第4章 牛顿运动定律 测评（Word版，含解析）

第4章 牛顿运动定律 测评
基础练(60分钟·60分)
一、选择题(本题共9小题,每小题3分,共27分)
1.下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章:阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中,飞船内航天员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。航天员:“汤姆,我们现在已关闭火箭上所有的推动机,正向月球飞去。”汤姆:“你们关闭了所有推动机,那么靠什么力量推动火箭向前运动 ”航天员犹豫了半天,说:“我想大概是伽利略在推动飞船向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力,由上述材料可知下列说法错误的是 (　　)
A.汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
B.航天员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
C.航天员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持”
D.航天员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行
2.如图所示,甲、乙两人正在进行“掰手腕”游戏,关于他们的手之间的力,下列说法正确的是 (　　)
A.甲掰赢了乙,是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力
B.只有当甲乙僵持不分胜负时,甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力
C.甲、乙比赛对抗时,无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系
D.无论谁胜谁负,甲手对乙手的作用力大小等于乙手对甲手的作用力大小
3.如图所示,物体甲、乙质量均为m,弹簧和悬线的质量可忽略。当悬线被烧断的瞬间,甲、乙的加速度分别为 (　　)
A.a甲=g,方向竖直向下
B.a甲=0
C.a乙=0
D.a乙=g,方向竖直向下
4.几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化情况,他们将体重计放在电梯中,一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。用照相机进行了相关记录,如图所示。图1为电梯静止时体重计的照片,图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片。根据照片推断正确的是 (　　)
A.根据图2推断电梯一定处于加速上升过程,电梯内同学可能处于超重状态
B.根据图3推断电梯一定处于减速下降过程,电梯内同学可能处于失重状态
C.根据图4推断电梯可能处于减速上升过程,电梯内同学一定处于失重状态
D.根据图5推断电梯可能处于加速下降过程,电梯内同学一定处于超重状态
5.如图所示,倾角为θ的足够长的粗糙斜面固定在水平地面上,质量为M的木块上固定一轻直角支架,在支架末端用轻绳悬挂一质量为m的小球。由静止释放木块,木块沿斜面下滑,稳定后轻绳与竖直方向夹角为α,则木块与斜面间的动摩擦因数为 (　　)
A.μ=tanθ　　　　　 B.μ=tanα
C.μ=tan(θ-α) D.μ=tan(θ+α)
6.如图所示,粗糙的传送带与水平方向夹角为θ,当传送带静止时,在传送带上端轻放一小物块,物块下滑到底端所用时间为T,则下列说法正确的是 (　　)
A.当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间可能大于T
B.当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间可能小于T
C.当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间等于T
D.当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间小于T
7.质量为0.3 kg的物体在水平面上做直线运动,其在只受摩擦力作用时和受到摩擦力、水平力F两个力共同作用时的速度-时间图像如图所示,则下列说法正确的是(g取10 m/s2) (　　)
A.水平力F可能等于0.3 N
B.摩擦力一定等于0.1 N
C.水平力F一定等于0.1 N
D.摩擦力可能等于0.3 N
8.一个质量为1 kg的物体在水平恒力F作用下沿水平面运动,一段时间后撤去F,该物体运动的v-t图像如图所示,(g取10 m/s2),则下列说法正确的是
(　　)
A.物体2 s末距离出发点最远
B.拉力F的方向与初速度方向相同
C.拉力在2 s末撤去的
D.摩擦力大小为10 N
9.如图甲所示,当A、B两物块放在光滑的水平面上时,用水平恒力F作用于A的左端,使A、B一起向右做匀加速直线运动时的加速度大小为a1,A、B间的相互作用力的大小为N1。如图乙所示,当A、B两物块放在固定光滑斜面上时,此时在恒力F作用下沿斜面向上做匀加速直线运动时的加速度大小为a2,A、B间的相互作用力的大小为N2,则有关a1、a2和N1、N2的关系正确的是 (　　)
A.a1>a2,N1>N2
B.a1>a2,N1C.a1=a2,N1=N2
D.a1>a2,N1=N2
二、实验题(共5分)
10.某同学用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验,当小车的质量一定时,测得小车的加速度a与拉力F的数据如表:
F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m·s-2) 0.10 0.23 0.27 0.40 0.49
(1)根据表中数据,在如图所示坐标系中作出图像。
(2)图线存在截距,其原因是_________。
(3)考虑(2)中的原因,由图像可得出的结论是
______________。
三、计算题(本题共3小题,共28分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11. (9分)在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体,物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10 s后拉力大小减小为,并保持恒定。该物体的速度—时间图像如图所示(取g=10 m/s2)。求:
(1)物体所受到的水平拉力F的大小。
(2)该物体与地面间的动摩擦因数。
12. (9分)如图是上海中心大厦,质量为60 kg的泽楷同学乘坐大厦快速电梯,从底层到达第119层观光平台仅用时t=55 s。若电梯先以加速度a1做匀加速运动,经过20 s达到最大速度vm=18 m/s,然后以最大速度匀速运动,最后以加速度a2做匀减速运动恰好到达观光平台。假定观光平台高度为H=549 m,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)加速度a1及上升高度h。
(2)在匀加速上升过程中泽楷同学对电梯地板的压力。
(3)电梯匀速运动的时间。
13.(10分)如图所示,一小轿车从高为10 m、倾角为37°的斜坡顶端从静止开始向下行驶,当小轿车到达底端时进入一水平面,在距斜坡底端115 m的地方有一池塘,发动机在斜坡上产生的牵引力为2×103 N,在水平地面上调节油门后,发动机产生的牵引力为1.4×104 N,小轿车的质量为2 t,小轿车与斜坡及水平地面间的动摩擦因数均为0.5(g取10 m/s2)。求:
(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度大小。
(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘,在水平地面上加速的时间不能超过多少 (轿车在行驶过程中不采用刹车装置)
提升练(30分钟·40分)
14.(5分)(多选)如图所示,甲、乙两车均在光滑的水平面上,质量都是M,人的质量都是m,甲车上的人用力F推车,乙车上的人用等大的力F拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计);人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是 (　　)
A.甲车的加速度大小为
B.甲车的加速度大小为0
C.乙车的加速度大小为
D.乙车的加速度大小为0
15.(5分)(多选)我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在押加比赛中,甲获胜,则下列说法中正确的是
(　　)
A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜
B.当甲把乙拉过去时,甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小
C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,所以甲获胜
16.(5分)(多选)如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图像(以地面为参考系)如图乙所示。已知v2>v1,则 (　　)
A.t1时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0～t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0～t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
17.(10分)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中:
(1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装成如图所示的装置图。请你指出该装置中的两处错误或不妥之处:
①______________________;
②__________________。
(2)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验。如图是他在实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点的时间间隔为0.1 s,由图中的数据可算得小车的加速度a为____________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)为保证绳子对小车的拉力约等于小盘和重物的总重力mg,小盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是________。
18.(15分)(2020·泰州高一检测)如图所示,一质量m=0.4 kg的小物块,以v0=
2 m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2 s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=10 m。已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=。重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。
(2)拉力F与斜面的夹角多大时,拉力F最小 拉力F的最小值是多少
参考答案：
基础练(60分钟·60分)
一、选择题(本题共9小题,每小题3分,共27分)
1.下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章:阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中,飞船内航天员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。航天员:“汤姆,我们现在已关闭火箭上所有的推动机,正向月球飞去。”汤姆:“你们关闭了所有推动机,那么靠什么力量推动火箭向前运动 ”航天员犹豫了半天,说:“我想大概是伽利略在推动飞船向前运动吧。”若不计星球对火箭的作用力,由上述材料可知下列说法错误的是 (　　)
A.汤姆问话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
B.航天员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”
C.航天员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持”
D.航天员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行
【解析】选B。从材料中的对话内容可知:汤姆问话所体现的思想是“力是维持物体运动的原因”,航天员答话体现的思想是“物体运动不需要力来维持,由于惯性的原因,物体会维持运动”,故B错误。
2.如图所示,甲、乙两人正在进行“掰手腕”游戏,关于他们的手之间的力,下列说法正确的是 (　　)
A.甲掰赢了乙,是因为甲手对乙手的作用力大于乙手对甲手的作用力
B.只有当甲乙僵持不分胜负时,甲手对乙手的作用力才等于乙手对甲手的作用力
C.甲、乙比赛对抗时,无法比较甲手对乙手的作用力和乙手对甲手的作用力的大小关系
D.无论谁胜谁负,甲手对乙手的作用力大小等于乙手对甲手的作用力大小
【解析】选D。甲、乙的手之间的相互作用力总是大小相等方向相反,作用在一条直线上。只有D正确。
3.如图所示,物体甲、乙质量均为m,弹簧和悬线的质量可忽略。当悬线被烧断的瞬间,甲、乙的加速度分别为 (　　)
A.a甲=g,方向竖直向下
B.a甲=0
C.a乙=0
D.a乙=g,方向竖直向下
【解析】选D。弹簧弹力为2mg,当线断时,弹力大小不变,对甲物体:2mg-mg=ma甲,a甲=g,方向竖直向上,A、B错误;对乙物体,它将做自由落体运动,a乙=g,方向竖直向下,C错误,D正确。
4.几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化情况,他们将体重计放在电梯中,一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。用照相机进行了相关记录,如图所示。图1为电梯静止时体重计的照片,图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片。根据照片推断正确的是 (　　)
A.根据图2推断电梯一定处于加速上升过程,电梯内同学可能处于超重状态
B.根据图3推断电梯一定处于减速下降过程,电梯内同学可能处于失重状态
C.根据图4推断电梯可能处于减速上升过程,电梯内同学一定处于失重状态
D.根据图5推断电梯可能处于加速下降过程,电梯内同学一定处于超重状态
【解析】选C。由题图可知,图2、图5示数大于重力为超重状态,电梯可能处于加速上升过程或减速下降过程;图3、图4示数小于重力,该同学处于失重状态,电梯可能处于向下加速过程,也可能处于向上减速过程,C正确。
5.如图所示,倾角为θ的足够长的粗糙斜面固定在水平地面上,质量为M的木块上固定一轻直角支架,在支架末端用轻绳悬挂一质量为m的小球。由静止释放木块,木块沿斜面下滑,稳定后轻绳与竖直方向夹角为α,则木块与斜面间的动摩擦因数为 (　　)
A.μ=tanθ　　　　　 B.μ=tanα
C.μ=tan(θ-α) D.μ=tan(θ+α)
【解析】选C。对小球受力分析,由牛顿第二定律得mgsinθ-FTcos(90°-θ+α)=ma,mgcosθ=FTsin(90°-θ+α),解得a=gsinθ
-gcosθ·tan(θ-α);对小球和木块整体受力分析得a=gsinθ-μgcosθ,所以动摩擦因数为μ=tan(θ-α),C正确。
6.如图所示,粗糙的传送带与水平方向夹角为θ,当传送带静止时,在传送带上端轻放一小物块,物块下滑到底端所用时间为T,则下列说法正确的是 (　　)
A.当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间可能大于T
B.当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间可能小于T
C.当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间等于T
D.当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间小于T
【解析】选D。当传送带顺时针转动时,物块受重力、支持力和沿传送带向上的摩擦力,向下做匀加速直线运动的加速度与传送带静止时加速度相同,所以物块下滑的时间等于T,故A、B错误;当传送带逆时针转动时,开始时物块受重力、支持力和沿传送带向下的摩擦力,向下做匀加速直线运动的加速度大于其在传送带静止时的加速度,则物块下滑的时间小于T,故C错误,D正确。
7.质量为0.3 kg的物体在水平面上做直线运动,其在只受摩擦力作用时和受到摩擦力、水平力F两个力共同作用时的速度-时间图像如图所示,则下列说法正确的是(g取10 m/s2) (　　)
A.水平力F可能等于0.3 N
B.摩擦力一定等于0.1 N
C.水平力F一定等于0.1 N
D.摩擦力可能等于0.3 N
【解析】选C。两种情况下物体均在做匀减速运动,其加速度大小分别为 m/s2、 m/s2,则根据牛顿第二定律得两种情况下的合外力分别为0.1 N、0.2 N。物体受到的水平力F和摩擦力的方向关系存在两种情况:当水平力F跟摩擦力方向一致时,摩擦力为0.1 N,故此时水平力F=0.2 N-0.1 N=0.1 N;当水平力F跟摩擦力方向相反时,摩擦力为0.2 N,故水平力F=0.2 N-0.1 N=0.1 N。故水平力F一定等于0.1 N,摩擦力等于0.1 N或0.2 N,选项A、B、D错误,C正确。
8.一个质量为1 kg的物体在水平恒力F作用下沿水平面运动,一段时间后撤去F,该物体运动的v-t图像如图所示,(g取10 m/s2),则下列说法正确的是
(　　)
A.物体2 s末距离出发点最远
B.拉力F的方向与初速度方向相同
C.拉力在2 s末撤去的
D.摩擦力大小为10 N
【解析】选C。由于图像与坐标轴围成面积代表位移,时间轴上方位移为正,时间轴下方位移为负,所以前1 s内的位移为正向5 m,1～4 s为负向7.5 m,前4 s内总位移为负向2.5 m,故物体1 s末距离出发点最远,选项A错误;物体先向正方向做匀减速直线运动,再向负方向做匀加速直线运动,拉力F的方向与初速度方向相反,选项B错误;1 s末物体向负方向做匀加速运动,故拉力在2 s末撤去的,选项C正确;2～4 s物体的加速度大小a=2.5 m/s2,故摩擦力大小为f=ma=2.5 N,选项D错误。
9.如图甲所示,当A、B两物块放在光滑的水平面上时,用水平恒力F作用于A的左端,使A、B一起向右做匀加速直线运动时的加速度大小为a1,A、B间的相互作用力的大小为N1。如图乙所示,当A、B两物块放在固定光滑斜面上时,此时在恒力F作用下沿斜面向上做匀加速直线运动时的加速度大小为a2,A、B间的相互作用力的大小为N2,则有关a1、a2和N1、N2的关系正确的是 (　　)
A.a1>a2,N1>N2
B.a1>a2,N1C.a1=a2,N1=N2
D.a1>a2,N1=N2
【解析】选D。对甲图整体分析:F=(mA+mB)a1,
再对B分析:N1=mBa1,
解得:a1=,N1=。
对乙图整体分析:F-(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a2
再对B分析:N2-mBgsinθ=mBa2,
解得:a2=-gsinθ,N2=
综上a1>a2,N1=N2,D正确。
二、实验题(共5分)
10.某同学用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验,当小车的质量一定时,测得小车的加速度a与拉力F的数据如表:
F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m·s-2) 0.10 0.23 0.27 0.40 0.49
(1)根据表中数据,在如图所示坐标系中作出图像。
(2)图线存在截距,其原因是_________。
(3)考虑(2)中的原因,由图像可得出的结论是
______________。
【解析】(1)描点作图如图所示,画出一条直线。
(2)由图像可知,当细线的拉力增大到一定数值时才产生加速度,说明有阻力作用。
(3)所有点大致分布在一条直线上,考虑(2)中分析的摩擦力,因此在误差允许的范围内可以认为在物体质量一定时,加速度与所受到的合外力成正比。
答案:(1)见解析图
(2)桌面与小车之间存在摩擦力
(3)在物体质量一定时,加速度与所受到的合外力成正比
三、计算题(本题共3小题,共28分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11. (9分)在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体,物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10 s后拉力大小减小为,并保持恒定。该物体的速度—时间图像如图所示(取g=10 m/s2)。求:
(1)物体所受到的水平拉力F的大小。
(2)该物体与地面间的动摩擦因数。
【解析】(1)物体的运动分为两个过程,由题图可知两个过程的加速度分别为:
a1=1 m/s2
a2=-0.5 m/s2
物体受力分析如图甲、乙所示:
对于两个过程,由牛顿第二定律得:
F-f=ma1
-f=ma2
联立以上二式解得:F=9 N
f=5 N
(2)由滑动摩擦力公式得:f=μN=μmg
解得μ=0.125
答案:(1)9 N　(2)0.125
12. (9分)如图是上海中心大厦,质量为60 kg的泽楷同学乘坐大厦快速电梯,从底层到达第119层观光平台仅用时t=55 s。若电梯先以加速度a1做匀加速运动,经过20 s达到最大速度vm=18 m/s,然后以最大速度匀速运动,最后以加速度a2做匀减速运动恰好到达观光平台。假定观光平台高度为H=549 m,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)加速度a1及上升高度h。
(2)在匀加速上升过程中泽楷同学对电梯地板的压力。
(3)电梯匀速运动的时间。
【解析】(1)vm=a1t1
代入数据得:a1=0.9 m/s2,方向竖直向上
h=t1
代入数据得:h=180 m
(2)根据牛顿第二定律:F-mg=ma1
代入数据得:F=654 N
由牛顿第三定律得:泽楷同学对电梯地板的压力为654 N,方向竖直向下
(3)匀速运动和匀减速运动的位移:
vmt2+(t-t1-t2)=H-h
代入数据得:t2=6 s
答案:(1)0.9 m/s2　方向竖直向上　180 m
(2)654 N　方向竖直向下　(3)6 s
13.(10分)如图所示,一小轿车从高为10 m、倾角为37°的斜坡顶端从静止开始向下行驶,当小轿车到达底端时进入一水平面,在距斜坡底端115 m的地方有一池塘,发动机在斜坡上产生的牵引力为2×103 N,在水平地面上调节油门后,发动机产生的牵引力为1.4×104 N,小轿车的质量为2 t,小轿车与斜坡及水平地面间的动摩擦因数均为0.5(g取10 m/s2)。求:
(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度大小。
(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘,在水平地面上加速的时间不能超过多少 (轿车在行驶过程中不采用刹车装置)
【解析】(1)小轿车在斜坡上行驶时,由牛顿第二定律得F1+mgsin37°-μmgcos37°=ma1
代入数据得斜坡上小轿车的加速度大小
a1=3 m/s2由=2a1x1=
得行驶至斜坡底端时的速度v1=10 m/s。
(2)在水平地面上加速时F2-μmg=ma2
代入数据得加速度大小a2=2 m/s2
关闭油门后减速μmg=ma3,
代入数据得加速度大小a3=5 m/s2
设关闭油门时轿车的速度为v2,+=x2
得v2=20 m/s,t==5 s
即在水平地面上加速的时间不能超过5 s。
答案:(1)10 m/s　(2)5 s
提升练(30分钟·40分)
14.(5分)(多选)如图所示,甲、乙两车均在光滑的水平面上,质量都是M,人的质量都是m,甲车上的人用力F推车,乙车上的人用等大的力F拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计);人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是 (　　)
A.甲车的加速度大小为
B.甲车的加速度大小为0
C.乙车的加速度大小为
D.乙车的加速度大小为0
【解析】选B、C。对甲图中人和车组成的系统受力分析,在水平方向的合外力为0(人的推力F是内力),故a甲=0,A错误,B正确;乙图中,人拉绳的力为F,则绳拉人和绳拉车的力均为F,对人和车组成的系统受力分析,水平方向合外力为2F,由牛顿第二定律知:a乙=,则C正确,D错误。
15.(5分)(多选)我国有一种传统的民族体育项目叫作“押加”,实际上相当于两个人拔河,如果甲、乙两人在押加比赛中,甲获胜,则下列说法中正确的是
(　　)
A.甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力,所以甲获胜
B.当甲把乙拉过去时,甲对乙的拉力大小等于乙对甲的拉力大小
C.当甲把乙加速拉过去时,甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力
D.甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小,只是地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力,所以甲获胜
【解析】选B、D。物体的运动状态是由其自身的受力情况决定的,只有当物体所受的合外力不为零时,物体的运动状态才会改变,不论物体处于何种状态,物体间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,由于它们作用在不同的物体上,其效果可以不同。甲加速前进的原因是甲受到的地面的摩擦力大于绳子对甲的拉力;乙加速后退的原因是绳子对乙的拉力大于乙受到的地面的摩擦力;但是,根据牛顿第三定律,甲对乙的拉力大小始终等于乙对甲的拉力大小。故B、D正确。
16.(5分)(多选)如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图像(以地面为参考系)如图乙所示。已知v2>v1,则 (　　)
A.t1时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0～t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0～t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
【解析】选A、B。该题考查传送带问题,主要是利用隔离法分析,由v-t图像可知,小物块先向左减速到零,然后再向右加速到v1,以后与传送带一起做匀速运动,由于v2>v1,所以相对地面来说,向左减速的位移大于向右加速运动的位移。t1时刻,小物块离A点的距离最大,A正确;t2时刻二者相对位移最大,B正确;0～t2时间内,加速度不变,摩擦力不变,C错误;t2～t3时间内小物块不受摩擦力的作用,D错误。
17.(10分)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中:
(1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装成如图所示的装置图。请你指出该装置中的两处错误或不妥之处:
①______________________;
②__________________。
(2)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验。如图是他在实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点的时间间隔为0.1 s,由图中的数据可算得小车的加速度a为____________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)为保证绳子对小车的拉力约等于小盘和重物的总重力mg,小盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是________。
【解析】(1)①打点计时器的电源不应使用干电池,应使用交流电源。
②小车初始位置离打点计时器太远(或实验中没有平衡摩擦力)。
(2)由纸带数据可得x1=0.72 cm,
x2=1.63 cm-0.72 cm=0.91cm,
x3=2.74 cm-1.63 cm=1.11 cm,
x4=4.04 cm-2.74 cm=1.30 cm,
用逐差法求加速度,
a=
= m/s2
=0.20 m/s2
(3)为保证绳子对小车的拉力约等于小盘和重物的总重力mg,小盘和重物的总质量m必须远小于小车的质量M,即m M。
答案:(1)①打点计时器的电源不应使用干电池,应使用交流电源
②小车初始位置离打点计时器太远(或实验中没有平衡摩擦力)
(2)0.20　(3)m M
18.(15分)(2020·泰州高一检测)如图所示,一质量m=0.4 kg的小物块,以v0=
2 m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2 s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=10 m。已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ=。重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。
(2)拉力F与斜面的夹角多大时,拉力F最小 拉力F的最小值是多少
【解析】(1)物块做匀加速直线运动,根据运动学公式,有:L=v0t+at2
v=v0+at
得:a=3 m/s2,v=8 m/s。
(2)对物块受力分析,受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力,如图:
根据牛顿第二定律,有:
平行斜面方向:Fcosα-mgsin30°-f=ma
垂直斜面方向:Fsinα+N-mgcos30°=0
其中:f=μN
联立计算得出:
F==
故当α=30°时,拉力F有最小值,
为Fmin= N。
答案:(1)3 m/s2　8 m/s　(2)30°　 N
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