《2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 專(zhuān)題強(qiáng)化四 動(dòng)力學(xué)中三種典型物理模型課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 專(zhuān)題強(qiáng)化四 動(dòng)力學(xué)中三種典型物理模型課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練.doc(6頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
動(dòng)力學(xué)中的典型“模型”
一、選擇題(1~3題為單項(xiàng)選擇題,4~5題為多項(xiàng)選擇題)
1.在民航和火車(chē)站可以看到用于對(duì)行李進(jìn)行安全檢查的水平傳送帶。當(dāng)旅客把行李放到傳送帶上時(shí),傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)。隨后它們保持相對(duì)靜止,行李隨傳送帶一起前進(jìn)。設(shè)傳送帶勻速前進(jìn)的速度為0.25 m/s,把質(zhì)量為5 kg的木箱靜止放到傳送帶上,由于滑動(dòng)摩擦力的作用,木箱以6 m/s2的加速度前進(jìn),那么這個(gè)木箱放在傳送帶上后,傳送帶上將留下的摩擦痕跡約為( )
圖1
A.5 mm B.6 mm C.7 mm D.10 mm
解析 木箱加速的時(shí)間為t=v/a,這段時(shí)間內(nèi)木箱的位移為x1=,而傳送帶的位移為x2=vt,傳送帶上將留下的摩擦痕跡長(zhǎng)為l=x2-x1,聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù),解得l=5.2 mm,選項(xiàng)A正確。
答案 A
2.(2018山東日照模擬)如圖2所示,一長(zhǎng)木板在水平地面上運(yùn)動(dòng),在某時(shí)刻(t=0)將一相對(duì)于地面靜止的物塊輕放到木板上,已知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦,物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且物塊始終在木板上。在物塊放到木板上之后,木板運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象可能是下列選項(xiàng)中的( )
圖2
解析 設(shè)在木板與物塊未達(dá)到相同速度之前,木板的加速度為a1,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2。對(duì)木板應(yīng)用牛頓第二定律得:
-μ1mg-μ22mg=ma1
a1=-(μ1+2μ2)g
設(shè)物塊與木板達(dá)到相同速度之后,木板的加速度為a2,對(duì)整體有-μ22mg=2ma2
a2=-μ2g,可見(jiàn)|a1|>|a2|
由v-t圖象的斜率表示加速度大小可知,圖象A正確。
答案 A
3.(2017山東濰坊質(zhì)檢)如圖3所示,足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為θ,以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊,小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
a1,B、D錯(cuò),C對(duì)。
答案 AC
5.如圖5所示,質(zhì)量為M=2 kg、長(zhǎng)為L(zhǎng)=2 m的長(zhǎng)木板靜止放置在光滑水平面上,在其左端放置一質(zhì)量為m=1 kg的小木塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),小木塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2。先相對(duì)靜止,然后用一水平向右F=4 N的力作用在小木塊上,經(jīng)過(guò)時(shí)間t=2 s,小木塊從長(zhǎng)木板另一端滑出,g取10 m/s2,則( )
圖5
A.滑出瞬間木塊速度2 m/s
B.滑出瞬間木塊速度4 m/s
C.滑出瞬間木板速度2 m/s
D.滑出瞬間木板速度4 m/s
解析 小木塊加速度a1== m/s2=2 m/s2,木板加速度a2==1 m/s2,脫離瞬間小木塊速度v1=a1t=4 m/s,A錯(cuò)誤,B正確;木板速度v2=a2t=2 m/s,C正確,D錯(cuò)誤。
答案 BC
二、非選擇題
6.一大小不計(jì)的木塊通過(guò)長(zhǎng)度忽略不計(jì)的繩固定在小車(chē)的前壁上,小車(chē)表面光滑。某時(shí)刻小車(chē)由靜止開(kāi)始向右勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)2 s,細(xì)繩斷裂。細(xì)繩斷裂前后,小車(chē)的加速度保持不變,又經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,滑塊從小車(chē)左端剛好掉下,在這段時(shí)間內(nèi),已知滑塊相對(duì)小車(chē)前3 s內(nèi)滑行了4.5 m,后3 s內(nèi)滑行了10.5 m。求從繩斷到滑塊離開(kāi)車(chē)尾所用的時(shí)間是多少?
圖6
解析 設(shè)小車(chē)加速度為a。繩斷裂時(shí),車(chē)和物塊的速度為v1=at1。斷裂后,小車(chē)的速度v=v1+at2,小車(chē)的位移為:
x1=v1t2+at
滑塊的位移為:x2=v1t2
繩斷后,前3 s相對(duì)位移有關(guān)系:
Δx=x1-x2=at=4.5 m
得:a=1 m/s2
細(xì)繩斷開(kāi)時(shí)小車(chē)和物塊的速度均為:
v1=at1=12 m/s=2 m/s
設(shè)后3 s小車(chē)的初速度為v1′,則小車(chē)的位移為:
x1′=v1′t4+at
滑塊的位移為:
x2′=v1t4
得:x1′-x2′=3v1′+4.5 m-3v1=10.5 m
解得:v1′=4 m/s
由此說(shuō)明后3 s實(shí)際上是從繩斷后2 s開(kāi)始的,滑塊與小車(chē)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為:
t總=5 s
答案 5 s
7.如圖7所示,甲、乙兩傳送帶傾斜放置,與水平方向夾角均為37,傳送帶乙長(zhǎng)為4 m,傳送帶甲比乙長(zhǎng)0.45 m,兩傳送帶均以3 m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A從傳送帶甲的頂端由靜止釋放,可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B由傳送帶乙的頂端以3 m/s的初速度沿傳送帶下滑,兩物塊質(zhì)量相等,與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5,取g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求:
圖7
(1)物塊A由傳送帶頂端滑到底端經(jīng)歷的時(shí)間;
(2)物塊A、B在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度之比。
解析 (1)對(duì)物塊A由牛頓第二定律知mgsin 37+μmgcos 37=ma1,代入數(shù)值得a1=10 m/s2
設(shè)經(jīng)時(shí)間t1物塊A與傳送帶共速,則由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知
v帶=a1t1,即t1=0.3 s
此過(guò)程中物塊A的位移為x1=a1t=0.45 m
物塊A與傳送帶共速后,由牛頓第二定律知
mgsin 37-μmgcos 37=ma2,代入數(shù)值得a2=2 m/s2
由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知L甲-x1=v帶t2+a2t,代入數(shù)值得
t2=1 s
所以物塊A由傳送帶頂端滑到底端經(jīng)歷的時(shí)間為t=t1+t2=1.3 s。
(2)在物塊A的第一個(gè)加速過(guò)程中,物塊A在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度為
L1=v帶t1-x1=0.45 m
在物塊A的第二個(gè)加速過(guò)程中,物塊A在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度為
L2=v帶t2+a2t-v帶t2=1.0 m
所以物塊A在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度為
LA=L2=1.0 m
由分析知物塊B的加速度與物塊A在第二個(gè)加速過(guò)程的加速度相同,從傳送帶頂端加速到底端所需時(shí)間與t2相同
所以物塊B在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度為L(zhǎng)B=v帶t2+a2t-v帶t2=1.0 m
故物塊A、B在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度之比為L(zhǎng)A∶LB=1∶1
答案 (1)1.3 s (2)1∶1
8.如圖8甲所示,有一傾角為30的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一質(zhì)量為M的木板。開(kāi)始時(shí)質(zhì)量為m=1 kg 的滑塊在水平向左的力F作用下靜止在斜面上,現(xiàn)將力F變?yōu)樗较蛴遥?dāng)滑塊滑到木板上時(shí)撤去力F,木塊滑上木板的過(guò)程不考慮能量損失。此后滑塊和木板在水平面上運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示,g=10 m/s2。求:
圖8
(1)水平作用力F的大??;
(2)滑塊開(kāi)始下滑時(shí)的高度;
(3)木板的質(zhì)量。
解析 (1)滑塊受力如圖所示,根據(jù)平衡條件,有
mgsin θ=Fcos θ
解得F= N
(2)當(dāng)力F變?yōu)樗较蛴抑?,由牛頓第二定律,有mgsin θ+Fcos θ=ma
解得a=10 m/s2
根據(jù)題意,由題圖乙可知,滑塊滑到木板上的初速度
v=10 m/s。
滑塊下滑的位移x=,解得x=5 m
故滑塊下滑的高度h=xsin 30=2.5 m
(3)由題圖乙可知,滑塊和木板起初相對(duì)滑動(dòng),當(dāng)達(dá)到共同速度后一起做勻減速運(yùn)動(dòng),兩者共同減速時(shí)加速度a1=1 m/s2,相對(duì)滑動(dòng)時(shí),木板的加速度a2=1 m/s2,滑塊的加速度大小a3=4 m/s2,設(shè)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,對(duì)它們整體受力分析,有
a1==μ1g,解得μ1=0.1
0~2 s內(nèi)分別對(duì)木板和滑塊受力分析,即
對(duì)木板:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2
對(duì)滑塊:μ2mg=ma3
聯(lián)立解得M=1.5 kg。
答案 (1) N (2)2.5 m (3)1.5 kg
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