C.tA=tC=tB
D.C点的位置不确定,故无法比较时间大小
[解析]对于AM段,位移x1=
R,加速度a1=
=
g,根据x1=
a1t
,解得tA=
=
,对于BM段,位移x2=2R,加速度a2=gsin60°=
g,同理得tB=
=
。
对于CM段,设CM与x轴的夹角为α,则位移x3=2Rsinα,加速度a3=gsinα,同理得tC=
=
。
综上,B正确。
5.(2018·河南南阳一中模拟)如图甲所示,质量为m的小球(可视为质点)放在光滑水平面上,在竖直线MN的左侧受到水平恒力F1作用,在MN的右侧除受F1外还受到与F1在同一直线上的水平恒力F2作用。
现小球从A点由静止开始运动,小球运动的v-t图象如图乙所示。
下列说法中正确的是( B )
A.F2的大小为
B.小球在MN右侧运动的加速度大小为
C.小球在MN右侧运动的时间为t4-t2
D.小球在0~t4时间内运动的最大位移为v1t2
[解析] 小球在MN右侧运动的加速度大小等于t1~t3时间内图像的斜率大小为a2=
或
,故B正确;在MN左侧,即0~t1时间内,小球受F1作用,所以F1=ma1=m
。
在MN右侧,小球受到F1和F2作用,根据牛顿第二定律得F2-F1=ma2,解得F2=F1+ma2=m
+
,故A错误;由图可知,小球在t1~t3时间内在MN右侧运动,所以小球在MN右侧运动的时间为t3-t1,故C错误;v-t图线与时间轴所围图形的面积等于小球的位移,故小球在0~t4时间内运动的总位移为0,最大位移为
v1t2,故D错误。
6.(2018·广东五校联考)“双十一”期间,智能仓储机器人在仓库运作的情景被广泛报道。
如图所示,一个智能仓储机器人搬运着A、B、C三个快递包裹,三者质量相同,在移动过程中A、B、C与机器人没有发生相对运动,则下列说法中正确的是( AD )
A.机器人在扫描二维码时,采用了传感器技术
B.如果机器人向右做匀速直线运动,B受到2个力的作用
C.如果机器人向右做匀减速直线运动,C受到向右的摩擦力
D.如果机器人向右做匀减速直线运动,机器人对A的摩擦力是B对C的摩擦力的3倍
[解析] 机器人在扫描二维码时,拍摄过程采用了光学传感器,A正确;机器人向右做匀速直线运动时,B受到重力、A对B的支持力和C对B的压力,共三个力,B错误;机器人向右做匀减速直线运动时,加速度方向向左,则C受到向左的摩擦力,C错误;机器人向右做匀减速直线运动时,有fBC=ma,f机A=3ma,所以机器人对A的摩擦力是B对C的摩擦力的3倍,D正确。
7.(2019·西城区)2018年11月,第26届国际计量大会(CGPM)在巴黎召开。
经各个成员国表决,最终通过了关于“修订国际单位制(SI)”的1号决议。
决议实施后,SI基本单位中的千克、安培、开尔文和摩尔将分别用普朗克常数h、基本电荷常数e、玻尔兹曼常数k和阿伏加德罗常数NA重新定义。
这是SI自1960年创建以来最为重大的变革,从根本上改善和提高了物理量计量的稳定性和可靠性,更好地适应当今科学研究与技术应用的发展。
中国计量科学研究院始终紧跟国际计量科学前沿,并在SI基本单位复现新理论、新方法等方面持续开展研究,为SI基本单位开尔文的修订做出了重要贡献。
对修订后的国际单位制,下列说法正确的是( AC )
A.安培的新定义与基本电荷常数e有关
B.千克的新定义与普朗克常数h无关
C.根据新的定义,质量的基本单位仍为千克
D.根据新的定义,电流的基本单位改为库仑
[解析] 本题考查对物理知识新变动,属于信息类题目,知道这次以物理常数为基础,对国际计量单位制重新定义,意味着所有SI单位将由描述客观世界的常数定义。
重新定义开启了任意时刻、任意地点、任意主体根据定义实现单位量值的大门,将对经济、科技与民生等都将产生深刻影响。
安培的新定义与基本电荷常数e有关,A正确;千克的新定义与普朗克常数h有关,B错误;根据新的定义,质量的基本单位仍为千克,C正确;电流的单位仍为安培,当基本电荷e以单位C,即As表示时,将其固定数值取为1.602176634×10-19来定义安培,D错误。
8.(2019·山东省潍坊市高三上学期期中)我国高铁技术处于世界领先水平,和谐号动车组由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。
假设动车组各车厢质量均相等,运行中各动车的输出功率相同,动车组运行过程中阻力与车重成正比。
某列动车组由8节车厢组成,其中第2、4、5、7节车厢为动车,其余为拖车,该动车组在水平直轨道上运行,下列说法正确的是( CD )
A.做匀速运动时,各车厢间的作用力均为零
B.做匀加速运动时,各车厢间的作用力均不为零
C.不管是匀速还是加速运动,第2、3节车厢间的作用力一定为零
D.不管是匀速还是加速运动,第1、2节车厢间与5、6节车厢间的作用力之比是1∶1
[解析] 设每节动车的功率为P,牵引力为F,每一节车厢的质量是m,阻力为kmg。
当动车组匀速运动时合力为零,对整体由平衡条件知4F=8kmg,则F=2kmg,依次对各个动车和车厢分析可知:
F12=kmg,F23=0,F34=kmg,F45=0,F56=kmg…,故A错误;当动车组匀加速运动时,由整体的牛顿第二定律有4F′-8kmg=8ma,可得F′=2ma+2kmg,对前两节车厢由牛顿第二定律,得F′-2kmg+F′23=2ma,得F′23=0,故B错误,C正确;匀加速运动时,对第一节车厢由牛顿第二定律:
F′12-kmg=ma,得F′12=kmg+ma;对前5节车厢的整体由牛顿第二定律:
3F′-F′56-5kmg=5ma,解得F′56=kmg+ma;综上可得
=
=
,故D正确。
二、非选择题(共3小题,共52分。
计算题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不得分)
9.(12分)(2018·安徽省皖西南名校高三上学期联考试题)某实验小组计划做“探究加速度与力、质量的关系”实验,设计的实验装置如图所示。
(1)某同学打出如图所示的一条纸带,每两点间还有四个点没有画出来,纸带上的数字为相邻两个计数点的距离。
打点计时器的电源频率为50Hz。
该小车做匀变速直线运动的加速度a=1.94m/s2,与纸带上D点相对应的瞬时速度=1.18m/s。
(答案均保留三位有效数字)
(2)根据实验数据,作出小车加速度a与传感器示数F外力的关系如下图所示,图象不经过原点的原因是没有平衡摩擦力;分析图象可知,小车和车上滑轮的总质量为0.5kg。
[解析]
(1)由逐差法可得:
a=
=1.94m/s2,由匀变速直线运动规律可得:
v=
=1.18m/s;
(2)图象不经过原点的原因是没有平衡摩擦力,由题意可得:
2F-f=ma,整理可得:
a=
F-
f,a-F图象的斜率k=4,k=
=4,即质量m=0.5kg。
10.(20分)(2019·浙江杭州模拟)上海中心总高为632米,是中国最高楼,也是世界第二高楼。
由地上121层主楼、5层裙楼和5层地下室组成。
“上海之巅”是位于118层的游客观光平台,游客乘坐世界最快观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需55秒,运行的最大速度为18m/s。
观景台上可以鸟瞰整个上海全景,曾经的上海第一高楼东方明珠塔,金茂大厦,上海环球金融中心等都在脚下,颇为壮观。
一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为0.5kg的物体受到的竖直向上拉力为5.45N,若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g取10m/s2)。
求:
(1)电梯加速阶段的加速度及加速运动的时间;
(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等,求电梯到达观光平台上行的高度;
(3)若电梯设计安装有辅助牵引系统,电梯出现故障,绳索牵引力突然消失,电梯从观景台处自由落体,为防止电梯落地引发人员伤亡,电梯启动辅助牵引装置使其减速,牵引力为重力3倍,下落过程所有阻力不计,则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置?
[答案]
(1)0.9m/s2 20s
(2)540m (3)6
s
[解析]
(1)设加速度为a,由牛顿第二定律得:
FN-mg=ma
解得a=0.9m/s2
由v=v0+at
解得t=20s
(2)匀加速阶段位移x1=
at2
匀速阶段位移x2=v(55-2t)
匀加速阶段位移x3=
高度x=x1+x2+x3=540m
(3)所谓从电梯自由下落最长时间必须启动辅助牵引装置,即电梯到地面速度刚好为0
自由落体加速度a1=g
恢复启动辅助牵引装置加速度a2=
=2g,方向向上
+
=x
联立解得:
Vm=60
m/s
由Vm=a1t,解得t=6
s。
11.(20分)(2017·全国卷Ⅲ)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1kg和mB=5kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。
某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3m/s。
A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2。
求:
(1)B与木板相对静止时,木板的速度;
(2)A、B开始运动时,两者之间的距离。
[答案]
(1)1m/s
(2)1.9m
[解析]
(1)滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。
设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB,木板相对于地面的加速度大小为a1。
在物块B与木板达到共同速度前有f1=μ1mAg ①
f2=μ1mBg ②
f3=μ2(m+mA+mB)g ③
由牛顿第二定律得
f1=mAaA ④
f2=mBaB ⑤
f2-f1-f3=ma1 ⑥
设在t1时刻,B与木板达到共同速度,其大小为v1。
由运动学公式有
v1=v0-aBt1 ⑦
v1=a1t1 ⑧
联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代人已知数据得v1=1m/s ⑨
(2)在t1时间间隔内,B相对于地面移动的距离为
sB=v0t1-
aBt
⑩
设在B与木板达到共同速度v1后,木板的加速度大小为a2。
对于B与木板组成的系统,由牛顿第二定律有
f1+f3=(mB+m)a2 ⑪
由①②④⑤式知,aA=aB;再由⑦⑧式知,B与木板达到共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反。
由题意知,A和B相遇时,A与木板的速度相同,设其大小为v2。
设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2,则由运动学公式,对木板有v2=v1-a2t2 ⑫
对A有v2=-v1+aAt2 ⑬
在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为
s1=v1t2-
a2t
⑭
在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为
sA=v0(t1+t2)-
aA(t1+t2)2 ⑮
A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同。
因此A和B开始运动时,两者之间的距离为
s0=sA+s1+sB ⑯
联立以上各式,并代入数据得s0=1.9m
(也可用如图的速度—时间图线求解)