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(文末附答案)高中物理牛顿运动定律经典知识题库
1
单选题
1、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
2、将倾角为θ的足够长的斜面体放在粗糙的水平地面上,现有一带固定支架的滑块正沿斜面加速下滑。支架上用细线悬挂质量为m的小球达到稳定(与滑块相对静止)后,悬线的方向与竖直方向的夹角为α,如图所示,已知斜面体始终保持静止,重力加速度为g,若α=θ,则下列说法正确的是( )
A.小球、滑块的加速度为gsinθ,斜面体的上表面粗糙
B.小球、滑块的加速度为gtanθ,斜面体的上表面光滑
C.地面对斜面体的摩擦力水平向右
D.地面对斜面体的摩擦力水平向左
3、如图所示,某竖直弹射装置由两根劲度系数为k的轻弹簧以及质量不计的底盘构成,当将质量为m的物体竖直射向空中时,底盘对物体的支持力为6mg(g为重力加速度),已知两根弹簧与竖直方向的夹角为θ=30°,则此时每根弹簧的伸长量为( )
A.3mgkB.4mgkC.5mgkD.23mgk
4、如图所示,质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8N。当小车向右运动的速度达到3m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计、质量为m=2kg的小物块,小物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长。求:经多长时间两者达到相同的速度?( )
A.0.5sB.1sC.1.5sD.2s
5、研究“蹦极”运动时,在运动员身上系好弹性绳并安装传感器,可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据,得到如图所示的“速度—位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略,根据图像信息,下列说法正确的是( )
A.弹性绳原长为15mB.当运动员下降10m时,处于超重状态
C.当运动员下降15m时,运动到最低点D.当运动员下降20m时,其加速度方向竖直向上
6、如图甲所示,倾角为θ的粗糙斜面体固定在水平面上,初速度为v0=10 m/s、质量为m=1 kg的小木块沿斜面上滑,若从此时开始计时,整个过程中小木块速度的平方随路程变化的关系图象如图乙所示,取g=10 m/s2,则下列说法不正确的是( )
A.0 ~ 5 s内小木块做匀减速运动
B.在t=1 s时刻,摩擦力反向
C.斜面倾角θ=37°
D.小木块与斜面间的动摩擦因数为0.5
7、科学研究发现,在月球表面:①没有空气;②重力加速度约为地球表面的16;③没有磁场。若宇航员登上月球后,在空中同时释放氢气球和铅球,忽略地球和其他星球对月球的影响,以下说法正确的是( )
A.氢气球和铅球都处于超重状态
B.氢气球将加速上升,铅球加速下落
C.氢气球和铅球都将下落,但铅球先落到地面
D.氢气球和铅球都将下落,且同时落地
8、一个倾角为θ=37°的斜面固定在水平面上,一个质量为m=1.0kg的小物块(可视为质点)以v0=4.0m/s的初速度由底端沿斜面上滑,小物块与斜面的动摩擦因数μ=0.25。若斜面足够长,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。小物块上滑的最大距离为( )
A.1.0 mB.2.2 mC.0.8 mD.0.4 m
多选题
9、如图1所示,传送带与水平面的夹角θ=30°,皮带在电动机的带动下,始终保持定的速度运行。现把一质量为m=2kg的小物块,从皮带的底端A点以初速度v0=10m/s滑上传送带,滑块在传送带上运动的v﹣t图象如图2所示(规定向上为正),下列判断正确的有( )
A.传送带以4m/s的速度顺时针转动
B.小物块沿传送带向下运动的过程中,其机械能先增加后减少
C.小物块在0~0.8s内摩擦力的冲量大小为20N•s
D.小物块上升过程中与传送带摩擦产生的热量为108J
10、如图所示,足够长水平传送带以大小为v0的速度顺时针匀速转动,将一质量为m的小物块(可视为质点)静止放置在传送带的左端,同时对小物块施加竖直向上的力F,力的大小满足F=kv,v为小物块的水平速度,小物块与传送带间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,下列所画出的小物块的水平速度v随时间变化的图象(图中t0=v0μg,vm=mgk)可能正确的是( )
A.B.
C.D.
11、一木块静止在水平地面上,下列说法中正确的是( )
A.木块受到的重力和支持力是一对平衡力
B.地面对木块的支持力与木块对地面的压力是一对平衡力
C.木块受到的重力和支持力是一对作用力与反作用力
D.地面对木块的支持力与木块对地面的压力是一对作用力与反作用力
12、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
13、如图中a、b、c为三个物块,M、N为两个轻质弹簧,R为跨过光滑定滑轮的轻绳,它们连接如图所示并处于平衡状态,则下列说法中可能正确的是( )
A.M处于拉伸状态,N处于拉伸状态
B.M处于压缩状态,N处于拉伸状态
C.M处于拉伸状态,N处于原长状态
D.M处于原长状态,N处于拉伸状态
14、如图所示,质量为m的某同学在背越式跳高过程中,恰好越过高度为h的横杆,不计空气阻力,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.人起跳阶段地面对人的弹力做正功
B.人起跳阶段地面对人的弹力不做功
C.人跳起后在空中处于完全失重状态
D.人在过杆时重心不可能低于横杆
15、如图所示,在水平上运动的箱子内,用轻绳AO、BO在O点悬挂质量为2kg的重物,轻绳AO、BO与车顶部夹角分别为30°、60°。在箱子沿水平匀变速运动过程中,为保持重物悬挂点O位置相对箱子不动(重力加速度为g),则箱子运动的最大加速度为( )
A.g2B.3g3C.3g2D.3g
16、如图甲所示,倾斜传送带的倾角θ=37°,传送带以一定速度匀速转动,将一个物块轻放在传送带的上端A,物块沿传送带向下运动,从A端运动到B端的v-t图像如图乙所示,重力加速度取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计物块大小,则( )
A.传送带一定沿顺时针方向转动
B.传送带转动的速度大小为5m/s
C.传送带A、B两端间的距离为12m
D.物块与传送带间的动摩擦因数为0.5
填空题
17、力的单位
(1)力的国际单位是___________,根据___________定义的。当物体的质量为m=1kg,在某力的作用下获得的加速度为a=1m/s2,由牛顿第二定律可得,F=ma=___________,我们就把它定义为1牛顿。即:1牛=1千克 · 米/秒2
(2)光滑水平桌面上有A、B两个相距较远的物体,已知mA=2mB.当用F=10 N的水平力作用在A上时,能使A产生5 m/s2的加速度,当用2F的水平力作用在B上时,能使B产生的加速度为___________m/s2。
18、方法一:利用牛顿第二定律
先测量物体做自由落体运动的加速度g,再用天平测量物体的______,利用牛顿第二定律可得G=______。
19、质量为m=1kg的物体在水平拉力作用下沿粗糙水平面做匀变速直线运动,动摩擦因数μ=0.1,其位移随时间变化的关系式为x=2t-t2(m),则物体的初速度大小是 _____m/s,水平拉力的大小为______ N。
20、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______。
21、辘轳的发明和使用体现了我国劳动人民的智慧。如图所示,辘轳主要由支架,卷筒,手柄等部分组成,井绳的一端绕在卷筒上,另一端系在水桶上,人通过转动手柄将木桶提起,水桶在上升过程中经历了加速、匀速和减速三个阶段,简要回答下列问题:
(1)在上述三个阶段中,哪个阶段绳子最容易断?为什么?______
(2)若装水的水桶总质量为20kg,在匀速阶段上升了20m,上升的速度为0.5m/s,g取10m/s2,该阶段水桶的重力势能变化量为______J,水桶的机械能变化量为______J,重力对水桶做功的功率大小为______W。
22、三个木块a、b、c和两个劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图,a放在光滑水平桌面上,a、b质量均为1kg,c的质量为2kg。开始时p弹簧处于原长,木块都处于静止。现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止。则当c木块刚好离开水平时q弹簧的形变量大小为_______cm,该过程p弹簧的左端向左移动的距离_______cm。(不计滑轮摩擦,g取10m/s2)
23、视重:体重计的示数称为视重,反映了人对体重计的______。
24、如图所示,物体的质量m=4kg,与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2,在倾角为37°、大小为10N的恒力F的作用下,由静止开始加速运动,(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),则物体运动的加速度大小a=________m/s2;经过10s时间撤去恒力F,物体还能继续滑行的距离s=_________m;
解答题
25、传送带被广泛地应用于车站、码头、工厂.如图甲所示为一传送装置,由一个倾斜斜面和一个水平传送带组成,斜面与水平传送带平滑连接,其原理可简化为示意图乙.斜面AB长度L1=11.25 m,倾角θ=37°,箱子与斜面AB间的动摩擦因数μ1=0.8,传送带BC长度L2=7 m,箱子与传送带BC间的动摩擦因数μ2=0.2,某工人将一质量为m=1 kg的箱子以初速度v0=5 m/s从A处沿斜面向下运动,传送带BC保持静止.(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)箱子运动到B处的速度大小;
(2)箱子在传送带BC上运动的距离;
(3)若传送带BC逆时针转动,保持v2=2 m/s的恒定速率.仍将质量为m=1 kg的箱子以初速度v0=5 m/s从A处沿斜面向下运动,求箱子在传送带上运动的时间.
26、如图所示,质量为3kg的物体在与水平面成37°角的拉力F作用下,沿水平桌面向右做直线运动,经过0.5m的距离速度由0.6m/s变为0.4m/s,已知物体与桌面间的动摩擦因数μ=13,求作用力F的大小。(g=10m/s2)
27、在如图所示装置中,物体A和B用轻绳经定滑轮相连接,质量分别为mA和mB,忽略一切摩擦阻力和定滑轮的质量,重力加速度为g。试求B的加速度的大小。
28、如图甲所示,传送带以v0=10m/s的速度逆时针转动,一质量m=10kg的物体(可视为质点)以水平向右的速度v冲上传送带。从物体冲上传送带开始,物体在0~2s内受到与物体运动方向相反的水平恒力作用,2~4s将水平外力反向,大小不变,物体的对地速度与时间的关系图象如图乙所示,取g=10m/s2。求:传送带与物体之间的动摩擦因数;
29、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。
30、如图所示,质量为3kg的物体在与水平面成37°角的拉力F作用下,沿水平桌面向右做直线运动,经过0.5m的距离速度由0.6m/s变为0.4m/s,已知物体与桌面间的动摩擦因数μ=13,求作用力F的大小。(g=10m/s2)
31、如图所示,一物块(可视为质点)以水平向右的初速度v0=12m/s滑上一恒定转动的水平传送带左端,到达传送带右端时恰好与传送带共速,物块水平飞出后,最后垂直打在一倾角β=45°的斜坡上。已知传送带的长度L=11m,且传送带的速度小于物块的初速度,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10ms2,不计空气阻力。求:
(1)传送带的速度大小;
(2)传送带右端与物块刚打在斜面上的点的距离。
32、风洞是研究空气动力学的实验设备。如图所示,将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H=3.2m处,杆上套一质量m=3kg,可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为F=15N,方向水平向左。小球以速度v0=8m/s向右离开杆端,假设小球所受风力不变,取g=10m/s2。求小球落地时的位移。
实验题
33、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中:
(1)当质量m一定时,a与F合成________;当力F一定时,a与M成________。
(2)如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图,以下做法正确的是________。
A.平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B.本实验中探究的方法是控制变量法
C.实验时,先放开小车,后接通电源
D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,对探究结果也不会产生影响
34、某同学用如图甲所示装置来验证铁块沿斜面向下做匀加速直线运动的牛顿第二定律,已知实验时打点计时器的周期为T,铁块与斜面间的滑动摩擦因数为μ,斜面的倾角为θ,铁块做匀加速直线运动对应的打点计时器打出的纸带如图乙所示,回答下列问题:
(1)本实验________(填“需要”或“不需要”)测量铁块的质量;
(2)铁块的加速度a=________(用x1、x2、x3、T表示);
(3)当表达式_________成立时,牛顿第二定律得到验证。
35、某实验小组要测量木块与长木板间的动摩擦因数,设计如图甲所示装置,已知当地的重力加速度为g。
(1)对于实验的要求,下列说法正确的一项是____;
A.钩码的质量要远小于木块的质量
B.要保证长木板水平
C.接通电源的同时释放木块
(2)按正确的操作要求进行操作,打出的一条纸带如图乙所示,打点计时器使用的是50Hz的交流电源,纸带上的点每5个点取1个记数点,则该木块的加速度a=____m/s2;(结果保留两位有效数字)
(3)若木块的质量为M,钩码的质量为m,则木块与长木板间的动摩擦因数为____(用M、m、a、g表示结果)。
36、某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g,细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为M的重锤。实验操作如下:
①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H;
②把质量为m0橡皮泥粘在重锤1上,轻拉重锤放手后使之做匀速运动;
③在重锤1上加上比其质量M小很多的质量为m的小钩码;
④左手将重锤2压在地面上,保持系统静止。释放重锤2,同时右手开启秒表,在重锤1落地时停止计时,记录下落时间t。
请回答下列问题:
(1)为了减小对下落时间t测量的偶然误差,应补充的操作步骤为______;
(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多,主要是为了______;
A.使H测得更准确
B.使重锤1下落的时间长一些
C.使系统的总质量近似等于2M
D.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)用实验中的测量量和已知量表示g,得g=______。
37、很多智能手机都有加速度传感器。安装能显示加速度情况的应用程序,会有三条加速度图像,它们分别记录手机沿图甲所示坐标轴方向的加速度随时间变化的情况。
某同学将手机水平拿到距离缓冲垫上方一定高度处,打开加速度传感器,然后松手释放,让手机自由下落,最终手机跌到缓冲垫上。观察手机屏幕上的加速度传感器的图线如图乙所示。
请观察图像回答以下问题∶(本题结果均保留2位有效数字)
(1)由图乙可读出当地的重力加速度大小约为____________m/s
(2)手机自由下落的高度约为____________m;
(3)若手机的质量为170g,缓冲垫对手机竖直方向上的最大作用力约为____________N。
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(文末附答案)高中物理牛顿运动定律_011参考答案
1、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。
2、答案:D
解析:
AB.小球受到沿绳的拉力和竖直向下的重力,合力平行斜面向下,满足
F=mgsinθ=ma
可得加速度
a=gsinθ
故斜面一定是光滑的,故AB错误;
CD.对整个系统,水平方向有向左的加速度,水平方向有向左的合外力,则地面对斜面体的摩擦力水平向左,故C错误,D正确。
故选D。
3、答案:D
解析:
物体受重力和支持力,根据牛顿第二定律,有
N-mg=ma
其中N=6mg,解得
a=5g
再对质量不计的底盘和物体m整体受力分析,整体受重力和两个拉力,根据牛顿第二定律,在竖直方向满足
2Fcos 30°-mg=ma
解得
F=23mg
根据胡克定律,有
x=Fx=23mgk
故选D。
4、答案:D
解析:
小物块放到小车上后,根据题意,对小物块由牛顿第二定律得
μmg=ma1
对小车由牛顿第二定律得
F-μmg=Ma2
设经过时间t两者速度相等,根据速度与时间的关系式有
3+a2t=a1t
解得
t=2s
故ABC错误D正确。
故选D。
5、答案:D
解析:
A.15m时速度最大,此时加速度为零,所受合外力为零,弹力等于重力,弹性绳处于伸长状态,所以原长小于15m,A错误;
B.当运动员下降10m时,速度向下并且逐渐增大,加速度竖直向下,处于失重状态,B错误;
C.当运动员下降15m时,速度最大,运动员继续向下运动,没有运动到最低点,C错误;
D.当运动员下降20m时,运动员向下减速运动,其加速度方向竖直向上,D正确。
故选D。
6、答案:A
解析:
A.x在0 ~ 5m内由匀变速直线运动的速度位移公式
v2-v02=2ax
再根据乙图,有
a1=-0-v022x1=10m/s2
又有
v0=10m/s
则小木块做匀减速运动的时间为
t=0-v0-a1=0-10-10s=1s
A错误,不符合题意;
B.在0 ~ 1s内木块做向上的匀减速运动,1s后木块做反向的匀加速运动,摩擦力反向,B正确,符合题意;
CD.木块做反向匀加速运动时的加速度为
a2=v2-02x2=322×(13-5)m/s2=2m/s2
对上滑过程,有
mgsinθ+μmgcosθ=ma1
下滑过程中,有
mgsinθ-μmgcosθ=ma2
联立解得
μ=0.5,θ=37°
CD正确,符合题意。
故选A。
7、答案:D
解析:
由于在月球表面没有空气,没有磁场,物体在月球表面只受重力作用,物体由静止释放,将做自由落体运动,位移h相同,运动的加速度g相同,运动的时间也一定相同,应该同时落地。自由落体运动处于完全失重状态。
故选D。
8、答案:A
解析:
小物块在斜面上上滑过程受力情况如图所示
根据牛顿第二定律有
mgsinθ+μmgcosθ=ma
解得
a=gsin37∘+μgcos37∘=8m/s2
小物块沿斜面上滑做匀减速运动,到达最高点时速度为零,则有
v12-v02=2ax
解得
x=v022a=1.0m
故A正确,BCD错误。
故选A。
9、答案:BD
解析:
A.小物块最后与皮带共速,方向与初速度相反,故传送带以4m/s的速度逆时针转动,故A错误;
B.小物块沿传送带向下运动的过程中,传送带对物块的滑动摩擦力先做正功,物块与皮带相对静止后,静摩擦力对物块做负功,所以机械能先增大后减小,故B正确;
C.在0~0.8s内,由图象的斜率可知物块的加速度大小为
a=100.8m/s2=12.5m/s2
根据牛顿第二定律得
mgsin30°+f=ma
解得
f=15N
所以摩擦力的冲量大小为
I=ft=12N•s
故C错误;
D.小物块上升过程中,传送带的位移大小为
x带=vt上=4×0.8m=3.2m
物块的位移大小为
x物=102×0.8m=4m
所以物块与传送带的相对位移大小为
△x=x物+x带=4m+3.2m=7.2m
所以小物块上升过程中与传送带摩擦产生的热量为
Q=f△x=15×7.2J=108J
故D正确。
故选BD。
10、答案:BC
解析:
D.小物块由静止开始向右做加速运动,开始运动后受到重力mg、竖直向上的力F、支持力N=mg-F、水平向右的滑动摩擦力f=μN,若kv0<mg,根据牛顿第二定律可知,小物块运动的加速度大小
a=μmg-kvm
可见随着速度v的增大,小物块做加速度逐渐减小的加速运动。故D错误;
A.当v=0时,a=μg=v0t0,所以图线在O点的切线应过点t0,v0。故A错误;
B.当mg=kvm时,a=0,对应速度vm=mgk,当vm<v0时,小物块加速到vm时,支持力N=0,摩擦力为零,小物块脱离传送带做匀速运动。故B正确;
C.当vm>v0,小物块加速到v0时,小物块与传送带共速,摩擦力为零,小物块随传送带一起向右做匀速运动。故C正确。
故选BC。
11、答案:AD
解析:
AC.木块受到重力和支持力作用而处于平衡状态,故重力和支持力是一对平衡力,A正确,C错误;
BD.地面对木块的支持力与木块对地面的压力是一对作用力与反作用力,B错误,D正确。
故选AD。
12、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。
13、答案:ABD
解析:
由于N弹簧上面与细线相连,故N弹簧可能处于原长也可能被拉伸;当N弹簧处于拉伸状态时,细线对a有拉力,当拉力小于a物体的重力时,M弹簧处于压缩状态;当拉力等于a物体的重力时,M弹簧处于原长状态;当拉力大于a物体的重力时,M弹簧处于伸长状态;从上面的分析中发现共有四种情况,即①N处于伸长状态,M处于压缩状态;②N处于伸长状态,M也处于伸长状态;③N处于伸长状态而M处于原长状态;④N处于原长,M处于压缩状态。故ABD正确,C错误。
故选ABD。
14、答案:BC
解析:
AB.在起跳过程中人不能看作质点,但地面对人脚底的支持力的位移为零,所以做功为零,故A错误,B正确;
C.人跳起后,在空中只受重力作用,处于完全失重状态,故C正确;
D.在过杆时,人可拆成两段,头到腰一段,腰以下一段,这两段在人过杆时重心都压在杆之下,合重心在杆之下,故D错误。
故选BC。
15、答案:BD
解析:
当箱子加速度向左时,当加速度完全由绳OA的拉力提供时,水平方向
TAOcos30°=ma
竖直方向
TAOsin30=mg
联立解得最大加速度
a=3g
当箱子加速度向右时,当加速度完全由绳OB拉力提供时,竖直方向
TBOsin60°=mg
水平方向
TBOcos60°=ma'
联立解得最大加速度
a'=33g
故BD正确,AC错误。
故选BD。
16、答案:BD
解析:
A.若传送带沿顺时针方向转动,则物块沿传送带向下做加速度恒定的匀加速运动,A错误;
B.当物块的速度与传送带的速度相等时,物块的加速度会发生变化,由此判断,传送带的速度为5m/s,B正确;
C.v-t图像所围的面积为传送带A、B两端间的距离,即为
x=12×5×0.5m+12×(5+8)×1.5m=11m
C错误;
D.0~0.5s,1.5s~2s由图可知两段加速度大小分别为10m/s2和2m/s2,由牛顿第二定律可得
gsinθ+μgcosθ=10
gsinθ-μgcosθ=2
解得
μ=0.5
D正确。
故选BD。
17、答案: 牛顿 F=ma 1kg⋅m/s2 20
解析:
(1)[1] 力的国际单位是牛顿,根据F=ma定义的。当物体的质量为m=1kg,在某力的作用下获得的加速度为a=1m/s2,由牛顿第二定律可得,F=ma=1kg⋅m/s2我们就把它定义为1牛顿。即:1牛=1千克 · 米/秒2
(2)[2]根据牛顿第二定律,当用F=10 N的水平力作用在A上时
F=mAaA
用2F的水平力作用在B上时
2F=mBaB
解得
aB=20m/s2
18、答案: 质量m mg
解析:
略
19、答案: 2 1
解析:
根据匀变速直线运动位移与时间变化的关系式
x=v0t+12at2
与x=2t-t2对照可得
v0=2m/s,a=-2m/s2
假设F方向向前,由牛顿第二定律
F-μmg=ma
带入可得
F=-1N
说明F方向向后,大小为1N。
20、答案: 加速度 力
解析:
略
21、答案: 见解析 4000 4000 100
解析:
(1)[1] 加速阶段容易断,因为加速阶段,水桶处于超重状态,绳子的拉力大于水桶的重力,绳子容易断;匀速阶段绳子拉力等于水桶重力,减速阶段处于失重状态,拉力小于重力。
(2)[2] 重力势能变化量
ΔEp=mgΔh=20×10×20J=4000J
[3]水桶匀速上升,动能不变,所以机械能变化量等于重力势能变化量4000J;
[4] 重力对水桶做功的功率大小
P=WGt=mgΔht=mgv=20×10×0.5W=100W
22、答案: 4 12
解析:
[1][2]开始未用水平力拉p弹簧时,弹簧q处于压缩状态,受到的压力等于b物体的重力,由胡克定律得弹簧q压缩的长度为
x1=mbgk=10500m=0.02m=2cm
当c木块刚好离开水平地面时,弹簧q处于伸长状态,受到的拉力为等于c物体的重力,根据胡克定律得弹簧q伸长的长度当c木块刚好离开水平地面时,弹簧q处于伸长状态,受到的拉力为等于c物体的重力,根据胡克定律得弹簧q伸长的长度
x2=mcgk=20500m=0.04m=4cm
此时,弹簧p处于伸长状态,受到的拉力等于b、c的总重力,则弹簧p伸长的长度为
x3=mb+mcgk=30500m=0.06m=6cm
根据几何关系得到,该过程p弹簧的左端向左移动的距离为
s=x1+x2+x3=12cm
23、答案:压力
解析:
略
24、答案: 0.3 2.25
解析:
[1]根据牛顿第二定律有
Fcos37°-μmg-Fsin37°=ma
解得
a=0.3m/s2
[2]撤去拉力时物体的速度大小为
v=at=3m/s
撤去拉力后物体做匀减速运动的加速度大小为
a'=μg=2m/s2
物体还能继续滑行的距离为
s=v22a'=2.25m
25、答案:(1)4 m/s;(2)4 m;(3)4.5 s
解析:
(1)从A到B过程,根据牛顿第二定律有
μ1mgcos37°-mgsin37°=ma1
解得
a1=0.4m/s2
根据速度位移公式有
vB2-v02=-2a1L1
解得
vB=4m/s
(2)从B到静止过程,根据牛顿第二定律有
μ2mg=ma2
根据
0-vB2=-2a2x1
解得
x1=4m
(3)从B到速度减为零的过程,根据运动学公式有
t1=0-vB-a2=2s
从速度减为零开始向左运动过程
v22-0=2a2x2
解得
x2=1m<4m
则箱子先匀加速1 m后匀速运动
t2=v2-0a2=1s
匀速运动到B过程
x3=x1-x2=3m
t3=x3v2=1.5s
因为
μ1mgcos37°>mgsin37°
所以箱子最后会停在斜面上
t总=t1+t2+t3=4.5s
26、答案:9.4N
解析:
对物体受力分析,建立直角坐标系如图
由
vt2-v02=2ax
a=vt2-v022x=0.42-0.622×0.5m/s2=-0.2m/s2
负号表示加速度方向与速度方向相反,即方向向左。
y轴方向
FN+Fsin30°=mg
Fμ=μ(mg-Fsin30°)
x轴方向,由牛顿第二定律得
Fcos30°-Fμ=ma
即
Fcos30°-μ(mg-Fsin30°)=ma
解得
F=9.4N
27、答案:mAgmA+mB
解析:
对A、B整体进行受力分析,由牛顿第二定律可得
mAg=(mA+mB)a
可解得
a=mAgmA+mB
28、答案:μ=0.3
解析:
由图像可知0~2s内物体做匀减速直线运动,加速度大小为
a1=Δv1Δt1=102m/s2=5m/s2
由牛顿第二定律有
f+F=ma2
2~4s内物体做匀加速直线运动,加速度大小为
a2=Δv2Δt2=22m/s2=1m/s2
由牛顿第二定律有
f-F=ma2
联立并代入数据解得
f=30N
又
f=μmg
解得
μ=0.3
29、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
30、答案:9.4N
解析:
对物体受力分析,建立直角坐标系如图
由
vt2-v02=2ax
a=vt2-v022x=0.42-0.622×0.5m/s2=-0.2m/s2
负号表示加速度方向与速度方向相反,即方向向左。
y轴方向
FN+Fsin30°=mg
Fμ=μ(mg-Fsin30°)
x轴方向,由牛顿第二定律得
Fcos30°-Fμ=ma
即
Fcos30°-μ(mg-Fsin30°)=ma
解得
F=9.4N
31、答案:(1)v传=10m/s;(2)s=55m
解析:
(1)由题知传送带向右运动,且物块在传送带上做匀减速运动,由牛顿第二定律有
μmg=ma
由运动学有
v2-v02=-2aL
又
v传=v
解得
v传=10m/s
(2)物块飞出传送带后做平抛运动,物体打在斜面上时,由平抛运动规律
有
vvy=tan45°
竖直速度
vy=gt
竖直位移
y=12gt2
水平位移
x=vt
距离
s=x2+y2
联立并带入数据解
s=55m
32、答案:5.8m
解析:
小球在竖直方向做自由落体运动,运动时间为
t=2Hg=0.8s
小球在水平方向做匀减速运动,加速度大小为
a=Fm=5m/s2
水平位移为
x=v0t-12at2=4.8m
合位移为
s=x2+H2≈5.8m
故小球落地时的位移为5.8m。
33、答案: 正比 反比 B
解析:
(1)[1]当质量m一定时,a与F合成正比;
[2]当力F一定时,a与M成反比;
(2)[3]A.平衡摩擦力时,应使小车在不受拉力作用下拖动纸带做匀速直线运动,A错误;
B.实验中采用控制变量法,即研究加速度与合力关系时控制小车质量不变,研究加速度与小车质量关系时要控制拉力不变,B正确;
C.实验时,先接通电源打点,后放开小车拖动纸带运动,C错误;
D.为减小实验误差,实验时必须做到重物的质量远小于小车的质量,D错误。
故选B。
34、答案: 不需要 x3+x2-2x14T2 g(sinθ-μcosθ)=x3+x2-2x14T2
解析:
(1)[1]在验证牛顿第二定律时,可以把铁块的质量消去,所以不需要测量铁块的质量:
(2)[2]由纸带公式
a=ΔxT2
可得
a=x3+x2-x1-x1(2T)2=x3+x2-2x14T2
(3)[3]对铁块受力分析,根据题中所给的条件,铁块的合力
F=mgsinθ-μmgcosθ
若
F=ma
成立,即
g(sinθ-μcosθ)=x3+x2-2x14T2
成立,牛顿第二定律得到验证。
35、答案: B 1.1 mg-(M+m)aMg
解析:
(1)实验中不是用钩码的重力来表示细线对木块的拉力,对于M、m并不要求M≫m ;又因为f=μMg,Mg的大小就是木块对木板的压力大小,所以要保证长木板水平;实验操作中是先通电源再放木块,即AC错误,B正确;
(2)由逐差法公式可求得加速度
a=x34-x122T2=1.1m/s2
(3)分别对木块和钩码进行受力分析,由牛顿第二定律表示出木块的加速度(T表示细线的拉力)
a=T-μMgM ,a=mg-Tm
解得
μ=mg-M+maMg
36、答案: 重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t B g=22M+m0+mHmt2
解析:
(1)[1]多次测量、取平均值是减小测量的偶然误差的基本方法。所以应补充的操作步骤为重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。
(2)[2]由于自由落体的加速度较大,下落H高度的时间较短,为了减小测量时间的实验误差,就要使重锤下落的时间长一些,因此系统下降的加速度要小,所以小钩码的质量要比重锤的质量小很多。
故选B。
(3)[3]根据牛顿第
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