3.(2002年上海)一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确是( AC )
A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气 B.探测器加速运动时,竖直向下喷气
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气 D.探测器匀速运动时,不需要喷气
2.下列关于力和运动关系的几种说法中,正确的是( C )
A.物体所受合外力的方向,就是物体运动的方向
B.物体所受合外力不为零时,其速度不可能为零
C.物体所受合外力不为零,其加速度一定不为零
D.合外力变小的,物体一定做减速运动
1.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是(CD )
A.由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比
B.由可知,物体的质量与其所受合外力成正比,与其运动的加速度成反比
C.由可知,物体的加速度与其所受合外力成正比,与其质量成反比
D.由可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得
[例6]如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况.
(2)求悬线对球的拉力.
解析:(1)球和车厢相对静止,它们的运动情况相同,由于对球的受力情况知道的较多,故应以球为研究对象.球受两个力作用:重力mg和线的拉力FT,由球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动,故其加速度沿水平方向,合外力沿水平方向.做出平行四边形如图所示.球所受的合外力为
F合=mgtan37°
由牛顿第二定律F合=ma可求得球的加速度为
7.5m/s2
加速度方向水平向右.
车厢可能水平向右做匀加速直线运动,也可能水平向左做匀减速直线运动.
(2)由图可得,线对球的拉力大小为
N=12.5 N
[例7](2004辽宁)三个完全相同物块1、2、3放在水平桌面上,它们与桌面间的动摩擦数都相同.现用大小相同的外力F沿图示方向分别作用在1和2上,用F的外力沿水平方向作用在3上,使三者做加速运动.令a1、a2、a3分别代表物块1、2、3的加速度,则(C)
A. a1=a2=a3 B. a1=a2,a2>a3
C. a1>a2,a2< a3 D. a1>a2 ,a2> a3
[例8]如图所示,质量为m的人站在自动扶梯上,
扶梯正以加速度a向上减速运动,a与水平方向
的夹角为θ,求人受的支持力和摩擦力。
[解析]以人为研究对象,他站在减速上升的电梯上,受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力FN,还受到水平方向的静摩擦力Ff,由于物体斜向下的加速度有一个水平向左的分量,故可判断静摩擦力的方向水平向左。人受力如图的示,建立如图所示的坐标系,并将加速度分解为水平加速度ax和竖直加速度ay,如图所示,则:
ax=acosθ
ay=asinθ
由牛顿第二定律得:
Ff=max
mg-FN=may
求得Ff= FN=
[例9]风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力,现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径。(如图)
(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上匀速运动。这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的动摩擦因数。
(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
例3 [解析](1)设小球受的风力为F,小球质量为m,因小球做匀速运动,则
F=μmg,F=0.5mg,所以μ=0.5
(2)如图所示,设杆对小球的支持力为FN,摩擦力为Ff,小球受力产生加速度,沿杆方向有Fcosθ+mgsinθ-Ff=ma
垂直杆方向有FN+Fsinθ-mgcosθ=0
又Ff=μFN。
可解得a=g 由s=at2得 t=
[例10]如图所示,质量为m=4kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,在与水平成θ=37°角的恒力F作用下,从静止起向右前进t1=2s后撤去F,又经过t2=4s物体刚好停下。求:F的大小、最大速度vm、总位移s
解析:由运动学知识可知:前后两段匀变速直线运动的加速度a与时间t成反比,而第二段中μmg=ma2,加速度a2=μg=5m/s2,所以第一段中的加速度一定是a1=10m/s2。
再由方程
可求得:F=54.5N
第一段的末速度和第二段的初速度相等都是最大速度,可以按第二段求得:vm=a2t2=20m/s 又由于两段的平均速度和全过程的平均速度相等,所以有m
注意:在撤去拉力F前后,物体受的摩擦力发生了改变。
[例11]静止在水平地面上的物体的质量为2 kg,在水平恒力F推动下开始运动,4 s末它的速度达到4m/s,此时将F撤去,又经6 s物体停下来,如果物体与地面的动摩擦因数不变,求F的大小。
解析:物体的整个运动过程分为两段,前4 s物体做匀加速运动,后6 s物体做匀减速运动。
前4 s内物体的加速度为
①
设摩擦力为,由牛顿第二定律得
②
后6 s内物体的加速度为
③
物体所受的摩擦力大小不变,由牛顿第二定律得
④
由②④可求得水平恒力F的大小为
同步训练
[基础巩固]
[例4](2001年上海高考题)如图(1)所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1 、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态。现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
(1)下面是某同学对该题的某种解法:
解:设L1线上拉力为T1,L2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下处于平衡。mg,,解得 =mgtanθ,剪断线的瞬间,T2突然消失,物体却在T2反方向获得加速度,因为mgtanθ=ma所以加速度a=gtanθ,方向在T2反方向。你认为这个结果正确吗?说明理由。
(2)若将图(1)中的细线L1改为长度相同,质量不计的轻弹簧,如图(2)所示,其它条件不变,求解的步骤和结果与(1)完全相同,即a=gtanθ,你认为这个结果正确吗?请说明理由。
解析:(1)这个结果是错误的。当L2被剪断的瞬间,因T2突然消失,而引起L1上的张力发生突变,使物体的受力情况改变,瞬时加速度沿垂直L1斜向下方,为a=gsinθ。
(2)这个结果是正确的。当L2被剪断时,T2突然消失,而弹簧还来不及形变(变化要有一个过程,不能突变),因而弹簧的弹力T1不变,它与重力的合力与T2是一对平衡力,等值反向,所以L2剪断时的瞬时加速度为a=gtanθ,方向在T2的反方向上。
[例5]如图所示,在倾角为=300的光滑斜面上,有两个用轻弹簧连接的木块A和B,已知A的质量为2kg,B的质量为3kg,有一恒力F=50N的力作用在A上,在AB具有相同加速度的瞬间,撤去外力F,则这一瞬时,A和B的加速度分别是多大?(g=10m/s2)
解答:.
[例1]放在光滑水平面上的物体,在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态,若其中一个力逐渐减小到零后,又恢复到原值,则该物体的(BC )
A.速度先增大后减小
B.速度一直增大,直到某个定值
C.加速度先增大,后减小到零
D.加速度一直增大到某个定值
[例2]如图所示,如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是( CD )
A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小
D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大
解析:小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后增大,因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时小球速度增大,所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。选CD。
[例3]如图所示.弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m.现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体一直可以运动到B点.如果物体受到的阻力恒定,则(AC )
A.物体从A到O先加速后减速
B.物体从A到O加速运动,从O到B减速运动
C.物体运动到O点时所受合力为零
D.物体从A到O的过程加速度逐渐减小
解析:物体从A到O的运动过程,弹力方向向右.初始阶段弹力大于阻力,合力方向向右.随着物体向右运动,弹力逐渐减小,合力逐渐减小,由牛顿第二定律可知,此阶段物体的加速度向右且逐渐减小,由于加速度与速度同向,物体的速度逐渐增大.所以初始阶段物体向右做加速度逐渐减小的加速运动.
当物体向右运动至AO间某点(设为O′)时,弹力减小到等于阻力,物体所受合力为零,加速度为零,速度达到最大.
此后,随着物体继续向右移动,弹力继续减小,阻力大于弹力,合力方向变为向左.至O点时弹力减为零,此后弹力向左且逐渐增大.所以物体从O′点后的合力方向均向左且合力逐渐增大,由牛顿第二定律可知,此阶段物体的加速度向左且逐渐增大.由于加速度与速度反向,物体做加速度逐渐增大的减速运动.正确选项为A、C.
2.
审题的关键是弄清话题在哪些方面做了限制,在哪些方面又给我们提供了发散思维的自由:
◇“春天不但是四季之首的名词”提示:春天,不止是自然的春天,可以写象征意义的春天。
◇“春天和美好在一起”提示:谈春天的话题,只允许谈它美好的一面。
◇“作为高中即将毕业的你,处在21世纪之首的时候,对春天有哪些想法”提示:要写出高中毕业生的特征,写出时代的特点。
1.
◇“围绕贝尔纳的答案”提示:审题不能只见“成功”,不见“目标”。
◇“离出口最近的那幅画”提示:审题不能只强调“实现”,否定“价值”。
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