2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 第4講 動(dòng)力學(xué)中的兩類典型問題課時(shí)作業(yè)（含解析）

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1、動(dòng)力學(xué)中的兩類典型問題 一、單項(xiàng)選擇題 1．物塊M在靜止的傳送帶上勻速下滑時(shí)，傳送帶突然順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的方向如圖中箭頭所示，則傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)后(　　) A．物塊將減速下滑 B．物塊仍勻速下滑 C．物塊受到的摩擦力變小 D．物塊受到的摩擦力變大 解析：當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，物塊勻速下滑，由物塊受力平衡可得：mgsin θ＝μmgcos θ；當(dāng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)起來時(shí)，由于物塊與傳送帶之間運(yùn)動(dòng)方向相反，可判斷物塊所受的滑動(dòng)摩擦力方向并沒有發(fā)生變化，仍然沿斜面向上，大小仍為μmgcos θ，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；物塊受力仍然是平衡的，所以物塊仍勻速下滑，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確． 答案：B 2．如圖

2、甲所示，將一物塊P輕輕放在水平且足夠長的傳送皮帶上，之后P最初一段時(shí)間的速度—時(shí)間圖象如圖乙，以水平向右為正方向關(guān)于皮帶的運(yùn)動(dòng)情況描述正確的是 (　　) A．可能是向右的勻加速 B．可能是向右的勻速 C．一定是向左的勻加速 D．可能是向左的勻速 解析：物塊輕輕放在皮帶上，初速度為零，由圖乙知物塊向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，對物塊受力分析知受到皮帶對它向左的滑動(dòng)摩擦力，則皮帶相對物塊向左運(yùn)動(dòng)，所以皮帶一定向左運(yùn)動(dòng)，可能加速、勻速或減速，D正確． 答案：D 3．(2019·河北衡水模擬)如圖甲所示，一長為2.0 m、質(zhì)量為2 kg的長木板靜止在粗糙水平面上，有一個(gè)質(zhì)量為1 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的

3、小物塊置于長木板右端．對長木板施加的外力F從零逐漸增大時(shí)，小物塊所受的摩擦力Ff隨外力F的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)改用F＝22 N的水平外力拉長木板，取g＝10 m/s2，則小物塊在長木板上滑行的時(shí)間為(　　) A．1 s　　　　　　　　　　 B．2 s C. s D. s 解析：由題圖乙知力F較小時(shí)，小物塊和長木板均靜止，隨著外力的增大二者先一起做加速運(yùn)動(dòng)，后來發(fā)生相對滑動(dòng)，當(dāng)F>2 N時(shí)二者開始加速，表明長木板受水平面的滑動(dòng)摩擦力Ff2＝2 N，當(dāng)F>14 N時(shí)小物塊和長木板開始相對滑動(dòng)，此時(shí)小物塊受到的摩擦力Ff1＝4 N，小物塊的加速度a1＝4 m/s2.改用F＝22 N的外

4、力水平拉長木板時(shí)，由牛頓第二定律可得F－Ff1－Ff2＝Ma，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知小物塊在長木板上滑行的時(shí)間滿足at2－a1t2＝L，解得t＝1 s，故選項(xiàng)A正確． 答案：A 4．如圖所示，一長木板在水平地面上運(yùn)動(dòng)，在某時(shí)刻(t＝0)將一物塊輕放到木板上，已知物塊與木板的質(zhì)量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，且物塊始終在木板上．在物塊放到木板上之后，木板運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象可能是下列選項(xiàng)中的(　　) 解析：設(shè)在木板與物塊未達(dá)到相同速度之前，木板的加速度為a1，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2.對木板應(yīng)用牛頓

5、第二定律得－μ1mg－μ2·2mg＝ma1 ，a1＝－(μ1＋2μ2)g，設(shè)物塊與木板達(dá)到相同速度之后，木板的加速度為a2，對整體有－μ2·2mg＝2ma2，a2＝－μ2g，可見|a1|＞|a2|由v-t圖象的斜率表示加速度大小可知，圖象A正確． 答案：A 5．如圖所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊．假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等．現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)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(　　) 解析：木塊和木板之間相對靜止時(shí)，所受的摩擦力均為

6、靜摩擦力．在達(dá)到最大靜摩擦力前，木塊和木板以相同加速度運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律知a＝.木塊和木板相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，a1＝恒定不變，a2＝－μg，a2是t的線性函數(shù)，t增大，a2增大，又由于＜，則木塊與木板相對滑動(dòng)后a2圖線斜率大于a的圖線斜率，所以A正確． 答案：A 二、多項(xiàng)選擇題 6.如圖所示，水平傳送帶A、B兩端相距x＝4 m，以v0＝4 m/s的速度(始終保持不變)順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，今將一小煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度地輕放至A端，由于煤塊與傳送帶之間有相對滑動(dòng)，會(huì)在傳送帶上留下劃痕．已知煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，取重力加速度g＝10 m/s2，則煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中(　　)

7、 A．煤塊到A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是2.25 s B．煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是1.5 s C．劃痕長度是2 m D．劃痕長度是0.5 m 解析：煤塊在傳送帶上勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有μmg＝ma，得a＝μg＝4 m/s2，當(dāng)煤塊速度和傳送帶速度相同時(shí)，位移x1＝＝2 m＜4 m，因此煤塊先加速后勻速，勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝＝1 s，勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝＝0.5 s，煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的總時(shí)間t＝t1＋t2＝1.5 s，A錯(cuò)誤，B正確；在加速階段產(chǎn)生相對位移即產(chǎn)生劃痕，則有Δx＝v0t1－x1＝2 m，C正確，D錯(cuò)誤． 答案：BC 7．(2019·遼寧葫蘆島模擬)如圖甲所示，傾角為θ

8、的足夠長的傳送帶以恒定的速度v0沿逆時(shí)針方向運(yùn)行．t＝0時(shí)，將質(zhì)量m＝1 kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，物體相對地面的vt圖象如圖乙所示．設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g＝10 m/s2.則(　　) A．傳送帶的速率v0＝10 m/s B．傳送帶的傾角θ＝30° C．物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5 D．0～2 s內(nèi)摩擦力對物體做功W＝－24 J 解析：由題圖可知，當(dāng)物體速度達(dá)到v0＝10 m/s時(shí)，加速度的大小發(fā)生了變化，這是因?yàn)榇藭r(shí)物體與傳送帶達(dá)到共速，物體受到的滑動(dòng)摩擦力變向所致，故A正確；0～1 s內(nèi)物體的加速度為a1＝10 m/s2,1～2 s內(nèi)

9、為a2＝2 m/s2，則有mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1，mgsin θ－μmgcos θ＝ma2，聯(lián)立解得θ＝37°，μ＝0.5，故B錯(cuò)誤，C正確；設(shè)物體的兩段位移為x1、x2，則有x1＝＝ m＝5 m，x2＝＝ m＝11 m，摩擦力對物體做的功為W＝W1＋W2＝μmgcos θ×x1－μmgcos θ×x2＝－24 J，故D正確． 答案：ACD [能力題組] 一、選擇題 8．(2019·廣東湛江一中等“四?！甭?lián)考)如圖甲所示，質(zhì)量為M的木板靜止在光滑水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小滑塊以初速度v0從木板的左端向右滑上木板．滑塊和木板的水平速度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示．某同

10、學(xué)根據(jù)圖象作出如下一些判斷，正確的是(　　) A．滑塊和木板始終存在相對運(yùn)動(dòng) B．滑塊始終未離開木板 C．滑塊的質(zhì)量小于木板的質(zhì)量 D．木板的長度為 解析：由題意知，滑塊在木板的摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，木板在滑塊的摩擦力作用下做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，最終兩者相對靜止，一起運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；由圖乙可知，最終滑塊與木板速度相等，它們相對靜止，滑塊沒有滑離木板，故B正確；由于滑塊、木板間相互作用的摩擦力分別使滑塊、木板產(chǎn)生加速度，所以滿足mam＝MaM，由圖象知，在t1時(shí)間內(nèi)勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度小于勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度，即amM，即滑塊的質(zhì)量大于木板的質(zhì)量，故

11、C錯(cuò)誤；兩物塊相對靜止時(shí)，兩者的位移差x＝t1－t1＝，則木板長度大于或等于，故D錯(cuò)誤. 答案：B 9．(多選)如圖所示，三角形傳送帶以1 m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩邊傾斜的傳送帶長都是2 m且與水平方向的夾角均為37°.現(xiàn)有兩個(gè)小物塊A、B從傳送帶頂端都以1 m/s的初速度沿傳送帶下滑，兩物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.下列判斷正確的是(　　) A．物塊A先到達(dá)傳送帶底端 B．物塊A、B同時(shí)到達(dá)傳送帶底端 C．傳送帶對物塊A、B的摩擦力都沿傳送帶向上 D．物塊A下滑過程中相對傳送帶的路程小于物塊B

12、下滑過程中相對傳送帶的路程 解析：對物塊A，因?yàn)閙gsin 37°＞μmgcos 37°，則A物體所受摩擦力向上，向下做勻加速度運(yùn)動(dòng)，物塊B受到的摩擦力也向上，故傳送帶對兩物塊的滑動(dòng)摩擦力均沿傳送帶向上，大小也相等，故兩物塊沿傳送帶向下的加速度大小相同，滑到底端時(shí)位移大小相同，故時(shí)間相同，故A錯(cuò)誤，B、C正確；A物塊與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相同，相對路程較小，故D正確． 答案：BCD 二、非選擇題 10．(2019·河南六校聯(lián)考)如圖所示，有一條沿順時(shí)針方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳送帶，恒定速度v＝4 m/s，傳送帶與水平面的夾角θ＝37°，現(xiàn)將質(zhì)量m＝1 kg的小物塊輕放在其底端(小物塊可視為質(zhì)點(diǎn))，與

13、此同時(shí)，給小物塊沿傳送帶方向向上的恒力F＝8 N，經(jīng)過一段時(shí)間，物塊運(yùn)動(dòng)到了離地面高為h＝2.4 m的平臺上．已知物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求： (1)物塊從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)到平臺上所用的時(shí)間； (2)若在物塊與傳送帶達(dá)到相同速度時(shí)，立即撤去恒力F，物塊還需經(jīng)過多少時(shí)間離開傳送帶以及離開時(shí)的速度大?。? 解析：(1)對物塊受力分析可知，物塊先是在恒力作用下沿傳送帶方向向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，直至速度達(dá)到傳送帶的速度， 由牛頓第二定律有F＋μmgcos θ－mgsin θ＝ma1 解得a1＝6 m

14、/s2 則t1＝＝ s x1＝＝ m 物塊達(dá)到與傳送帶同速后，對物塊受力分析可知，物塊受的摩擦力的方向改變，因?yàn)镕＝8 N，而重力沿傳送帶向下的分力和最大靜摩擦力之和為10 N，故物塊只能相對傳送帶靜止． 由幾何關(guān)系可得物塊總的位移x＝＝4 m， t2＝＝ s 則t＝t1＋t2＝ s≈1.33 s. (2)若達(dá)到同速后撤去恒力F，對物塊受力分析， 因?yàn)閙gsin θ>μmgcos θ， 故物塊減速上行，由牛頓第二定律有 mgsin θ－μmgcos θ＝ma2，得a2＝2 m/s2 物塊還需時(shí)間t′離開傳送帶，離開時(shí)的速度為vt，則 v2－vt2＝2a2(x－x1)，v

15、t＝ m/s≈2.31 m/s t′＝≈0.85 s. 答案：(1)1.33 s　(2)0.85 s　2.31 m/s 11．(2019·江西南昌高三模擬)如圖所示，在傾角為θ＝37°的固定長斜面上放置一質(zhì)量M＝2 kg、長度L1＝2.5 m的極薄平板AB，平板的上表面光滑，其下端B與斜面底端C的距離L2＝16.5 m．在平板的上端A 處放一質(zhì)量m＝0.5 kg 的小滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))，將小滑塊和薄平板同時(shí)無初速釋放．設(shè)薄平板與斜面之間、小滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，已知sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s2，求： (1)小滑塊在平板上和

16、在斜面上滑動(dòng)時(shí)的加速度各為多大？ (2)小滑塊滑到斜面底端C時(shí)，薄平板下端B距離小滑塊的距離ΔL為多少？ 解析：(1)小滑板在平板AB上運(yùn)動(dòng)時(shí) mgsin 37°＝ma1 得a1＝6 m/s2 小滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí) mgsin 37°－μmgcos 37°＝ma2 得a2＝2 m/s2 (2)小滑塊在平板AB上運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)平板AB的加速度為a3，則 Mgsin 37°－μ(Mg＋mg)cos 37°＝Ma3 解得a3＝1 m/s2 設(shè)滑塊離開平板時(shí)平板下滑的距離為x，所用時(shí)間為t1 x＝a3t12 L1＋x＝a1t12 解得x＝0.5 m，t1＝1 s 滑塊滑離平板后，平板運(yùn)動(dòng)的加速度為a4， Mgsin 37°－μMgcos 37°＝Ma4， 解得a4＝2 m/s2 滑塊滑離平板時(shí)的速度為v1，則v1＝a1t1＝6 m/s 此時(shí)木板的速度為v2，則v2＝a3t1＝1 m/s 設(shè)滑塊離開平板后滑到斜面底端C所用的時(shí)間為t L2－x＝v1t＋a2t2 解得t＝2 s 在這段時(shí)間平板下滑的距離x1＝v2t＋a4t2＝6 m 則平板下端距離小滑塊的距離ΔL＝L2－x－x1＝10 m 答案：(1)6 m/s2　2 m/s2　(2)10 m 8