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题型:简答题
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简答题

如图所示,静止在光滑水平桌面的布带上有一质量为m=1.0kg的小铁块,它离布带的右端距离为L=0.5m,铁块与布带间动摩擦因数为μ=0.1.现用力从静止开始向左以a0=2m/s2的加速度将布带从铁块下抽出,假设铁块大小不计,铁块不滚动,g取10m/s2

求:(1)将布带从铁块下抽出需要多长时间?

(2)布带对铁块做了多少功?

正确答案

解:(1)设铁块离开带时,相对桌面移动了x的距离,布带移动的距离为L+x,铁块滑动的加速度为a,

由牛顿第二定律得:μmg=ma,

a=μg=1m/s2

根据运动学公式有:L+x=

x=

解得:t==1s    

故将布带从铁块下抽出需要1s.

(2)x==0.5m           

布带对铁块做的功:W=μmgx=0.5J  

故布带对铁块做了0.5J的功.

解析

解:(1)设铁块离开带时,相对桌面移动了x的距离,布带移动的距离为L+x,铁块滑动的加速度为a,

由牛顿第二定律得:μmg=ma,

a=μg=1m/s2

根据运动学公式有:L+x=

x=

解得:t==1s    

故将布带从铁块下抽出需要1s.

(2)x==0.5m           

布带对铁块做的功:W=μmgx=0.5J  

故布带对铁块做了0.5J的功.

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题型:简答题
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简答题

如图a所示为杂技“顶杆”表演,一质量为m1=80kg的成年人站在地面上,肩上扛一质量为m2=5kg的竖直竹竿,竿上有一质量m3=30kg的小孩可看成是质点,竿上的小孩从竿的顶端A恰好下滑到竿的末端B,其速度-时间图象如图b所示,g取10m/s2,求:

(1)竿的长度lAB为多少;

(2)地面上的成人对地的最大压力为多少?

(3)小孩在加速下滑过程中受到摩擦力的冲量大小为多少?

正确答案

解:(1)由速度图象可知竿长为:l==3m;

(2)以杆、小孩和成人整体研究.小孩匀减速下降时,成人对地压力最大,加速度方向向上,系统超重.加速度大小由图象可得:

a1=2 m/s2

则:F=(m1+m2+m3)g+m3a1=1210N;

由牛顿第三定律可知,成人对地压力为1210N

(3)小孩加速下滑的加速度由图象可得:a2=1m/s2

由牛顿第二定律有:m3g-f=m3a

f=m3g-m3a=270N

摩擦力冲量为:If=ft=270×2 Ns=540Ns

答:(1)竿的长度lAB为3m.

(2)地面上的成人对地的最大压力为1210N;

(3)小孩在加速下滑过程中受到摩擦力的冲量大小为540Ns.

解析

解:(1)由速度图象可知竿长为:l==3m;

(2)以杆、小孩和成人整体研究.小孩匀减速下降时,成人对地压力最大,加速度方向向上,系统超重.加速度大小由图象可得:

a1=2 m/s2

则:F=(m1+m2+m3)g+m3a1=1210N;

由牛顿第三定律可知,成人对地压力为1210N

(3)小孩加速下滑的加速度由图象可得:a2=1m/s2

由牛顿第二定律有:m3g-f=m3a

f=m3g-m3a=270N

摩擦力冲量为:If=ft=270×2 Ns=540Ns

答:(1)竿的长度lAB为3m.

(2)地面上的成人对地的最大压力为1210N;

(3)小孩在加速下滑过程中受到摩擦力的冲量大小为540Ns.

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题型:简答题
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简答题

在水平面上放置一倾角为θ的斜面体A,质量为M,与水平面间动摩擦因数为μ1,其斜面上静放一质量为m的物块B,A、B间动摩擦因数为μ2(已知μ2>tanθ),如图所示.现将一水平向右的力F作用在斜面体A上,F的数值由零逐渐增加,当A、B将发生相对滑动时,F不再改变.设滑动摩擦力等于最大静摩擦力,求:

(1)B所受摩擦力的最大值;

(2)水平力F的最大值.

正确答案

解:(1)设最大加速度为a,在水平方向,对B有:

fcosθ-FNsinθ=ma

在竖直方向对B有:

fsinθ+FNcosθ=mg

又有:f=μ2FN

联立得:

(2)由以上各式解得:

把AB看做整体由牛顿第二定律得:

 F-μ1(M+m)g=(M+m)a

联立得:

答:(1)B所受摩擦力的最大值为

(2)水平力F的最大值为

解析

解:(1)设最大加速度为a,在水平方向,对B有:

fcosθ-FNsinθ=ma

在竖直方向对B有:

fsinθ+FNcosθ=mg

又有:f=μ2FN

联立得:

(2)由以上各式解得:

把AB看做整体由牛顿第二定律得:

 F-μ1(M+m)g=(M+m)a

联立得:

答:(1)B所受摩擦力的最大值为

(2)水平力F的最大值为

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,在光滑的水平地面上,有两个质量相等的物体,中间用劲度系数为k的轻质弹簧相连,在水平外力F1、F2的作用下运动,已知F1<F2,当该运动达到稳定时,弹簧的伸长量为(  )

A

B

C

D

正确答案

D

解析

解:以整体为研究对象,此时的加速度为:a=

隔离B对B受力分析,根据牛顿第二定律有:F2-F=ma

根据胡克定律得:F=kx,

解得,弹簧的伸长量:x=

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

如图,一块质量为M=2kg,长L=1m的匀质木板放在足够长的光滑水平桌面上,初始时速度为零.板的最左端放置一个质量m=1kg的小物块,小物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2,小物块上连接一根足够长的水平轻质细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮(细绳与滑轮间的摩擦不计,木板与滑轮之间距离足够长,g=10m/s2).

(1)若木板被固定,某人以恒力F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是多少?

(2)若木板不固定,某人仍以恒力F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是多少?

(3)若人以恒定速度v1=1m/s向下匀速拉绳,同时给木板一个v2=0.5m/s水平向左的初速度,则木块滑离木板所用的时间又是多少?

正确答案

解:(1)对小物块受力分析,由牛顿第二定律得:m受到的合力F=μmg=ma

可得:a=2m/s2

运动学公式s= 

 可得t1=ls

(2)对小物块、木板受力分析,由牛顿第二定律得:

对m:F-μmg=ma1

对M:μmg=Ma2         

可得:a1=2m/s2,a2=1m/s2

物块的位移s1=a1t2,木板的位移s2=a2t2

m相对于M向右运动,

所以s1-s2=L  

由以上三式可得t=s  

(3)若人以恒定速度v1=1m/s向下匀速拉绳,木板向左做匀减速运动,

对M而言,由牛顿第二定律得:μmg=Ma3

可得:a3=1m/s2,方向向右,

物块m向右匀速运动,其位移为x3=v1t   

木板向左的位移为x4=v2t-a3t2m和M沿相反方向运动,

所以得x3+x4=L 

由以上三式可得t=1s 

答:(1)若木板被固定,某人以恒力F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是1s;

(2)若木板不固定,某人仍以恒力F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是s;

(3)木块滑离木板所用的时间是1s.

解析

解:(1)对小物块受力分析,由牛顿第二定律得:m受到的合力F=μmg=ma

可得:a=2m/s2

运动学公式s= 

 可得t1=ls

(2)对小物块、木板受力分析,由牛顿第二定律得:

对m:F-μmg=ma1

对M:μmg=Ma2         

可得:a1=2m/s2,a2=1m/s2

物块的位移s1=a1t2,木板的位移s2=a2t2

m相对于M向右运动,

所以s1-s2=L  

由以上三式可得t=s  

(3)若人以恒定速度v1=1m/s向下匀速拉绳,木板向左做匀减速运动,

对M而言,由牛顿第二定律得:μmg=Ma3

可得:a3=1m/s2,方向向右,

物块m向右匀速运动,其位移为x3=v1t   

木板向左的位移为x4=v2t-a3t2m和M沿相反方向运动,

所以得x3+x4=L 

由以上三式可得t=1s 

答:(1)若木板被固定,某人以恒力F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是1s;

(2)若木板不固定,某人仍以恒力F=4N向下拉绳,则小木块滑离木板所需要的时间是s;

(3)木块滑离木板所用的时间是1s.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,一光滑斜面固定在水平面上,斜面上放置一质量不计的柔软薄纸带.现将质量为M=2kg的A物体和质量m=1kg的B物体轻放在纸带上.两物体可视为质点,物体初始位置数据如图,A、B与纸带间的动摩擦因数分别为μA=0.5、μB=0.8(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2).则(  )

A物体A离开纸带前匀加速下滑,物体B静止不动

B物体A离开纸带后匀速下滑,物体B匀加速下滑

C两物体同时由静止释放后,A物体滑离纸带需要的时间是0.8s

D两物体同时由静止释放后,B物体经1.8s到达水平面上

正确答案

A,C,D

解析

解:A、对A分析,因为mAgsin53°>μAmAgcos53°,知A的加速度a==5m/s2.A离开纸带前做匀加速直线运动.对B、mBgsin37°<μBmBgcos37°,知B能保持纸带相对静止,因为A对纸带的最大摩擦力大于B重力沿斜面方向上的分力,则物体B能保持静止.故A正确,B错误.

C、两物体同时静止释放,在A滑离纸带前,A做匀加速直线运动,B与纸带处于静止,根据,解得t=,知A物体滑离纸带所需的时间为0.8s.故C正确.

D、当A物体滑离纸带后,B物体与纸带向下做匀加速直线运动,a′=gisn37°=6m/s2.则,解得,则B物体到达水平面的时间t=0.8+1s=1.8s.故D正确.

故选ACD.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,A和B的质量分别是1kg和2kg,弹簧和悬线的质量不计,在A上面的悬线烧断的瞬间(  )

AA的加速度等于2g

BA的加速度等于g

CB的加速度为零

DB的加速度为g

正确答案

C

解析

解:A、B、对A受力分析知道,原来受到绳的拉力向上,重力向下,弹力向下,故烧断后A的受力只剩重力,弹簧弹力,故烧断后A的合力为FA=mAg+F=mAg+mBg=3g,故其加速度为==3g,故A错误,B错误;

C、D、烧断后绳的拉力立刻消失,而弹簧弹力不变,对B受力分析可以知道,烧断绳前后B都是受重力和弹簧弹力,且烧断前B受力平衡,故烧断后仍平衡,即弹力等于B的重力F=mBg,B的加速度为零,故C正确,D错误;

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

在一长为s,倾角为θ,沿顺时针方向匀速运动的传送带的下端A点,每隔相等的时间T就轻轻放上一个相同的工件,如图所示.已知工件与传送带间动摩擦因数为μ,工件质量均为m.经测量,发现后面那些已经和传送带达到相同速度的工件之间的距离为L,则下列判断正确的有(  )

A传送带的速度大小为

B传送带的速度大小可能小于

C每个工件与传送带间因摩擦而产生的热量为Q=

D传送带每传送一个工件而多消耗的能量为E=+

正确答案

A,C

解析

解:A、B、工件在传送带上先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,每个工件滑上传送带后运动的规律相同,可知x=vT,解得传送带的速度v=.故A正确、B错误;

C、设每个工件匀加速运动的时间为t,根据牛顿第二定律得,工件的加速度为μgcosθ-gsinθ,根据v=v0+at,解得:t=工件与传送带相对滑动的路程为:

△x=,则摩擦产生的热量为:Q=μmgcosθ△x=.故C正确;

D、根据能量守恒得,传送带因传送一个工件多消耗的能量E=mv2+mgh+μmg△x=,.故D错误;

故选:AC

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题型:填空题
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填空题

一物体受到两个互相垂直的外力作用,已知F1=3N,F2=4N,物体在这两个力作用下获得的加速度为5m/s2,那么物体的质量为______kg,由F1和F2单独作用时,各自产生的加速度大小分别为______m/s2______m/s2

正确答案

1

3

4

解析

解:根据平行四边形定则知,物体所受的合力

则物体的质量m=

F1单独作用时的加速度,F2单独作用时的加速度

故答案为:1,3,4.

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题型:简答题
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简答题

一个物体,受到F1=4N的力,产生a1=2m/s2的加速度,要使它产生a2=3m/s2的加速度,需要施加多大的作用力?

正确答案

解:物体的质量:m===2kg,

由牛顿第二定律可知,作用力:

F2=ma2=2×3=6N;

答:需要施加的作用力为6N.

解析

解:物体的质量:m===2kg,

由牛顿第二定律可知,作用力:

F2=ma2=2×3=6N;

答:需要施加的作用力为6N.

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题型:简答题
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简答题

某电视台闯关竞技节目的第一关是雪滑梯,其结构可以简化为下图模型,雪滑梯顶点距地面高h=15m,滑梯斜面部分长l=25m,在水平部分距离斜道底端为x0=20m处有一海绵坑.比赛时参赛运动员乘坐一质量为M的雪轮胎从赛道顶端滑下,在水平雪道上某处翻离雪轮胎滑向海棉坑,运动员停在距离海绵坑1m范围内算过关.已知雪轮胎与雪道间的动摩擦因数μ1=0.3,运动员与雪道间动摩擦因数为μ2=0.8,假没运动员离开雪轮胎的时间不计,运动员落到雪道上时的水平速度不变,求质量为m的运动员(可视为质点)在水平雪道上的什么区域离开雪轮胎才能闻关成功.

正确答案

解:设运动员乘坐雪轮胎沿斜槽滑动时的加速度为a0,滑道底端时的速度大小为v,有:

(m+M)gsinθ-μ1(M+m)gcosθ=(m+M)a0

根据速度位移公式,有:

 v2=2a0

代入数据解得:m/s

在水平轨道上运动时,运动员乘坐雪轮胎时加速度大小为a1,翻下后加速度大小为a2,由牛顿运动定律得:

 μ1(m+M)g=(m+M)a1 

 μ2mg=ma2 

设在距离海绵坑x1处翻下时刚好滑道海绵坑边停下,翻下时速度为v1,则有:

 v2-=2a1(x0-x1

  

联立并代入数据解得:x1=6m

设在距离海绵坑x2处翻下刚好滑到距离海绵坑边1m处停下,翻下时速度为v2,则有:

 

 

联立并代入数据解得:x2=7.6m

答:选手应该在距离海绵坑7.6m至6m之间的区域离开雪轮胎,才能闯关成功.

解析

解:设运动员乘坐雪轮胎沿斜槽滑动时的加速度为a0,滑道底端时的速度大小为v,有:

(m+M)gsinθ-μ1(M+m)gcosθ=(m+M)a0

根据速度位移公式,有:

 v2=2a0

代入数据解得:m/s

在水平轨道上运动时,运动员乘坐雪轮胎时加速度大小为a1,翻下后加速度大小为a2,由牛顿运动定律得:

 μ1(m+M)g=(m+M)a1 

 μ2mg=ma2 

设在距离海绵坑x1处翻下时刚好滑道海绵坑边停下,翻下时速度为v1,则有:

 v2-=2a1(x0-x1

  

联立并代入数据解得:x1=6m

设在距离海绵坑x2处翻下刚好滑到距离海绵坑边1m处停下,翻下时速度为v2,则有:

 

 

联立并代入数据解得:x2=7.6m

答:选手应该在距离海绵坑7.6m至6m之间的区域离开雪轮胎,才能闯关成功.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•太原期末)如图所示,倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带,传送带正以6m/s速度运动,运动方向如图所示.一个质量为m的物体(物体可以视为质点),从h=3.2m高处由静止沿斜面下滑,物体经过A点时,不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,都不计其速率变化.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g=10m/s2,则:

(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间;

(2)物体在传送带上向左运动的最远距离(传送带足够长);

(3)物体第一次通过传送带返回A点后,沿斜面上滑的最大高度为多少.

正确答案

解:(1)物体在斜面上的加速度大小

根据

解得t=

滑到底端的速度v=a1t=5×1.6m=8m/s

(2)物体在传送带上做匀减速运动的加速度大小

则物体在传送带上向左运动的最远距离x=

(3)因为物块速度减为零后,返回做匀加速直线运动,返回时速度达到传送带速度后做匀速直线运动,所以物块返回到A点的速度为6m/s,

则上滑的距离s=,上升的高度h

答:(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要1.6s.

(2)物体在传送带上向左运动的最远距离为6.4m.

(3)物体第一次通过传送带返回A点后,沿斜面上滑的最大高度为1.8m.

解析

解:(1)物体在斜面上的加速度大小

根据

解得t=

滑到底端的速度v=a1t=5×1.6m=8m/s

(2)物体在传送带上做匀减速运动的加速度大小

则物体在传送带上向左运动的最远距离x=

(3)因为物块速度减为零后,返回做匀加速直线运动,返回时速度达到传送带速度后做匀速直线运动,所以物块返回到A点的速度为6m/s,

则上滑的距离s=,上升的高度h

答:(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要1.6s.

(2)物体在传送带上向左运动的最远距离为6.4m.

(3)物体第一次通过传送带返回A点后,沿斜面上滑的最大高度为1.8m.

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题型:填空题
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填空题

某同学用竖直向上的力F拉物体,测量物体的加速度a与拉力F间的关系,根据测得的结果画出a-F图象,如图所示.由图象可知,物体的质量m=______kg.

正确答案

2

解析

解:由画出a-F图象可得:a=kF

再由牛顿第二定律得:a= 

则:k=  即:m===2

故答案为:2

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量M=1kg且足够长的木板静止在水平面上,与水平面间动摩擦因数μ1=0.1.现有一质量m=2kg的小铁块以v0=3m/s的水平速度从左端滑上木板,铁块与木板间动摩擦因数μ2=0.2.重力加速度g=10m/s2.求:

(1)经过多长时间小铁块与木板速度相同?

(2)从木板开始运动至停止的整个过程中,小铁块相对地面的位移?

(3)从木板开始运动至停止的整个过程中,木板与地面摩擦产生的热量是多少?

正确答案

解:(1)设铁块和木块的加速度大小分别a1和a2,对铁块受力分析,由牛顿第二定律可得:

 μ2mg=ma1

代入数据解得:a1=2m/s2

对木板可得:μ2mg-μ1(m+M)g=Ma2,a2=1m/s2

故铁块和木板的加速度大小分别为2m/s2和1m/s2

铁块先向右减速,木板向右加速,两者速度相等后,又一起向右减速,直到静止.

设木板从开始运动到最大速度相同所需时间为t,最大速度为v,由运动学公式可知:

 v=v0-a1

 v=a2t    

两式联立可得:t=1s,v=1m/s

故经过1s时间小铁块与木板速度相同,木板的最大速度为1m/s.

(2)设铁块和木板速度相等前,铁块和木板的位移分别为x1和x2,一起匀减速运动的加速度大小为a3,位移为x3,则由运动学公式可知:

则得:

  x1==m=2m,x2==m=0.5m 

根据牛顿第二定律得

 a3=1g=1m/s2

则得 x2==m=0.5m  

故小铁块相对地面的总位移 x=x1+x3=2.5m

(3)木板的总位移:x=x1+x3=1m

故木板与地面摩擦产生的热量:Q=μ1(m+M)gx=3J

答:(1)经过1s长时间小铁块与木板速度相同.

(2)从木板开始运动至停止的整个过程中,小铁块相对地面的位移是2.5m

(3)从木板开始运动至停止的整个过程中,木板与地面摩擦产生的热量是3J.

解析

解:(1)设铁块和木块的加速度大小分别a1和a2,对铁块受力分析,由牛顿第二定律可得:

 μ2mg=ma1

代入数据解得:a1=2m/s2

对木板可得:μ2mg-μ1(m+M)g=Ma2,a2=1m/s2

故铁块和木板的加速度大小分别为2m/s2和1m/s2

铁块先向右减速,木板向右加速,两者速度相等后,又一起向右减速,直到静止.

设木板从开始运动到最大速度相同所需时间为t,最大速度为v,由运动学公式可知:

 v=v0-a1

 v=a2t    

两式联立可得:t=1s,v=1m/s

故经过1s时间小铁块与木板速度相同,木板的最大速度为1m/s.

(2)设铁块和木板速度相等前,铁块和木板的位移分别为x1和x2,一起匀减速运动的加速度大小为a3,位移为x3,则由运动学公式可知:

则得:

  x1==m=2m,x2==m=0.5m 

根据牛顿第二定律得

 a3=1g=1m/s2

则得 x2==m=0.5m  

故小铁块相对地面的总位移 x=x1+x3=2.5m

(3)木板的总位移:x=x1+x3=1m

故木板与地面摩擦产生的热量:Q=μ1(m+M)gx=3J

答:(1)经过1s长时间小铁块与木板速度相同.

(2)从木板开始运动至停止的整个过程中,小铁块相对地面的位移是2.5m

(3)从木板开始运动至停止的整个过程中,木板与地面摩擦产生的热量是3J.

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题型: 单选题
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单选题

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,与水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与拉力F的关系图线如图所对应的直线甲、乙、丙所示,甲、乙直线平行,则以下说法正确的是(  )

①μA<μB,mA=mB②μB>μC,mB>mC ③μBC,mB>mC  ④μA<μC,mA<mC

A①②

B②③

C①④

D③④

正确答案

C

解析

解:根据牛顿第二定律得

  F-μmg=ma

得a=

根据数学知识得知,a-F图象的斜率k=,由图象看出,甲乙的斜率相等,大于丙的斜率,则mA=mB<mC

当F=0时,a=-μg,则根据图象看出,μA<μBC

综上μA<μC,mA<mC

故选C

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