2016-2017学年甘肃省兰州一中高一(上)期末物理试卷
一、选择题
1.在下面列举的物理量单位中,属于国际单位制中基本单位的是( )
A.克(g) B.秒(s) C.牛顿(N) D.厘米(cm)
2.一个物体受到三个共点力的作用,大小为2N、4N和7N,则合力的大小不可能是( )
A.0 B.1N C.7N D.13N
3.对于下列说法正确的是( )
A.电梯正在减速下降,人在电梯中处于失重状态
B.物体超重时惯性大,失重时惯性小
C.自由落体运动的物体在下落过程中,处于完全失重状态
D.物体处于完全失重状态时,不受重力
4.如图所示,木块A、B叠放在一起,放在斜面上静止不动,A的上表面水平,A与B之间、A与斜面之间均粗糙.则木块A受力的个数是( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
5.如图所示,一个重为10N的大砝码,用细线悬挂在O点,现在用力F拉砝码,使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态,此时所用拉力F的最小值为( )
A.5N B.10N C.5N D. N
6.物块从某一高度自由落下,落在竖直于地面的轻弹簧上,如图所示,在A点物块开始与弹簧接触,到B点时物块速度变为零.则:物块从A到B运动过程中,下列说法正确的是( )
A.一直匀加速 B.一直匀减速
C.加速度先增加后减小 D.加速度先减小后增加
7.如图所示,m1=1kg,m2=2kg,m1和m2之间的动摩擦因数μ1=0.2,水平面光滑要使m1和m2之间不发生相对运动,则:F最大不得超过( )(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2)
A.2 N B.4N C.6N D.8N
8.如图所示,悬挂于小车里的小球偏离竖直方向θ角,则小车可能的运动情况是( )
A.向右减速运动 B.向右加速运动 C.向左减速运动 D.向左加速运动
9.将一个小球竖直向上抛出,最终落回抛出点,若运动过程中所受阻力大小恒定,方向与运动方向相反.则上升过程与下降过程相比较,下列说法中正确的是( )
A.上升阶段加速度大 B.下降阶段加速度大
C.上升阶段运动时间长 D.下降阶段运动时间长
10.AB边靠在竖直墙面上,物块与墙面间的动摩擦因数为μ.F是垂直于斜面BC的推力,物块沿墙面匀速下滑,则摩擦力的大小为( )
A.mg﹣Fsinα B.mg+Fsinα C.mg D.μFcosα
11.如图所示,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为G,悬绳与竖直玻璃墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为F1,玻璃墙壁对工人的弹力大小为F2,则下列说法中正确的是( )
A.悬绳对工人的拉力F1=
B.若缓慢增加悬绳的长度,F1与F2的合力不变
C.若缓慢增加悬绳的长度,F1与F2都减小
D.若缓慢增加悬绳的长度,F1减小,F2增大
12.一个小球悬挂在电梯内,并用一根水平的绳子把它拉向一边,如图所示.当电梯做以下运动时,下列说法正确的是( )
A.当电梯向上匀速运动时,绳拉力F1和F2的合力大小等于物体的重力
B.当电梯静止时,绳拉力F1比重力大
C.当电梯从静止开始向上加速时,绳子拉力F1变大
D.当电梯从静止开始向上加速时,绳子拉力F2不变
二、填空题:(13、14小题每空2分,15小题每空3分,共20分)
13.质量为1kg的物体,静止放于粗糙的水平面上,现在给物体施一水平力F,使物体从静止开始沿水平面运动,运动2s时将水平力F撤去,物体运动的速度图象如图所示,则:水平力F= N,物体与水平面间的动摩擦因数μ= .(g=10m/s2)
14.如图所示,两个物块A、B用轻弹簧连在一起,放在光滑的水平面上.物块A质量为2m,物块B质量为m.现用水平拉力F的作用在B上,使得A、B相对静止一起向右做匀加速运动,则:弹簧弹力的大小为 ;若某时突然撤去F,则撤去F的瞬间物块B的加速度的大小为 .
15.(12分)实验小组利用图1来探究:“探究加速度与力、质量的关系”.
①实验中使用的电火花计时器,应接 电源.
A.交流4﹣﹣﹣6V B.交流220V
②在的实验中,得到一条打点的纸带,如图3所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则:小车加速度的表达式为a= .
③消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用小吊盘的总重力代替小车所受的拉力,则:小吊盘的m与小车总质量M之间应满足的关系为 .
④在实验中,甲、乙两位同学根据实验数据画出如图2所示的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象分别为图中的直线Ⅰ和直线Ⅱ,下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,其中可能正确的是 .
A.实验前甲同学没有平衡摩擦力
B.甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了
C.实验前乙同学没有平衡摩擦力
D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了.
三、计算题:(16、17小题10分,18小题12分;共32分)
16.(10分)如图,物体质量为m=2kg,静置于水平面上,它与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,用大小为F=10N、方向与水平方向夹角θ=45°的拉力F拉动物体,拉动4s后,撤去拉力F,物体最终停下来.(取g=10m/s2)试求:
(1)物体前4s运动的加速度是多大?
(2)物体从开始出发到停下来,物体的总位移是多大?
17.(10分)如图所示,电梯与地面的夹角为37°,质量为m=50kg的人站在电梯上.当电梯以加速度a=2m/s2匀加速向上运动,人相对与电梯静止.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(取g=10m/s2)试求:
(1)人对电梯的压力的大小?
(2)人与电梯表面间的静摩擦力的大小?
18.(12分)如图所示,传送带与水平成α=37°,传送带A、B间距L=5.8m,传送带始终以4m/s速度顺时针转动,将一小物体轻轻释放在A处,小物体与传送带间动摩擦因数为μ=0.5.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(取g=10m/s2)试求:
(1)刚释放时,小物体加速度的大小?
(2)小物体从A运动到B所需时间?
2016-2017学年甘肃省兰州一中高一(上)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题1.在下面列举的物理量单位中,属于国际单位制中基本单位的是( )
A.克(g) B.秒(s) C.牛顿(N) D.厘米(cm)
【考点】力学单位制.
【分析】国际单位制规定了七个基本物理量.分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量.它们的在国际单位制中的单位称为基本单位,而物理量之间的关系式推到出来的物理量的单位叫做导出单位.
【解答】解:单位制包括基本单位和导出单位,规定的基本量的单位叫基本单位,国际单位制规定了七个基本物理量.分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量.他们在国际单位制中的单位分别为米、千克、秒、开尔文、安培、坎德拉、摩尔.
A、克(g)是质量的单位,但不是国际单位制中基本单位,故A错误;
B、秒(s)是国际单位制中基本单位,故B正确;
C、牛顿(N)是导出单位,故C错误;
D、厘米(cm)是长度的单位,但不是国际单位制中基本单位,故D错误;
故选:B.
【点评】国际单位制规定了七个基本物理量,这七个基本物理量分别是谁,它们在国际单位制分别是谁,这都是需要学生自己记住的.
2.一个物体受到三个共点力的作用,大小为2N、4N和7N,则合力的大小不可能是( )
A.0 B.1N C.7N D.13N
【考点】力的合成.
【分析】当三个力同向的时候,合力最大,第三个力在另外的两个力合力的范围内的时候,它们的总的合力可以为零,此时合力最小.
【解答】解:2N、4N、7N方向相同的时候,合力最大为13N,
2N、4N的合力的范围是2N≤F≤6N,所以三个力的合力最小为1N,
是三个力的合力的范围是1N≤F≤13N,在这个范围内的都是可能的,所以BCD是可能的,A是不可能的,
本题选择不可能的,故选:A.
【点评】求三个力的合力的时候,一定能要注意三个力的合力有可能为零的情况.
3.对于下列说法正确的是( )
A.电梯正在减速下降,人在电梯中处于失重状态
B.物体超重时惯性大,失重时惯性小
C.自由落体运动的物体在下落过程中,处于完全失重状态
D.物体处于完全失重状态时,不受重力
【考点】牛顿运动定律的应用-超重和失重;惯性.
【分析】物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力大于物体的重力称为超重,小于重力则称为失重,处于超重或失重状态时物体的质量或重力并不变.
【解答】解:A、电梯减速下降的过程,加速度向上,其内部的人处于超重状态.故A错误;
B、质量是惯性大小的量度,与物体运动的状态无关,不论超重还是失重,物体的惯性不变.故B错误;
C、自由下落的物体处于完全失重状态.故C正确;
D、自由下落的物体处于完全失重状态,但受到的重力不变.故D错误.
故选:C
【点评】所谓超重或失重都是指物体的视重发生变化,而物体受到的重力保持不变.
4.如图所示,木块A、B叠放在一起,放在斜面上静止不动,A的上表面水平,A与B之间、A与斜面之间均粗糙.则木块A受力的个数是( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【考点】共点力平衡的条件及其应用.
【分析】隔离A进行分析、先分析重力、再分析B和A之间的作用力、斜面和A之间的作用力.
【解答】解:对A受力分析,受重力、B对A的压力.斜面的支持力和沿斜面向上的静摩擦力,处于平衡状态,故ABD错误、C正确;
故选:C.
【点评】对于物体的受力分析,解题方法是:确定研究对象,首先分析重力,再分析接触面的弹力和摩擦力,最后分析非接触力(电场力或磁场力),只分析物体受到的力,不分析物体对外施加的力.
5.如图所示,一个重为10N的大砝码,用细线悬挂在O点,现在用力F拉砝码,使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态,此时所用拉力F的最小值为( )
A.5N B.10N C.5N D. N
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】以物体为研究对象,采用图解法分析什么条件下拉力F最小.再根据平衡条件求解F的最小值.
【解答】解:以物体为研究对象,根据图解法可知,当拉力F与细线垂直时最小.
根据平衡条件得F的最小值为:Fmin=Gsin30°=10×0.5N=5N,所以A正确,BCD错误;
故选:A.
【点评】本题是物体平衡中极值问题,难点在于分析F取得最小值的条件,采用作图法,也可以采用函数法分析确定.
6.物块从某一高度自由落下,落在竖直于地面的轻弹簧上,如图所示,在A点物块开始与弹簧接触,到B点时物块速度变为零.则:物块从A到B运动过程中,下列说法正确的是( )
A.一直匀加速 B.一直匀减速
C.加速度先增加后减小 D.加速度先减小后增加
【考点】牛顿第二定律.
【分析】根据物块的受力情况分析其运动情况,判断其速度的变化,并确定合力的变化情况,从而确定加速度的变化情况.
【解答】
解:块从A处下降到B处的过程中,开始阶段弹簧的弹力小于物体的重力,合力向下,小球向下加速;随着弹力的增大,合外力减小,加速度减小;当弹簧的弹力和物体的重力相等时,加速度为零.之后弹力大于重力,小球开始减速,直至减为零.由于弹力越来越大,故合力越来越大,故加速度增大,故物体先做加速度减小的加速运动,再做加速增大的减速运动.
故D正确,ABC错误.
故选:D.
【点评】解决本题的关键要抓住弹簧的弹力是变化的,分析小球的受力情况来判断其运动情况.要知道下降过程中加速度方向与合力方向相同,当加速度方向与速度方向相同,物体做加速运动,当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动.
7.如图所示,m1=1kg,m2=2kg,m1和m2之间的动摩擦因数μ1=0.2,水平面光滑要使m1和m2之间不发生相对运动,则:F最大不得超过( )(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2)
A.2 N B.4N C.6N D.8N
【考点】牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
【分析】物体A与B刚好不发生相对滑动的临界条件是A、B间的静摩擦力达到最大值,可以先对A或B受力分析,再对整体受力分析,然后根据牛顿第二定律列式求解.
【解答】解:拉力F作用在物体B上时,A、B恰好不滑动时,A、B间的静摩擦力达到最大值,对物体A,有:
μ1m1g=m1a2
对整体,有:
Fmax=(m1+m2)a2;
由上述各式联立解得:
F2max=6N,故C正确
故选:C
【点评】本题关键抓住恰好不滑动的临界条件,然后灵活地选择研究对象,运用牛顿第二定律列式求解.
8.如图所示,悬挂于小车里的小球偏离竖直方向θ角,则小车可能的运动情况是( )
A.向右减速运动 B.向右加速运动 C.向左减速运动 D.向左加速运动
【考点】牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
【分析】车和球一起运动,它们由共同的加速度,对小球受力分析,可以求得小球的加速度的大小,即为小车的加速度的大小,从而可以判断小车可能的运动情况.
【解答】解:对小球受力分析,受重力和斜向右上方平行绳子的拉力;
速度水平,小球做直线运动,合力与速度共线,故合力水平;
故合力水平向右,加速度也水平向右,所以小车可能是向右加速,也可能是向左减速.
故选:BC.
【点评】对于多个物体的受力分析通常采用的方法就是整体法和隔离法,通过整体法求得加速度,再利用隔离法求物体之间的力的大小.
9.将一个小球竖直向上抛出,最终落回抛出点,若运动过程中所受阻力大小恒定,方向与运动方向相反.则上升过程与下降过程相比较,下列说法中正确的是( )
A.上升阶段加速度大 B.下降阶段加速度大
C.上升阶段运动时间长 D.下降阶段运动时间长
【考点】竖直上抛运动.
【分析】根据牛顿第二定律求解加速度大小;根据匀变速直线运动的位移时间关系求解时间的大小.
【解答】解:AB、根据牛顿第二定律可得:上升过程中的加速度大小为:a1=,下落过程中的加速度大小为:a2=,所以A正确、B错误;
CD、上升过程中和下落过程中的位移相等,根据位移时间关系可得:h=
,则有:t=,上升过程中的加速度大,则时间段,所以C错误、D正确.
故选:AD.
【点评】对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁.
10.AB边靠在竖直墙面上,物块与墙面间的动摩擦因数为μ.F是垂直于斜面BC的推力,物块沿墙面匀速下滑,则摩擦力的大小为( )
A.mg﹣Fsinα B.mg+Fsinα C.mg D.μFcosα
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】本题中物体为匀速下滑,故应从两个方面去分析,一是由滑动摩擦力的计算公式求出;二是由共点力的平衡条件得出.
【解答】解:ABC、对物体受力分析可知,物体受重力、推力F、墙对物体的弹力及摩擦力的作用下做匀速直线运动,故物体受力平衡,如图所示:
则可知竖直方向上合力为零,即摩擦力f=mg+Fsinα; 故AC错误、B正确;
D、物体滑动,故为滑动摩擦力,根据共点力的平衡可得正压力为N=Fcosα,
根据滑动摩擦力的计算公式可得:f=μFcosα,故D正确;
故选:BD.
【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答.
11.如图所示,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为G,悬绳与竖直玻璃墙壁的夹角为α,悬绳对工人的拉力大小为F1,玻璃墙壁对工人的弹力大小为F2,则下列说法中正确的是( )
A.悬绳对工人的拉力F1=
B.若缓慢增加悬绳的长度,F1与F2的合力不变
C.若缓慢增加悬绳的长度,F1与F2都减小
D.若缓慢增加悬绳的长度,F1减小,F2增大
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】工人受力平衡,合力为零,由平衡条件求出F1和F2.根据F1和F2的表达式分析讨论缓慢增加悬绳的长度时,F1与F2如何变化、合力如何变化.
【解答】解:A、分析工人受力:工人受到重力、支持力和拉力,如图
根据共点力平衡条件,有:F1=,A错误;
B、F1与F2的合力与重力是一对平衡力,若缓慢增加悬绳的长度,F1与F2的合力不变,B正确;
CD、根据几何关系可得:F2=Gtanα,当缓慢增加悬绳的长度时,细绳与竖直方向的夹角α变小,故F1变小,F2变小,故C正确,D错误.
故选BC.
【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答.
12.一个小球悬挂在电梯内,并用一根水平的绳子把它拉向一边,如图所示.当电梯做以下运动时,下列说法正确的是( )
A.当电梯向上匀速运动时,绳拉力F1和F2的合力大小等于物体的重力
B.当电梯静止时,绳拉力F1比重力大
C.当电梯从静止开始向上加速时,绳子拉力F1变大
D.当电梯从静止开始向上加速时,绳子拉力F2不变
【考点】牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
【分析】根据共点力平衡和牛顿第二定律分别求出小车静止时和加速运动时,绳子的拉力大小,从而进行比较.
【解答】解:对小球受力分析,当电梯处于平衡状态时静止时有:F1cosθ=F2,F1sinθ=mg,解得,F2=.
A、当电梯向上匀速运动时,小球处于平衡状态,处于三力平衡,故绳拉力F1和F2的合力大小等于物体的重力,故A正确;
B、当电梯静止时,绳拉力>mg,故B正确;
C、当电梯从静止开始向上加速时,F1cosθ=F2,F1sinθ﹣mg=ma,解得,F2=.绳子拉力F1变大,绳子拉力F2变大,故C正确,D错误
故选:ABC
【点评】解决本题的关键能够正确地进行受力分析,运用共点力平衡和牛顿第二定律进行求解.
二、填空题:(13、14小题每空2分,15小题每空3分,共20分)
13.质量为1kg的物体,静止放于粗糙的水平面上,现在给物体施一水平力F,使物体从静止开始沿水平面运动,运动2s时将水平力F撤去,物体运动的速度图象如图所示,则:水平力F= 7.5 N,物体与水平面间的动摩擦因数μ= 0.25 .(g=10m/s2)
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像.
【分析】根据速度时间图线求出匀加速和匀减速运动的加速度大小,结合牛顿第二定律求出水平力F和动摩擦因数的大小.
【解答】解:由速度时间图线得,匀加速运动的加速度大小为:
,
匀减速运动的加速度大小为:
根据牛顿第二定律得:F﹣μmg=ma1
﹣μmg=ma2
联立并代入数据得:F=7.5N,μ=0.25.
故答案为:7.5,0.25.
【点评】本题考查了牛顿第二定律和速度时间图线的基本运用,知道图线的斜率表示加速度
14.如图所示,两个物块A、B用轻弹簧连在一起,放在光滑的水平面上.物块A质量为2m,物块B质量为m.现用水平拉力F的作用在B上,使得A、B相对静止一起向右做匀加速运动,则:弹簧弹力的大小为 ;若某时突然撤去F,则撤去F的瞬间物块B的加速度的大小为 .
【考点】牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
【分析】A、B一起运动,它们有共同的加速度,对整体可以求出加速度的大小,再分析B的受力,可以求出弹簧的弹力;
撤去F的瞬间弹簧的弹力不变,B只受到弹力的作用,加速度是由弹力产生的.
【解答】解:设物体运动的加速度为a,
对AB整体有,F=3ma,
对A有,F弹=2ma,
解得:F弹=
撤去F时,B只受到弹力的作用,设加速度为aB,
则 F弹=maB,
所以maB=
故答案为:;
【点评】采用整体法求物体的共同加速度,再用隔离法求各个物体受到的力的大小,这是求多个物体受力时的一般步骤.
15.(12分)(2016秋•七里河区校级期末)实验小组利用图1来探究:“探究加速度与力、质量的关系”.
①实验中使用的电火花计时器,应接 B 电源.
A.交流4﹣﹣﹣6V B.交流220V
②在的实验中,得到一条打点的纸带,如图3所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则:小车加速度的表达式为a= .
③消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用小吊盘的总重力代替小车所受的拉力,则:小吊盘的m与小车总质量M之间应满足的关系为 M>>m .
④在实验中,甲、乙两位同学根据实验数据画出如图2所示的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象分别为图中的直线Ⅰ和直线Ⅱ,下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,其中可能正确的是 BC .
A.实验前甲同学没有平衡摩擦力
B.甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了
C.实验前乙同学没有平衡摩擦力
D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了.
【考点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系.
【分析】①了解打点计时器的构造、工作原理、工作电压即可
②从纸带上求加速度可以用逐差法求解.
③小车受到的拉力F不等于重物的重力,设重物的质量m,小车的质量M,拉力F=,只有当m<<M时,F才近似等于mg.
④甲图象表明在小车的拉力为0时,合外力大于0,说明平衡摩擦力过度.
乙图象说明在拉力大于0时,物体的加速度为0,说明绳子的拉力被摩擦力平衡了,即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
【解答】解:①电火花计时器的电源应使用交流电源,通常的工作电压为220V,故B正确;
②由匀变速运动的规律得:
解得:a=
③设重物的质量m,小车的质量M,设加速度为a:
对小车:F=Ma
对重物:mg﹣F=ma
联立得:
F=,只有当m<<M时,才可以忽略m,F==mg
④甲图象表明在小车的拉力为0时,小车的加速度大于0,说明合外力大于0,说明平衡摩擦力过渡,即把长木板的末端抬得过高了.故A错误B正确.
乙图象说明在拉力大于0时,物体的加速度为0,说明合外力为0,即绳子的拉力被摩擦力平衡了,即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够.故C正确而D错误;故选:BC
故答案为:①B ②③M>>m ④BC
【点评】做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,实验的两个前提:平衡摩擦力和M>>m要明确.从纸带上求解加速度和速度是高中实验中常用的方法一定要熟练掌握.
三、计算题:(16、17小题10分,18小题12分;共32分)
16.(10分)(2016秋•七里河区校级期末)如图,物体质量为m=2kg,静置于水平面上,它与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,用大小为F=10N、方向与水平方向夹角θ=45°的拉力F拉动物体,拉动4s后,撤去拉力F,物体最终停下来.(取g=10m/s2)试求:
(1)物体前4s运动的加速度是多大?
(2)物体从开始出发到停下来,物体的总位移是多大?
【考点】牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
【分析】(1)根据牛顿第二定律求出匀加速运动的加速度.
(2)根据速度时间公式求出4s末的速度和4s内的位移,根据牛顿第二定律求出撤去拉力后的加速度,结合速度位移公式求出继续向前滑行的距离,即可求得
【解答】解:(1)受力分析:正交分解:由牛顿第二定律得:
Fcos45°﹣f=ma
Fsin45°+N﹣mg=0
联立解得:a=3m/s2
(2)前4s内的位移为,
4s末的速度为:v=at=12m/s
撤去外力后根据牛顿第二定律可知:﹣μmg=ma′,
解得:a′=﹣μg=﹣4m/s2,
减速阶段的位移为:
通过的总位移为:x=x1+x2=42m
答:(1)物体前4s运动的加速度是3m/s2
(2)物体从开始出发到停下来,物体的总位移是42m
【点评】本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,注意在撤去拉力前后物体所受的摩擦力不同.
17.(10分)(2016秋•七里河区校级期末)如图所示,电梯与地面的夹角为37°,质量为m=50kg的人站在电梯上.当电梯以加速度a=2m/s2匀加速向上运动,人相对与电梯静止.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(取g=10m/s2)试求:
(1)人对电梯的压力的大小?
(2)人与电梯表面间的静摩擦力的大小?
【考点】牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
【分析】对人受力分析,在沿斜面方向上利用牛顿第二定律,在垂直于斜面方向上利用共点力平衡即可求得
【解答】解:受力分析:正交分解如图所示:
fcos37°+Nsin37°﹣mgsin37°=ma
Ncos37°﹣fsin37°﹣mgcos37°=0
解得:f=80N,N=560N
答:(1)人对电梯的压力的大小为80N
(2)人与电梯表面间的静摩擦力的大小为560N
【点评】本题主要考查了牛顿第二定律和共点力平衡,关键是正确的受力分析,本题也可以正交分解加速度
18.(12分)(2016秋•七里河区校级期末)如图所示,传送带与水平成α=37°,传送带A、B间距L=5.8m,传送带始终以4m/s速度顺时针转动,将一小物体轻轻释放在A处,小物体与传送带间动摩擦因数为μ=0.5.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(取g=10m/s2)试求:
(1)刚释放时,小物体加速度的大小?
(2)小物体从A运动到B所需时间?
【考点】牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【分析】物体放在传送带上后,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力,物体由静止开始加速下滑,当物体加速至与传送带速度相等时,由于μ<tanθ,物体在重力作用下将继续加速,此后物体的速度大于传送带的速度,传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,物体继续加速下滑,综上可知,滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变”.
【解答】解:(1)受力分析:正交分解,根据牛顿第二定律可知:mgsinα+μmgcosα=ma1
解得a1=gsinα+μgcosα=10m/s2
(2)物块加速到4 m/s的位移m<L,
运动的时间
又因μ=0.5<tanα,故物块先以a1加速,再以m/s2
加速通过的位移为
x2=L﹣x1=5m,
根据位移时间公式可知,
解得:t2=1s或t2=﹣5s(舍)
经历的总时间为t=t1+t2=1.4s
答:(1)刚释放时,小物体加速度的大小为10m/s2
(2)小物体从A运动到B所需时间为1.4s
【点评】从上述例题可以总结出,皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变,不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻.