第三章 牛顿运动定律
第一部分 三年高考题荟萃
2010年高考新题
1.2010·全国卷Ⅰ·15如右图,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为、。重力加速度大小为g。则有
A., B.,
C., D.,
【答案】C
【解析】在抽出木板的瞬时,弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变。对1物体受重力和支持力,mg=F,a1=0. 对2物体受重力和压力,根据牛顿第二定律
【命题意图与考点定位】本题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题,关键是区分瞬时力与延时力。
2. 2010·福建·16质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦 因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m/s2, 则物体在t=0至t=12s这段时间的位移大小为
A.18m B.54m C.72m D.198m
答案:B
3.2010·上海物理·5将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出,设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,则物体
(A)刚抛出时的速度最大 (B)在最高点的加速度为零
(C)上升时间大于下落时间 (D)上升时的加速度等于下落时的加速度
【解析】,,所以上升时的加速度大于下落时的加速度,D错误;
根据,上升时间小于下落时间,C错误,B也错误,本题选A。
本题考查牛顿运动定律和运动学公式。难度:中。
4.2010·海南物理·3下列说法正确的是
A.若物体运动速率始终不变,则物体所受合力一定为零
B.若物体的加速度均匀增加,则物体做匀加速直线运动
C.若物体所受合力与其速度方向相反,则物体做匀减速直线运动
D.若物体在任意的相等时间间隔内位移相等,则物体做匀速直线运动
【答案】D
【解析】物体运动速率不变但方向可能变化,因此合力不一定为零,A错;物体的加速度均匀增加,即加速度在变化,是非匀加速直线运动,B错;物体所受合力与其速度方向相反,只能判断其做减速运动,但加速度大小不可确定,C错;若物体在任意的相等时间间隔内位移相等,则物体做匀速直线运动,D对。
5.2010·海南物理·6在水平的足够长的固定木板上,一小物块以某一初速度开始滑动,经一段时间t后停止.现将该木板改置成倾角为45°的斜面,让小物块以相同的初速度沿木板上滑.若小物块与木板之间的动摩擦因数为.则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】木板水平时,小物块的加速度,设滑行初速度为,则滑行时间为;木板改成后,小物块上滑的加速度,滑行时间,因此,A项正确。
6.2010·海南物理·8如右图,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块:木箱静止时弹自由落体处于压缩状态且物块压在箱顶上.若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为
A.加速下降 B.加速上升 C.减速上升 D.减速下降
【答案】BD
【解析】木箱静止时物块对箱顶有压力,则物块受到顶向下的压力,当物块对箱顶刚好无压力时,表明系统有向上的加速度,是超重,BD正确。
7.2010·海南物理·12雨摘下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关,雨滴速度越大,它受到的空气阻力越大:此外,当雨滴速度一定时,雨滴下落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的次方成正比().假设一个大雨滴和一个小雨滴从同一云层同时下落,最终它们都_______(填“加速”、“减速”或”匀速”)下落.______(填“大”或“小”)雨滴先落到地面;接近地面时,______(填“大”或“小”)雨滴的速度较小.
【答案】匀速(2分) 大(1分) 小(1分)
【解析】由于雨滴受到的空气阻力与速度有关,速度越大阻力越大,因此最终当阻力增大到与重力平衡时都做匀速运动;设雨滴半径为,则当雨滴匀速下落时受到的空气阻力,而重力,由于,因此半径大的匀速运动的速度大,先落地且落地速度大,小雨滴落地速度小。
8. 2010·福建·22如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静止于水平面。t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零,加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mg均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数=0.05,B与水平面之间的动摩擦因数=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2。求
(1)物体A刚运动时的加速度aA
(2)t=1.0s时,电动机的输出功率P;
(3)若t=1.0s时,将电动机的输出功率立即调整为P`=5W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少?
答案:
9.2010·海南物理·16图l中,质量为的物块叠放在质量为的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为=0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F,在0~3s内F的变化如图2所示,图中F以为单位,重力加速度.整个系统开始时静止.
(1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度;
(2)在同一坐标系中画出0~3s内木板和物块的图象,据此求0~3s内物块相对于木板滑过的距离。
【答案】(1)(2)
【解析】(1)设木板和物块的加速度分别为和,在时刻木板和物块的速度分别为和,木板和物块之间摩擦力的大小为,依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得
①
,当 ②
③
④
⑤
由①②③④⑤式与题给条件得
⑥
⑦
(2)由⑥⑦式得到物块与木板运动的图象,如右图所示。在0~3s内物块相对于木板的距离等于木板和物块图线下的面积之差,即图中带阴影的四边形面积,该四边形由两个三角形组成,上面的三角形面积为0.25(m),下面的三角形面积为2(m),因此
⑧
2009年高考题
一、选择题
1.(09·全国卷Ⅱ·15)两物体甲和乙在同一直线上运动,它们在0~0.4s时间内的v-t图象如图所示。若仅在两物体之间存在相互作用,则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为 ( B )
A.和0.30s B.3和0.30s C.和0.28s D.3和0.28s
解析:本题考查图象问题.根据速度图象的特点可知甲做匀加速,乙做匀减速.根据得,根据牛顿第二定律有,得,由,得t=0.3s,B正确。
2.(09·上海·7)图为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在点,另一端和运动员相连。运动员从点自由下落,至点弹性绳自然伸直,经过合力为零的点到达最低点,然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过程,下列表述正确的是 ( B )
①经过点时,运动员的速率最大
②经过点时,运动员的速率最大
③从点到点,运动员的加速度增大
④从点到点,运动员的加速度不变
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
3.(09·上海·46)与普通自行车相比,电动自行车骑行更省力。下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数。在额定输出功率不变的情况下,质量为60Kg的人骑着此自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人总重的0.04倍。当此电动车达到最大速度时,牵引力为 N,当车速为2s/m时,其加速度为 m/s2(g=10m m/s2)
规格
后轮驱动直流永磁铁电机
车型
14电动自行车
额定输出功率
200W
整车质量
40Kg
额定电压
48V
最大载重
120 Kg
额定电流
4.5A
答案:40:0.6
4.(09·宁夏·20)如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦。现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为 ( BC )
A.物块先向左运动,再向右运动
B.物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动
C.木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动
D.木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零
5.(09·广东物理·8)某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重,至时间段内,弹簧秤的示数如图所示,电梯运行的v-t图可能是(取电梯向上运动的方向为正) ( A )
解析:由图可知,在t0-t1时间内,弹簧秤的示数小于实际重量,则处于失重状态,此时具有向下的加速度,在t1-t2阶段弹簧秤示数等于实际重量,则既不超重也不失重,在t2-t3阶段,弹簧秤示数大于实际重量,则处于超重状态,具有向上的加速度,若电梯向下运动,则t0-t1时间内向下加速,t1-t2阶段匀速运动,t2-t3阶段减速下降,A正确;BD不能实现人进入电梯由静止开始运动,C项t0-t1内超重,不符合题意。
6.(09·江苏物理·9)如图所示,两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接,B足够长、放置在水平面上,所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长,运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力,A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中,下列说法中正确的有 ( BCD )
A.当A、B加速度相等时,系统的机械能最大
B.当A、B加速度相等时,A、B的速度差最大
C.当A、B的速度相等时,A的速度达到最大
D.当A、B的速度相等时,弹簧的弹性势能最大
解析:处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析,使用图象处理则可以使问题大大简化。对A、B在水平方向受力分析如图,F1为弹簧的拉力;当加速度大小相同为a时,对A有,对B有,得,在整个过程中A的合力(加速度)一直减小而B的合力(加速度)一直增大,在达到共同加速度之前A的合力(加速度)一直大于B的合力(加速度),之后A的合力(加速度)一直小于B的合力(加速度)。两物体运动的v-t图象如图,tl时刻,两物体加速度相等,斜率相同,速度差最大,t2时刻两物体的速度相等,A速度达到最大值,两实线之间围成的面积有最大值即两物体的相对位移最大,弹簧被拉到最长;除重力和弹簧弹力外其它力对系统正功,系统机械能增加,tl时刻之后拉力依然做正功,即加速度相等时,系统机械能并非最大值。
7.(09·广东理科基础·4)建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工 人站在地面上,通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(g取lOm/s2) ( B )
A.510 N B.490 N C.890 N D.910 N
解析:对建筑材料进行受力分析。根据牛顿第二定律有,得绳子的拉力大小等于
F=210N,然后再对人受力分析由平衡的知识得,得FN=490N,根据牛顿第三定律可知人对地面间的
压力为490N.B对。
8.(09·广东理科基础·15)搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则 ( D )
A.al=a2 B.a1
2al
解析:当为F时有,当为2F时有,可知,D对。
9.(09·山东·17)某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示,据此判断图乙(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)四个选项中正确的是 ( B )
解析:由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直线运动,所以前两秒受力恒定,2s-4s做正方向匀加速直线运动,所以受力为负,且恒定,4s-6s做负方向匀加速直线运动,所以受力为负,恒定,6s-8s做负方向匀减速直线运动,所以受力为正,恒定,综上分析B正确。
考点:v-t图象、牛顿第二定律
提示:在v-t图象中倾斜的直线表示物体做匀变速直线运动,加速度恒定,受力恒定。
速度——时间图象特点:
①因速度是矢量,故速度——时间图象上只能表示物体运动的两个方向,t轴上方代表的“正方向”,t轴下方代表的是“负方向”,所以“速度——时间”图象只能描述物体做“直线运动”的情况,如果做曲线运动,则画不出物体的“位移——时间”图象;
②“速度——时间”图象没有时间t的“负轴”,因时间没有负值,画图要注意这一点;
③“速度——时间”图象上图线上每一点的斜率代表的该点的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向;
④“速度——时间”图象上表示速度的图线与时间轴所夹的“面积”表示物体的位移。
10.(09·山东·18)2008年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行,后在远地点343千米处点火加速,由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道,在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是 ( BC )
A.飞船变轨前后的机械能相等
B.飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态[来源:学§科§网]
C.飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度
D.飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度
解析:飞船点火变轨,前后的机械能不守恒,所以A不正确。飞船在圆轨道上时万有引力来提供向心力,航天员出舱前后都处于失重状态,B正确。飞船在此圆轨道上运动的周期90分钟小于同步卫星运动的周期24小时,根据可知,飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度,C正确。飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时只有万有引力来提供加速度,变轨后沿圆轨道运动也是只有万有引力来提供加速度,所以相等,D不正确。
考点:机械能守恒定律,完全失重,万有引力定律
提示:若物体除了重力、弹性力做功以外,还有其他力(非重力、弹性力)不做功,且其他力做功之和不为零,则机械能不守恒。
根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、周期、动能、动量等状态量。由得,由得,由得,可求向心加速度。
11.(09·山东·22)图示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°,质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道端时,自动装货装置将质量为m的货物装入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下,与轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程。下列选项正确的是 ( BC )
A.m=M
B.m=2M
C.木箱不与弹簧接触时,上滑的加速度大于下滑的加速度
D.在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
解析:受力分析可知,下滑时加速度为,上滑时加速度为,所以C正确。设下滑的距离为l,根据能量守恒有,得m=2M。也可以根据除了重力、弹性力做功以外,还有其他力(非重力、弹性力)做的功之和等于系统机械能的变化量,B正确。在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和内能,所以D不正确。
考点:能量守恒定律,机械能守恒定律,牛顿第二定律,受力分析
提示:能量守恒定律的理解及应用。
12.(09·安徽·17)为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这 两个过程,如图所示。那么下列说法中正确的是 ( C )
A. 顾客始终受到三个力的作用
B. 顾客始终处于超重状态
C. 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下
D. 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方,再竖直向下
解析:在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左,电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上,由牛顿第三定律,它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下;在匀速运动的过程中,顾客与电梯间的摩擦力等于零,顾客对扶梯的作用仅剩下压力,方向沿竖直向下。
13.(09·安徽·18)在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的abcd,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中 ( D )[来源:Z,xx,k.Com]
A. 先作匀加速运动,后作匀减速运动
B. 先从高电势到低电势,后从低电势到高电势
C. 电势能与机械能之和先增大,后减小
D. 电势能先减小,后增大
解析:由于负电荷受到的电场力是变力,加速度是变化的。所以A错;由等量正电荷的电场分布知道,在两电荷连线的中垂线O点的电势最高,所以从b到a,电势是先增大后减小,故B错;由于只有电场力做功,所以只有电势能与动能的相互转化,故电势能与机械能的和守恒,C错;由b到O电场力做正功,电势能减小,由O到d电场力做负功,电势能增加,D对。
二、非选择题
14.(09·山东·24)(15分)如图所示,某货场而将质量为m1=100 kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面,为避免货物与地面发生撞击,现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道,使货物中轨道顶端无初速滑下,轨道半径R=1.8 m。地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板A、B,长度均为l=2m,质量均为m2=100 kg,木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为1,木板与地面间的动摩擦因数=0.2。(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10 m/s2)
(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。
(2)若货物滑上木板4时,木板不动,而滑上木板B时,木板B开始滑动,求1应满足的条件。
(3)若1=0。5,求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。
解析:(1)设货物滑到圆轨道末端是的速度为,对货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得,①设货物在轨道末端所受支持力的大小为,根据牛顿第二定律得,②
联立以上两式代入数据得③
根据牛顿第三定律,货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为3000N,方向竖直向下。
(2)若滑上木板A时,木板不动,由受力分析得④
若滑上木板B时,木板B开始滑动,由受力分析得⑤
联立④⑤式代入数据得⑥。
(3),由⑥式可知,货物在木板A上滑动时,木板不动。设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为,由牛顿第二定律得⑦
设货物滑到木板A末端是的速度为,由运动学公式得⑧
联立①⑦⑧式代入数据得⑨
设在木板A上运动的时间为t,由运动学公式得⑩
联立①⑦⑨⑩式代入数据得。
考点:机械能守恒定律、牛顿第二定律、运动学方程、受力分析
15.(09·安徽·22)(14分)在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃 了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示。设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取。当运动员与吊椅一起正以加速度上升时,试求
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力。
答案:440N,275N
解析:解法一:(1)设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉
力相等,吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示,则有:
由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力
(2)设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析如图所示,则有:
[来源:学§科§网Z§X§X§K]
由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力也为275N
解法二:设运动员和吊椅的质量分别为M和m;运动员竖直向下的拉力为F,对吊椅的压力大小为FN。
根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小为F,吊椅对运动员的支持力为FN。分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律
①
②
由①②得
16.(09·江苏·13)(15分)航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m =2㎏,动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2。
(1)第一次试飞,飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小;
(2)第二次试飞,飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h;(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 。
解析:
(1)第一次飞行中,设加速度为
匀加速运动
由牛顿第二定律
解得
(2)第二次飞行中,设失去升力时的速度为,上升的高度为
匀加速运动
设失去升力后的速度为,上升的高度为
由牛顿第二定律
解得
(3)设失去升力下降阶段加速度为;恢复升力后加速度为,恢复升力时速度为
由牛顿第二定律
F+f-mg=ma4
且
V3=a3t3
解得t3=(s)(或2.1s)
17.(09·海南物理·15)(9分)一卡车拖挂一相同质量的车厢,在水平直道上以的速度匀速行驶,其所受阻力可视为与车重成正比,与速度无关。某时刻,车厢脱落,并以大小为的加速度减速滑行。在车厢脱落后,司机才发觉并紧急刹车,刹车时阻力为正常行驶时的3倍。假设刹车前牵引力不变,求卡车和车厢都停下后两者之间的距离。
解析:设卡车的质量为M,车所受阻力与车重之比为;刹车前卡车牵引力的大小为,
卡车刹车前后加速度的大小分别为和。重力加速度大小为g。由牛顿第二定律有
设车厢脱落后,内卡车行驶的路程为,末速度为,根据运动学公式有
⑤
⑥
⑦
式中,是卡车在刹车后减速行驶的路程。设车厢脱落后滑行的路程为,有
⑧
卡车和车厢都停下来后相距
⑨
由①至⑨式得
带入题给数据得
评分参考:本题9分。①至⑧式各1分,式1分
18.(09·上海物理·22)(12分)如图A.,质量m=1kg的物体沿倾角(=37(的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k表示,物体加速度a与风速v的关系如图B.所示。求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数(;(2)比例系数k。
(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)
解析:(1)对初始时刻:mgsin(-(mgcos(=ma0
由图读出a0=4m/s2代入式,
解得:(==0.25;
(2)对末时刻加速度为零:mgsin(-(N-kvcos(=0
又N=mgcos(+kvsin(
由图得出此时v=5 m/s
代入式解得:k==0.84kg/s。
19.(09·广东物理·20)(17分)如图20所示,绝缘长方体B置于水平面上,两端固定一对平行带电极板,极板间形成匀强电场E。长方体B的上表面光滑,下表面与水平面的动摩擦因数=0.05(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同)。B与极板的总质量=1.0kg.带正电的小滑块A质量=0.60kg,其受到的电场力大小F=1.2N.假设A所带的电量不影响极板间的电场分布。t=0时刻,小滑块A从B表面上的a点以相对地面的速度=1.6m/s向左运动,同时,B(连同极板)以相对地面的速度=0.40m/s向右运动。问(g取10m/s2)
(1)A和B刚开始运动时的加速度大小分别为多少?
(2)若A最远能到达b点,a、b的距离L应为多少?从t=0时刻至A运动到b点时,摩擦力对B做的功为多少?
解析:⑴由牛顿第二定律有
A刚开始运动时的加速度大小 方向水平向右
B刚开始运动时受电场力和摩擦力作用
由牛顿第三定律得电场力
摩擦力
B刚开始运动时的加速度大小方向水平向左
⑵设B从开始匀减速到零的时间为t1,则有
此时间内B运动的位移
t1时刻A的速度,故此过程A一直匀减速运动。
此t1时间内A运动的位移
此t1时间内A相对B运动的位移
此t1时间内摩擦力对B做的功为
t1后,由于,B开始向右作匀加速运动,A继续作匀减速运动,当它们速度相等时A、B相距最远,设此过程运动时间为t2,它们速度为v,则有
对A 速度
对B 加速度
速度
联立以上各式并代入数据解得
此t2时间内A运动的位移
此t2时间内B运动的位移
此t2时间内A相对B运动的位移
此t2时间内摩擦力对B做的功为
所以A最远能到达b点a、b的距离L为
从t=0时刻到A运动到b点时,摩擦力对B做的功为
。
2008年高考题
1.(08宁夏理综20)一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与
车顶相连.小球某时刻正处于如图所示状态.设斜面对小球的支持力为N,细绳对
小球的拉力为T,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的 ( )
A.若小车向左运动,N可能为零 ? B.若小车向左运动,T可能为零
C.若小车向右运动,N不可能为 ? D.若小车向右运动,T不可能为零?
答案 ?AB??
解析 小球相对于斜面静止时,与小车具有共同加速度,如图甲、乙所示,向左的加速度最大则T=0,向右的加速度最大则N=0,根据牛顿第二定律,合外力与合加速度方向相同沿水平方向,但速度方向与力没有直接关系.
2.(08全国Ⅱ19)一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电荷量不变的小油滴,小油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比.若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为U,经一段时间后,小油滴以速率v匀速上升.若两极板间电压为-U,小油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是 ( )
?A.2v、向下 ? B.2v、向上?? C.3v、向下 ? D.3v、向上
?答案 C??
解析 以油滴为研究对象,根据共点力平衡条件:
不加电压时,mg-kv=0
所加电压为U时,mg+kv-
所加电压为-U时,mg+
由以上各式得:v'=3v,方向竖直向下.
3.(08山东理综19)直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所示.设投放
初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终
保持图示姿态.在箱子下落过程中,下列说法正确的是 ( )?
?A.箱内物体对箱子底部始终没有压力?
?B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大?
?C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大?
?D.若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
?答案 C?
?解析 因为下落速度不断增大,而阻力f ∝v2,所以阻力逐渐增大,当f =mg时,物体开始匀速下落.以箱和物体
为整体:(M+m)g- f =(M+m)a,f增大则加速度a减小.对物体:Mg-N=ma,加速度减小,则支持力N增大.
所以物体后来受到的支持力比开始时要增大,不可能“飘起来”.
4.(08天津理综19)在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,
A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对B加一竖直向下的
力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A
的作用力为F3.若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如上图所示,在此过程中 ( )
?A.F1保持不变,F3缓慢增大 B.F1缓慢增大,F3保持不变
?C.F2缓慢增大,F3缓慢增大 ? D.F2缓慢增大,F3保持不变?
答案 ?C??
解析 B的受力如图1所示,因为F和G的方向始终在竖直方向,当F增大时,F1′、F2′都缓慢增大,F1′=F1,
F2′=F2,所以F1、F2都缓慢增大.A物体受力如图乙所示.由图乙知F2sinθ=F3所以F3,缓慢增加 C对.
5.(08江苏7)如图所示,两光滑斜面的倾角分别为30°和45°、质量分别为2m
和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦),
分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两滑块位置,再由静止释放,则在
上述两种情形中正确的有 ( )
A.质量为2 m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用
B.质量为m的滑块均沿斜面向上运动?
C.绳对质量为m滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力?
D.系统在运动中机械能均守恒
答案 ?BD??
解析 因为斜面光滑,只有重力做功,机械能守恒.滑块不受沿斜面的下滑力.因为2mgsin 30°>mgsin 45°,
mgsin 30°<2mgsin 45°,所以两种情况质量为m的滑块均沿斜面向上运动.绳对m滑块的拉力等于该滑块
对绳的拉力.?
6.(08广东1)伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有 ( )
A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比?
B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比?
C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关?
D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时所需的时间与倾角无关
答案 ?B??
解析 设斜面的长度为L,倾角为θ.倾角一定时,小球在斜面上的位移s=,故选项A错误
小球在斜面上的速度v=gsinθ·t,故选项B正确;斜面长度一定时,小球到达底端时的速度v =,
小球到达底端时所需的时间t =,即小球到达底端时的速度及所需时间与倾角θ有关,故选项C、D错误.
7.(08江苏3)一质量为M的探空气球在匀速下降.若气球所受浮力F始终保持不变,
气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样
速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为 ( )
A.? B. ? C.? D. 0?
答案 ?A
解析 因阻力只与速率有关,以同样速率上升与下降所受阻力大小不变,设为f .?
则下降时,F+f = Mg ①?
上升时,F =(M-ΔM)g+f ②?
由①②得ΔM=2.
第二部分 两年联考题汇编
2010届高三联考题 牛顿运动定律
题组一
一、选择题[来源:Zxxk.Com]
1.北京西城区2010年高三理科综合练习在光滑水平面上放置两长度相同、质量分别为m1和m2的木板P、Q,在木板的左端各有一大小、形状、质量完全相同的物块a和b,木板和物块均处于静止状态。现对物块a和b分别施加水平恒力F1和F2,使它们向右运动。当物块与木板分离时,P、Q的速度分别为v1、v2,物块a、b相对地面的位移分别为s1、s2。已知两物块与木板间的动摩擦因数相同,下列判断正确的是 ( D )
A.若F1=F2、m1>m2,则、
B.若F1=F2、m1C.若F1 > F2、m1=m2,则、
D.若F1 < F2、m1=m2,则、
2.上海市2010届八校高三联考关于物体的惯性,下列说法中正确的是( C )
(A)骑自行车的人,上坡前要紧蹬几下,是为了增大惯性冲上坡
(B)子弹从枪膛中射出后,在空中飞行速度逐渐减小,因此惯性也减小
(C)物体惯性的大小,由物体质量大小决定
(D)物体由静止开始运动的瞬间,它的惯性最大
3.2010年长春市高中毕业班第一次调研测试用细绳拴一个质量为m的小球,小球将一端固定在墙上的水平轻弹簧压缩了(小球与弹簧不拴接),如图所示,将细线烧断后 ( CD )
A.小球立即做平抛运动
B.小球的加速度立即为g
C.小球脱离弹簧后做匀变速运动
D.小球落地时动能大于mgh
4.2010湛江市一模理综一个静止的质点,在0~5s时间内受到力F的作用,力的方向始终在同一直线上,力F 随时间t的变化图线如图所示。则质点在 ( C )
A.第2 S末速度方向改变
B.第2 s末加速度为零
C.第4 S末运动速度为零
D.第4 s末回到原出发点
二、非选择题
5.2010年安徽省“江南十校”届高三联考质量均为m的两个小物体A和B,静止放在足够长的水平面上,相距 L =12.5m。它们跟水平面间的动摩擦因数均为,其中A带电荷量为 q 的正电荷,与水平面的接触是绝缘的,B不带电。现在水平面附近空间加一水平向右的匀强电场,场强,A便开始向右运动,并与B发生多次对心碰撞,碰撞过程时间极短,每次碰撞后两物体交换速度,A带电量不变,B始终不带电。g 取10m/s2。试求
(1)A与B第1次碰撞后B的速度大小;
(2)A与B从第5次碰撞到第6次碰撞过程中B运动的时间;
(3)B运动的总路程。
解析:(1)对A,根据牛顿第二定律 ,解得加速度 1m/s2 (2分)
根据公式 解得A与B碰前速度 m/s (2分)
碰撞交换速度,第1次碰后,A的速度为0,B的速度 m/s。 (1分)
(2)对B,根据牛顿第二定律 ,解得加速度大小m/s2 (1分)[来源:学§科§网]
每次碰后B作匀减速运动,因其加速度大于A的加速度,所以B先停,之后A追上再碰,每次碰后A的速度均为0,然后加速再与B发生下次碰撞。 (1分)
第1次碰撞:碰后B运动的时间 (2分)
第2次碰撞:碰前A的速度为,则
为第1次碰后B的位移,则
由以上两式得
碰后B的速度 (1分)
碰后B运动的时间 (2分)
以此类推,第5次碰撞后B运动的时间 (2分)
(3)解法1:经过无数次碰撞,最终A、B停在一起;每次碰撞交换速度,说明碰撞过程无机械能损失,设B运动的总路程为x,根据能量守恒
(5分)
解得 (1分)
解法2:根据第(2)问的分析,经过n次碰撞后B的速度 (1分)
从第1次碰撞到第n次碰撞后B通过的总路程
(2分)
所以 (2分)
当时,即得B通过的总路程 (1分)
题组二
一、选择题
1.山东省潍坊市2010届高三上学期阶段性测试关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( AB )
A.不受外力作用的物体可能做直线运动
B.受恒定外力作用的物体可能做曲线运动
C.物体在恒力作用下可能做匀速圆周运动
D.物体在变力作用下速度大小一定发生变化
2. 陕西省西安高新一中2010届高三高考模拟如图所示,弹簧秤外壳质量为m0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩吊一重物质量为m,现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧秤,使其向上做匀加速直线运动,则弹簧秤的读数为( D ) A mg B mg C D
3.湖南省长沙市一中·雅礼中学2010届高三三月联考如图,质量为M的楔形物A静置在水平地面上,其斜面的倾角为.斜面上有一质量为m的小物块B,B与斜面之间存在摩擦.用恒力F沿斜面向上拉B,使之匀速上滑.在B运动的过程中,楔形物块A始终保持静止.关于相互间作用力的描述正确的有( CD )
A.B给A的作用力大小为
B.B给A摩擦力大小为
C.地面受到的摩擦力大小为
D.地面受到的压力大小为
4. 江苏省赣榆一中2010届高三单元检测如图所示,三角体由两种材料拼接而成,BC界面平行底面DE,两侧面与水平面夹角分别为30和60已知物块从A静止下滑,加速至B匀速至D;若该物块静止从A沿另一侧面下滑,则有 ( B )
A.通过C点的速率等于通过B点的速率
B.AB段的运动时间大于AC段的运动时间
C.将加速至C匀速至E
D.一直加速运动到E,但AC段的加速度比CE段大
5、江西会昌中学2009~2010学年第一学期第三次月考一辆空车和一辆满载货物的同型号汽车,在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶。两辆汽车同时紧急刹车后(即车轮不滚动只滑动),以下说法正确的是 ( C )
A.满载货物的汽车由于惯性大,滑行距离较大
B.满载货物的汽车由于受的摩擦力较大,滑行距离较小
C.两辆汽车滑行的距离相同
D.满载货物的汽车比空车先停下来
6.河南省桐柏实验高中2010届高三上学期期末模拟如图所示,ad、bd、 cd是竖直面内的三根固定的光滑细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,a点为圆周上最高点,d点为圆周上最低点。每根杆上都套有一个小圆环,三个圆环分别从a、b、c处由静止释放,用t1 、t2 、t3依次表示各环到达d点所用的时间,则( D )
A.t 1<t2< t3 B。t 1>t2> t3
C.t 3>t1> t2 D。t 1=t2 =t3
7.广东省阳东广雅中学2010届高三周测如图所示,光滑水平面上有质量分别为m1和m2的甲、乙两木块,两木块中间用一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧连接起来,现用一水平力F向左推木块乙,当两木块一起匀加速运动时,两木块之间的距离是 ( B )
A. B.
C. D.
8.山西省晋中市太谷中学2010届高三第二次练兵考试在物理学发展史上伽利略、牛顿等许许多多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献。 以下选项中符合他们观点的是 ( A )
A. 人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上跳起后,将落在起跳点的后方
B. 两匹马拉车比一匹马拉车跑得快,这说明:物体受的力越大速度就越大
C. 两物体从同一高度自由下落,较轻的物体下落较慢
D. 一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来;这说明:静止状态才是物体不受力时的“自然状态”
9.江苏省淮阴中学2010届高三学情调研物体A、B都静止在同一水平面上,它们的质量分别为mA、mB,与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB,用水平拉力F拉物体A、B,所得加速度a与拉力F关系图线如图中A、B所示,则( B )
A.μA=μB,mA>mB
B.μA>μB,mA<mB
C.可能有mA=mB
D.μA<μB,mA>mB
10. 河南省桐柏实验高中2010届高三上学期期末模拟如图所示,物体A B C放在光滑水平面上用细线a b连接,力F作用在A上,使三物体在水平面上运动,若在B上放一小物体D,D随B一起运动,且原来的拉力F保持不变,那么加上物体D后两绳中拉力的变化是( A )
A.Ta增大 B.Tb增大
C.Ta变小 D.Tb不变
11.浙江省金华一中2010届高三12月联考如图所示,一根轻弹簧竖直立在水平面上,下端固定。在弹簧正上方有一个物块从高处自由下落到弹簧上端O,将弹簧压缩。当弹簧被压缩了x0时,物块的速度减小到零。从物块和弹簧接触开始到物块速度减小到零过程中,物块加速度大小a随下降位移大小x变化的图象,可能是下图中的( D )
12. 天津市五校2010届高三上学期期中联考 如图1所示,在一辆足够长的小车上,有质量为m1、m2的两个滑块(m1>m2)原来随车一起运动,两滑块与车接触面的动摩擦因数相同,当车突然停止后,如不考虑其它阻力影响,则两个滑块( B )
A.一定相碰
B.一定不相碰
C.若车起先向右运动,则可能相碰
D.若车起先向左运动,则可能相碰
13. 江西会昌中学2009~2010学年第一学期第三次月考某同学找了一个用过的“易拉罐”在靠近底部的侧面打了一个洞,用手指按住洞,向罐中装满水,然后将易拉罐竖直向上抛出,空气阻力不计,则下列说法正确的是 ( D )
A.易拉罐上升的过程中,洞中射出的水的速度越来越快
B.易拉罐下降的过程中,洞中射出的水的速度越来越快
C.易拉罐上升、下降的过程中,洞中射出的水的速度都不变
D.易拉罐上升、下降的过程中,水不会从洞中射出
14.河南省桐柏实验高中2010届高三上学期期末模拟物体A B C 均静止在同一水平面上,它们的质量分别为mA、 mB、 mC,与平面的动摩擦因数分别为μA、μB 、μC,用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C所得加速度a与F的关系图线如图,对应的直线甲、乙、丙所示,甲、乙 直线平行,则以下说法正确的是( D )
①.μA< μB mA =mB ②.μ B >μC mB >mC
③.μB =μC mB >mC ④. μA<μC mA< mC
A.①② B.②④ C.③④ D.①④
15. 湖南师大附中2010届高三第五次月考试卷一个物体在多个力的作用下处于静止状态,如果仅使其中一个力的大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来的大小(此力的方向始终未变),在这过程中其余各力均不变。那么,下列各图中能正确描述该过程中物体速度变化情况的是 ( D )
16. 福建省厦门外国语学校2010届高三第三次月考压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,某位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图(a)所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中,电流表示数如图(b)所示,下列判断正确的是 ( D )
A.从t1到t2时间内,小车做匀速直线运动
B.从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动
C.从t2到t3时间内,小车做匀速直线运动
D.从t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动
17. 河南省桐柏实验高中2010届高三上学期期末模拟如图所示,重4N的物体A,被平行于斜面的细线栓在斜面的上端,整个装置保持静止状态,倾角为300的斜面被固定在测力计上,物块与斜面间无摩擦,装置稳定后,当细线被烧断物块正在下滑时与静止时比较,测力计的示数( C )
A.增加4N B。减少3N C.减少1N D。不变
二、非选择题
18.天津市五校2010届高三上学期期中联考科研人员乘气球进行科学考察.气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg.气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降的速度为1 m/s,且做匀加速运动,4 s内下降了12 m.为使气球安全着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少3 m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g=9.89 m/s2,则抛出压舱物前,气球的加速度为_________m/s2;抛掉的压舱物的质量为________kg。
答案:1 m/s2 101 kg
19.河南省桐柏实验高中2010届高三上学期期末模拟如图AB两滑环分别套在间距为1m的两根光滑平直杆上,A和B的质量之比为1∶3,用一自然长度为1m的轻弹簧将两环相连,在 A环上作用一沿杆方向大小为20N的拉力F,当两环都沿杆以相同的加速度a运动时,弹簧与杆夹角为53°。(cos53°=0.6)求:
(1)弹簧的劲度系数为多少?
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,A的加速度为a/,a/与a之间比为多少?(12分)
答案:(1)K=100N/m (2)a1:a2=3:1
20. 四川省广元中学2010届高三第四次月考在水平地面上有一质量为2kg的物体,物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动,10s后拉力大小减为F/3,该物体的运动速度随时间t的变化规律如图所示.求:
(1)物体受到的拉力F的大小.
(2)物体与地面之间的动摩擦因素.(g取10m/s2)
解:由牛顿第二定律得:
F-umg=ma1 ……① (2分)
umg-F/3=ma2 ……② (2分)
由图像可知:
a1=0.8 m/s2 ……③ (2分)
a2=2 m/s2 ……④ (2分)
由①②③④得F=8.4N (1分)
代入①得u=0.34 (1分)
21.福建省泉州市四校2010届高三上学期期末联考如图所示,一质量M=0.2kg的长木板静止在光滑的水平地面上,另一质量m=0.2kg的小滑块,以V0=1.2m/s的速度从长木板的左端滑上长木板。已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ1=0.4, g=10m/s2, 问:
(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相等?
(2)从小滑块滑上长木板,到小滑块与长木板相对静止,小滑块运动的距离为多少?(滑块始终没有滑离长木板)
解析:(1)(4分)分析m的受力,由牛顿第二定律有.
分析M的受力,由牛顿第二定律有.
设经过时间t两者速度相同.
且
代入数据,联解可得t=0.15s
(2) (4分)小滑块做匀减速运动.(1分)
初速度为.
(2分)
22.江苏省田家炳实验中学2010届高三上学期期末模拟如图(a)所示,质量为M=10kg的滑块放在水平地面上,滑块上固定一个轻细杆ABC,。在A端固定一个质量为m=2kg的小球,滑块与地面间的动摩擦因数为。现对滑块施加一个水平向右推力F1=84N,使滑块做匀速运动。求此时轻杆对小球的作用力F2的大小和方向。(取g=10m/s2)
有位同学是这样解的——小球受到的力及杆的作用力F2,因为是轻杆,所以F2方向沿杆向上,受力情况如图(b)所示。根据所画的平行四边形,可以求得
你认为上述解法是否正确?如果不正确,请说明理由,并给出正确的解答。
解析:结果不正确杆AB对球的作用力方向不一定沿着杆的方向
由牛顿第二定律,对整体有
解得
轻杆对小球的作用力F2与水平方向夹角斜向右上。
23.河南省开封高中2010届高三上学期1月月考有一个倾角为37°的固定斜面,斜面长,现将一个质量的物体放在斜面顶端,对物体施加一个沿斜面向上的恒力F作用F=2.4N。物体从静止开始沿斜面匀加速下滑,经过时间2s,物体恰好滑至斜面底端。
(1)求物体与斜面间的动摩擦因数;
(2)若对物体施加一水平向右的恒力F′,可使物体自斜面底端从静止开始仍经2s匀加速上升回到斜面顶端,问应加多大的水平恒力F′?
(已知)
解:(1)加速下降过程中,依牛顿第二定律
①
②
由①②解出 ③
(2)物体加速上升过程中未变,故a不变
④
解出 ⑤
24.河南省新郑州二中分校2010届高三第一次模拟跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞全部打开时,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即,已知比例系数。运动员和伞的总质量m=72kg,设跳伞塔足够高且运动员跳离塔后即打开伞,取,求:
(1)跳伞员的下落速度达到3m/s时,其加速度多大?
(2)跳伞员最后下落速度多大?
(3)若跳伞塔高200m,则跳伞员从开始跳下到即将触地的过程中,损失了多少机械能?
解:(1)由牛顿第二定律:
(4分)
(2)跳伞员最后匀速运动: (3分)
(3)损失的机械能: (3分)
25. 山东省潍坊市2010届高三上学期阶段性测试一质量m=2.0kg的小物块以一定的初速度冲上一个足够长的倾角为37o的固定斜面,某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机做出了小物块上滑过程的速度—时间图线,如图所示。(取sin37o=0.6,cos37o=0.8,g =10m/s2)求:[来源:学科网ZXXK]
(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;
(2)小物块与斜面间的动摩擦因数;
(3)小物块向上运动的最大距离。
解:(1)由图象可知, (2分)
(2)分析小物块的受力情况,根据牛顿第二定律,有
mgsin370+μmgcos370=ma (2分)
代入数据解得μ=0.25 (1分)
(3)由匀变速直线运动的规律,有
(2分)
解得S=4m (1分)
26.浙江省金华一中2010届高三12月联考在消防演习中,消防队员从一根树枝的长直轻绳上由静止滑下,经一段时间落地。为了获得演习中的一些数据,以提高训练质量,研究人员在轻绳上端安装一个力传感器并与数据处理系统相连接,用来记录消防队员下滑过程中轻绳收到的拉力与消防队员重力的比值随时间变化的情况。已知某队员在一次演习中的数据如图所示。
问:该消防队员在下滑过程中的最大速度和落地速度各是多少?(g取10m/s2)
解:由图线可知,该队员先在内以匀加速下滑,
然后在=1.5s时间内以匀减速下滑。
第1s钟内,由牛顿第二定律得:
∴m/s2 2分
最大速度: 2分
代入数据得:=4m/s 1分
在后1.5s时间内,由牛顿第二定律得: 2分
m/s2
消防队员落地时的速度: 2分
代入数据得:m/s 1分
27. 上海市六校2010届高三第一次联考如图所示,一质量为1 kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°。现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数(为。试求:
(1)小球运动的加速度a1;
(2)若F作用1.2s后撤去,小球上滑过程中距A点最大距离sm;
(3)若从撤去力F开始计时,小球经多长时间将经过距A点上方为2.25m的B点。
解析:(1)在力F作用时有:
(F-mg)sin30(-((F-mg)cos30(=ma1
a1=2.5 m/s2 (4分)
(2)刚撤去F时,小球的速度v1= a1t1=3m/s 小球的位移s1 = t1=1.8m (1分)
撤去力F后,小球上滑时有:
mgsin30(+(mgcos30(=ma2 a2=7.5 m/s2 (1分)
因此小球上滑时间t2= =0.4s 上滑位移s2= t2=0.6m (1分)
则小球上滑的最大距离为sm=2.4m (1分)
(3)在上滑阶段通过B点:
SAB- s1= v1 t3-a2t32
通过B点时间 t3=0.2 s ,另t3=0.6s (舍去) (3分)
小球返回时有:
mgsin30(-(mgcos30(=ma3 a3=2.5 m/s2 (1分)
因此小球由顶端返回B点时有:
sm- SAB =a3t42 t4 = (1分)
通过通过B点时间 t2+ t4= s(0.75s (1分)
28. 湖南师大附中2010届高三第五次月考试卷如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定且足够长的斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v—t图像如图乙所示。试求:
(1)拉力F的大小。
(2)t=4s时物体的速度v的大小。
【解析】
(1)设力F作用时物体的加速度为a1,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知 F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
撤去力后,由牛顿第二定律有
mgsinθ+μmgcosθ=ma2 ………………………………………(2分)
根据图像可知:a1=20m/s2,a2=10m/s2
代入解得 F=30N μ=0.5 …………………………………(2分)
(2)设撤去力后物体运动到最高点时间为t2,
v1=a2t2 ,解得t2=2s
则物体沿着斜面下滑的时间为t3=t-t1-t2=1s ……………………(2分)
设下滑加速度为a3,由牛顿第二定律
mgsinθ-μmgcosθ=ma3
有 a 3= 2 m/s2
t=4s时速度v=a3t3=2m/s ……………………(2分)
29.湖南省长沙市一中·雅礼中学2010届高三三月联考一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30o足够长的斜面,某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图。求:(g取10m/s2)
(1)滑块冲上斜面过程中加速度大小;
(2)滑块与斜面间的动摩擦因数;
(3)判断滑块最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端时的动能;若不能返回,求出滑块停在什么位置。
解析:(1)滑块的加速度 (2分)
(2)物体在冲上斜面过程中 (2分)
() (2分)
(3)滑块速度减小到零时,重力的分力小于最大静摩擦力,不能再下滑。 (1分)
滑块停在距底端1.5m处。 (2分)
30.四川省内江市2010届高三二模模拟 质量均为m的两个小物体A和B,静止放在足够长的水平面上,相距 L =12.5m。它们跟水平面间的动摩擦因数均为,其中A带电荷量为 q 的正电荷,与水平面的接触是绝缘的,B不带电。现在水平面附近空间加一水平向右的匀强电场,场强,A便开始向右运动,并与B发生多次对心碰撞,碰撞过程时间极短,每次碰撞后两物体交换速度,A带电量不变,B始终不带电。g 取10m/s2。试求
(1)A与B第1次碰撞后B的速度大小;
(2)A与B从第5次碰撞到第6次碰撞过程中B运动的时间;
(3)B运动的总路程。
解析:(1)对A,根据牛顿第二定律 ,解得加速度 1m/s2 (2分)
根据公式 解得A与B碰前速度 m/s (2分)
碰撞交换速度,第1次碰后,A的速度为0,B的速度 m/s。 (1分)
(2)对B,根据牛顿第二定律 ,解得加速度大小m/s2 (1分)
每次碰后B作匀减速运动,因其加速度大于A的加速度,所以B先停,之后A追上再碰,每次碰后A的速度均为0,然后加速再与B发生下次碰撞。 (1分)
第1次碰撞:碰后B运动的时间 (2分)
第2次碰撞:碰前A的速度为,则
为第1次碰后B的位移,则
由以上两式得
碰后B的速度 (1分)
碰后B运动的时间 (2分)
以此类推,第5次碰撞后B运动的时间 (2分)
(3)解法1:经过无数次碰撞,最终A、B停在一起;每次碰撞交换速度,说明碰撞过程无机械能损失,设B运动的总路程为x,根据能量守恒
(5分)
解得 (1分)
解法2:根据第(2)问的分析,经过n次碰撞后B的速度 (1分)
从第1次碰撞到第n次碰撞后B通过的总路程
(2分)
所以 (2分)
当时,即得B通过的总路程 (1分)
题组三
一、选择题
1.江苏省马塘中学2010届高三阶段测试重力为10N的质点放在光滑水平地面上,受到大小为2N的水平外力F1的作用,再施加一个大小为6N的水平外力F2后,以下说法正确的是( D )
A.若再施加一个大小为6N的外力,则不可能使该质点处于平衡状态
B.该质点所受合外力的最大值为18N,最小值为2N
C.F1的反作用力作用在该质点上,方向与F1的方向相反
D.该质点的加速度可能为5m/s2.
2.湖北省众望高中2010届高三周练弹簧秤挂在升降机的顶板上,下端挂一质量为2kg的物体.当升降机在竖直方向运动时,弹簧秤的示数始终是16N.如果从升降机的速度为3m/s时开始计时,则经过1s,升降机的位移可能是(g取10m/s2) ( AC )
A.2m B.3m C.4m D.8m
3.上海市建平中学2010届高三摸底测试马水平方向拉车,车匀速前进时,下列说法中正确的有 ( C )
A、马拉车的力与车拉马的力是一对平衡力
B、马拉车的力与车拉马的力是一对不同性质的力
C、马拉车的力与地面对车的阻力是一对平衡力
D、马拉车的力与地面对车的阻力是一对作用力与反作用力
4. 四川省宜宾市2010届高三摸底测试如图a所示,水平面上质量相等的两木块A、B,用以轻弹簧相连接,这个系统处于平衡状态.现用一竖直向上的力F拉动木块A,使木块A向上做匀加速直线运动(如图b),研究从力F刚作用在木块A瞬间到木块B刚离开地面瞬间的这一过程,并选定该过程中木块A的起点位置为座标原点.则下面图中能正确表示力F和木块A的位移x之间关系的图是 ( A )
5.湖北省襄樊四中2010届高三摸底考试如图1所示是一种汽车安全带控制装置的示意图.当汽车处于静止或匀速直线运动时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动.当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动.若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是( A )
A.向右行驶、突然刹车
B.向左行驶、突然刹车
C.向左行驶、匀速直线运动
D.向右行驶、匀速直线运动
6.湖南省长沙市一中2010届上学期高三第二次月考右图为某次实验中拍摄到的小滑块在粗糙水平面上滑动时的闪光照片。已知闪光频率为每秒l0次。当地重力加速度值为9.8m/s2,根据照片的比例得到滑块的位移数据为AB=3.96cm,BC=2.98cm,CD=2.00cm,DE=1.02cm。由此可知小滑块与水平面之间的动摩擦因数约为 ( C )
A.0.01 B.0.05
C.0.10 D.0.20
7. 上海市建平中学2010届高三摸底测试下列实例属于超重现象的是( BD )
A、汽车驶过拱形桥顶端
B、荡秋千的小孩通过最低点
C、跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动
D、火箭点火后加速升空
8.湖北省众望高中2010届高三周练在平直路上行驶的一节车厢内,用细线悬挂着一个小球,细线与竖直方向的夹角为θ,水平地板上的O点在小球的正下方,如图。当细线被烧断,小球落在地板上的P点,( CD )
A. P与O重合
B. 当车向右运动时P在O点的右侧
C. 当车向右运动时P在O点的左侧
D. 当车向左运动时P在O点的左侧
9.湖北省襄樊四中2010届高三摸底考试如图4所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB、BC两段,且2AB=BC.小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面之间的动摩擦因数分别为μ1、μ2.已知P由静止开始从A点释放,恰好能滑动到C点而停下,那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是( A )
A.tanθ= B.tanθ= C.tanθ=2μ1-μ2 D.tanθ=2μ2-μ1
10.湖北省众望高中2010届高三周练如图所示,质量相同的木块A、B用轻弹簧连接置于光滑的水平面上,开始时两木块静止且弹簧处于原长状态。现用水平恒力F推木块A,则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中: ( ABC )
A.两木块速度相同时,加速度aA< aB
B.两木块加速度相同时,速度vA>vB
C.B的加速度一直在增大
D.A的加速度先减小后增大
11. 上海市建平中学2010届高三摸底测试在静止的电梯里放一桶水,把一个轻弹簧的一端连在桶底,另一端连接在浸没在水中的质量为m的软木塞,如图所示.当电梯由静止开始匀加速下降(g>a)时,轻弹簧的长度将发生怎样的变化( B )
A、伸长量增加 B、 伸长量减小
C、伸长量保持不变 D、由伸长变为压缩
12.贵州省兴义市清华实验学校2010届高三9月月考一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮,绳的一端系一质量m=15kg的重物,重物静止于地面上,有一质量为10Kg的猴子,从绳子的另一端沿绳向上爬,如图所示,不计滑轮磨擦,在重物不离开地面的条件下,猴子向上爬的最大加速度为(g取10m/s2) ( C )
A.25m/s2 B.10 m/s2
C.5 m/s2 D.15 m/s2
13.湖南省长沙市一中2010届上学期高三第二次月考如图所示,不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦,物体A的质量为M,水平面光滑,当在绳的B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度为a1,当在绳B端施以F = mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度为a2,则a1与a2的大小关系是 ( C )
A.a1=a2 B.a1>a2
C.a1<a2 D.无法确定
14.江苏省淮阴中学2010届高三摸底考试如图,在光滑水平面上,放着两块长度相同,质量分别为M1和M2的木板,在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块。开始时,各物均静止,今在两物体上各作用一水平恒力F1、F2,当物块和木板分离时,两木板的速度分别为v1和v2,物体和木板间的动摩擦因数相同,下列说法正确的是 ( BD )
A.若F1=F2,M1>M2,则v1>v2
B.若F1=F2,M1<M2,则v1>v2
C.若F1>F2,M1=M2,则v1>v2
D.若F1<F2,M1=M2,则v1>v2
15. 上海市建平中学2010届高三摸底测试如图所示,在倾角为300的足够长的斜面上有一质量为m的物体,它受到沿斜面方向的力F的作用。力F可按图(a)、(b)(c)、(d)所示的四种方式随时间变化(图中纵坐标是F与mg的比值,力沿斜面向上为正)。已知此物体在t=0时速度为零,若用v1、v2 、v3 、v4分别表示上述四种受力情况下物体在3秒末的速率,则这四个速率中最大的是( C )
A、v1 B、v2 C、v3 D、v4
16. 江苏省马塘中学2010届高三阶段测试如图甲所示,物体原来静止在水平面上,用一水平力F拉物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,物体先静止后做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示.根据图乙中所标出的数据可计算出( ABC )
A.物体的质量 B.物体与水平面间的滑动摩擦力
C.物体与水平面间的最大静摩擦力 D.在F为14N时物体的速度大小
二、非选择题
17.上海市建平中学2010届高三摸底测试如图,圆环质量为M,经过环心的竖直钢丝AB上套有一质量为m的球,今将小球沿钢丝AB以初速vo竖直向上抛出。致使大圆环对地无作用力,则小球上升的加速度为 。小球能上升的最大高度为 。(设AB钢丝足够长,小球不能达到A点)
答案:(M+m)g/m;mv02/2(M+m)g.
18. 北京市第八十中学2009——2010学年度第一学期月考物体A、B的质量之比为mA:mB=4:1,使它们以相同的初速度沿水平地面滑行,若它们受到的阻力相等,那么它们停下来所用的时间之比为tA:tB=______,若两物体与地面的动摩擦因数相同,那么它们停下来所用的时间之比为tA:tB=______
答案:4:1;1:1
19.江苏省马塘中学2010届高三阶段测试质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连接,绳跨过位于倾角α=30°的光滑斜面顶端的轻滑轮,滑轮与转轴之间的摩擦不计,斜面固定在水平桌面上,如图所示。第一次,m1悬空,m2放在斜面上,用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。第二次,将m1和m2位置互换,使m2悬空,m1放在斜面上,发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为。求m1与m2之比。
解:
第一次,小物块受力情况如图所示,设T1为绳中张力,a1为两物块加速度的大小, l为斜面长,则有
(1)
(2)
(3)
第二次,m1与m2交换位置.设绳中张力为T2,两
物块加速度的大小为a2,则有
(4)
(5)
(6)
由 (1)、(2) 式注意到? =30°得 (7)
由 (4)、(5) 式注意到? =30°得 (8)
由 (3)、(6) 式得 (9)
由 (7)、(8)、(9) 式可解得 (10)
20. 山东省育才中学2010届高三9月月考如图所示,质量M=8 kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8 N,、当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2 kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数=0.2,小车足够长.求
(1)小物块放后,小物块及小车的加速度各为多大?
(2)经多长时间两者达到相同的速度?
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5 s小物块通过的位移大小为多少?(取g=l0 m/s2).
解:(1)物块的加速度----------------(2分)
小车的加速度:-----------(2分)
(2)由: --------------------------(2分)
得:t=1s --------------------------(1分)
(3)在开始1s内小物块的位移:---(1分)
最大速度:----------(1分)
在接下来的0.5s物块与小车相对静止,一起做加速运动
且加速度: ---------------(1分)
这0.5s内的位移: -------(1分)
通过的总位移--------------(1分)
21.湖北省众望高中2010届高三周练一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。初始时,传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度达到v0后,便以此速度做匀速运动。经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。
解:根据“传送带上有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。根据牛顿定律,可得
a=μg
设经历时间t,传送带由静止开始加速到速度等于v0,煤块则由静止加速到v,有
v0=a0t v=at
由于a此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹。
设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中,传送带和煤块移动的距离分别为s0和s,有
s0=a0t2+v0t' s=
传送带上留下的黑色痕迹的长度 l=s0-s
由以上各式得l=
22. 山东省育才中学2010届高三9月月考放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力大小;
(2)物块在3—6s中的加速度大小;
(3)物块质量是多少?
解:(1).在6—9s内物体匀速运动,
则物体所受滑动摩擦力--------------------(2分)
(2).由于图象的斜率就是物体的加速度
则: ------------------------------(3分)
(3).在3—6s内:F-f=ma --------------------------(2分)
得:m=1kg ----------------------------------(1分)
23.湖北省襄樊四中2010届高三摸底考试如图9所示,质量为m=lkg的小球穿在斜杆上,斜杆与水平方向的夹角为θ=30°,球恰好能在杆上匀速滑动.若球受到一大小为F=20N的水平推力作用,可使小球沿杆向上加速滑动(g取10m/s2),求:
(1)小球与斜杆间的动摩擦因数μ的大小;
(2)小球沿杆向上加速滑动的加速度大小.
答案:(1);(2)1.55m/s2.
解析:(1)(4分)对小球受力分析,由平衡条件可知:
平行于杆方向:mgsinθ=f1………………①
y轴方向:N1=mgcosθ………………② (1分)
f1=μN1………………③ (1分)
解得小球与斜杆间的动摩擦因数μ=tan30°=………④ (2分)
(2)(4分)水平推力作用后,由牛顿第二定律:
Fcosθ-mgsinθ-f2=ma………………⑤ (1分)
f2=μN2=μ(Fsinθ+mgcosθ) ……………⑥ (1分)
解得小球沿杆向上加速滑动的加速度:a=-10=1.55m/s2. (2分)
24. 山东省育才中学2010届高三9月月考航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m =2㎏,动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2。
(1)第一次试飞,飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小;
(2)第二次试飞,飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h;
解:(1)由 -------------------------------(1分)
得: ------------------------------------(1分)
由F-f-mg=ma -------------------------------------(1分)
得:f=4N ----------------------------------------(1分)
(2).前6s向上做匀加速运动
最大速度:--------------------------(1分)
上升的高度:=36m--------------------------(1分)
接下来向上做匀减速运动
加速度 ---------------------(2分)
上升的高度 --------------------------(1分)
最大高度:-------------------------(1分)
25.河南省武陟一中2010届高三第一次月考一卡车拖挂一相同质量的车厢,在水平直道上以v0 = 12 m/s的速度匀速行驶,其所受阻力可视为与车重成正比,与速度无关。某时刻,车厢脱落,并以大小为a = 2 m/s2的加速度减速滑行。在车厢脱落t = 3s后,司机才发觉并紧急刹车,刹车时阻力为正常行驶时的3倍。假设刹车前牵引力不变,求卡车和车厢都停下后两者之间的距离。
解:设卡车的质量为M,车所受阻力与车重之比为;刹车前卡车牵引力的大小为,
卡车刹车前后加速度的大小分别为和。重力加速度大小为g。由牛顿第二定律有
设车厢脱落后,内卡车行驶的路程为,末速度为,根据运动学公式有
⑤
⑥
⑦
式中,是卡车在刹车后减速行驶的路程。设车厢脱落后滑行的路程为,有
⑧
卡车和车厢都停下来后相距
⑨
由①至⑨式得
带入题给数据得
26. 山东省育才中学2010届高三9月月考质量为m=2kg的物体静止在水平面上,它们之间的动摩擦系数μ=0.5, 现在对物体施加以如图所示的拉力F=10N ,与水平方向夹角θ=37o(sin37o=0.6),经t=10s后撤去力F,在经一段时间,物体又静止.
求:(1)物体运动过程中最大速度多少?
(2)物体运动的总位移是多少?(g取10m/s2。)
解:(1)前10s一直做匀加速运动,
由: ------------------------(2分)
物体的加速度为:--------------------------(1分)
则:----------------------------------(1分)
(2)前10s的位移:-------------------(2分)
接下来物体做匀减速度运动
加速度: --------------------------(1分)
位移: --------------------------(2分)
则总位移 -------------------------(1分)
27.贵州省兴义市清华实验学校2010届高三9月月考如图所示,质量M = 0 . 1 kg 的有孔小球穿在固定的足够长的斜杆上,斜杆与水平方向的夹角θ=37° ,球与杆间的动摩擦因数μ=0 . 5 。小球受到竖直向上的恒定拉力F=1 . 2N 后,由静止开始沿杆斜向上做匀加速直线运动。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g 取10m/s2)求:
(1)斜杆对小球的滑动摩擦力的大小;
(2)小球的加速度;
(3)最初2s 内小球的位移。
解:(1)小球受力如右图所示,在垂直于斜面的方向上,有Fcosθ-mgcosθ-N=0
f=μN=0.08N
(2)由牛顿第二定律,在沿斜面方向上,
有Fsinθ-mgsinθ-f=ma
解得a=0.4m/s2
(3)小球在最初的2s内的位移为s=at2=0.8m
28.湖南省长沙市一中2010届上学期高三第二次月考如图所示,质量M = 1kg的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,取g=10m/s2,试求:
(1)若木板长L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端?
(2)若在铁块上的右端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的力F,通过分析和计算后,请在图中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力F大小变化的图像。(设木板足够长)
解析:(1)木块的加速度大小 =4m/s2
铁块的加速度大小 2m/s2
设经过时间t铁块运动到木板的右端,则有
解得:t=1s
(2)①当F≤ μ1(mg+Mg)=2N时,A、B相对静止且对地静止,f2=F
②设F=F1时,A、B恰保持相对静止,此时系统的加速度
2m/s2
以系统为研究对象,根据牛顿第二定律有
解得:F1=6N
所以,当2N ,
以M为研究对象,根据牛顿第二定律有
,
解得:
③当F>6N,A、B发生相对运动,=4N
画出f2随拉力F大小变化的图像如右
29.福建省龙岩二中2010届高三摸底考试如图所示,一质量M=2.0kg的长木板静止放在光滑水平面上,在木板的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块,小物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2.用恒力F向右拉动木板使木板在水平面上做匀加速直线运动,经过t=1.0s后撤去该恒力,此时小物块恰好运动到距木板右端l=1.0m处。在此后的运动中小物块没有从木板上掉下来.求:
(1)小物块在加速过程中受到的摩擦力的大小和方向;
(2)作用于木板的恒力F的大小;
(3)木板的长度至少是多少?
解:(1)小物块受力分析如图所示,设它受到的摩擦力大小为f
f=0.2×1.0×10N=2N 方向水平向右
(2)设小物块的加速度为a1,木板在恒力F作用下做匀加速直线运动时的加速度为a2,此过程中小物块的位移为s1,木板的位移为s2
则有:
对木板进行受力分析,如图所示,根据牛顿第二定律:F-f’=Ma2,
则F=f’+Ma2, 代入数值得出F=10N。
(3)设撤去F时小物块和木板的速度分别为v1和v2,撤去F后,木板与小物块组成的系统动量守恒,当小物块与木板相对静止时,它们具有共同速度V共
根据动量守恒定律得: mv1+Mv2=(m+M) V共
对小物块:根据动能定理:
对木板:根据动能定理:
代入数据:
所以木板的长度至少为L=l+l'=m≈1.7m
30.江苏省马塘中学2010届高三阶段测试如图所示,质量M=10kg、上表面光滑的足够长的木板在F=50N的水平拉力作用下,以初速度v0=5 m/s沿水平地面向右匀速运动。现有足够多的小铁块,它们的质量均为m=1kg,将一铁块无初速地放在木板的最右端,当木板运动了L=1m时,又无初速度地在木板的最右端放上第2块铁块,只要木板运动了L就在木板的最右端无初速度放一铁块。(取g=10m/s2)试问:
(1)第1块铁块放上后,木板运动了L时,木板的速度多大?
(2)最终木板上放有多少块铁块?
(3)最后一块铁块与木板右端距离多远?
解:(1)木板最初做匀速运动,由解得,
第l 块铁块放上后,木板做匀减速运动,即有:
代人数据解得:
(2)设最终有n块铁块能静止在木板上.则木板运动的加速度大小为:
第1 块铁块放上后:
第2 块铁抉放上后:
第n块铁块放上后:
由上可得:
木板停下时,,得n=6.6。即最终有7 块铁块放在木板上。
(3)从放上第1块铁块至刚放上第7 块铁块的过程中,由(2)中表达式可得:
从放上第7 块铁块至木板停止运动的过程中,设木板发生的位移为d ,则:
联立解得:
题组四
一、选择题
1.合肥一六八中学2010届高三第二次段考根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是( C )
A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢内的原来位置
B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
2. 北京市昌平一中高三年级第二次月考质量为M的木块静止在光滑的水平面上,质量为m的子弹以水平速度v0在下面两种情况下击中木块,并最终留在木块内。第一次木块被事先固定住,子弹在木块中钻入深度为s1,经历时间为t1;第二次木块不固定,子弹在木块中钻入深度为s2,经历时间为t2。两次击中木块过程中,子弹受的平均阻力相同。比较s1和s2,t1和t2,有:( D )
A.s1=s2; B.s1t2;
3.湖南省长沙市一中2010届高三第五次月考一辆空车和一辆满载货物的同型号汽车,在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶。两辆汽车同时紧急刹车后(即车轮不滚动只滑动),以下说法正确的是 ( C )
A.满载货物的汽车由于惯性大,滑行距离较大
B.满载货物的汽车由于受的摩擦力较大,滑行距离较小
C.两辆汽车滑行的距离相同
D.满载货物的汽车比空车先停下来
4.重庆八中2010届高三上学期第一次月考在滑冰场上,甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上,原来静止不动,在相互猛推一下后分别向相反方向运动。假定两板与冰面间的摩擦因数相同。已知甲的质量小于乙的质量,则( C )
A.在推的过程中,甲推乙的力小于乙推甲的力
B.在推的过程中,甲推乙的时间小于乙推甲的时间
C.在分开后,甲在冰上滑行的距离比乙远
D.在分开后,甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小
5.合肥一六八中学复读年级第二次段考如图所示,一个大人(甲)跟一个小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力气,结果大人把小孩拉过来了。对这个过程中作用于双方的力的关系,不正确的说法是 ( A )
A.大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大。
B.大人与小孩间的拉力是一对作用力与反作用力。
C.大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等。
D.在大人把小孩拉动的过程中,两人的拉力一样大。
6.湖南省长沙市一中2010届高三第五次月考如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块,其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为T。现用水平拉力F拉其中一个质量为3m的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是 ( C )
A.质量为2m的木块受到四个力的作用
B.当F逐渐增大到T时,轻绳刚好被拉断
C.当F逐渐增大到时,轻绳还不会被拉断
D.轻绳刚要被拉断时,质量为m和2m的木块间的摩擦力为
7.北京市昌平一中高三年级第二次月考下列实例属于超重现象的是( BD )
A.汽车驶过拱形桥顶端
B.荡秋千的小孩通过最低点
C.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动
D.火箭点火后加速升空
8.合肥一六八中学2010届高三第二次段考下列关于作用力与反作用力的说法中,正确的有( D )
A.作用力在前,反作用力在后,从这种意义上讲,作用力是主动作用力,反作用力是被动作用力
B.马拉车,车被马拉动了,说明马拉车的力比车拉马的力大
C.在氢原子中,电子绕着原子核(质子)做圆周运动,而不是原子核(质子)做圆周运动,说明原子核对电子的吸引力比电子对原子核(质子)的吸引力大
D.上述三种说法都是错误的
9. 北京市昌平一中高三年级第二次月考几位同学为了探究电梯起动和制动时的加速度大小,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。并用照相机进行了相关记录,如图所示。他们根据记录,进行了以下推断分析,其中正确的是( C )
A.根据图2和图3可估测出电梯向上起动时的加速度
B.根据图1和图2可估测出电梯向上制动时的加速度
C.根据图1和图5可估测出电梯向下制动时的加速度
D.根据图4和图5可估测出电梯向下起动时的加速度
10.合肥一六八中学复读年级第二次段考如图所示,物体A、B、C叠放在水平桌面上,水平力F作用于C物体,使A、B、C以共同速度向右匀速运动,且三者相对静止,关于摩擦力的说法,正确的是 ( B )
A.C不受摩擦力作用。
B.B不受摩擦力作用。
C.A受摩擦力的合力不为零。
D.以A、B、C为整体,整体受到的摩擦力为零。
11. 贵州省开阳三中2010届高三10月月考 如图2所示是一种汽车安全带控制装置的示意图.当汽车处于静止或匀速直线运动时,摆锤竖直悬挂,锁棒水平,棘轮可以自由转动,安全带能被拉动.当汽车突然刹车时,摆锤由于惯性绕轴摆动,使得锁棒锁定棘轮的转动,安全带不能被拉动.若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置,汽车的可能运动方向和运动状态是( AC )
A.向右行驶、突然刹车 B.向左行驶、突然刹车
C.向左行驶、突然加速 D.向右行驶、突然加速
12.合肥一六八中学2010届高三第二次段考电梯的顶部挂有一个弹簧秤,秤下端挂了一个重物,电梯匀速直线运动时,弹簧秤的示数为10N。电梯由静止开始做匀变速运动,在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为8N,关于电梯的运动,以下说法正确的是( B )
A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2m/s2
B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为2m/s2
C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为2m/s2
D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2m/s2
13.甘肃省兰州55中2010届高三第一学期期中考试卷质量为M的木块位于粗糙水平桌面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a,当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a,则 ( B )
A. B. C. D.
14.合肥一六八中学复读年级第二次段考放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t 的关系如图所示。取重力加速度g=10m/s2。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为 ( A )
A.m=0.5kg,μ=0.4 B.m=1.5kg,μ=
C.m=0.5kg,μ=0.2 D.m=1kg,μ=0.2
15.甘肃省兰州55中2010届高三第一学期期中考试卷一个以初速度沿直线运动的物体,t秒末速度为,如图4,则关于t秒内物体运动的平均速度和加速度a说法中正确的是( D )
A. B.s
C.a恒定 D.a随时间逐渐减小
16. 贵州省开阳三中2010届高三10月月考轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上,弹簧下端悬挂一个小球,电梯中有质量为50kg的乘客如图6所示,在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时的一半,取g=10m/s2这一现象表明( D ).
A.电梯此时可能正以1m/s2的加速度大小加速上升,也可能是以1m/s2加速大小减速上升
B.电梯此时不可能是以1 m/s2的加速度大小减速上升,只能是以5 m/s2的加 速度大小加速下降
C.电梯此时可能正以5m/s2的加速度大小加速上升,也可能是以5m/s2大小的加速度大小减速下降
D.不论电梯此时是上升还是下降,加速还是减速,乘客对电梯地板的压力大小一定是250N
17.合肥一六八中学2010届高三第二次段考如图所示,光滑水平面上,在拉力F作用下,AB共同以加速度a做匀加速直线运动,某时刻突然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度为a1和a2,则( D )
A.a1=0,a2=0
B.a1=a,a2=0
C.a1=a a
D.a1=a a2=-a
18.重庆八中2010届高三上学期第一次月考如图所示,在倾角为30°的足够长的光滑斜面上有一质量为的物体,它受到沿斜面方向的力F的作用。力F可按图(a)、(b)、(c)、(d)所示的四种方式随时间变化(图中纵坐标是F与mg的比值,为沿斜面向上为正)
已知此物体在t=0时速度为零,若用分别表示上述四种受力情况下物体在3秒末的速率,则这四个速率中最大的是 ( C )
A. B. C. D.
19.浙江省温州市十校联合体2010届高三期中联考如图(a)所示,用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图像如图(b)所示,若重力加速度g取10m/s2.根据图(b)中所提供的信息可以计算出( AB )
A.物体的质量
B.斜面的倾角
C.斜面的长度
D.加速度为6m/s2时物体的速度
20. 湖南省同升湖实验学校2010届高三第三次月考如图所示,在上表面光滑的小车上放有质量为的物块和质量为的小球,且.开始时,物块、小球与小车一起在水平面上做匀速直线运动,现让小车向右做匀加速运动,则( D )
A.由于,物块将向前与小球相碰
B.由于,物块的惯性大,在小车上小球相对物块向左运动
C.由于,物块的惯性大,在小车上小球相对物块向右运动
D.物块质量大,惯性也大,但在小车上小球相对物块仍静止
二、非选择题
21.北京市昌平一中高三年级第二次月考质量为50kg的物体放在光滑的水平面上,某人用绳子沿着与水平面成45°角的方向拉物体前进,绳子的拉力为200N,物体的加速度大小为 .在拉的过程中突然松手瞬间,物体的加速度大小为 。
答案: m/s2 0
22.湖南省长沙市一中2010届高三第五次月考已知水平面上A、B两点间的距离,质量kg的物块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,运动一段距离撤去该力,物块继续滑行停在B点,物块与水平面间的动摩擦因数,求恒力F为多大.(重力加速度g取10m/s2)
解析:设撤去力F前物块的位移为,加速度为,撤去力F时物块速度为,物块受到的滑动摩擦力,撤去力F后物块的加速度大小为,运动时间为,
则:
由牛顿第二定律:
由以上各式得 代入数据解得F=5N
23.合肥一六八中学2010届高三第二次段考额定功率为80kw的汽车在水平平直公路上行驶时最大速率可达20m/s,汽车质量为2t,如果汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,设运动过程中阻力不变。求:
(1)汽车所受阻力多大?
(2)3s末汽车的瞬时功率多大?
(3)汽车做匀加速运动的过程可以维持多长时间?
答案:(1)4000N (2)48000w(3)5s
24.贵州省开