a4=1∶2,可得:tanθ∶tanα=1∶2,故D正確。
7.(2019·陜西咸陽三模)如圖甲所示,用粘性材料粘在一起的A、B兩物塊靜止于光滑水平面上,兩物塊的質(zhì)量分別為mA=1 kg、mB=2 kg,當(dāng)A、B之間產(chǎn)生拉力且大于0.3 N時(shí)A、B將會(huì)分離。t=0時(shí)刻開始對(duì)物塊A施加一水平推力F1,同時(shí)對(duì)物塊B施加同一方向的拉力F2,使A、B從靜止開始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中F1、F2方向保持不變,F(xiàn)1、F2的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列 51、關(guān)于A、B兩物塊受力及運(yùn)動(dòng)情況的分析,正確的是( )
A.t=2.0 s時(shí)刻A、B之間作用力大小為0.6 N
B.t=2.0 s時(shí)刻A、B之間作用力為零
C.t=2.5 s時(shí)刻A對(duì)B的作用力方向向左
D.從t=0時(shí)刻到A、B分離,它們運(yùn)動(dòng)的位移為5.4 m
答案 AD
解析 設(shè)t時(shí)刻A、B分離,由圖象可知,分離之前A、B共同做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為a,以整體為研究對(duì)象,則有:a== m/s2=1.2 m/s2,分離時(shí):F2-F拉=mBa,得F2=F拉+mBa=0.3 N+2×1.2 N=2.7 N,結(jié)合圖象可知,分離時(shí)t=×4.0 s=3 s,A、B兩物塊共同運(yùn)動(dòng)的位移為s= 52、at2=5.4 m,故D正確;當(dāng)t=2 s時(shí),F(xiàn)2=1.8 N,F(xiàn)2+T=mBa,得T=mBa-F2=0.6 N,A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)t=2.5 s時(shí),F(xiàn)2=2.25 N,F(xiàn)2+T′=m2a,得T′=m2a-F2>0,故A對(duì)B的作用力方向向右,C錯(cuò)誤。
8.(2019·吉林模擬)如圖所示,質(zhì)量分別為3m和m的1、2兩物塊疊放在水平桌面上,物塊2與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物塊1與物塊2間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2μ。物塊1和物塊2的加速度大小分別用a1、a2表示,物塊1與物塊2間的摩擦力大小用f1表示,物塊2與桌面間的摩擦力大小用f2表示,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)水平力F作用在物塊1上,下列反映a和 53、f變化的圖線正確的是( )
答案 AC
解析 1、2這兩個(gè)物塊開始時(shí)均靜止,當(dāng)拉力逐漸增大時(shí),由受力分析可知,開始時(shí),f1=f2=F,a1=a2=0;當(dāng)拉力增大到F=f2max=μ·4mg=4μmg,整體開始滑動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律F-f2max=4ma,f1-4μmg=ma,解得a1=a2=a=,f1=3μmg+;當(dāng)兩物塊間的摩擦力增大到f1max=2μ·3mg=6μmg時(shí),f1max-f2max=ma2,a2=a1=2μg,F(xiàn)-f1max=3ma1,拉力F=12μmg;當(dāng)拉力F繼續(xù)增大,物塊1、2之間開始滑動(dòng),a1==,a2==2μg,物塊2與桌面之間的摩擦力為f2=4μmg不 54、變,物塊1與物塊2之間相對(duì)滑動(dòng),摩擦力f1=6μmg不變。結(jié)合圖象分析可知A、C正確。
二、計(jì)算題(本題共2小題,共36分,須寫出規(guī)范的解題步驟)
9.(2019·安徽皖中名校聯(lián)盟高三第一次模擬聯(lián)考)(16分)一汽車在直線公路段上以54 km/h的速度勻速行駛,突然發(fā)現(xiàn)在其正前方14 m處有一輛自行車以5 m/s的速度同向勻速行駛。經(jīng)過0.4 s的反應(yīng)時(shí)間后,司機(jī)開始剎車,則:
(1)為了避免相撞,汽車的加速度大小至少為多少?
(2)若汽車剎車時(shí)的加速度只為4 m/s2,在汽車開始剎車的同時(shí)自行車開始以一定的加速度勻加速,則自行車的加速度至少為多大才能保證兩車不相撞?
答案 (1)5 55、 m/s2 (2)1 m/s2
解析 (1)設(shè)汽車的加速度大小為a時(shí)兩車恰不相撞,
初速度v汽=54 km/h=15 m/s,
設(shè)剎車后汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t時(shí)兩車相遇,此時(shí)兩車速度相等,
則v自=v汽-at
自行車的位移為:x自=v自(t+Δt)
汽車的位移為:x汽=v汽Δt+v汽t-at2
x汽=x自+d
聯(lián)立解得:a=5 m/s2。
(2)設(shè)自行車加速度為a′時(shí),兩車恰不相撞,
剎車后汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t′時(shí)兩車相遇,此時(shí)兩車速度相等,
則v自+a′t′=v汽-a汽t′,
自行車的位移為:x自′=v自·Δt+v自t′+a′t′2
汽車的位移為:x汽′=v 汽·Δt+v 56、汽t′-a汽t′2
x汽′=x自′+d
聯(lián)立解得:a′=1 m/s2。
10.(2019·貴州畢節(jié)二模)(20分)一長木板置于粗糙水平地面上,木板右端放置一小物塊,如圖所示。木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4。t=0時(shí)刻開始,小物塊與木板一起以共同速度向墻壁運(yùn)動(dòng),當(dāng)t=1 s時(shí),木板以速度v1=4 m/s與墻壁碰撞(碰撞時(shí)間極短)。碰撞前后木板速度大小不變,方向相反。運(yùn)動(dòng)過程中小物塊第一次減速為零時(shí)恰好從木板上掉下。已知木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍,重力加速度大小g取10 m/s2。求:
(1)t=0時(shí)刻木板的速度;
(2)木板的長度。
57、
答案 (1)5 m/s (2) m
解析 (1)設(shè)木板與物塊一起以共同速度向墻壁運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a1,t=0時(shí)刻木板速度為v0,則對(duì)木板和物塊:μ1(M+m)g=(M+m)a1
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:v1=v0-a1t
代入數(shù)據(jù)求得:v0=5 m/s。
(2)設(shè)木板與墻碰撞后至物塊從木板上掉下過程中,物塊的加速度大小為a2,木板的加速度大小為a3,經(jīng)歷時(shí)間為t1,物塊的位移大小為x1,木板的位移大小為x2,則對(duì)物塊:μ2mg=ma2
x1=,x1=t1,
對(duì)木板,由牛頓第二定律:μ2mg+μ1(M+m)g=Ma3,
其中M=15m,解得a3
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