物体在2s末的速度大小为,方向与y正方向成45°左斜向上,故两共线,即在在
AB间的摩擦力的可能方向。
本题考查了牛顿第二定律的应用,注意整体法和隔离法的灵活运用,对判断方向未知的力时通
2s~3s内,物体做直线运动,故A错误,B正确; C.在0~2s内,物体在x轴方向的位移为y1=2×2m=4m,故位移为
在2s~3s内,物体在物体在x轴方向的位移为
,故位移为
,故C错误;
m/s,故D正确。
,在y轴方向的位移为,在y轴方向的位移为
过假设法也是常用的方法。 10.【答案】ACD
【解析】
解:A、施加外力前,系统处于静止,合力为0,外力施加的瞬间,合力为外力F=15N,由牛顿第二定律得:a=
=7.5m/s2,故A正确;
D.由前面的分析可知,故t=2s时,物体的速度最大,大小为为2故选:BD。
B、初始时系统处于静止状态,即2mg=kx0,解得:x0=0.4m,当弹簧压缩量减小0.05m时,设A、B间弹力大小为FAB,此时物体的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得:对A:F+FAB-mg=ma1 对B:k(x0-0.05)-mg-FAB=ma1,联立解得:FAB=1.25N,故B错误;
C、设A、B分离时,弹簧的形变量为x1,物体的加速度为a2,对A:F-mg=ma2,对B:kx1-mg=ma2,联立解得:x1=0.3m,所以A物体的位移大小为x0-x1=0.1m,故C正确;
D、当B物体的合力为0时速度达到最大,由C选项的分析知AB分离时有向上的加速度,所以速度最大时AB已经分离,由合力为0得:kx2=mg,解得:x2=0.2m,故D正确; 故选:ACD。
A、施加外力前,系统处于静止,合力为0,外力施加的瞬间,由牛顿第二定律可求得加速度; B、初始时系统处于静止状态,由合力为0可求得弹簧的形变量,当弹簧压缩量减小0.05m时,对A、B分别列由牛顿第二定律表达式可求得A、B间弹力大小;
C、A、B分离时,AB间弹力为0,二者加速度和速度相等,对A、B分别列由牛顿第二定律表达式可求得弹簧的形变量,则A的位移可求解;
D、B物体速度达到最大时,加速度为0,合力为0,以此可求得此时弹簧的形变量。
本题考查了牛顿第二定律的应用,明确A与B分离的时刻,它们间的弹力为零这一临界条件;然后分别对AB整体和B物体受力分析,根据牛顿第二定律列方程。 11.【答案】1.0 0.69 小球释放位置低于其他次实验
【解析】
由平行四边形法则求出合加速度与合速度,即可判断是曲线运动还是直线运动;由图象求出分加速度,即可得合加速度;由图象读出分速度,即可得合速度;先求出分位移,即可得合位移。 本题要知道运动的合成与分解的实质是位移、速度、加速度的合成与分解,遵循平行四边形定则
9.【答案】AD
【解析】
解:AB、当F较小时,两物体处于静止状态,此时B受到向右的细线的拉力作用,可知受到的静摩擦力向左;当F增大到一定值时,A相对地面滑动,此时若AB相对静止,则对整体:F-μ2?2mg=2ma;对B:F-fAB=ma,解得:fAB=μ2mg>0,可知B受A的静摩擦力向左;假设AB产生相对滑动,且B相对A向左滑动,则B受摩擦力方向向右,则对A:F-μ2?2mg-μ1mg=ma1;对B:F+μ1mg=ma2,可知a2>a1,与假设矛盾,可知B的摩擦力方向不可能向右,故A正确B错误;
C、若AB均静止时,同时满足:F≤μ1mg=ma2;F≤μ2?2mg,故C错误;
D、若μ1=μ2=μ,对A:F-μ?2mg+μmg=ma1;对B:F-μmg=ma2,可知a1=a2,即不论水平力F有多大,物体A、B间都不会相对滑动,故D正确; 故选:AD。
分析两个物体的受力情况,利用假设法,结合整体法和隔离法根据牛顿第二定律列式来判断
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解:(1)x-tanθ的关系图象如图所示. (2)根据
则水平射程为:x=可知图线的斜率k=解得:
当θ=60°时,有t=则斜面的长度为:s=
,k=得:t=
.
, .
,
.
知,初速度
,
故选:BD
(2)由逐差公式求加速度,a=
=
=
=0.40m/s2。
(3)由图象看出,当力为某一值时,但加速度代仍为零,说明没有平衡摩擦力或平衡不足。由牛顿第二定律a=
,所以a-F图象的斜率是小车质量的倒数,所以m1==
=1.0kg。
故答案为:(1)BD;(2)0.40;(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,1.0
(1)电磁打点计时器使用的是低压交流电源,电火花打点计时器工作电压为220V交流电压,每隔0.02s打一个点;
(2)在实验中需平衡摩擦力,长木板的一端应略微太高,实验时先接通电源后释放小车;由于实验中的绳子拉力可以直接测量,无需m2应远小于m1.由牛顿第二定律可求解测力计的读数。 解决本题的关键知道实验的原理,以及实验中的注意事项,注意绳子的拉力可以直接测量,不需要满足m2应远小于m1。
13.【答案】解:在长臂顶部,据牛顿第二定律 解得:v0=5m/s;
石块被抛出后做平抛运动,其速度垂直于斜面,故 从水平抛出到落到斜面上所经历的时间vy=gt得 高度h=
(3)实验中有一组数据出现明显错误,由图可知,水平射程偏小,由x=偏小,即小球释放位置低于其他次实验.
故答案为:(1)如图所示,(2)1.0,0.69,(3)小球释放位置低于其他次实验. (1)根据表格中的数据做出x-tanθ的关系图象.
(2)根据平抛运动的规律,结合竖直位移和水平位移的关系得出x-tanθ的表达式,结合表达式和图象求出初速度.
(3)根据水平射程的表达式,以及图中偏离比较远的点,分析错误的原因.
本题考查了平抛运动与图象的综合运用,根据平抛运动规律得出x与tanθ的表达式是解决本题的关键,知道图线斜率的物理意义.
12.【答案】BD 0.40 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 1.0
【解析】
=5m/s, 解得vy=v0tan45°
,故平抛的水平位移x=v0t=2.5m,平抛的竖直
,
则石块打在斜面上的点距地面高度为H=L+Lsinα-h=1.75m,该点到斜面的右端点A的水平距离 ,
故斜面的右端点A距抛出点的水平距离△x=x-s=2.5-1.75m=0.75m; 答:斜面的右端点A距抛出点的水平距离为0.75m。 【解析】
解:(1)考察实验过程及原理:A、电磁打点计时器使用的是低压交流电源,且为6V以下,故选项A错误;
根据石块在最高点的受力求解平抛的初速度,根据石块垂直打在斜面上,可求平抛的水平位移和竖直位移,根据几何关系可求斜面的右端点A距抛出点的水平距离。
B、为防止打不上点,要先通电再释放小车,故选项B正确;
本题是平抛运动的综合应用,平抛运动采用运动的合成和分解的方法研究都是经常运用的方
C、平衡的是小车的摩擦力,当然不用挂上沙桶,让小车带着纸带能在木板上做匀速直线运动; D、据牛顿第二定律表示出拉力F=m1a=m1×F≈m2g,故选项D正确。
=
,由此看出,当m2<<m1时,
法。
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14.【答案】解:(1)将C的重力按照作用效果分解,如图所示:
根据平行四边形定则,有:F1=F=
2
=
对A分析,受重力、杆的推力、支持力和向右的静摩擦力,根据平衡条件,有: f=F1cosθ= ;
(2)以整体为研究对象,竖直方向根据平衡条件可得A受到的支持力N=Mg+ 则无论物块C的质量多大,都不能使物块A或B沿地面滑动时满足:μN≥f 即μ(Mg+ )≥ ; 解得μ≥ =
由于μ<tanθ,物体不会相对传送带静止,而是做减速运动, 由牛顿第二定律得:Mgsin θ-μMgcosθ=Ma2
2
解得:a2=2m/s
减速发生的位移x2=L-x1=3m 解得:t2=1s(另一解舍去)
物体从A点到达B点所需的时间t=t1+t2=2s (2)在t1时间内传送带的位移:x1′=vt1=4m 在t2时间内传送带的位移:x2′=vt2=4m
在传送带上留下的划痕长度:△x=(x1-x1′)-(x2′-x2)=4m 答:(1)物体从A点到达B点所需的时间是2s;
(2)物体从A点到达B点的过程中在传送带上留下的划痕长度是4m。 【解析】
(1)根据受力及牛顿第二定律求出物体的加速度,结合运动学公式求解时间;
(2)求出物体在第一段减速过程的相对位移和第二段过程的相对位移,做差即可得出划痕长度。 传送带问题一直是学生头大的问题,关键是明确物体所受传送带摩擦力方向的判断,摩擦力的方向与物体相对传送带运动方向相反,而牛顿第二定律和运动学公式的应用选取的参照物是地面。
16.【答案】解:(1)当恒力F=0N时,物块恰不会从木板的右端滑下。设最终物块和木板的速度为v,
…① 对木板和物块组成的系统由动能定理得:
当m→∞大时,有μ≥ 故μ至少要等于 时,无论物块C的质量多大,都不能使物块A或B沿地面滑动。 答:(1)地面对物体A的静摩擦力大小为 ;
(2)μ至少要等于 时,无论物块C的质量多大,都不能使物块A或B沿地面滑动。 【解析】
(1)先将C的重力按照作用效果分解,根据平行四边形定则求解轻杆受力;再隔离物体A受力分析,根据平衡条件并结合正交分解法列式求解滑块与地面间的摩擦力;
(2)求出地面对A的支持力,当滑动摩擦力大于杆在水平方向的分力时,A或B不会滑动,由此列方程进行解答。
本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
15.【答案】解:(1)对物体受力分析由牛顿第二定律得:Mgsin θ+μMgcosθ=Ma1
2
解得:a1=10m/s
由动量守恒得:(M+m)v=mv0…② 由①②解得L=0.5m
(2)当F=0N时,物块恰能滑到木板的右端,且两者正好达到共同速度,物块和木板保持相对静止,一起运动;
当F继续增大时,物块减速、木板加速,两者在木板上某一位置具有共同速度;当两者共速后能保持相对静止(静摩擦力作用)一起以相同加速度a做匀加速运动,则:a= …③,f=ma…④
由于静摩擦力存在最大值,所以:f≤fmax=μmg=2N…⑤ 由③④⑤解得:F≤4N
综述:恒力F的取值范围是0≤F≤4N;
(3)当0≤F≤4N时,最终两物体达到共速,并最后一起相对静止做加速运动,对应图(b)中的AB段;当F>4N时对应图(b)中的CD段,当量物体达到共速时,F继续增大,此时物块相对于木板向左运动,木板上物块相对于木板滑动的路程为:s=2△x…⑥ 当两者具有共同速度v时,历时t, 则有:
…⑦
…⑧
根据速度时间关系可得:v0-amt=aMt…⑨
设经时间t1达到共同速度,则t1=发生的位移:x1=
=1s
根据位移关系可得:△ …(10) 由⑥⑦⑧⑨(10)可得CD段的 -F函数关系式为: =
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t1=9m
。
答:(1)木板长度为0.5m;
(2)要使物块不从木板上滑下,恒力F的范围为0≤F≤4N; (3)图b中CD为直线,该段的 -F的函数关系式为 =【解析】
。
(1)当恒力F=0N时,物块恰不会从木板的右端滑下,根据动能定理、动量定理,当两物体共速时,物块相对木板的位移恰为木板的长度;
(2)当F=0N时,物块恰能滑到木板右端,当F増大时,物块减速、木板加速,两者在木板上某一位置具有共同速度;当两者共速后能保持相对静止(静摩力作用)一起以相同加速度a做匀加速运动,根据牛顿第二定律求解F的最大值;
(3)当0≤F≤Fm时,随着F力増大,S减小,当F=Fm时,出现S突变,说明此时物块、木板在达到共同速度后,恰好再次发生相对运动,物块将会从木板左端掉下。对二者恰好发生相对运动时,由牛顿第二定律列式结合运动公式即可求解。
本题考查牛顿运动定律。滑块问题是物理模型中非常重要的模型,是学生物理建模能力培养的典型模型。滑块问题的解决非常灵活,针对受力分析、运动分析以及牛顿第二定律的掌握,还有相对运动的分析,特別是摩擦カ的变化与转型,都是难点所在。本题通过非常规的图象来分析滑块的运动,能从图中读懂物体的运动。
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