资源描述
2022年高考中物理牛顿运动定律知识点梳理
1
单选题
1、质量为2kg的物体在水平面上沿直线运动,受阻力大小恒定。经某点开始沿运动方向的水平拉力F与运动距离x的关系如图所示,0~3m物体做匀速直线运动。下列对图示过程的说法正确的是( )
A.在x=5m处物体加速度大小为3m/s2
B.0~7m物体克服阻力做功为28J
C.0~7m拉力对物体做功为45J
D.0~7m合力对物体做功为68J
答案:B
解析:
A.0~3m物体做匀速直线运动,水平拉力与阻力等大反向,由题图可知物体受到的阻力为4N。在x=5m处物体受到的拉力为
F=(4+10-44×2)N=7N
物体的加速度为
a=F-fm=7-42m/s2=1.5m/s2
故A错误;
B.0~7m物体克服阻力做功为
Wf=fx=4×7J=28J
故B正确;
C.F-x图线与坐标轴所围面积表示拉力所做的功,则0~7m拉力对物体做功为
W=(3×4+4+102×4)J=40J
故C错误;
D.0~7m合力对物体做功为
W合=W-Wf=12J
故D错误。
故选B。
2、现在城市的滑板运动非常流行,在水平地面上一名滑板运动员双脚站在滑板上以一定速度向前滑行,在横杆前起跳并越过杆,从而使人与滑板分别从杆的上方、下方通过,如图所示,假设人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计,若运动员顺利地完成了该动作,最终仍落在滑板原来的位置上,则下列说法错误的是( )
A.运动员起跳时,双脚对滑板作用力的合力竖直向下
B.起跳时双脚对滑板作用力的合力向下偏后
C.运动员在空中最高点时处于失重状态
D.运动员在空中运动时,单位时间内速度的变化相同
答案:B
解析:
AB.运动员竖直起跳,由于本身就有水平初速度,所以运动员既参与了水平方向上的匀速直线运动,又参与了竖直上抛运动。各分运动具有等时性,水平方向的分运动与滑板的运动情况一样,运动员最终落在滑板的原位置。所以水平方向受力为零,则起跳时,滑板对运动员的作用力竖直向上,运动员对滑板的作用力应该是竖直向下,故A正确,不符合题意;B错误,符合题意;
C.运动员在空中最高点时具有向下的加速度g,处于失重状态,故C正确,不符合题意;
D.运动员在空中运动时,加速度恒定,所以单位时间内速度的变化量相等,故D正确,不符合题意。
故选B。
3、如图所示,物体静止于水平面上的O点,这时弹簧恰为原长l0,物体的质量为m,与水平面间的动摩擦因数为μ,现将物体向右拉一段距离后自由释放,使之沿水平面振动,下列结论正确的是( )
A.物体通过O点时所受的合外力为零
B.物体将做阻尼振动
C.物体最终只能停止在O点
D.物体停止运动后所受的摩擦力为μmg
答案:B
解析:
A.物体通过O点时弹簧的弹力为零,但摩擦力不为零,A错误;
B.物体振动时要克服摩擦力做功,机械能减少,振幅减小,做阻尼振动,B正确;
CD.物体最终停止的位置可能在O点也可能不在O点。若停在O点摩擦力为零,若不在O点,摩擦力和弹簧的弹力平衡,停止运动时物体所受的摩擦力不一定为μmg,CD错误。
故选B。
4、如图所示,倾角为θ=37°的传送带以速度v1=2m/s顺时针匀速转动。将一物块以v2=8m/s的速度从传送带的底端滑上传送带。已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,传送带足够长,取sin37°=0.6,cos37°=0.8, g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.小物块向上运动过程中的加速度大小为10m/s2
B.小物块向上运动的时间为1. 2s
C.小物块向上滑行的最远距离为4m
D.小物块最终将随传送带一起向上匀速运动
答案:C
解析:
ABD.由于物块的速度大于传送带的速度,所以物块相对传送带向上运动,物块受重力和沿斜面向下的滑动摩擦力,沿斜面方向有根据牛顿第二定律
mgsinθ+μmgcosθ=ma1
代入数据解得
a1=10m/s2
方向沿斜面向下。
设物体减速到传送带速度需要的时间为t1,有
t1=v1-v2-a1=0.6s
由于物体所受重力沿斜面方向的分力大于滑动摩擦力,因此物体相对传送带向下运动,受到的滑动摩擦力沿斜面向上,沿斜面方向根据牛顿第二定律有
mgsinθ-μmgcosθ=ma2
代入数据解得:
a2=2m/s2
方向沿斜面向下;最后减速到速度为零的时间为
t2=v1a2=1s
故小物块向上运动的时间为1.6s。故ABD错误。
C.小物块向上滑行的最远距离为
x=v1+v22t1+v12t2=2+82×0.6+22×1m=4m
故C正确。
故选C。
多选题
5、如图,一辆货车利用跨过光滑定滑轮的轻质不可伸长的缆绳提升一箱货物,已知货箱的质量为m0,货物的质量为m,货车向左做匀速直线运动,在将货物提升到图示的位置时,货箱速度为v,连接货车的缆绳与水平方向夹角为θ,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A.货车的速度等于vcosθ
B.货物处于超重状态
C.缆绳中的拉力FT小于(m0+m)g
D.货车的对地面的压力小于货车的重力
答案:BD
解析:
A.把货车速度分解到绳子方向,分速度与货箱速度相等,则
v=v1cosθ
即
v1=vcosθ
故A错误;
B.货车匀速行驶,θ在减小,因此货箱的速度在增大,故货物在做加速运动处于超重状态,故B正确;
C.因为货物和货箱处于超重状态所以FT大于(m0+m)g,故C错误;
D.货车受到绳子的拉力,故货车对地面的压力小于重力,故D正确。
故选BD。
6、如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针方向运动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面。物体以恒定的速率v2沿直线向左滑上传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面上,这时速率为v2',则下列说法正确的是( )
A.若v1<v2,则v2'=v1
B.若v1>v2,则v2'=v2
C.不管v2多大,总有v2'=v2
D.只有v1=v2时,才有v2'=v1
答案:AB
解析:
由于传送带足够长,物体先减速向左滑行,直到速度减为零,此过程设物体对地位移大小为x,加速度大小为a,则
x=v222a
然后在滑动摩擦力的作用下向右运动,分两种情况:
①若v1≥v2,物体向右运动时一直加速,当v2'=v2时(向右加速到v2可以看成是向左由v2减速到0的逆过程,位移大小还是等于x),恰好离开传送带。
②若v1<v2,物体向右运动时先加速,当速度增大到与传送带的速度相等时,位移大小
x'=v122a<v222a=x
说明物体还在传送带上,此后不受摩擦力,物体与传送带一起向右匀速运动知道返回光滑水平面,此时有v2'=v1,故选项A、B正确,C、D错误。
故选AB。
7、如图甲,足够长的长木板放置在水平地面上,一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg,现在滑块上施加一个F=0.5t(N)的水平变力作用,从t=0时刻开始计时,滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.图乙中t2=24sB.木板的最大加速度为1m/s2
C.滑块与木板间的动摩擦因数为0.4D.木板与地面间的动摩擦因数为0.1
答案:ACD
解析:
C.根据图乙可知,滑块在t2以后受到的摩擦力不变,为8N,根据
f1=μ1mg
可得滑块与木板间的动摩擦因数为
μ1=0.4
C正确;
D.在t1时刻木板相对地面开始运动,此时滑块与木板相对静止,则木板与地面间的动摩擦因数为
μ2=f22mg=440=0.1
D正确;
AB.在t2时刻,滑块与木板将要发生相对滑动,此时滑块与木板间的静摩擦力达到最大,且此时二者加速度相同,且木板的加速度达到最大,对滑块有
F-μ1mg=ma
对木板有
μ1mg-2μ2mg=ma
联立解得
a=2m/s2
F=12N
则木板的最大加速度为2m/s2,根据
F=0.5t
可求得
t2=24s
A正确,B错误。
故选ACD。
8、如图所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1,与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角,则(物体1和物体2相对车厢静止,重力加速度大小为g)( )
A.车厢的加速度大小为gtanθ
B.绳对物体1的拉力大小为m1gcosθ
C.底板对物体2的支持力大小为m2-m1g
D.物体2所受底板的摩擦力大小为m2gsinθ
答案:AB
解析:
AB.对物体1进行受力分析,且把拉力FT沿水平方向、竖直方向分解,有
FTcosθ=m1g
FTsinθ=m1a
得
FT=m1gcosθ
a=gtanθ
所以AB正确;
CD.对物体2进行受力分析有
FN+FT'=m2g
Ff静=m2a
且有
FT'=FT
解得
FN=m2g-m1gcosθ
Ff静=m2gtanθ
故CD错误。
故选AB。
填空题
9、作用力和反作用力总是互相_______、同时_______的,我们可以把其中任何一个力叫作_______,另一个力叫作_______。
答案: 依赖 存在 作用力 反作用力
解析:
略
10、2021年5月15日,天问一号着陆器“祝融号”火星车成功着陆火星乌托邦平原南部预选着陆区,质量为1.3吨的火星车在如此高速下自动精准降速反映了我国科研水平取得的巨大成就。它首先进入火星大气层的狭窄“走廊”,气动减速;打开降落伞使速度进一步减为95m/s;与降落伞分离后,打开发动机约80s,减速至3.6m/s;然后进入悬停避障与缓速下降阶段,经过对着陆点的探测后平稳着陆,其过程大致如图所示。(火星表面的重力加速度约为地球表面的25,地球表面重力加速度取10m/s2。)
(1)“祝融号”在火星表面的惯性与地球表面相比_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。由于勘测需要,火星车走走停停,假如它在一小时内的直线距离是9m,它的平均速度大小约为_________m/s。
(2)关于着陆器在不同阶段的受力分析,正确的是( )
A.气动减速段,只受到气体阻力的作用
B.伞系减速段,重力与气体对它的作用力是一对平衡力
C.动力减速段,发动机喷火的反作用力作用在火星车上
D.悬停状态中,发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力
(3)如果动力减速阶段发动机的推力远大于空气阻力且视作恒定,不考虑火星车的质量变化。请分析说明此阶段火星车的运动性质______,并根据图中所给的数据,估算发动机推力的大小______。
答案: 不变 2.5×10-3 C 匀减速直线运动 6.68×103N
解析:
(1)[1]惯性大小跟质量有关,“祝融号”的质量不变,则“祝融号”在火星表面的惯性与地球表面相比不变
[2] 平均速度
v=xt=93600m/s=2.5×10-3m/s
(2)[3]A.气动减速段,除受到气体阻力的作用外,还受到重力作用,A错误;
B.伞系减速段,气体对它的作用力大于重力,不是一对平衡力,B错误;
C.动力减速段,发动机和喷出的火之间的作用是相互作用力,则发动机喷火的反作用力作用在火星车上,C正确;
D.悬停状态中,发动机喷火的反作用力和重力是平衡力, D错误。
故选C。
(3)[4][5]由于火星车在动力减速所受推力远大于空气阻力,可将空气阻力忽略不计,火星车在推力和重力两个恒力的作用下做匀减速直线运动,根据
vt=v0+at
可得火星车在此阶段的加速度
a=vt-v0t=3.6-9580m/s2=-1.14m/s2
火星车受到的合力
火星表面的重力加速度
g火=10×25m/s2=4m/s2
根据牛顿第二定律
G-F推=ma
F推=6.68×103N
11、两类基本问题
(1)从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况,可以由牛顿第二定律求出物体的___________,再通过运动学的规律确定物体的___________情况。
(2)从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况,根据运动学规律求出物体的___________,结合受力分析,再根据牛顿第二定律求出___________。
(3)如图所示,一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,用一水平拉力F=20 N拉物体,使其由A点开始运动,经过8 s后撤去拉力F,再经过一段时间物体到达B点停止。则:(g取10 m/s2)
a.在拉力F作用下物体运动的加速度大小为___________ m/s2;
b.撤去拉力F瞬间物体的速度大小v=___________ m/s;
c.撤去拉力F后物体运动的距离x=___________ m。
答案: 加速度 运动 加速度 合外力 0.5 4 4
解析:
(1)[1] 如果已知物体的受力情况,可以求出合力,根据牛顿第二定律,可以求出物体的加速度。
[2]结合运动学规律公式,可以求出物体的运动情况。
(2)[3] 如果已知物体的运动情况,根据运动学规律求出物体的加速度。
[4]结合牛顿第二定律,可以求出物体受到的合外力。
(3)[5]受力分析得
F-μmg=ma
解得
a=0.5m/s2
[6]根据速度公式得
v=at=4m/s
[7] 撤去拉力F后,受力分析得
-μmg=ma'
解得
a'=-2m/s2
物体运动的位移为
x=-v22a'=4m
12、如图所示,质量为2kg的货箱放在质量为8kg的平板小车上,货箱与小车之间的动摩擦因数为0.4,小车在水平推力F作用下沿光滑水平地面运动。若水平推力F1=5N,货箱静止在小车上,此时货箱的加速度大小为______ms2;若水平推力F2=50N,货箱在小车上滑动,此时货箱的加速度大小为______ms2;取重力加速度g=10ms2,小车水平。
答案: 0.5 4
解析:
[1]水平推力F1=5N,货箱静止在小车上,两者一起做匀加速直线运动,有
F1=(M+m)a1
解得
a1=0.5m/s2
[2]水平推力F2=50N,货箱在小车上滑动,则货箱受滑动摩擦力加速运动,有
μmg=ma2
可得
a2=μg=4m/s2
解答题
13、如图所示,水平传动带以v0=4m/s的速率顺时针匀速运转,传动带左、右两端的距离为8m,把一可以看作质点的小物块轻放在传动带左端,物块与传动带之间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,则:
(1)经多长时间物块会与传动带共速。
(2)经多长时间物块会从传动带右端掉下来。
答案:(1)2s;(2)3s
解析:
(1)物块刚放上传动带时做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得
μmg=ma
解得物块的加速度为
a=2m/s2
物块与传送带共速所需时间为
t1=v0a=2s
(2)物块匀加速运动的位移为
s=v02t1=4m
之后匀速运动到右端的时间为
t2=L-sv0=1s
物块从传动带左端到右端的时间为
t=t1+t2=3s
即经3s物块会从传动带右端掉下来。
14、如图甲所示,一倾角为37°的固定粗糙斜面上有一滑块,滑块在沿斜面向下的拉力F作用下,从A点由静止开始下滑,拉力F随滑块沿斜面下滑的位移s的变化关系如图乙所示。已知A、B两点间距离为2m,滑块质量为2kg,滑块与斜面的动摩擦因数为0.5,重力加速度大小取10m/s2,sin37°=0.6,求:
(1)当拉力为5N时,滑块的加速度大小;
(2)滑块从A运动到B经历的时间。
答案:(1)a1=4.5m/s2;(2)t=1112s
解析:
(1)滑块从A点由静止开始下滑,受重力mg、弹力FN、摩擦力Ff和外力F1,
设0~1m过程滑块加速度为a1,根据牛顿第二定律得
mgsinθ+F1-Ff=ma1,FN-mgcosθ=0
且
Ff=μFN
联立解得
a1=4.5m/s2
(2)设1~2m过程,滑块的加速度为a2,则
mgsinθ+F2-μmgcosθ=ma2
根据运动学公式有
s1=12a1t12,v=a1t1
s2=vt2+12a2t22
代入数据解得,滑块从A运动到B经历的时间
t=t1+t2=1112s
15、用一原长为20cm、劲度系数k为400N/m轻质弹簧水平拉动一质量为10kg的木箱,当弹簧伸长到30cm时(在弹性限度内),木箱在水平地面上匀速滑动,求此时
(1)这个弹簧的弹力大小和木箱与地面之间的动摩擦因数;
(2)若将拉力增大到60N,木箱做匀加速直线运动,求加速度a的大小。
答案:(1)40N,0.4;(2)2m/s2
解析:
(1)弹簧原长为
x0=20cm=0.2m
伸长后长度为
x=30cm=0.3m
根据胡克定律得
F=kΔx=400×(0.3-0.2)N=40N
木箱匀速运动,受力平衡,则有
f=F=40N
FN=mg=100N
则动摩擦因数为
μ=fFN=40100=0.4
(2)木箱做匀加速直线运动时,根据牛顿第二定律可得
F1-f=ma
代入数据解得
a=2m/s2
16、一质量为m=1kg的物块原来静止在水平地面上,物块与地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,现在施加给物块一个水平方向的恒力F,使物块开始做匀加速直线运动,要求在5s内前进25m,则施加的水平恒力F为多大?(重力加速度g取10m/s2)
答案:4N
解析:
由位移公式可得
x=12at2
由牛顿第二定律可得
F-μmg=ma
联立解得水平拉力大小为
F=4N
实验题
17、在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中,小明同学做了如图甲所示的实验改进,在调节桌面水平后,添加了力传感器来测细线中的拉力。
(1)实验时,下列操作或说法正确的是______。
A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录拉力传感器的示数
C.选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
(2)实验得到如图乙所示的纸带,已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出,由图中的数据可知,小车运动的加速度大小是______ms2。(计算结果保留三位有效数字)
(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力Ff=______N。
答案: B 2.40 1.0
解析:
(1)[1]AD.本实验中可以通过力传感器获取小车所受拉力大小,所以不需要用天平测出砂和砂桶的总质量,也不需要小车所受拉力近似等于砂和砂桶的总重力,即不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量,故AD错误;
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录拉力传感器的示数,故B正确;
C.电磁打点计时器由于振针的作用,纸带和复写纸之间阻力相对较大,实验误差比较大,而电火花计时器使用的是火花放电,纸带运动时受到的阻力比较小,实验误差也比较小,故C错误。
故选B。
(2)[2]根据逐差法可得小车运动的加速度大小是
a=xBD-xOB4T2=(28.81-9.61-9.61)×10-24×0.12m/s2≈2.40m/s2
(3)[3]根据牛顿第二定律有
2F-Ff=ma
将题图横截距数据代入可得
Ff=1.0N
18、一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球A和B,如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球B释放时的高度h0=0.590m,下降一段距离后的高度h=0.100m;由h0下降至h所用的时间T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小为a=1.84m/s2。
从实验室提供的数据得知,小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g,当地重力加速度大小为g=9.8m/s2。利用小球的质量,根据牛顿第二定律计算可得小球B下落的加速度的大小为a′=______m/s2,小球B下落过程中绳子的拉力大小为______N(结果均保留3位有效数字)。可以看出,a′与a有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因:_______。
答案: 1.96 1.20 原因可能是滑轮轴不光滑或滑轮有质量
解析:
[1]对小球A、B整体由牛顿第二定律
mBg-mAg=(mA+mB)a′
代入数据解得
a′=1.96m/s2
[2]对B由牛顿第二定律
mBg-F=mBa′
解得绳子拉力大小
F=mB(g-a′)=150×10-3×(10-1.96)N=1.20N
[3]a′和a有明显差异,原因可能是滑轮轴不光滑或滑轮有质量。
19、教材列出的木一木动摩擦因数为0.30,实验小组采用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。实验中,木块在重锤的拉动下,沿水平长木板做匀加速运动。
(1)实验所用重锤质量150g左右,下列供选择的木块质量最合适的是____;
A.20g B.260g C.500g D.600g
(2)关于实验操作和注意事项,下列说法正确的有____;
A.实验中先释放木块,后接通电源
B.调整定滑轮高度,使细线与板面平行
C.必须满足细线对木块拉力与重锤重力大小近似相等
D.木块释放位置到滑轮距离正常应在0.6m左右
(3)实验得到的一根纸带如图乙所示,从某个清晰的点开始,每5个打点取一个计数点,依次标出0、l、2、3、4、5、6,测得点O与点3、点6间的距离分别为19.90cm、 54.20cm,计时器打点周期为0.02s,则木块加速度a= ____m/s2(保留两位有效数字);
(4)实验测得μ=0.33,大于教材列表中的标值,请写出两个可能的原因:____,_____。
答案: B BD 1.6 木块、木板表面粗糙程度有差异 细线与滑轮摩擦或纸带与计时器摩擦
解析:
(1)[1]由题知,重锤的质量m=150g左右,动摩擦因数μ=0.30,设木块的质量为M,为使木块在重锤的拉动下沿水平长木板做匀加速运动,对整体,根据牛顿第二定律有
mg-μMg=m+Ma
解得
a=mg-μMgm+M
根据长木板做匀加速运动,即a>0,可得
mg-μMg>0
解得
M<500g
当木块的质量M越小时,滑动摩擦力越小,整体的加速度越大,在纸带上打的点越少,则在计算加速度时误差较大,综上分析可知,木块质量最合适的是260g,故B符合题意,ACD不符合题意;
故选B。
(2)[2]A.实验时应先接通电源,再释放纸带,故A错误;
B.为保证木块所受的拉力为细线的拉力,则应调整定滑轮的高度使细线与木板平行,故B正确;
C.根据实验原理
mg-μMg=m+Ma
可知不必满足细线对木块拉力与重锤重力大小近似相等,故C错误;
D.假设木板光滑,对整体受力分析,根据牛顿第二定律有
mg=m+Ma
将(1)问中的m=150g,M=260g代入上式,可得加速度
a≈4m/s2
为减少误差,计算方便,一般在纸带上是每隔5个点取一个计数点,即时间间隔T=5×0.02s=0.1s,通常是取5至6个计数点,则总时间为0.5s到0.6s,取最开始的计数点是从初速度为0开始的,根据位移时间公式有
x=12at2
取t=0.5s计算可得
x=0.50m
取t=0.6s计算可得
x=0.72m
故为提高纸带利用效率,减少实验误差,木块释放位置到滑轮距离正常应在0.6m左右,故D正确。
故选BD。
(3)[3]由题知,每隔5个点取一个计数点,则时间间隔T=5×0.02s=0.1s,根据
Δx=aT2
可得加速度为
a=x06-x03-x039T2
由题知x03=19.90cm,x06=54.20cm,代入数据解得
a=1.6m/s2
(4)[4]实验测得μ=0.33,大于教材列表中的标值,根据实验原理分析,可能存在的原因有:木块、木板表面粗糙程度有差异;细线与滑轮摩擦或纸带与计时器摩擦。
20、2020年12月8日,中尼两国联合宣布珠穆朗玛峰的最新高程为8848.86米。在此次珠峰高程测量中,采用的一种方法是通过航空重力仪测量重力加速度,从而间接测量海拔高度。我校“诚勤立达”兴趣小组受此启发设计了如下实验来测量渝北校区所在地的重力加速度大小。已知sin53°=0.8、cos53°=0.6、sin37°=0.6、cos37°=0.8,实验步骤如下:
a.如图1所示,选择合适高度的垫块,使长木板的倾角为53°;
b.在长木板上某处自由释放小物块,测量小物块距长木板底端的距离x和小物块在长木板上的运动时间t;
c.改变释放位置,得到多组x、t数据,作出xt-t图像,据此求得小物块下滑的加速度为4.90m/s2;
d.调节垫块,改变长木板的倾角,重复上述步骤。
回答下列问题:
(1)当长木板的倾角为37°时,作出的图像如图2所示,则此时小物块下滑的加速度a=______ms2;(保留3位小数)
(2)小物块与长木板之间的动摩擦因数μ=______;
(3)依据上述数据,可知我校渝北校区所在地的重力加速度g=______ms2;(保留3位有效数字)
(4)某同学认为:xt-t图像中图线与时间轴围成的面积表示小物块在时间t内的位移大小。该观点是否正确?( )
A. 正确 B.错误 C.无法判断
答案: 1.958m/s2 0.5或0.50 9.79m/s2 B
解析:
(1)[1]小物块在斜面上做匀加速直线运动有
x=12at2
变形为
xt=12at
故xt-t图像的斜率
k=a2
由图2可知
k=0.979
故此时的加速度
a=2k=1.958m/s2
(2) (3)[2][3]长木板倾角为53°时有
mgsin53°-μmgcos53°=ma1
长木板倾角为37°时有
mgsin37°-μmgcos37°=ma2
联立可解得
μ=0.5,g=9.79m/s2
(4)[4]xt-t图像中的面积微元Δs=xt⋅Δt,无物理意义,故选B。
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