5.一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与车顶相连.小球某时刻正处于图示状态.设斜面对小球的支持力为FN,细绳对小球的拉力为T,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的是[2008年高考·宁夏理综卷]( )
A.若小车向左运动,FN可能为零
B.若小车向左运动,T可能为零
C.若小车向右运动,FN不可能为零
D.若小车向右运动,T不可能为零
解析:本题考查牛顿运动定律.对小球进行受力分析,当FN为零时,小球的合外力水平向右,加速度向右,故小车可能向右加速运动或向左减速运动,选项A正确、C错误;当T为零时,小球的合外力水平向左,加速度向左,故小车可能向右减速运动或向左加速运动,选项B正确、D错误.解题时抓住FN、T为零时受力分析的临界条件作为突破口,小球与车相对静止,说明小球和小车只能有水平的加速度.
答案:AB
4.有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断.例如,从解的物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性.
举例如下:如图所示,质量为M、倾角为θ的滑块A放于水平地面上,把质量为m的滑块B放在A的斜面上.忽略一切摩擦,有人求得B相对地面的加速度a= gsin θ,式中g为重力加速度.
对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题.他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对的”.但是,其中有一项是错误的.请你指出该项.[2008年高考·北京理综卷]( )
A.当θ=0°时,该解给出a=0,这符合常识,说明该解可能是对的
B.当θ=90°时,该解给出a=g,这符合实验结论,说明该解可能是对的
C.当M≫m时,该解给出a=gsin θ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的
D.当m≫M时,该解给出a=,这符合预期的结果,说明该解可能是对的
解析:当m≫M时,该解给出a=,这与实际不符,说明该解是错误的,故选D.
答案:D
3.如图所示,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是[2008年高考·全国理综卷Ⅱ]( )
A.tan α B.cot α
C.tan α D.cot α
解析:A、B两物体受到斜面的支持力均为mgcos α,所受滑动摩擦力分别为:fA=μAmgcos α,fB=μBmgcos α.对整体进行受力分析并结合平衡条件可得:2mgsin α=fA+fB,且μA=2μB,解得:μB=tan α.
答案:A
2.如图所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连.设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是[2008年高考·全国理综卷Ⅰ]( )
A.向右做加速运动 B.向右做减速运动
C.向左做加速运动 D.向左做减速运动
解析:小球在水平方向受到向右的弹簧弹力,由牛顿第二定律可知,小球必定具有向右的加速度,小球与小车相对静止,故小车可能向右加速运动或向左减速运动.
答案:AD
1.如图所示,一个盛水的容器底部有一小孔,静止时用手指堵住小孔不让它漏水.假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动,且忽略空气阻力,则下列说法正确的是[2005年高考·北京春季卷]( )
A.容器自由下落时,小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出,容器向上运动时,小孔向下漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水
C.将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水
D.将容器斜向上抛出,容器在运动中小孔不向下漏水
解析:容器无论是向上抛出、向下抛出还是斜向上、斜向下抛出,在空中的加速度大小都为g,竖直向下,水处于完全失重状态,即水中各处的压强与大气压相等,水不会从孔中漏出.
答案:D
13.(14分)如图所示,质量为M、倾角为θ的斜面体置于光滑的水平地面上,要使原来与斜面接触的质量为m的小球做自由落体运动,则向右拉斜面体的水平力F至少为多大?
解析:设小球距水平地面的高度为h,则距斜面下端的水平距离s=hcot θ
小球从h高处自由下落到水平地面所需的时间为:
t=
故斜面体从静止开始向右匀加速运动s位移所需的时间应为:
t′==≤t
即a≥gcot θ
又因为a=
可得:F≥Mgcot θ
即向右拉斜面体的水平力至少为Mgcot θ.
答案:Mgcot θ
12.(13分)如图所示,直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火,悬挂着质量m=500 kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1=45°.直升机取水后飞往火场,加速度沿水平方向,大小稳定在a=1.5 m/s2时,悬索与竖直方向的夹角θ2=14°.如果空气阻力大小不变,且忽略悬索的质量,试求水箱中水的质量M.(取g=10 m/s2,sin 14°≈0.242,cos 14°≈0.970)
[2007年高考·江苏物理卷]
解析:直升机取水,水箱受力平衡,得:
水平方向:FT1sin θ1-Ff=0
竖直方向:FT1cos θ1-mg=0
可解得:Ff=mgtan θ1
直升机返回,由牛顿第二定律得:
水平方向:FT2sin θ2-Ff=(m+M)a
竖直方向:FT2cos θ2-(m+M)g=0
解得:水箱中水的质量M=4.5×103 kg.
答案:4.5×103 kg
11.(13分)如图所示,质量为m的带电小物体以某一初速度从A点出发,在绝缘水平面上沿直线ABCD运动.已知A、B间的距离为l1,B、C间的距离为l2,AC段的动摩擦因数为μ(μ<1),CD段是光滑的,小物体在BC段上运动时还受到竖直向下的电场力F的作用,其大小为mg.
(1)当小物体的初速度为多大时可以到达CD区域?
(2)若小物体到达C点刚好停止,求小物体从B点运动到C点所需的时间t.
解析:(1)在AB段,小物体与水平面之间的弹力大小为mg
在BC段,小物体与水平面之间的弹力大小为mg
设当初速度为v0时,小物体恰好能滑到C点停止,由动能定理,有:
μmgl1+μ·mg·l2=mv
解得:v0=
即小物体的初速度v0≥时,可以到达CD区域.
(2)由牛顿第二定律知,小物体在BC段做减速运动的加速度为:a==μg,故有at2=l2
解得:t=2.
答案:(1)v0≥ (2)2
10.如图所示,物体从静止的传送带顶端由静止开始下滑到底端所用的时间为t;若在物体下滑过程中,传送带开始顺时针转动,物体滑到底端所用时间为t′.则t和t′的关系一定是( )
A.t′>t B.t′=t C.t′<t D.不能确定
解析:传送带顺时针转动和传送带静止状态,物体的受力情况完全相同,故物体下滑的加速度和速度均相同,下滑的时间相等.
答案:B
非选择题部分共3小题,共40分.
9.如图所示,圆柱形的仓库内有三块长度不同的滑板AO、BO、CO,其下端都固定于底部圆心O,而上端则搁在仓库侧壁上,三块滑板与水平面的夹角依次是30°、45°、60°.若有三个小孩同时从A、B、C处开始下滑(忽略阻力),则( )
A.A处小孩最先到O点 B.B处小孩最先到O点
C.C处小孩最先到O点 D.A、C处小孩同时到O点
解析:由a=gsin θ,下滑位移s=
得到达O点的时间为:
t===2
当θ=45°时,tmin=2
当θ=30°和θ=60°时,t相等.
答案:BD
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