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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•大庆校级期中)如图,将小砝码至于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为M和m,各接触面间的动摩擦因数均为μ,砝码与纸板左端的距离及桌面右端的距离均为d.现用水平向右的恒定拉力F拉动纸板,下列说法正确的是(  )

A纸板相对砝码运动时,纸板所受摩擦力的大小为μ(M+m)g

B要使纸板相对砝码运动,F一定大于2μ(M+m)g

C若砝码与纸板分离时的速度小于,砝码不会从桌面上掉下

D当F=μ(2M+4m)g时,砝码恰好到达桌面边缘

正确答案

B,C,D

解析

解:A、当纸板相对砝码运动时,纸板所受的摩擦力:μ(M+m)g+μMg,故A错误.

B、设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有:μMg=Ma1,F-μMg-μ(M+m)g=ma2,发生相对运动需要a2>a1,解得:F>2μ(M+m)g,故B正确.

C、若砝码与纸板分离时的速度小于,砝码匀加速运动的位移小于=,匀减速运动的位移小于==,则总位移小于d,不会从桌面掉下,故C正确.

D、当F=μ(2M+4m)g时,砝码未脱离时的加速度a1=μg,纸板的加速度:a2==3μg,根据a2t2-a1t2=d,解得:t=,则此时砝码的速度v=a1t=,砝码脱离纸板后做匀减速运动,匀减速运动的加速度大小a′=μg,则匀减速运动的位移:x==d,而匀加速运动的位移x′=a1t2=d,则砝码恰好到达桌面边缘,故D正确.

故选:BCD.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量m=2kg的物体静止于水平地面上A处,A、B间距离为L=20m,用大小为F=30N,方向水平向右的外力拉此物体,经t=2s物体运动至B处.

(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;

(2)现将拉力的方向改为斜向上与水平向右方向成37°,并保持大小仍为30N,使物体从A处由静止开始运动,求物体经t=2s时的位移大小.

正确答案

解:(1)物体做匀加速直线运动时,根据L=at2得:

a==m/s2=10m/s2

根据牛顿第二定律得:F-f=ma,

解得:f=30-2×10N=10N.

则动摩擦因数:μ===0.5.

(2)根据牛顿第二定律得:Fcos37°-f=ma′

Fsin37°+FN=mg

f=μFN

联立代入数据解得:a′=11.5m/s2

根据x=a′t2得:x=×11.5×4m=23m.

答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5.

(2)物体经t=2s时的位移大小为23m.

解析

解:(1)物体做匀加速直线运动时,根据L=at2得:

a==m/s2=10m/s2

根据牛顿第二定律得:F-f=ma,

解得:f=30-2×10N=10N.

则动摩擦因数:μ===0.5.

(2)根据牛顿第二定律得:Fcos37°-f=ma′

Fsin37°+FN=mg

f=μFN

联立代入数据解得:a′=11.5m/s2

根据x=a′t2得:x=×11.5×4m=23m.

答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5.

(2)物体经t=2s时的位移大小为23m.

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题型: 多选题
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多选题

运动员手持兵乓球拍托着球沿平直跑到匀加速跑动,设球拍和球的质量分别为M、m,球拍平面和水平面之间的夹角为θ,球拍与球保持相对静止,摩擦及空气阻力不计,则(  )

A球拍对球的作用力大于mgcosθ

B运动员对球拍的作用力为Mgcosθ

C运动员的加速度为gtanθ

D若运动员的加速度大于gtanθ,球可能沿球拍向下运动

正确答案

A,C

解析

解:A、对乒乓球:受到重力mg和球拍的支持力N,作出力图如图,根据牛顿第二定律得:

Nsinθ=ma

Ncosθ=mg

解得,a=gtanθ,N=

以球拍和球整体为研究对象,如图2,根据牛顿第二定律得:

运动员对球拍的作用力为F=,故AC正确,B错误.

D、当a>gtanθ时,球将向上运动,.故D错误.

故选:AC.

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题型:简答题
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简答题

一平板车,质量M=100kg,停在水平路面上,车身的平板离地面的高度h=1.25m,一质量m=50kg的物块置于车的平板上,它到车尾端的距离b=1.00m,与车板间的动摩擦因数μ=0.20.如图所示.今对平板车施一水平方向的恒力使车向前行驶,结果物块从车板上滑落.物块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离s0=2.0m,求物块落地时,落地点到车尾的水平距离s.不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦,取g=10m/s2

正确答案

解:以m为研究对象进行分析,m在水平方向只受一个摩擦力f的作用,f=μmg,

  根据牛顿第二定律知f=ma1  

  a1=μg=0.20×10m/s2=2m/s2  

如图,

m从A点运动到B点,做匀加速直线运动,sAB=s0-b=1.00m,

运动到B点的速度υB为:

υB=m/s=2m/s  

物块在平板车上运动时间为t1=s=1s,在相同时间里平板车向前行驶的距离s0=2.0m,则

s0=,所以平板车的加速度 m/s2   

此时平板车的速度为 v2=a2t1=4×1=4m/s   

m从B处滑落时,以υB为初速度做平抛运动,落到C的水平距离为s1,下落时间为t2

则 h=      

 s  

 s1=vBt2=2×0.5m=1.0 m            

对平板车M,在m未滑落之前,水平方向受二力作用,即F和物块对平板车的摩擦力f,二者方向相反,平板车加速度为a2,由牛顿第二定律得:F-f=Ma2

则有:F=Ma2+f=(100×4+0.2×50×10)N=500N      

当m从平板车的B点滑落以后,平板车水平方向只受F作用,而做加速度为

a3的匀加速运动,由牛顿第二定律得:F=Ma3   即m/s2

在m从B滑落到C点的时间t=0.5s内,M运动距离s2m

物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为   

s=s2-s1=(2.625-1)m=1.625m      

答:物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为1.625m.

解析

解:以m为研究对象进行分析,m在水平方向只受一个摩擦力f的作用,f=μmg,

  根据牛顿第二定律知f=ma1  

  a1=μg=0.20×10m/s2=2m/s2  

如图,

m从A点运动到B点,做匀加速直线运动,sAB=s0-b=1.00m,

运动到B点的速度υB为:

υB=m/s=2m/s  

物块在平板车上运动时间为t1=s=1s,在相同时间里平板车向前行驶的距离s0=2.0m,则

s0=,所以平板车的加速度 m/s2   

此时平板车的速度为 v2=a2t1=4×1=4m/s   

m从B处滑落时,以υB为初速度做平抛运动,落到C的水平距离为s1,下落时间为t2

则 h=      

 s  

 s1=vBt2=2×0.5m=1.0 m            

对平板车M,在m未滑落之前,水平方向受二力作用,即F和物块对平板车的摩擦力f,二者方向相反,平板车加速度为a2,由牛顿第二定律得:F-f=Ma2

则有:F=Ma2+f=(100×4+0.2×50×10)N=500N      

当m从平板车的B点滑落以后,平板车水平方向只受F作用,而做加速度为

a3的匀加速运动,由牛顿第二定律得:F=Ma3   即m/s2

在m从B滑落到C点的时间t=0.5s内,M运动距离s2m

物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为   

s=s2-s1=(2.625-1)m=1.625m      

答:物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为1.625m.

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题型: 单选题
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单选题

为了研究蹦床运动员跃起的高度,可在弹性网上安装压力传感器,利用传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力大小,并由计算机作出压力-时间图象(如图所示).运动员在空中运动时可视为质点,则可依据传感器描绘的F-t图象估算出运动员跃起的最大高度为 (g取10m/s2)(  )

A1.5m

B1.8m

C5.0m

D7.2m

正确答案

C

解析

解:由图可知运动员在空中的最长时间为:t=4.3s-2.3s=2s

运动员做竖直上抛运动,所以跃起最大高度为:

将t=2s带入得:h==5m,故ABD错误,C正确.

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•淮安校级期末)滑雪运动员从斜面倾斜角为θ=37°的斜坡顶端由静止滑下,已知斜坡长为L=40m,运动员滑到底端用时t=4s,求:

(1)下滑的加速度a大小;

(2)滑到底端时的速度v大小;

(3)滑雪板与斜坡间的动摩擦因素μ大小.

正确答案

解:(1)在下滑过程中做初速度为零的匀加速运动

得:

(2)到达底端时的速度为v=at=5×4m/s=20m/s

(3)由牛顿第二定律可知mg•sinθ-μ•mg•cosθ=ma

代入数据得:μ=0.125

答:(1)下滑的加速度a大小是5 m/s2

(2)滑到底端时的速度v大小是20m/s;

(3)滑雪板与斜坡间的动摩擦因素μ大小是0.125.

解析

解:(1)在下滑过程中做初速度为零的匀加速运动

得:

(2)到达底端时的速度为v=at=5×4m/s=20m/s

(3)由牛顿第二定律可知mg•sinθ-μ•mg•cosθ=ma

代入数据得:μ=0.125

答:(1)下滑的加速度a大小是5 m/s2

(2)滑到底端时的速度v大小是20m/s;

(3)滑雪板与斜坡间的动摩擦因素μ大小是0.125.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,光滑水平面上物体A和B以轻弹簧相连接,在水平拉力F=12N的作用下做匀加速直线运动,已知A和B的质量分别为4Kg和2Kg,当突然撤掉力F的瞬时,A的加速度大小为______,B的加速度大小为______

正确答案

2m/s2

4m/s2

解析

解:先对AB整体分析,受重力、支持力和拉力,根据牛顿第二定律,有:

F=(mA+mB)a

解得:a=

隔离对B分析,根据牛顿第二定律得,弹簧的弹力F=mAa=4×2=8N

撤去F的瞬间,弹簧的弹力不变,对A:aA==a=2m/s2

对B,aB===4m/s2

故答案为:2m/s2,4m/s2

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题型:简答题
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简答题

一个质量为m的均匀球放在倾角为θ的光滑斜面上,并被斜面上一个垂直于水平面的光滑档板挡住,现将整个装置放在升降机底板上,

(1)若升降机静止,球对挡板和斜面的压力多大?

(2)若升降机以加速度a竖直向上做匀加速运动,球对挡板和斜面的压力多大?

正确答案

解:(1)对小球进行受力分析有:

根据小球平衡有:

水平方向:Nsinθ=F

竖直方向:Ncosθ=mg

可解得:,F=mgtanθ

根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为mgtanθ,对斜面的压力为

(2)当升降机以加速度a竖直向上匀加速运动时有:

水平方向:Nsinθ=F

竖直方向:Ncosθ-mg=ma

联列可解得:

N=,F=m(g+a)tanθ

根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为m(g+a)tanθ,球对斜面的压力为

答:(1)球对档板的压力为mg tanθ,对斜面的压力为

(2)球对档板的压力为m (g+a) tanθ,对斜面的压力为

解析

解:(1)对小球进行受力分析有:

根据小球平衡有:

水平方向:Nsinθ=F

竖直方向:Ncosθ=mg

可解得:,F=mgtanθ

根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为mgtanθ,对斜面的压力为

(2)当升降机以加速度a竖直向上匀加速运动时有:

水平方向:Nsinθ=F

竖直方向:Ncosθ-mg=ma

联列可解得:

N=,F=m(g+a)tanθ

根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为m(g+a)tanθ,球对斜面的压力为

答:(1)球对档板的压力为mg tanθ,对斜面的压力为

(2)球对档板的压力为m (g+a) tanθ,对斜面的压力为

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题型: 单选题
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单选题

如图所示为牵引力F和车速倒数的关系图象.若一汽车质量为2×103kg,它由静止开始沿平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,设其最大车速为30m/s,下列说法不正确的是(  )

A汽车所受阻力为2×103N

B汽车在车速为15m/s,功率为6×104W

C汽车匀加速的加速度为3m/s2

D汽车匀加速所需时间为5s

正确答案

C

解析

解:A、当速度为30m/s时,牵引车的速度达到最大,做匀速直线运动,此时F=f,所以f=2×103N.故A正确.

BCD、牵引车的额定功率P=fv=2×103×30W=6×104W.匀加速直线运动的加速度a= m/s2

匀加速直线运动的末速度v=m/s=10m/s,匀加速直线运动的时间t==5s.因为15m/s>10m/s,所以汽车速度为15m/s时,功率已达到额定功率.故B、D正确,C错误.

因选不正确的,故选:C

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题型:简答题
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简答题

光滑水平面上有一质量为M、长度为L的木板AB,在木板的中点有一质量为m的小木块,木板上表面是粗糙的,它与木块间的动摩擦因数为μ.开始时两者均处于静止状态,现在木板的B端加一个水平向右的恒力F,则:

(1)木板和木块运动的加速度是多大?

(2)若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出,则水平向右的恒力F应满足什么条件?

正确答案

解:(1)木块运动的最大加速度为…①

若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,

根据牛顿第二定律,共同加速度为  …②

若F>μ(m+M)g,设木块、木板加速度分别为a1、a2

则a1=am=μg…③

…④

(2)设在木板的B端到达距右方距离为L的P点时,木块恰能从木板上滑出,相对滑动时间为t,水平向右的恒力F0

…⑤

…⑥

由③④⑤⑥式得  F0=μ(2M+m)g

则在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出应满足F>μ(2M+m)g

答:(1)若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,其加速度为

若F>μ(m+M)g,木板的加速度为,木块运动的加速度为μg.

(2)若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出,则水平向右的恒力F应满足F>μ(2M+m)g.

解析

解:(1)木块运动的最大加速度为…①

若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,

根据牛顿第二定律,共同加速度为  …②

若F>μ(m+M)g,设木块、木板加速度分别为a1、a2

则a1=am=μg…③

…④

(2)设在木板的B端到达距右方距离为L的P点时,木块恰能从木板上滑出,相对滑动时间为t,水平向右的恒力F0

…⑤

…⑥

由③④⑤⑥式得  F0=μ(2M+m)g

则在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出应满足F>μ(2M+m)g

答:(1)若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,其加速度为

若F>μ(m+M)g,木板的加速度为,木块运动的加速度为μg.

(2)若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出,则水平向右的恒力F应满足F>μ(2M+m)g.

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