11.(2009·安徽·22)在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉
绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚韧不拔的意
志和自强不息的精神.为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的
作用,可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端
挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图10所示.设运动
员的质量为65 kg,吊椅的质量为15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,重 图10
力加速度取g=10 m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1 m/s2上升时,试求:
(1)运动员竖直向下拉绳的力.
(2)运动员对吊椅的压力.
解析 解法一 (1)设运动员和吊椅的质量分别为M和m,绳拉运动员的力为F.当运动员和吊椅整体为研究对象,受到重力的大小为(M+m)g,向上的拉力为2F,根据牛顿第二定律有
2F-(M+m)g=(M+m)a
解得F=440 N
根据牛顿第三定律,运动员拉绳的力的大小为440 N,方向竖直向下.
(2)以运动员为研究对象,运动员受到三个力的作用,重力大小Mg,绳的拉力F,吊椅对运动员的支持力FN.根据牛顿第二定律:F+FN-Mg=Ma
解得FN=275 N
根据牛顿第三定律,运动员对吊椅压力大小为275 N,方向竖直向下.
解法二 设运动员和吊椅的质量分别为M和m;运动员竖直向下的拉力大小为F,对吊椅的压力大小为FN.
根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小为F,吊椅对运动员的支持力大小为FN.分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律
F+FN-Mg=Ma ①
F-FN-mg=ma ②
由①②得 F=440 N
FN=275 N
答案 (1)运动员拉绳的力大小为440 N,方向竖直向下.
(2)运动员对吊椅压力大小为275 N,方向竖直向下.
10.(2010·海南海口期中)如图9甲所示,在粗糙程度相同的水平面上,物块A在水平向右的外力F作用下做直线运动,其速度-时间图象如图乙所示.下列判断正确的是( )
图9
A.在0 s-1 s内,外力F不断增大
B.在1 s-3 s内,外力F的大小恒定
C.在3 s-4 s内,外力F不断减小
D.在3 s-4 s内,外力F的大小恒定
解析 从图象可得:第1 s内物体做匀加速直线运动;第2 s、第3 s内做匀速运动;第4 s内做匀减速运动.根据牛顿第二定律得F=ma+μmg(向右为正),故B、D正确.
答案 BD
9.(2010·辽宁名校联考)如图8所示,不计绳的质量及
绳与滑轮的摩擦,物体A的质量为M,水平面光滑,当在
绳B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度为a1,当
在绳B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度
为a2,则a1与a2的大小关系是 ( ) 图8
A.a1=a2 B.a1>a2
C.a1<a2 D.无法确定
解析 以整体为研究对象,挂m物体时,mg=(m+M)a1,a1= g;用F=mg拉时,mg=Ma2,a2=g,则C正确.
答案 C
8.(2010·江苏泰州联考)如图7甲所示,两物体A、B叠放在光滑水平面上,对物体A施加一水平力F,F-t关系图象如图乙所示.两物体在力F作用下由静止开始运动,且始终相对静止,则 ( )
图7
A.两物体做匀变速直线运动
B.两物体沿直线做往复运动
C.B物体所受摩擦力的方向始终与力F的方向相同
D.t=2 s到t=3 s这段时间内两物体间的摩擦力逐渐减小
解析 把A、B作为整体来研究,受力分析由牛顿第二定律得,F=(mA+mB)a,F为变力则a也变化,故A错;0-2 s内,两物体由静止开始先沿正方向做加速度越来越大的加速运动,后做加速度越来越小的加速运动,由于力的对称性,在2 s-4 s内,两物体接着沿正方向做加速度越来越大的减速运动,又做加速度越来越小的减速运动,4 s末速度恰减为0,此后重复以上两个过程,整个过程速度的方向没变,故B错;对B物体受力分析由牛顿第二定律可得,B物体受到的摩擦力Ff=mBa,由以上两式可知,Ff与F同向同变化,故C对,D错.
答案 C
7.(2009·江苏淮安、宿迁、徐州、连云港调研)如图6所示,
质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体距传送
带左端距离为L,稳定时绳与水平方向的夹角为θ,当传送带分
别以v1、v2的速度做逆时针转动时(v1<v2),绳中的拉力分别为 图6
F1、F2;若剪断细绳时,物体到达左端的时间分别为t1、t2,则下列说法正确的是( )
A.F1<F2 B.F1=F2
C.t1一定大于t2 D.t1可能等于t2
解析 无论传送带速度是否相同,物体均静止,故受力情况相同,F1=F2,故A错,B对;如果物体两次到达左端时速度均小于传送带的速度,则t1=t2,故C错,D对.
答案 BD
6.(2009·江苏镇江第三次调研)传送带以v1的速度匀速
运动,物体以v2的速度滑上传送带,物体速度方向与传送带
运行方向相反,如图5所示.已知传送带长度为L,物体与 图5
传送带之间的动摩擦因数为μ,则以下判断正确的是( )
A.当v2、μ、L满足一定条件时,物体可以从A端离开传送带,且物体在传送带上运动的时间与v1无关
B.当v2、μ、L满足一定条件时,物体可以从B端离开传送带,且物体离开传送带时的速度可能大于v1
C.当v2、μ、L满足一定条件时,物体可以从B端离开传送带,且物体离开传送带时的速度可能等于v1
D.当v2、μ、I满足一定条件时,物体可以从B端离开传送带,且物体离开传送带时的速度可能小于v1
解析 物体在传送带上受摩擦力向右,物体首先向左做减速运动,当v>2μgL时,物体从A端离开传送带,且所用时间t<v2/μg,与v1无关,故A对;当v<2μgL,物体减速至零再返回,从B端离开传送带,且离开时速度一定小于等于v1,故B错,C、D对.
答案 ACD
5.(2009·浙江台州调考)在光滑水平面上有一质量为m的物块
受到水平恒力F的作用而运动,在其正前方固定一个足够长的劲度
系数为k的轻质弹簧,如图4所示.当物块与弹簧接触且向右运动的 图4
过程中,下列说法正确的是 ( )
A.物块在接触弹簧的过程中一直做减速运动
B.物块接触弹簧后先加速后减速,当弹力等于F时其速度最大
C.当弹簧处于压缩量最大时,物块的加速度等于F/m
D当物块的速度为零时,弹簧的压缩量等于F/k
解析 物块接触弹簧后,弹簧形变量逐渐增大,开始一段时间弹力小于F,所以物块会继续向右加速,直到弹力等于F,此时加速度为0,但速度达到最大;物块继续向右运动,弹簧形变量继续增大,弹力大于了F,加速度方向变为向左,开始减速,直到速度为零,故A错,B对;由于无法得到物块接触弹簧时的速度,弹簧的最大形变量无法得知,故加速度不能确定,故C错;物块速度为零时,弹簧压缩量必大于F/k,故D错.
答案 B
-2fh=mv2-mv ②
由①②式联立解得h=
v=v0所以选项A正确.
答案 A
4.(2009·广东中山四校联考)如图3所示,质量为m的球置于
斜面上,被一个竖直挡板挡住.现用一个力F拉斜面,使斜面在水
平面上做加速度为a的匀加速直线运动,忽略一切摩擦,以下说法
中正确的是 ( ) 图3
A.若加速度足够小,竖直挡板对球的弹力可能为零
B.若加速度足够大,斜面对球的弹力可能为零
C.斜面和挡板对球的弹力的合力等于ma
D.斜面对球的弹力不仅有,而且是一个定值
解析 设球的质量为m,斜面倾角为θ,斜面给
球的弹力为F1,竖直挡板给球的弹力为F2.
对球受力分析,如图所示.由牛顿第二定律得:
F1cos θ-mg=0,F2-F1sin θ=ma
解得F1=,F2=mgtan θ+ma是定值,故
A、B错,D正确;球所受斜面、挡板以及重力的合力为ma,故C错.
答案 D
3.(2009·全国Ⅱ·20)以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物块.假定物块所受的空气阻力Ff大小不变.已知重力加速度为g,则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 ( )
A.和v0
B.和v0
C.和v0
D.和v0
解析 设上升的最大高度为h,返回原抛出点的速率为v,根据动能定理,有
2.(2009·北京·18)如图2所示,将质量为m的滑块放在倾角为θ
的固定斜面上.滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ.若滑块与斜面之间
的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则( ) 图2
A.将滑块由静止释放,如果μ>tan θ,滑块将下滑
B.给滑块沿斜面向下的初速度,如果μ<tan θ,滑块将减速下滑
C.用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动,如果μ=tan θ,拉力大小应是2mgsin θ
D.用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动,如果μ=tan θ,拉力大小应是mgsin θ
解析 若有mgsin θ=μmgcos θ,则μ=tan θ,滑块恰好平衡;若μ>tan θ,则mgsin θ<μmgcos θ,由静止释放,滑块不下滑;若μ<tan θ,即mgsin θ>μmgcos θ,给滑块一向下的初速度,滑块将加速下滑;用平行于斜面的力向上拉滑块向上匀速运动,若μ=tan θ,拉力为2mgsin θ;用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速运动,拉力为零,故C正确.
答案 C
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