1.下列事件中是必然事件的是( )
A.小菊上学一定乘坐公共汽车
B.某种彩票中奖率为,买10000张该种票一定会中奖
C.一年中,大、小月份数刚好一样多
D.将豆油滴入水中,豆油会浮在水面上
12.如图12所示,一质量为M=5 kg的斜面体放在水平地面上,斜面体与地面的动摩擦因数为μ1=0.5,斜面高度为h=0.45 m,斜面体与小物块的动摩擦因数为μ2=0.8,小物块的质量为m=1 kg,起初小物块在斜面的竖直面上的最高点.现在从静止开始在M上作用一水平恒力F,并且同时释放m,取g=10 m/s2,设小物块与斜面间最大静摩擦力等于它们之间的滑动摩擦力,小物块可视为质点.问: 图12
(1)要使M、m保持相对静止一起向右做匀加速运动,加速度至少多大?
(2)此过程中水平恒力至少为多少?
解析:(1)以m为研究对象,竖直方向有:mg-Ff=0
水平方向有:FN=ma
又Ff=μ2FN
得:a=12.5 m/s2.
(2)以小物块和斜面体为整体作为研究对象,由牛顿第二定律得:F-μ1(M+m)g=(M+m)a
水平恒力至少为:F=105 N.
答案:(1)12.5 m/s2 (2)105 N
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11.(2009·安徽高考)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
如下: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11所示.设运动员的质量为65 kg, 图11吊椅的质量为15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,重力加速度取g=10 m/s2.当运动员与吊椅一起以加速度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: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.以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
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.
法二:设运动员和吊椅的质量分别为M和m;运动员对绳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)440 N,方向竖直向下
(2)275 N,方向竖直向下
10.一个质量为50 kg的人,站在竖直向上运动着的升降机底板上.他看
到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40 N,如图10所示,
该重物的质量为5 kg,这时人对升降机底板的压力是多大?(g取10
m/s2) 图10
解析:以重物为研究对象,重物受向下的重力mg,向上的弹簧拉力F,重物随升降机一起以加速度a向上运动,由于重物的重力mg大于弹簧测力计的示数,因此可知升降机的加速度方向应向下,即升降机减速上升,由牛顿第二定律有
mg-F=ma
所以a== m/s2=2 m/s2,
再以人为研究对象,人受到重力Mg,底板的支持力FN,由牛顿第二定律有
Mg-FN=Ma
得FN=Mg-Ma=50×(10-2)N=400 N,
由牛顿第三定律知,人对升降机底板的压力大小为400 N,方向竖直向下.
答案:400 N
9.(2010·南通调研)如图9所示,质量为M的长平板车放在光滑的
倾角为α的斜面上,车上站着一质量为m的人,若要平板车静
止在斜面上,车上的人必须 ( )
A.匀速向下奔跑 图9
B.以加速度a=gsinα向下加速奔跑
C.以加速度a=(1+)gsinα向下加速奔跑
D.以加速度a=(1+)gsinα向上加速奔跑
解析:以车为研究对象,在平行于斜面方向和垂直于斜面方向建立
坐标系,如图所示.因为车静止不动,即两个方向上合力都为零,
x方向:Ff-Mgsinα=0,所以摩擦力(人对车)沿斜面向上,大小等
于Mgsinα,故人受车的作用力沿斜面向下.
以人为研究对象受力分析如图所示.
则有Ff′+mgsinα=ma
Ff=Ff′
所以a=(1+)gsinα,
故C正确.
答案:C
8.如图8所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物
体,A、B间的最大静摩擦力为μmg,现用水平拉力F拉B,使A、
B以同一加速度运动,则拉力F的最大值为 ( ) 图8
A.μmg B.2μmg C.3μmg D.4μmg
解析:当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大,此时,对于A物体所受的合外力为μmg
由牛顿第二定律知aA==μg
对于A、B整体,加速度a=aA=μg
由牛顿第二定律得F=3ma=3μmg.C项正确.
答案:C
7.(2010·泰州模拟)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:由于两物体在F作用下由静止开始运动,且始终相对静止,则有F=(mA+mB)a,对B有Ff=mBa,由F-t图象可知,F随时间变化,则a随时间变化,A项错,C项正确;A、B先沿正方向做加速度增大的变加速运动,再做加速度逐渐减小的变加速运动,然后做加速度增大的变减速运动,再做加速度逐渐减小的变减速运动至速度为0,整个过程中运动方向不变,B项错;2 s-3 s的时间内,F逐渐增大,a增大,Ff增大,D项错.
答案:C
6.(2010·辽宁五校联考)一根质量分布均匀的长绳AB,在水平外力F的作用下,沿光滑水平面做直线运动,如图6甲所示.绳内距A端s处的张力FT与s的关系如图乙所示,由图可知 ( )
图6
A.水平外力F=6 N B.绳子的质量m=3 kg
C.绳子的长度l=2 m D.绳子的加速度a=2 m/s2
解析:取s=0,对A端进行受力分析,F-FT=ma,又A端质量趋近于零,则F=FT=6 N,A正确;由于不知绳子的加速度,其质量也无法得知,B、D均错误;由图易知C正确.
答案:AC
5.(2010·双流模拟)如图5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 ( )
图5
A. F,方向向左 B. F,方向向右
C. F,方向向左 D. F,方向向右
解析:设车对人的摩擦力Ff方向水平向右,对小车和人组成的系统应用牛顿第二定律有:2F=(M+m)a,对人应用牛顿第二定律得F-Ff=ma,可解得:Ff= F.当M>m时,人受到向右的静摩擦力,大小为 F,当M<m时,人受到向左的静摩擦力,大小为 F,故A、B错误,C、D正确.
答案:CD
4.(2010·盐城调研)如图3甲所示,在倾角为30°的足够长的光滑斜面上,有一质量为m的物体,受到沿斜面方向的力F作用,力F按图乙所示规律变化(图中纵坐标是F与mg的比值,力沿斜面向上为正).则物体运动的速度v随时间t变化的规律是图4中的(物体的初速度为零,重力加速度取10 m/s2) ( )
图3
图4
解析:在0-1 s内,物体的加速度为a1=,解得a1=5 m/s2,A项错误;在1-2 s内,物体的加速度为a2=-=-5 m/s2,B项错误;在2-3 s内,a3==-15 m/s2,D项错误,只有C项正确.
答案:C
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