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1、2022年高一物理 寒假作業(yè) 第11天 牛頓第二定律的應(yīng)用 超重與失重 新人教版
考綱要求:II
難易程度:★★★★☆
如圖所示,水平傳送帶A、B兩端相距s=2 m,工件與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.4。工件滑上A端瞬時速度vA=5m/s。達到B端瞬時速度設(shè)為vB。則
A.若傳送帶不動,則vB=3 m/s
B.若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動,則vB<3 m/s
C.若傳送帶以某速度4 m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動,則一定vB=4 m/s
D.若傳送帶以2 m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動,則vB=2 m/s
【參考答案】AC
【試題解析】若傳送帶不動,工件一直做勻減速運動,勻減速運動的加速度大小為
2、:a=μg=4 m/s2,vA2–vB2=2as,解得:vB= m/s=3 m/s,故A正確;若傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動,工件一直做勻減速運動,勻減速運動的加速度大小為:a=μg=4 m/s2,vA2–vB2=2as,解得:vB= m/s=3 m/s,故B錯誤;若傳送帶以4 m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動,工件在傳送帶上做減速運動,加速度為a=μg=4 m/s2,減速到與傳送帶共速的時間,位移為,然后工件與傳送帶一起勻速運動,達到B端瞬時速度為4 m/s,選項C正確;若傳送帶以2 m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動,工件在傳送帶上做勻減速運動,當(dāng)與傳送帶共速時的速度v=m/s=3 m/s,即達到B端瞬時速度,vB=3 m
3、/s,故D錯誤。故選AC。
【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵知道工件在傳送帶上的運動規(guī)律,根據(jù)摩擦力的方向判斷加速度的方向,結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式綜合求解。
【知識補給】
動力學(xué)中的圖象問題
1.常見的圖象有:v-t圖象,a-t圖象,F(xiàn) -t圖象,F(xiàn)-x圖象,F(xiàn) -a圖象等。
2.圖象間的聯(lián)系:加速度是聯(lián)系v-t圖象與F-t圖象的橋梁。
3.圖象的應(yīng)用
(1)已知物體在一過程中所受的某個力隨時間變化的圖線,要求分析物體的運動情況。
(2)已知物體在一運動過程中速度、加速度隨時間變化的圖線,要求分析物體的受力情況。
(3)通過圖象對物體的受力與運動情況進行分析。
4.解題策略
4、
(1)弄清圖象斜率、截距、交點、拐點的物理意義。
(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對應(yīng)的函數(shù)方程式,進而明確“圖象與公式”、“圖象與物體”間的關(guān)系,以便對有關(guān)物理問題作出準確判斷。
5.分析圖象問題時常見的誤區(qū)
(1)沒有看清縱、橫坐標所表示的物理量及單位。
(2)不注意坐標原點是否從零開始。
(3)不清楚圖線的點、斜率、面積等的物理意義。
(4)忽視對物體的受力情況和運動情況的分析。
6.動力學(xué)中圖象的實質(zhì)是力與運動的關(guān)系問題,求解這類問題的關(guān)鍵是理解圖象的物理意義,理解圖象的軸、點、線、截、斜、面六大功能。
動力學(xué)中整體法與隔離法的應(yīng)用
1.方法概述
(1)整體法是指對
5、物理問題的整個系統(tǒng)或過程進行研究的方法。
(2)隔離法是指從整個系統(tǒng)中隔離出某一部分物體,進行單獨研究的方法。
2.涉及隔離法與整體法的具體問題類型
(1)涉及滑輪的問題
若要求繩的拉力,一般都必須采用隔離法。例如,繩跨過定滑輪連接的兩個物體雖然加速度大小相同,但方向不同,故采用隔離法。
(2)水平面上的連接體問題
①這類問題一般多是連接體(系統(tǒng))中各物體保持相對靜止,即具有相同的加速度。解題時,一般采用先整體、后隔離的方法。
②建立坐標系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則,或者正交分解力,或者正交分解加速度。
(3)斜面體與上面物體組成的連接體問題
當(dāng)物體具有沿斜面方向的
6、加速度,而斜面體相對于地面靜止時,解題時一般采用隔離法分析。
3.解題思路
(1)分析所研究的問題適合應(yīng)用整體法還是隔離法。
(2)對整體或隔離體進行受力分析,應(yīng)用牛頓第二定律確定整體或隔離體的加速度。
(3)結(jié)合運動學(xué)方程解答所求解的未知物理量。
牛頓第二定律解決瞬時加速度
受外力時的形變量
力能否突變
產(chǎn)生拉力或壓力
輕繩
微小不計
可以
只有拉力沒有壓力
輕橡皮繩
較大
不能
只有拉力沒有壓力
輕彈簧
較大
不能
既可有拉力;也可有壓力
輕桿
微小不計
可以
既可有拉力;也可有壓力
動力學(xué)中的臨界問題
1.臨
7、界或極值條件的標志
(1)有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼,表明題述的過程存在著臨界點;
(2)若題目中有“取值范圍”、“多長時間”、“多大距離”等詞語,表明題述的過程存在著“起止點”,而這些起止點往往就是臨界狀態(tài);
(3)若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼,表明題述的過程存在著極值,這個極值點往往是臨界點;
(4)若題目要求“最終加速度”、“穩(wěn)定加速度”等,即是要求收尾加速度或收尾速度。
3.產(chǎn)生臨界問題的條件
(1)接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離,臨界條件是:彈力FN=0。
(2)相對滑動的臨界條件:兩物體相接觸且處于相對靜止時,常
8、存在著靜摩擦力,則相對滑動的臨界條件是:靜摩擦力達到最大值。
(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件:繩子所能承受的張力是有限的,繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力,繩子松弛的臨界條件是FT=0。
(4)加速度最大與速度最大的臨界條件:當(dāng)物體在受到變化的外力作用下運動時,其加速度和速度都會不斷變化,當(dāng)所受合外力最大時,具有最大加速度;合外力最小時,具有最小加速度。當(dāng)出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時,物體處于臨界狀態(tài),所對應(yīng)的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值。
傳送帶模型問題
(1)水平傳送帶模型
項目
圖示
滑塊可能的運動情況
情景1
(1)可能一直加速
9、
(2)可能先加速后勻速
情景2
(1)v0>v時,可能一直減速,也可能先減速再勻速
(2)v0v返回時速度為v,當(dāng)v0
10、(F)與實重(mg)的大小關(guān)系
a=0
平衡狀態(tài)
F=mg
a向上
超重
F=m(g+a)
a向下
失重
F=m(g-a)
a=g向下
完全失重
F=0
11、C點,小物塊從A到C的v-t圖象如圖乙所示。g取10 m/s2,則下列說法正確的是
A.小物塊到C點后將沿斜面下滑
B.小物塊加速時的加速度是減速時加速度的
C.小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為
D.推力F的大小為6 N
如圖所示,粗糙水平面上放置著四個相同的木塊,其中木塊B和C之間用一輕彈簧相連,輕彈簧始終在彈性限度內(nèi)。現(xiàn)用水平拉力F拉B木塊,使四個木塊以相同的加速度一起加速運動,則以下說法正確的是
A.一起加速過程中,A所受到的靜摩擦力大小為
B.一起加速過程中,C木塊受到四個力的作用
C.一起加速過程中,A、D木塊所受靜摩擦力的大小相同,方向相反
D.當(dāng)F撤去瞬間
12、,D木塊所受靜摩擦力的大小和方向都不變
如圖,在光滑水平面上有—質(zhì)量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質(zhì)量m2為的木塊;假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等。現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù))木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2,下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是
A B C D
一物塊以一定的初速度從光滑斜面底端a點上滑,最高可滑至b點,后又滑回至a點,c是ab的中點,如圖所示,已知物塊從a上滑至b所用時間為t
13、,下列分析正確的是
A.物塊從c運動到b所用時間等于從b運動到c的時間
B.物塊上滑過程的加速度與下滑過程中的加速度等大反向
C.物塊下滑時從b運動至c時間為
D.物塊上滑通過c點時的速度大小等于整個上滑過程中平均速度的大小
如圖甲所示,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率運行。初速度大小為的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計時,小物塊在傳送帶上運動的v﹣t圖象(以地面為參考系)如圖乙所示。已知,則
A.時刻,小物塊離A處的距離達到最大
B.時刻,小物塊相對傳送帶滑動的距離達到最大
C.時間內(nèi),小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左
14、
D.時間內(nèi),小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用
如圖甲一質(zhì)量為M的長木板靜置于光滑水平面上,其上放一質(zhì)量為m的小滑塊。木板受到隨時間t變化的水平拉力F作用時,用傳感器測出其加速度a,得到如圖乙所示的a-F圖象。取g=10 m/s2,則
A.滑塊的質(zhì)量m=4 kg
B.木板的質(zhì)量M=6 kg
C.當(dāng)F=8 N時滑塊的加速度為2 m/s2
D.滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.1
【參考答案】
【點睛】考查圖象的性質(zhì)及超重與失重的性質(zhì),要注意只要加速度向上,物體超重,加速度向下,物體失重。
B B、由圖乙圖象可以知道,加速運動的加速度大小為,減速運動的加速度大小為,故,故B
15、正確;C、在勻減速直線運動過程中,由牛頓第二定律知,計算得出,故C錯誤;A、,所以物塊到達C點后將靜止在C點不會下滑,故A錯誤。D、加速運動時,沿斜面方向根據(jù)牛頓第二定律可得,計算得出,故D錯誤;綜上所述本題答案是:B。
D A、一起加速的過程中,由整體法分析可知:,對A受力分析可知,,故選項A錯誤;B、對C受力分析可知,C受重力、地面支持力、D物體的壓力、D物體對C施加的摩擦力、地面的摩擦力、彈簧的拉力,共六個力的作用,故選項B錯誤;C、A、D運動情況相同,受力情況相同,所受摩擦力大小、方向均相同,故選項C錯誤;D、當(dāng)F撤去瞬間,彈簧彈力瞬間不發(fā)生變化,故D、C整體受力不發(fā)生變化,故D受
16、力情況不變,即D木塊所受靜摩擦力的大小和方向都不變,故選項D正確。
【點睛】本題考查了牛頓第二定律的瞬時問題,關(guān)鍵抓住撤去外力F的瞬間,彈簧的彈力不變,結(jié)合牛頓第二定律進行求解,掌握整體法和隔離法的靈活運用。
A 當(dāng)F比較小時,兩個物體相對靜止,加速度相同,根據(jù)牛頓第二定律得:,則有;當(dāng)F比較大時,m2相對于m1運動,根據(jù)牛頓第二定律得:對m1,則有,由于μ、m1、m2都一定,則a1一定;對m2,則有,,a2是t的線性函數(shù),t增大,a2增大。由于F隨時間增大,木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等,所以a2大于兩物體相對靜止時的最大加速度,故A正確,BCD錯誤;故選A。
【點睛】
17、首先要分兩個相對靜止和相對運動兩種狀態(tài)分析,其次采用整體法和隔離法研究得到加速度與時間的關(guān)系式,再選擇圖象。
AC A、由于小球只受重力和支持力,故小球的加速度方向始終相同,均為,方向向下,故bc和cb過程是可逆的,故物塊從c運動到b所用時間等于從b運動到c的時間,故A正確,B錯誤;C、由b到a過程是初速度為零的勻加速直線運動,則可知,而;解得:,故C正確;D、由于c是位移中點,而不是時間中點,故物塊上滑通過c點時的速度大于整個上滑過程中平均速度的大小,故D錯誤。
【點睛】本題很好地考查了勻變速直線運動的可逆性及一些規(guī)律的應(yīng)用,特別是位移中點和時間中點速度的應(yīng)用一定能熟練掌握。
,解得M=2 kg,滑塊的質(zhì)量m=4 kg,故A正確,B錯誤;根據(jù)的圖線知,時,a=0,即,代入數(shù)據(jù)解得μ=0.1,D正確;當(dāng)F=8 N時,對滑塊,根據(jù)牛頓第二定律得,解得,C錯誤。