C.F1=F3F2>F3
二、多选题
8.如图所示,a、b、c为三个物体运动的x-t图象,则下列说法中正确的是( )
A.a、c两物体在
时刻相遇,b、c出发点相同
B.a先做加速运动,后做减速运动
C.在
时刻c物体的速度为
D.a比b早出发
;c物体做曲线运动
9.如图所示,传送带的水平部分长为L,传送速率为v,在其左端无初速放一小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左端运动到右端的时间可能是( )
A.
B.
C.
D.
10.甲、乙两个质点同时同地向同一方向做直线运动,甲做匀速运动,乙在前一秒内做匀加速运动,之后做变加速运动,它们的v-t图象如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.1s前甲在前,1s后乙在前
B.两质点相遇时距出发点40m
C.前4s时间内乙的平均速度大于甲的平均速度
D.前4s时间内质点之间的最大距离可能是11m
11.在研究摩擦力的实验中,用弹簧秤水平拉一放在水平桌面上的小木块,小木块的运动状态及弹簧秤的读数如表格所示(每次实验时,木块与桌面的接触面相同).则由表分析可知()
实验次数
运动状态
弹簧秤读数(N)
1
静止
0.4
2
静止
0.6
3
加速
0.7
4
匀速
0.5
5
减速
0.3
A.木块受到的最大摩擦力为0.7N
B.木块受到的最大静摩擦力可能为0.6N
C.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小只有三次是相同的
D.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小只有两次是相同的
12.如图所示,倾角为α的斜面体A置于粗糙水平面上,物块B置于斜面上,已知A、B的质量分别为M、m,它们之间的动摩擦因数为μ=tanα.现给B一平行于斜面向下的恒定的推力F,使B沿斜面向下运动,A始终处于静止状态,则下列说法正确的是( )
A.无论F的大小如何,B一定加速下滑
B.B运动的加速度大小为
C.水平面对A一定有摩擦力,摩擦力方向水平向右
D.水平面对A的支持力总是与A、B的总重力大小相等
三、实验题
13.在《互成角度的两个共点力的合成》实验中,做好实验准备后,先用两个弹簧秤平行于板面把橡皮条的结点拉到某一位置O,此时学生需要记录的是______和______;接着用一个弹簧秤平行于板面拉橡皮条,要特别注意的是______.
14.如图所示,打点计时器固定在斜面的某处,让一滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下.图2是某同学实验时打出的某条纸带的一段.
(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用该纸带中测出的数据可得滑块下滑的
加速度大小a=_______m/s2;
(2)打点计时器打B点时,滑块的速度大小vB=________m/s(结果保留三位有效数字);
(3)为了测出滑块与斜面间的摩擦力,该同学已经测出斜面的长度l及高度h,他还需要测量的物理量是(重力加速度为g)____________,利用测得的量及加速度a表示摩擦力的大小f=____________.
四、解答题
15.如图所示,升降机以加速度a匀加速上升,质量为m的物块A置于升降机内倾角为α的固定斜面上,并相对斜面静止,重力加速度为g。
试求:
物块A受到支持力、摩擦力的大小分别为多少?
16.用绳拴住木棒AB的A端,使木棒在竖直方向上静止不动,在悬点A端正下方有一点C距A端0.8m(C点在B点的下面)。
若把绳轻轻剪断,测得AB棒通过C点的时间是0.2s,重力加速度g=10m/s2,求木棒AB的长度?
17.如图所示,物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑,经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变),最后停在C点.每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度,下表给出了部分测量数据.(重力加速度g=10m/s2)求:
t(s)
0.0
0.2
0.4
…
1.2
1.4
…
v(m/s)
0.0
1.0
2.0
…
1.1
0.7
…
(1)斜面的倾角落α
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数μ
(3)t=0.6s时的瞬时速度v
参考答案
1.C
【解析】
【分析】
牛顿第一定律是在实验的基础上通过推理概括得而出的规律,即物体在不受力的作用时,总保持静止状态或物体做匀速直线运动状态;根据加速度定义
可知,a的符号与△v的符号相同,即加速度a的方向与速度变化量△v的方向相同;平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需要的概念是伽利略首先建立的。
【详解】
A项:
牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论,而不是直接通过实验得出的,故A错误;
B项:
牛顿第一定律告诉我们,一切物体都有保持原来速度不变的性质,力不是维持物体运动的原因,力是该变物体运动状态的原因,故B错误;
C项:
根据加速度定义
可知,a的符号与△v的符号相同,即加速度a的方向与速度变化量△v的方向相同,故C正确;
D项:
平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需要的概念是伽利略首先建立的,故D错。
故选:
C。
【点睛】
牛顿第一定律是重要的力学定律,也叫惯性定律,揭示了力与运动的关系,即力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因。
2.D
【详解】
AB.对挂钩受力分析,如图所示,根据平衡条件,又有
绳子右端的B点在杆上位置不动,将杆向左移动到虚线位置时,角度
变小,故绳子拉力T变小,故AB错误;
CD.绳中的拉力左右相等,两侧绳子与竖直方向的夹角均为
,根据三力平衡条件可知,两绳子的拉力T的合力F始终与G等值反向,故C错误,D正确。
故选D。
3.B
【分析】
考虑两木块一起做匀加速运动,整体分析,即可求出两物块的加速度,再对A单独分析,即可求得弹簧拉力,即可得弹簧伸长量.
【详解】
对AB整体应用牛顿第二定律
2ma=F-2μmg ①
则物块A的加速度为a
对A应用牛顿第二定律得
ma=T-μmg ②
联立①②,约去μ
得弹簧拉力
弹簧伸长量x=
故选B.
【点睛】
本题考查牛顿第二定律,难度不大.注意要熟练掌握整体法与隔离法的分析方法,在解题时要快速约去无关量,从而达到事半功倍的效果.
4.C
【解析】
【分析】
求出火车由于刹车减速再加速所耽误的时间,即可得出火车匀速运动的时间,根据平均速度公式求出火车匀速运动的速度。
【详解】
火车中途急刹车,停止后又立即加速到v0,这段时间内的位移为:
这段位移若做匀速直线运动所需的时间:
则火车由于刹车减速再加速所耽误的时间为
则火车匀速运动的速度:
v0=
故选:
C。
【点睛】
解决本题的关键求出火车由于刹车减速再加速所耽误的时间,以及掌握匀变速直线运动的平均速度公式。
5.C
【解析】
6.C
【分析】
由空气阻力可以比较出合外力大小,进而比较加速度的大小,再由加速度的大小可以比较运动时间.
【详解】
没有空气的阻力时物体向上运动的加速度为a1=g;
上升时,球受重力和空气阻力,设物体质量为m,受到的阻力为f,两者都是向下的,故上升时有:
,
则上升时加速度
而下降时,球受重力向下,空气阻力向上,有:
下降时的加速度
,
设小球上抛的初速度为
,则上升时,由
可得,
;
计阻力上升的高度为:
计阻力时,下降时有,
,
化简可得,
故
,则有
故C正确、ABD错误.
【点睛】
注意空气阻力在上升和下降时方向是不一样的,另本题在比较时间的时候,可用逆向思维,此法在末速度为零的匀减速运动中多有应用.
7.D
【详解】
以小球为研究对象,分析受力:
重力、a、b两绳的拉力T、F。
根据平衡平衡条件得知,T和F的合力方向竖直向上,大小与重力相等,保持不变,作出b绳在三个不同位置时,两个拉力的变化,如图,
由图看出,绳a的拉力减小,即T1>T3>T2。
由于θ<45°,若θ<22.5°,则转过2θ过程中,b绳子与a绳子都不垂直,b绳子拉力没有到最最小拉力,转动过程中,b绳子拉力逐渐减小,即
F1>F2>F3
假设θ=45°,则b绳子转动θ角,b绳子垂直于a绳子,此时
F1=F3>F2
则22.5°<θ<45°时,绳子拉力
F1>F3>F2
故选D。
8.AC
【解析】
【分析】
在x-t图象中,倾斜的直线表示物体做匀速直线运动,图象的斜率大小等于速度大小,斜率的正负表示速度方向。
交点表示相遇。
【详解】
A项:
a、c两物体在t2时刻位移相等,即相遇,b、c出发点的位置坐标都为零,所以出发点相同,故A正确;
B项:
倾斜的直线表示物体做匀速直线运动,a先沿正方向做匀速直线运动,后沿负方向做匀速直线运动,故B错误;
C项:
图象的斜率等于速度,在t1时刻c物体的速度为v=tanα,故C正确;
D项:
a比b早出发t0,在x-t图象中,表示直线运动,故D错误。
故选:
AC。
【点睛】
本题是位移-时间图象的应用,关键要明确斜率的含义,并能根据图象的信息解出物体运动的位移以及速度大小和方向。
9.BD
【解析】
【分析】
木块沿着传送带的运动可能是一直加速,也可能是先加速后匀速,对于加速过程,可以先根据牛顿第二定律求出加速度,然后根据运动学公式求解运动时间。
【详解】
若木块沿着传送带的运动是一直加速,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma ①
根据位移时间公式,有
②
由①②解得
故B正确;
若木块沿着传送带的运动是先加速后匀速,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma③
根据速度时间公式,有
v=at1 ④
根据速度位移公式,有
v2=2ax1 ⑤
匀速运动过程,有
L-x1=vt2 ⑥
由③④⑤⑥解得
故A错误;
如果物体滑到最右端时,速度恰好增加到v,根据平均速度公式,有
所以
故C错误,D正确;
故选:
BD。
【点睛】
本题关键是将小滑块的运动分为两种情况分析,一直匀加速或先匀加速后匀速,然后根据牛顿第二定律和运动学公式列式求解。
10.CD
【解析】
【分析】
在速度时间图象中,某一点代表此时刻的瞬时速度,图象的斜率表示加速度,图象与坐标轴围成面积代表位移,平均速度等于位移除以时间。
速度相等时两质点间的距离最大。
结合几何知识分析。
【详解】
A项:
1s前甲的速度比乙的大,则甲在前。
由图象可知,1s末两质点速度相等,但是没有相遇,所以1s后一段时间内,甲仍在乙的前面,故A错误;
B项:
由图象可知,4s末甲离出发点40米,而乙离出发点大于40m,此时两者没有相遇,故B错误;
C项:
前4s时间内乙的位移大于甲的位移,时间相同,所以前4s时间内乙的平均速度大于甲的平均速度,故C正确;
D项:
在两质点相遇前,1s末两质点之间的距离为5m,但是4s内不是1s末两者相距最远,而是4s末两者相距最远,故最远距离等于两质点位移之差,根据“面积法”知,最大距离大于
,可能为11m,故D正确。
故选:
CD。
【点睛】
本题是速度-时间图象的应用,关键要知道在速度-时间图象中图象与坐标轴围成的面积表示位移,通过面积法分析最大距离。
11.BC
【详解】
A.由表格中的数据知0.7N时木块做匀加速直线运动,所以最大静摩擦力要小于0.7N,A错误;
B.木块做匀速直线运动时,弹簧秤的拉力为0.5N,所以木块受到的滑动摩擦力为0.5N,因最大静摩擦力要比滑动摩擦力略大一些,得木块受到的最大静摩擦力可能为0.6N,B正确;
CD.在这五次实验中,3、4、5这三次木块都是运动的,受到的都是滑动摩擦力,所以木块受到的摩擦力大小这三次是相同的,C正确,D错误。
故选BC。
12.ABD
【解析】
【分析】
A、B的质量分别为M、m,它们之间的动摩擦因数为μ=tanα,可知B与A之间的摩擦力已经到达最大静摩擦力,即恰好能静止在A上,根据此结论来进行作答即可。
【详解】
A、B项:
由A、B之间的动摩擦因数为μ=tanα,可得:
mgsinα=μmgcosα,对B进行受力分析得:
F合=F,所以施加恒定的推力F后B一定加速下滑,且加速度a=
,故AB正确;
C项:
对B受力分析,因为μ=tanα.即B原来恰好静止在斜面上,所以斜面对B的支持力与摩擦力的合力竖直向上大小等于mg,对物体A受力分析,则B对A的压力和摩擦力的合力由牛顿第三定律知竖直向下大小等于mg,即A水平方向没有遇到趋势,所以地面对物体A没有摩擦力。
故C错误;
D项:
因为B对A作用力竖直向下大小等于mg,由A竖直方向受力平衡得水平面对A的支持力总是与A、B的总重力大小相等,故D正确。
故选:
ABD。
【点睛】
本题关键是正确的受力分析,结合平衡条件进行分析,注意当μ=tanα时,物体A与B间的弹力和摩擦力的合力是在竖直方向的。
13.两弹簧秤的读数;细绳的方向;橡皮条的结点仍拉到位置O
【分析】
本实验的目的是要验证平行四边形定则,故应通过平行四边形得出合力再与真实的合力进行比较,理解实验的原理即可解答本题.
【详解】
在本实验中为了得出平行四边形,我们需要知道两分力的大小和方向,故应记下两个弹簧秤的读数及两个细绳套的方向,同时为了能准确的得出合力的大小,应让两次拉时的效果相同,应记下橡皮条结点的位置以保证下次能拉至同一位置,得出相同的效果;应特别注意应将橡皮条的结点拉到同一位置,以保证一个力拉与两个力拉时的效果相同.
【点睛】
本题第二问是三力平衡问题中的动态分析问题,关键受力分析后,作出示意图,然后运用力的平行四边形定则进行分析讨论.
14.4.02.16滑块质量
【详解】
1、滑块从斜面滑下过程为匀变速直线运动,ABCD之间的时间间隔都相等等于2个周期,频率为50hz,所以周期为0.02s.那么时间间隔为0.04s.根据
,计算得
.
2、受力分析可知物体沿斜面下滑的合力
,已知长度l和高度h,那么
,带入计算
只需要再测出质量m即可.
15.支持力为
,摩擦力
【解析】
【分析】
考虑斜面对物块支持力N,摩擦力f,不妨设二者的合力为F,用F列牛顿第二定律,再用力的合成与分解的知识求N、f即可。
【详解】
设斜面对物块支持力为N,摩擦力为f,设二者的合力为F。
如图所示,
由牛顿第二定律得
F-mg=ma
根据力的合成与分解
N=Fcosα
f=Fsinα
解得:
N=m(g+a)cosα
f=m(g+a)sinα。
【点睛】
本题考查牛顿第二定律,力的合成与分解,难度不大。
注意为了简化起见,我们可以先设出支持力N与摩擦力f的合力F,这样在列牛顿第二定律公式的时候就会简便、直观很多。
16.0.6(m)
【解析】
试题分析:
设木棒的长度为L,绳子剪断后木棒自由下落,故可将A、B两端分别看做自由下落的质点,它们下落到c点所用时间分别为t1、t2,依题意有:
①
②
t1-t2=0.2③
由①②③得:
L=0.6m,t1=0.4s,t2=0.2s
所以木棒AB的长度为0.6m
考点:
自由落体运动的规律
17.
(1)α=30°
(2)μ=0.2(3)2.3m/s
【解析】
【详解】
试题分析:
(1)物体在斜面上下滑时的加速度a1=
=5m/s2,;mgsinα=ma1可以得出α=30o.………
(2)从后两列数据可以知物体在水平面上滑行的加速度大小a2,a2=
=2m/s2;μmg=ma2,
可得μ=0.2.
(3)设从0.4s开始经过t时间物体滑动斜面底部,则在斜面底部的速度为vm,则在斜面上
,
在平面上
解得t=0.1s
在斜面底部时的最大速度为vm=2.5m/s,物体在0.6s时在水平面上,其速度为v=2.5m/s-2m/s2×0.1s=2.3m/s.
考点:
考查了牛顿第二定律的应用
点评:
根据图表中的数据可知:
前0.4s物体还在斜面上,可以求出此时加速度,1.2s到1.4s时,物体在水平面,可以求出此时的加速度,要想求0.6s时的速度,应当明确此时物体在斜面上还是在水平面上.