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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)9 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(含解析)
一、單項(xiàng)選擇題
1.DIS是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)組成的信息采集處理系統(tǒng),某課外實(shí)驗(yàn)小組利用DIS系統(tǒng)研究電梯的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,他們?cè)陔娞輧?nèi)做實(shí)驗(yàn),在電梯天花板上固定一個(gè)力傳感器,傳感器的測(cè)量掛鉤向下,在掛鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量為1.0 kg的鉤碼,在電梯由靜止開始上升的過程中,計(jì)算機(jī)屏上顯示如圖所示的圖象(g取10 m/s2),則( )
A.t1到t2時(shí)間內(nèi),電梯勻速上升
B.t2到t3時(shí)間內(nèi),電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)
C.t3到t4時(shí)間內(nèi),電梯處于超重狀態(tài)
D.t1到t2時(shí)間內(nèi),電梯的加速度大小為5 m/s
解析:0~t1時(shí)間內(nèi),F(xiàn)1=mg,電梯靜止,t1~t2時(shí)間內(nèi),F(xiàn)2>mg,電梯加速上升,加速度a==5 m/s2,A錯(cuò)誤,D正確;t2~t3時(shí)間內(nèi),F(xiàn)3=mg,電梯勻速上升,B錯(cuò)誤;t3~t4時(shí)間內(nèi),F(xiàn)4
μmgcosθ,所以小木塊將繼續(xù)加速下滑,再次對(duì)小木塊受力分析可知,小木塊此時(shí)受沿傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力作用,此時(shí)有mgsinθ-μmgcosθ=ma2,可知a2=gsinθ-μgcosθ,a13μmg時(shí),A相對(duì)B滑動(dòng)
D.無論F為何值,B的加速度不會(huì)超過μg
解析:本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用,意在考查考生的理解能力和分析綜合能力.A、B間的最大靜摩擦力為2μmg,B和地面之間的最大靜摩擦力為μmg,對(duì)A、B整體,只要F>μmg,整體就會(huì)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)A對(duì)B的摩擦力為最大靜摩擦力時(shí),A、B將要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),故A、B一起運(yùn)動(dòng)的加速度的最大值滿足2μmg-μmg=mamax,B運(yùn)動(dòng)的最大加速度amax=μg,選項(xiàng)D正確;對(duì)A、B整體,有F-μmg=3mamax,則F>3μmg時(shí)兩者會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;當(dāng)F=μmg時(shí),兩者相對(duì)靜止,一起滑動(dòng),加速度滿足F-μmg=3ma,解得a=μg,選項(xiàng)B正確.
答案:BCD
三、非選擇題
9.如右圖所示,小車在水平路面上加速向右運(yùn)動(dòng),用一條水平繩和一條斜繩(斜繩與豎直方向的夾角θ=30)把一個(gè)質(zhì)量為m的小球系于車內(nèi).不計(jì)繩的質(zhì)量,求下列兩種情況下,兩繩對(duì)小球的拉力大?。?
(1)小車以加速度a1=運(yùn)動(dòng);
(2)小車以加速度a2=g運(yùn)動(dòng).
解析:(1)設(shè)OA、OB繩中張力分別為FTA、FTB
設(shè)FTA=0時(shí)加速度為a0,則a0=gtanθ=g
a1=a0,故FTA′=0
設(shè)OB繩與豎直方向的夾角為α,則
FTB′cosα=mg,F(xiàn)TB′sinα=ma2
聯(lián)立解得:FTB′=mg.
答案:(1)FTA=mg,F(xiàn)TB=mg
(2)FTA′=0,F(xiàn)TB′=mg
10.如右圖所示,質(zhì)量M=8 kg的長(zhǎng)木板放在光滑的水平面上,在長(zhǎng)木板左端加一水平恒推力F=8 N,當(dāng)長(zhǎng)木板向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5 m/s時(shí),在長(zhǎng)木板前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì),質(zhì)量為m=2 kg的小物塊,物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,長(zhǎng)木板足夠長(zhǎng).(g=10 m/s2)
(1)小物塊放后,小物塊及長(zhǎng)木板的加速度各為多大?
(2)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度?
(3)從小物塊放上長(zhǎng)木板開始,經(jīng)過t=1.5 s小物塊的位移大小為多少?
解析:(1)物塊的加速度am=μg=2 m/s2
長(zhǎng)木板的加速度aM==0.5 m/s2.
(2)由amt=v0+aMt可得t=1 s.
(3)在開始1 s內(nèi)小物塊的位移:x1=amt2=1 m
1 s末速度為v=amt=2 m/s
在接下來的0.5 s物塊與長(zhǎng)木板相對(duì)靜止,一起做加速運(yùn)動(dòng)且加速度為a==0.8 m/s2
這0.5 s內(nèi)的位移為x2=vt+at2=1.1 m
通過的總位移x=x1+x2=2.1 m.
答案:(1)2 m/s2 0.5 m/s2 (2)1 s (3)2.1 m
11.如圖甲所示,質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板,靜止放置在粗糙水平地面上,有一個(gè)質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊,以某一水平初速度v0從左端沖上木板.從物塊沖上木板到物塊和木板達(dá)到共同速度的過程中,物塊和木板的v-t圖象分別如圖乙中的折線acd和bcd所示,a、b、c、d點(diǎn)的坐標(biāo)為a(0,10)、b(0,0)、c(4,4)、d(12,0).根據(jù)v-t圖象,求:
(1)物塊相對(duì)長(zhǎng)木板滑行的距離Δx.
(2)物塊質(zhì)量m與長(zhǎng)木板質(zhì)量M之比.
解析:(1)由v-t圖象可以看出,物塊相對(duì)于長(zhǎng)木板滑行的距離Δx對(duì)應(yīng)圖中△abc的面積,故Δx=104 m=20 m.
(2)由v-t圖象可求出物塊沖上木板做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a1= m/s2=1.5 m/s2,木板開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a2= m/s2=1 m/s2,達(dá)到同速后一起勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a3= m/s2=0.5 m/s2.
對(duì)m沖上木板減速階段:μ1mg=ma1
對(duì)M向前加速階段:μ1mg-μ2(m+M)g=Ma2
物塊和木板達(dá)到共同速度后向前減速階段:
μ2(m+M)g=(M+m)a3
以上三式聯(lián)立可得:mM=32.
答案:(1)20 m (2)32
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