0  115467  115475  115481  115485  115491  115493  115497  115503  115505  115511  115517  115521  115523  115527  115533  115535  115541  115545  115547  115551  115553  115557  115559  115561  115562  115563  115565  115566  115567  115569  115571  115575  115577  115581  115583  115587  115593  115595  115601  115605  115607  115611  115617  115623  115625  115631  115635  115637  115643  115647  115653  115661  447090 

3.(2011·新课标全国高考)如图3-3-13所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大的水平力Fkt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1a2.下列反映a1a2变化的图线中正确的是( )

图3-3-13

 

[解析] 在m2m1相对滑动前,Fkt=(m1m2)aat成正比关系,at关系图线的斜率为,当m1m2相对滑动后,m1受到的滑动摩擦力为f21μm2gm1a1a1=为一恒量,对m2Fμm2gm2a2,得a2=-μg,斜率为,可知A正确,B、C、D错误.

[答案] A

试题详情

2.(多选)(2014·衡水中学调研)如图3-3-12所示,小车的质量为M,人的质量为m,人用恒力F拉绳,若人与车保持相对静止,且地面为光滑的,又不计滑轮与绳的质量,则车对人的摩擦力可能是( )

A.()F,方向向左 B.()F,方向向右

C.()F,方向向左                          D.()F,方向向右

图3-3-12

 

[解析] 把人和车看作整体,二者有向左的加速度,由2F=(mM)a解得a=.设车对人的摩擦力向右,大小为f,隔离人,由Ffma,联立解得f=()F,故选项D正确,B错误;设车对人的摩擦力向左,大小为f,隔离人,由Ffma,联立解得f=()F,选项C正确,A错误.

[答案] CD

B组 高考题组

试题详情

1.(多选)(2013·辽宁省实验中学质检)某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490 N.他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t0t3时间段内,弹簧秤的示数如图3-3-11所示,电梯运行的vt图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )

图3-3-11

 

[解析] 由Gt图象知:t0t1时间内,具有向下的加速度,t1t2时间内匀速或静止,t2t3时间内,具有向上的加速度,因此其运动情况可能是:t0t3时间内

,故A、D正确.

[答案] AD

试题详情

2.解题中应注意以下几点

(1)在确定研究对象并进行受力分析之后,首先判定摩擦力突变(含大小和方向)点,给运动分段.传送带传送的物体所受的摩擦力,不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻.物体在传送带上运动时的极值问题,不论是极大值,还是极小值,也都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻.vv相同的时刻是运动分段的关键点,也是解题的突破口.

(2)判定运动中的速度变化(即相对运动方向和对地速度变化)的关键是vv的大小与方向,对二者的比较是决定解题方向的关键.

(3)在倾斜传送带上需比较mgsin θFf的大小与方向,判断Ff的突变情况.

(4)考虑传送带长度——判定临界之前是否滑出;物体与传送带共速以后物体是否一定与传送带保持相对静止.

 (2014·成都模拟)如图3-3-9所示,传送带与地面倾角θ=37°,从AB长度为16 m,传送带以10 m/s的速度转动.在传送带上端A处无初速度地放一个质量为0.5 kg的小物体,它与传送带之间的动摩擦因数为0.5.则当皮带轮处于下列两种情况时,求物体从A运动到B所用时间.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)

(1)轮子顺时针方向转动;

(2)轮子逆时针方向转动.

图3-3-9

 

[解析] 小物体从AB的运动过程中,受到三个力作用:重力mg、皮带的支持力FN、皮带的摩擦力Ff.由于摩擦力的方向始终与物体相对运动的方向相反,因此当轮子按不同方向转动时,或小物体与皮带的相对运动方向变化时,摩擦力方向都会改变.只有弄清楚小物体的受力情况,才能根据牛顿运动定律和运动学公式进行求解.

 

 (1)轮子顺时针方向转动时,传送带作用于小物体的摩擦力沿传送带向上,物体的受力情况如图甲所示.物体由静止加速,由牛顿第二定律可得:

mgsin θμmgcos θma1

解得:a1=2 m/s2

则物体从A端运动到B端的时间t==4 s.

 

(2)轮子逆时针方向转动时,传送带作用于小物体的摩擦力沿传送带向下,物体的受力情况如图乙所示.物体由静止加速,由牛顿第二定律得

mgsin θμmgcos θma2

解得:a2=10 m/s2

物体加速到与传送带速度相同需要的时间为t1== s=1 s,

物体加速到与传送带速度相同时发生的位移为sa2t=×10×12 m=5 m,

由于μ<tan θ(μ=0.5,tan θ=0.75),物体在重力作用下将继续加速运动,物体的速度大于传送带的速度,传送带给物体的摩擦力沿传送带向上,物体受力情况同题(1),

可得此时加速度为:a3=2 m/s2

设后一阶段物体滑至底端所用时间为t2

Lsvt2a3t

解得t2=1 s.

所以,物体从A运动到B所用时间t′=t1t2=2 s.

[答案] (1)4 s (2)2 s

[即学即用]

如图3-3-10所示,传送带的水平部分ab=2 m,斜面部分bc=4 m,bc与水平面的夹角α=37°.一个小物体A与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,传送带沿图示的方向运动,速率v=2 m/s.若把物体A轻放到a处,它将被传送带送到c点,且物体A不会脱离传送带.求物体Aa点被传送到c点所用的时间.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)

图3-3-10

 

[解析] 物体A轻放在a点后在摩擦力作用下向右做匀加速直线运动,直到和传送带速度相等.在这一过程中有a1==μgx1===0.8 m<ab.经历时间为t1==0.8 s.

此后物体随传送带运动到b点的时间为t2==0.6 s.

当物体A到达bc斜面时,由于mgsin 37°=0.6mg>μmgcos 37°=0.2 mg,所以物体A将再沿传送带做匀加速直线运动,其加速度大小为a2gsin 37°-μgcos 37°=4 m/s2,物体A在传送带bc上所用时间满足bcvt3a2t,代入数据得t3=1 s(t3=-2 s舍去).

故物体Aa点被传送到c点所用时间为tt1t2t3=2.4 s.

[答案] 2.4 s

 

 

 

 

A组 双基题组

试题详情

1.分析流程

—→—→—→—→

——→,\s\up7(Ff突变

试题详情

3.如图3-3-8所示,一轻绳上端系在车的左上角的A点,另一轻绳一端系在车左端B点,B点在A点正下方,AB距离为b,两绳另一端在C点相结并系一质量为m的小球,绳AC长度为b,绳BC长度为b.两绳能够承受的最大拉力均为2mg.

图3-3-8

 

求:

(1)绳BC刚好被拉直时,车的加速度是多大?(要求画出受力图)

(2)在不拉断轻绳的前提下,求车向左运动的最大加速度是多大?(要求画出受力图)

[解析] (1)绳BC刚好被拉直时,小球受力如图所示

因为ABBCbACb

故绳BC方向与AB垂直,cos θ

θ=45°

由牛顿第二定律,得mgtan θma

可得ag

(2)小车向左的加速度增大,ABBC绳方向不变,所以AC绳拉力不变,BC绳拉力变大,BC绳拉力最大时,小车向左的加速度最大,小球受力如图所示

由牛顿第二定律,得Tmmgtan θmam

因这时Tm=2mg

所以最大加速度为:am=3g

[答案] (1)g 受力图见解析 (2)3g 受力图见解析

 

 

 

 

 


 传送带问题的分析思路

试题详情

2.解题策略

解决此类问题重在形成清晰的物理图景,分析清楚物理过程,从而找出临界条件或达到极值的条件,要特别注意可能出现的多种情况.

 (2014·苏州中学检测)如图3-3-7所示,质量为m=1 kg的物块放在倾角为θ=37°的斜面体上,斜面质量为M=2 kg,斜面与物块间的动摩擦因数为μ=0.2,地面光滑,现对斜面体施一水平推力F,要使物块m相对斜面静止,试确定推力F的取值范围.(g=10 m/s2)

图3-3-7

[解析] (1)设物块处于相对斜面向下滑动的临界状态时的推力为F1,此时物块受力如图所示,取加速度的方向为x轴正方向.

对物块分析,

在水平方向有FNsin θμFNcos θma1

竖直方向有FNcos θμFNsin θmg=0

对整体有F1=(Mm)a1

代入数值得a1=4.8 m/s2F1=14.4 N

(2)设物块处于相对斜面向上滑动的临界状态时的推力为F2,对物块分析,在水平方向有FNsin θμFNcos θma2

竖直方向有FNcos θμFNsin θmg=0,

对整体有F2=(Mm)a2

代入数值得a2=11.2 m/s2F2=33.6 N

综上所述可知推力F的取值范围为:14.4 N≤F≤33.6 N

[答案] 14.4 N≤F≤33.6 N

[迁移应用]

试题详情

1.动力学中的典型临界问题

(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是:弹力FN=0.

(2)相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对滑动的临界条件是:静摩擦力达到最大值.

(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临界条件是:FT=0.

(4)加速度最大与速度最大的临界条件:当物体在受到变化的外力作用下运动时,其加速度和速度都会不断变化,当所受合外力最大时,具有最大加速度;合外力最小时,具有最小加速度.当出现速度有最大值或最小值的临界条件时,物体处于临界状态,所对应的加速度为零或最大.

试题详情

2.如图3-3-6所示,质量为M的木楔ABC静置于粗糙水平面上,在斜面顶端将一质量为m的物体,以一定的初速度从A点沿平行斜面的方向推出,物体m沿斜面向下做减速运动,在减速运动过程中,下列有关说法中正确的是( )

A.地面对木楔的支持力大于(Mm)g

B.地面对木楔的支持力小于(Mm)g

C.地面对木楔的支持力等于(Mm)g

D.地面对木楔的摩擦力为0

图3-3-6

 

[解析] 由于物体m沿斜面向下做减速运动,则物体的加速度方向与运动方向相反,即沿斜面向上,则其沿竖直向上的方向有分量,故系统处于超重状态,所以可确定A正确,B、C错误;同理可知,加速度沿水平方向的分量向右,说明地面对木楔的摩擦力方向水平向右,故D错误.

[答案] A

 


动力学中的临界极值问题

在应用牛顿运动定律解决动力学问题中,当物体运动的加速度不同时,物体有可能处于不同的状态,特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时,往往会有临界现象,此时要采用假设法或极限分析法,看物体以不同的加速度运动时,会有哪些现象发生,尽快找出临界点,求出临界条件.

试题详情

1.如图3-3-5所示,一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后,两端分别悬挂质量为m1m2的物体AB.

图3-3-5

 

若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦.设细绳对AB的拉力大小分别为F1F2,已知下列四个关于F1的表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是( )

A.F1=                         B.F1

C.F1=                           D.F1

[解析] 设滑轮的质量为零,即看成轻滑轮,若物体B的质量较大,由整体法可得加速度a=,隔离物体A,据牛顿第二定律可得F1g,将m=0代入四个选项,可得选项C是正确,故选C.

[答案] C

●与斜面体有关的连接体问题

试题详情


同步练习册答案