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题型:简答题
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简答题 · 13 分

11.在粗糙水平面上,一电动玩具小车以v0=4m/s的速度做匀速直线运动,其正前方平铺一边长为L=0.6m的正方形薄板,小车在到达薄板前某处立即刹车,靠惯性运动s=3m的距离后沿薄板一边的中垂线平滑地冲上薄板。小车与水平面以及小车与薄板之间的动摩擦因数均为μ1=0.2,薄板与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,小车质量M为薄板质量m的3倍,小车可看成质点,重力加速度g=10m/s2,求:(1) 小车冲上薄板时的速度大小;(2) 小车从刚冲上薄板到停止时的位移大小。

正确答案

见解析

解析

解:(1)设小车刹车后加速度大小为a1,由牛顿第二定律得:μ1Mg=Ma1

设小车刚冲上薄板时速度为v1,由运动学公式,有:       ②

①②联立,得:                                            ③

(2)小车冲上薄板后,薄板上下两表面受到的摩擦力方向相反,设薄板的加速度为加速度大小为a2,由牛顿第二定律得:               ④

小车冲上薄板后,薄板以a2加速,车仍以a1减速,设经时间t两者共速,则:   ⑤ 

  联立④⑤并代入数据,得:      该段时间,小车的位移:

薄板的位移:由于,所以小车未滑出薄板                                   ⑥

接着小车与薄板共同减速,设加速度大小为a3,有: ⑦

设车与薄板共同减速的位移大小为s3,有:                  ⑧

⑦⑧式联立,得s3=0.5m所以小车从刚冲滑板到停止时位移的大小:             ⑨

考查方向

本题主要考查牛顿第二定律力的合成与分解的运用

解题思路

(1)根据牛顿第二定律求出小车在水平面上刹车的加速度大小,结合速度位移公式求出小车冲上薄板时的速度大小.
(2)根据薄板受到小车和地面对它摩擦力的大小,得出薄板相对地面滑动,根据牛顿第二定律求出薄板的加速度,结合速度时间公式求出两者速度相等经历的时间,判断出此时小车未离开薄板,然后两者一起做匀减速直线运动,结合运动学公式求出小车从刚冲上薄板到停止时的位移大小

易错点

理清小车、薄板在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.

知识点

匀变速直线运动规律的综合运用牛顿第二定律
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

6.如图所示,在竖直平面内有半径为R和2R的两个圆,两圆的最高点相切,切点为A,B和C分别是小圆和大圆上的两个点,其中AB长为R,AC长为2R。现沿AB和AC建立两条光滑轨道,自A处由静止释放小球,已知小球沿AB轨道运动到B点所用时间为t1,沿AC轨道运动到C点所用时间为t2,则t1与t2之比为(   )

A1:

B1:2

C1:

D1:3

正确答案

A

解析

设ab和ac间的夹角为θ,根据几何关系可知,cosθ=ab/2R=1.6R/2R=4/5

小球沿ab做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:a= mgcosθ/m=4g/5,根据运动学基本公式得:1.6R= at12/2  ①小球从a运动到c做自由落体运动,则有3R= gt22/2  ②根据①②解得:故D正确

考查方向

本题主要考查牛顿第二定律匀变速直线运动的位移与时间的关系

解题思路

设ab和ac间的夹角为θ,根据几何关系求出cosθ,小球沿ab做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出加速度,再根据匀变速直线运动位移时间公式求出时间,小球从a运动到c做自由落体运动,根据h= gt2 /2求出时间,进而求出时间之比

易错点

本题主要考查了牛顿第二定律以及运动学基本公式的直接应用,解题时要分析清楚小球的运动情况

知识点

匀变速直线运动规律的综合运用牛顿第二定律
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

19.如图所示,靠在竖直粗糙墙壁上的物块在t=0时被无初速释放,此时开始受到一随时间变化规律为的水平力作用.分别表示物块所受的摩擦力、物块的加速度、速度和重力势能变化量,下列图像能正确描述上述物理量随时间变化规律不正确的是(      )

A

B

C

D

正确答案

A,B,D

解析

物块在t=0时被无初速释放,由于F=kt,则开始过程,物块对墙壁的压力较小,所受的滑动摩擦力小于重力,物块加速下滑;后来,滑动摩擦力大于重力,物块减速下滑,直到速度为零,物块静止在墙壁上.最后摩擦力等于重力,所以A错;

 加速运动过程中:mg-f=ma,① 

又f=μF N =μF=μkt,得a=g- ,a随着t增大而减小,物块做加速度减小的变加速运动

v-t图象的斜率应减小.减速运动过程中:由于mg<f,

由①得知,随着t增大,a反向增大,物块做加速度增大的变减速运动;

v-t图象的斜率应增大.故B错误,C正确;

物体下落时,做变加速运动,很显然,其高度变化不随时间线性变化,所以D错。取竖直向下方向为正方向.

考查方向

本题主要考查物体受变力时的动态过程分析。

解题思路

对物体的受力进行分析,结合变力,分析物体的运动的过程。

易错点

对运动过程分析错误。

知识点

匀速直线运动及其公式、图像牛顿第二定律
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

6.如图甲所示,在倾角为37°的粗糙且足够长的斜面底端,一质量 m-2 kg、可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定,滑块与弹簧不相连。t-0时解除锁定,计算机通过传感器描绘出滑块的 v-t图像如图乙所示,其中Ob段为曲线,bc段为直线,g取 10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则下列说法正确的是(  )

A在滑块与弹簧脱离之前,滑块一直做加速运动

B滑块在0.15 s末的加速度为-8 m/s2

C滑块在0.1 s末克服重力做功的功率是32 W

D滑块与斜面间的动摩擦因数u=0. 25

正确答案

B,D

解析

A、在0-0.1s过程中为物体和弹簧接触的过程,由图象可知,滑块先做加速后做减速运动,故A错误;B、在v-t图象中,斜率代表加速度,斜率为a=△v/t=(0.8−1.6)/0.1m/s2=−8m/s2,加速度大小为8m/s2,故B正确;C、滑块在0.1 s末物体处于某一位置,古无法克服重力做功,故C错误;D、滑块在0.1s~0.2s内,由牛顿第二定律可知:-mgsin37°-μmgcos37°=ma,解得:μ=(−agsin37°)/ gcos37°=0.25,故D正确;

考查方向

本题主要考查图像的分析处理,牛顿第二定律

解题思路

根据乙图得到物体在斜面上运动的v-t关系,从而对物体进行运动分析

易错点

不会进行图像处理

知识点

牛顿第二定律动能 动能定理
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

7.如图所示,质量为m的球置于斜面上,被一个竖直挡板挡住。现用一个恒力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动,忽略一切摩擦,以下说法中正确的是

A若加速度足够小,竖直挡板对球的弹力可能为零

B若加速度足够大,斜面对球的弹力可能为零

C斜面对球的弹力大小与加速度大小无关

D斜面、挡板对球的弹力与球的重力三者的合力等于ma

正确答案

C,D

解析

小球受到的重mg、斜面的支持力FN2、竖直挡板的水平弹力FN1,设斜面的倾斜角为α,则竖直方向有:FN2cosα=mg,因为mg和α不变,无论加速度如何变化,FN2不变且不可能为零,故B错,C正确.水平方向有:FN1-FN2sinα=ma
FN2sinα≠0,若加速度足够小,竖直挡板的水平弹力不可能为零,故A错误.斜面、挡板对球的弹力与球的重力三者的合力等于ma,故D错误.本题主要考查牛顿第二定律力的合成与分解的运用

解题思路

分析小球受到的重mg、斜面的支持力FN2、竖直挡板的水平弹力FN1,然后向水平和竖直分解斜面的支持力FN2,在竖直方向列力的平衡方程,在水平方向列牛顿第二定律方程,根据所列的方程分析即可选出答案.

易错点

正确的分析受力与正确的分解力是关键

知识点

力的合成与分解的运用牛顿第二定律
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

3.如图所示,质量为5kg的物块和小车均处于静止状态,物块与一被水平拉伸的轻弹簧拴接,弹簧的弹力为5N,若小车以2m/s2的加速度向右运动后,则(g=10m/s2)(   )

A物体相对小车向左运动

B物体受到的摩擦力减小

C物体受到的摩擦力大小不变

D物体受到的弹簧拉力增大

正确答案

C

解析

由题意得物体A与平板车的上表面间的最大静摩擦力Fm≥5N.F=ma=10N,可知此时平板车对物体A的摩擦力为5N,方向向右,且为静摩擦力,所以物体A相对于车仍然静止,故A错误;F=ma=10N,此时平板车对物体A的摩擦力为5N,方向向右,所以物体A受到的摩擦力大小不变,故B错误,C正确;物体A相对于车仍然静止,所以受到的弹簧的拉力大小不变,故D错误

考查方向

本题主要考查牛顿第二定律滑动摩擦力胡克定律

解题思路

当弹簧的拉力为5N时,物体A处于静止状态,此时物体A受到的摩擦力大小为5N,所以物体A与平板车的上表面间的最大静摩擦力Fm≥5N.当物体向右的加速度为2m/s2时,F=ma=10N,可知此时平板车对物体A的摩擦力为5N,方向向右,且为静摩擦力.所以物体A相对于车仍然静止,受到的弹簧的拉力大小不变

易错点

本题解题的关键是对物体摩擦力的分析,分析其摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力,再根据牛顿第二定律求出合力,最后通过对其进行受力分析得出物块的运动状态

知识点

牛顿第二定律
1
题型:简答题
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简答题 · 10 分

17.如图所示,“”型平行金属导轨,倾角=370,导体棒MN、PQ分别与导轨垂直放置,质量分别为m1和m2,MN与导轨的动摩擦因数,PQ与导轨无摩擦,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,装置整体置于方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中,现将导体棒PQ由静止释放(设PQ离底端足够远)。

试分析m1与m2应该满足什么关系,才能使导体棒MN在导轨上运动。

正确答案

m1与m2应该满足m2>5m1/3时,才能使导体棒MN在导轨上运动

解析

释放PQ,PQ中产生由P指向Q的电流,对PQ进行受力分析如图1;

由题可知,只要PQ棒达到最大速度,即做匀速运动时MN棒开始滑动则满足要求匀速运动时对PQ棒:

F=m2gsinθ ①

因两棒串联,所以两棒所受安培力大小相等,在MN棒刚滑动时,对MN棒进行受力分析如图2 

则:Fcosθ-μ(m1g+Fsinθ)=0 ②

由②得:F=m1g ③

使MN运动,则要满足:F>m1g ④

即要使MN产生运动,则:m2gsinθ>m1g所以:m2>5m1/3

考查方向

本题主要考查导体切割磁感线时的感应电动势共点力平衡的条件及其应用

解题思路

抓住棒PQ匀速运动,MN在导轨上运动,分别对PQ棒和MN棒分析,抓住MN棒安培力在水平方向上的分力小于最大静摩擦力,求出PQ棒与MN棒质量满足的条件

易错点

本题是复杂的电磁感应现象,是电磁感应与力学知识、电路的综合,能够正确地受力分析,抓住临界情况,结合共点力平衡进行求解

知识点

牛顿第二定律闭合电路的欧姆定律感生电动势、动生电动势
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

6.如图所示,ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架。除bc段电阻为R,其余电阻均不计,ef是一条不计电阻的金属杆,杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑,下滑时ef始终处于水平位置,整个装置处于垂直框面的匀强磁场中,ef从静止下滑,经过一段时间后闭合开关S,则在闭合S后,以下说法正确的是(    )

A金属杆ef加速下滑时,有可能做匀变速运动

B金属杆ef的加速度可能大于g

C闭合S的时刻不同,金属杆ef最终匀速运动时电流的功率也不同

D金属杆ef匀速下滑时,金属杆减少的重力势能等于电路消耗的电能

正确答案

B,D

解析

答案有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全对的得3分,有选错的得0分。

设导轨间距为l,则闭合开关后ef做切割磁感线运动的速度为v时产生的感应电动势大小为E=Blv,感应电流I的方向由右手定则可知为ef,受到的安培力,方向竖直向上。对ef受力分析可得mg-F=ma,得到,所以,若闭合开关时安培力小于重力,ef做加速度减小,速度增大的变加速运动;当闭合开关时安培力等于重力,则ef一直做匀速直线运动;而闭合开关时若安培力大于重力,则ef做加速度减小,速度减小的变速运动,最终达到安培力与重力平衡而匀速运动,至于ef的最大加速度则取决于闭合开关的时刻,有可能闭合开关时安培力的大小大于2mg而导致加速度大小大于g

综上分析可知,金属杆ef下滑的过程中可能做的运动为变加速运动或者是匀速运动,而不会是加速度不变的匀变速运动,故A选项错误,B选项正确,然而ef杆最终的运动状态均为与重力平衡时的匀速运动,其速度、感应电流和感应电动势的大小都是相同的,故而匀速运动时电流的功率也是一样的,所以C选项错误。当ef所受安培力与重力相等时,由能量守恒定律可知,ef杆减少的重力势能会完全转化为电阻R的热量,而动能不变,故D选项正确。

考查方向

法拉第电磁感应定律与力学问题、能量问题的综合运用。

解题思路

ef的运动得到感应电动势E,继而求出感应电流I,再根据牛顿运动定律得出加速度a,最后再根据能量守恒定律得出结论。

易错点

对“电源”ef受力分析不准确造成无法得到准确的运动情况和能量关系。

知识点

牛顿第二定律通电直导线在磁场中受到的力感生电动势、动生电动势
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

11.一个质量为m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在光竖直的圆环上,弹簧固定于环的最高点A,环的半径R=0. 50m,弹簧原长L0 = 0. 50m,劲度系数为4.8N/m,如图所示,若小球从图示位置B点(已知AOB=60)由静止开始滑到最低点C时,弹簧的弹性势能=0. 60J;求:

(1)小球到C点时的速度vC的大小.

(2)小球在C点时对环的作用力(g=10m/s2).

正确答案

(1)3m/s

(2)3.2N,方向向下

解析

(1)依题意可知,球在B位置时弹簧处于原长状态,其弹性势能为零;

取小球为研究对象,从BC的过程,由动能定理有:

mgR+Rsin30°)+W=-0 ……①

其中W=-ΔEP= - 0. 60 J

代入数据解得:vc=3m/s

(2)在C点处,取小球为研究对象,设环对小球的弹力为N,由牛顿第二定律有:

N+mg+F= ……②

F=k(2R-L0)      ……③

②③联立解得N=3.2N,由牛顿第三定律知,球对环的作用力为N’=N=3.2N,方向竖直向下。

考查方向

本题考查动能定理、能量守恒定律(含机械能守恒定律)的应用,是高中物理力学的重要题型,常与共点力的平衡,牛顿运动定律等知识点结合出题,经常出现的情景有圆周运动,物体在斜面上的运动,连接体问题等。

解题思路

1、由B到C的过程根据动能定理或者能量守恒求出在C点的速度;

2、在C点根据圆周运动的一般规律,结合牛顿第二定律即可求出小球在C点处收到的环施加的作用力,再根据牛顿第三定律解出球对环的作用力。

易错点

1、忽视了隐含条件的分析,弹簧的原长为0.50m,初始释放物体时,弹簧为原长;

2、题干(2)问中问的是物体对环的作用力,忘记书写牛顿第三定律;

3、求解的作用力忘记表述方向,造成不必要的失分。

知识点

牛顿第二定律机械能守恒定律
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

11.考驾驶证的某环节,学员需要将车前轮停在指定的感应线上。如图所示,车在感应线前以v0的速度匀速行驶,前轮到感应线的距离为s时,学员立即刹车,假设刹车后,车受到的阻力为其总重力(包括车内的人)的μ倍。已知车(包括车内的人)的质量为M,讨论车的初速度v0不同的情况停下时,车前轮相对感应线的位置。

正确答案

见解析

解析

刹车后车的加速度大小由牛顿第二定律知:        

  设车的速度为v时车前轮刚好停在感应线上,

则:  即:                                          

刹车过程中车的位移为:                           

时,车前轮停在感应线上                   

时,车前轮还没达到感应线,车前轮距感应线的距离为

时,车前轮已经驶过感应线,车前轮距感应线的距离为        

考查方向

 本题主要考查匀变速运动

解题思路

求出车子刚好在感应线上时对应的初速度,以此为前提进行讨论。

易错点

车子速度的讨论

知识点

匀变速直线运动规律的综合运用牛顿第二定律
下一知识点 : 牛顿第三定律
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