【点睛】本题考查应用牛顿第二定律分析和解决瞬时问题的能力,这类问题往往先分析平衡状态时物体的受力情况,再分析非平衡状态时物体的受力情况,根据牛顿第二定律求解瞬时加速度。
7.如图所示,水平放置的传送带以速度v=2m/s向右运行,现将一小物体轻轻地放在传送带A端,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,若A端与B端相距5m,求物体由A到B的时间 (g=10m/s) ( )
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A. 2.0s B. 2.5s C. 3.0s D. 3.5s 【答案】C 【解析】 【分析】
根据牛顿第二定律求出物体在传送带上运动的加速度,根据速度时间公式求出匀加速运动的时间,结合位移时间公式求出匀加速运动的位移,从而得出匀速运动的位移,结合速度求出匀速运动的时间,从而得出物体从A到B的时间. 【详解】物体做匀加速运动的加速度a=
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=μg=2m/s2,则匀加速运动的时间,
匀加速运动的位移x1=at1=×2×1m=1m,匀速运动的位移大小x2=L-x1=5-1m=4m,匀速运动的时间故选C。
8.—艘小船在静水中的速度为4m/s,渡过一条宽为200m,水流速度为5m/s 的河流,则该小船( )
A. 能垂直河岸方向到达对岸 B. 渡河的时间可能少于20s
C. 以最短位移渡河时,位移大小为200m
D. 以最短时间渡河时,沿水流方向的位移大小为250m 【答案】D 【解析】 【分析】
,则物体从A到B的时间t=t1+t2=1+2.0s=3.0s。故C正确,ABD错误。
当静水速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短;因为静水速小于水流速,合速度方向不可能垂直于河岸,即不可能垂直渡河,当合速度的方向与静水速的方向垂直时,渡河位移最短. 【详解】因船在静水中的速度小于水流速度,故不能垂直到达对岸。故A正确。当静水速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短,
;则渡河的时间不可能少于20s,选项B
错误;以最短时间渡河时,沿水流方向的位移大小x=vct=5×50m=250m,故D正确;因为不能垂直渡河,所以当合速度的方向与静水速的方向垂直,渡河位移最短,设此时合速度的方向与河岸的夹角为θ,D。
【点睛】解决本题的关键知道合运动与分运动具有等时性,以及知道静水速与河岸垂直时,渡河时间最短.若静水速大于水流速,合速度方向与河岸垂直时,渡河位移最短;若静水速小于水流速,则合速度方向与静水速方向垂直时,渡河位移最短.
9.如图所示,质量为 m 的小滑块静止在半径为 R 的半球体上, 它与半球体间的动摩擦因数为μ,它与球心连线跟水平地面的 夹角为θ,则小滑块
,则渡河的最小位移
。故C错误。故选
A. 所受摩擦力大小为mgsinθ B. 所受摩擦力大小为 mgcosθ C. 所受摩擦力大小为μmgsinθ D. 对半球体的压力大小为mgsinθ 【答案】BD 【解析】 【分析】
对小球受力分析,由几何关系利用共点力的平衡条件即可求得压力及摩擦力的大小; 【详解】对小滑块受力分析如图所示:小滑块在重力、支持力及摩擦力的作用下处于平衡状态;故合力为零,将支持力与摩擦力合成后,其合力与重力大小相等,方向相反;则由几何关系可知,摩擦力f=mgcosθ,支持力N=mgsinθ;故BD正确,A错误;因摩擦力是静摩擦力,不能通过μFN求解,故选项C错误;故选BD。
【点睛】本题要注意物体是静止在球面上,故受到的是静摩擦力;在解决摩擦力的题目时,一定要注意先明确是滑动摩擦力还是静摩擦力,以免受到题目的干扰.
10.一质量为2.0×10kg的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104N,当汽车经过半径为80m的弯道时,下列判断正确的是( )
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A. 汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B. 汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为1.4×10N C. 汽车转弯的速度为20m/s时汽车会发生侧滑 D. 汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s 【答案】D 【解析】 【分析】
汽车转弯时做圆周运动,重力与路面的支持力平衡,侧向静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律分析解题.
【详解】汽车转弯时受到重力,地面的支持力,以及地面给的摩擦力,其中摩擦力充当向心力,A错误;当最大静摩擦力充当向心力时,速度为临界速度,大于这个速度则发生侧滑,根据牛顿第二定律可得
,解得
,所以汽车转弯的
2
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速度为20m/s时,所需的向心力小于1.4×104N,汽车不会发生侧滑,BC错误;汽车能安全转弯的向心加速度
,即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2,D正确.
【点睛】本题也可以求解出以20m/s的速度转弯时所需的向心力,与将侧向最大静摩擦力与所需向心力比较,若静摩擦力不足提供向心力,则车会做离心运动.
11.如图所示,一个质量为的小球在水平面内做圆锥摆运动,已知轻绳长度为,绳与竖直方向的夹角为,下述判断正确的是( )
A. 小球圆周运动半径B. 绳子的拉力
C. 小球做圆周运动的向心力
D. 若和不变,绳长增大则绳子的拉力也增大 【答案】AB 【解析】 【分析】
小球做匀速圆周运动,靠拉力和重力的合力提供向心力。
【详解】A、小球在水平面内做圆周运动,由几何关系可知,轨道半径为BC、绳子拉力
,小球做圆周运动的向心力
,A正确;
,B正确,C错误;
D、若m和θ不变,则小球做圆周运动的过程中,不变,D错误。 故选AB。
关系保持不变,则绳子拉力大小也
【点睛】向心力是物体做圆周运动所需要的力,由指向圆心的合力提供,搞清向心力的来源是解决本题的关键。
12. 如图甲所示,某人正通过轻绳利用定滑轮将质量为m的货物提升到高处,滑轮和绳的摩擦不计,货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示,已知重力加速度为g,由图判断下列说法正确的是
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