由于
,则两木板相对滑动后a2图象大于两者相对静止时图象的斜率.故A正
确. 故选:A 【点评】本题首先要分两个相对静止和相对运动两种状态分析,其次采用整体法和隔离法研究得到加速度与时间的关系式,再选择图象,是经常采用的思路.
二.填空题(共1小题) 9.(2015秋?成都校级月考)如图所示,木板静止于水平地面上,在其最右端放一可视为质点的木块.已知木块的质量m=1kg,木板的质量M=4kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面
2
与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平恒力F=20N拉木板,g取10m/s,求: (1)木板的加速度;
(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F作用的最短时间;
(3)如果其他条件不变,假设木板的上表面也粗糙,其上表面与木块之间的动摩擦因数为0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,需对木板施加的最小水平拉力是多大?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(4)若木板的长度、木块质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木块与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增加为30N,则木块滑离木板需要多长时间?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)根据牛顿第二定律求出木板的加速度.
(2)让木板先做匀加速直线运动,然后做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律,结合位移之和等于板长求出恒力F作用的最短时间.
(3)根据牛顿第二定律求出木块的最大加速度,隔离对木板分析求出木板的加速度,抓住木板的加速度大于木块的加速度,求出施加的最小水平拉力. (4)应用运动学公式,根据相对加速度求所需时间. 【解答】解:(1)木板受到的摩擦力Ff=μ(M+m)g=10N
木板的加速度=2.5m/s
2
(2)设拉力F作用t时间后撤去,木板的加速度为
木板先做匀加速运动,后做匀减速运动,且a=﹣a′ 有at=L
解得:t=1s,即F作用的最短时间是1s.
(3)设木块的最大加速度为a木块,木板的最大加速度为a木板,则
对木板:F1﹣μ1mg﹣μ(M+m)g=Ma木板 木板能从木块的下方抽出的条件:a木板>a木块
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2
解得:F>25N (4)木块的加速度
木板的加速度=4.25m/s
2
木块滑离木板时,两者的位移关系为x木板﹣x木块=L 即
带入数据解得:t=2s
2
答:(1)木板的加速度2.5m/s;(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F作用的最短时间1s;(3)对木板施加的最小水平拉力是25N;(4)木块滑离木板需要2s 【点评】本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.对于第三问抓住临界情况,结合牛顿第二定律求解.
三.解答题(共10小题) 10.(2014?云南一模)如图所示,质量M=1kg的木块A静止在水平地面上,在木块的左端放置一个质量m=1kg的铁块B(大小可忽略),铁块与木块间的动摩擦因数μ1=0.3,木块长
2
L=1m,用F=5N的水平恒力作用在铁块上,g取10m/s.
(1)若水平地面光滑,计算说明两木块间是否会发生相对滑动.
(2)若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1,求铁块运动到木块右端的时间.
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;摩擦力的判断与计算. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)假设不发生相对滑动,通过整体隔离法求出A、B之间的摩擦力,与最大静摩擦力比较,判断是否发生相对滑动.
(2)根据牛顿第二定律分别求出A、B的加速度,结合位移之差等于木块的长度求出运动的时间. 【解答】解:(1)A、B之间的最大静摩擦力为:fm>μmg=0.3×10N=3N. 假设A、B之间不发生相对滑动,则对AB整体分析得:F=(M+m)a 对A,fAB=Ma
代入数据解得:fAB=2.5N.
因为fAB<fm,故A、B之间不发生相对滑动.
(2)对B,根据牛顿第二定律得:F﹣μ1mg=maB, 对A,根据牛顿第二定律得:μ1mg﹣μ2(m+M)g=MaA 根据题意有:xB﹣xA=L
,,
联立解得:. 答:(1)A、B之间不发生相对滑动; (2)铁块运动到木块右端的时间为.
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【点评】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,抓住A、B的位移关系,结合A、B的加速度,运用运动学公式的进行求解. 11.(2014秋?泉州校级期中)如图所示,在光滑的水平地面上有一个长为L,质量为M=4Kg的木板A,在木板的左端有一个质量为m=2Kg的小物体B,A、B之间的动摩擦因数为μ=0.2,当对B施加水平向右的力F作用时(设A、B间的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等),
(1)若F=5N,则A、B 加速度分别为多大? (2)若F=10N,则A、B 加速度分别为多大?
(3)在(2)的条件下,若力F作用时间t=3s,B刚好到达木板A的右端,则木板长L应为多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】传送带专题.
【分析】分析物体受力情况,根据牛顿第二定律列式求解; 根据AB位移之差为木板长度,可求解 【解答】解:(1)分析物体受力,根据牛顿第二定律可得:
A:μmg=MaAmax
对AB:F=(M+m)aAB 故得:aAmax=1m/s>aAB=所以:aA1=aB1=
2
(2)对B:由牛顿第二定律: F﹣f=maB2
NB=mg,f=μNB 可得:aB2=3m/s>aAB=
2
2
2
aA2=1m/s,故aB2=3m/s
(3)F作用3s,A、B、发生的位移分别为:sA和sB sA=
,
,
sA﹣sB=L
代入数据,解得:L=9m
答:(1)若F=5N,则A、B 加速度均为
2
;
2
(2)若F=10N,则A加速度为1m/s,B 的加速度为3m/s
(3)在(2)的条件下,若力F作用时间t=3s,B刚好到达木板A的右端,则木板长L应为9m
【点评】本题考查牛顿第二定律和运动学公式的基本应用,关键分析物体受力情况,难度不大
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12.(2013秋?无极县校级月考)如图示,在光滑的水平面上静止放有一质量M=4kg的长木板,现有一质量为m=1kg的小物块(视为质点)以v0=10m/s的初速度从木板的左端滑上木板,已知物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,要使物块不能从木板上滑下,求木板的长度至少为多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】滑块最终不会从木板上掉下的临界情况是滑块滑到最右端时,滑块与木板具有相同速度,根据动量守恒定律求出共同速度,再根据能量守恒定律求出木板的最小长度.
【解答】解:根据动量守恒定律得:mv0=(M+m)v 解得:
根据能量守恒定律得:
.
而f=μmg
代入数据解得:L=10m.
答:木板的长度至少为10m.
【点评】本题综合运用了动量守恒定律和能量守恒定律,知道该问题的临界情况,以及知道摩擦产生的热量Q=f△s=fL. 13.(2014?复兴区校级一模)一质量为500kg的木箱放于质量为2000kg的平板车的后部,木箱到驾驶室的距离L=1.6m,已知木箱与平板车间的动摩擦因数u=0.484,平板车运动过程中所受的阻力是车和箱总重的0.2倍,平板车以Vo=22m/s的恒定速率行驶,突然驾驶员刹车,使车做匀减速运动,为让木箱不撞击驾驶室,g取10,试求: (1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间? (2)驾驶员刹车时的制动力不能超过多少?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系. 【专题】牛顿运动定律综合专题. 【分析】(1)从刹车开始到平板车完全停止运动过程,平板车和箱子都做匀减速运动,由牛顿第二定律求出箱子的加速度大小.由运动学公示求出车子的加速度大小.为让木箱恰好不撞击驾驶室,箱子与车子的位移之差恰好等于L,联立求解时间t. (2)对车子进行研究,由牛顿第二定律求解刹车时的制动力. 【解答】解:(1)从刹车开始到平板车完全停止,至少要经过的时间为t,此时,平板车刹
车的加速度大小为a车,木箱的加速度大小为a箱,对木箱,则有:μm木箱g=m木箱a箱
2
可得:a箱=μg=4.84m/s,
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