物理冲刺高考作业2.docx
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物理冲刺高考作业2.docx
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物理冲刺高考作业2
(2)物块G2的受力情况如图乙所示,由平衡条件得:
m2gsin37°+F′Bcos37°-Ff=0
FN+F′Bsin37°-m2gcos37°=0
由牛顿第三定律得:
F′B=FB 由以上三式并代入数据解得:
Ff=37.2N FN=34.6N
12.质量为M的木楔倾角为θ,在水平面上保持静止,当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时,它正好匀速下滑。
如果用与木楔斜面成α角的力F拉着木块匀速上升,如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止)。
(1)当α=θ时,拉力F有最小值,求此最小值。
(2)当α=θ时,木楔对水平面的摩擦力是多大。
【解析】
(1)木块在木楔斜面上匀速向下运动时,有mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ。
木楔在力F作用下沿斜面向上匀速运动,由平衡条件得:
Fcosα-mgsinθ-Ff=0
Fsinα+FN-mgcosθ=0Ff=μFN解得:
F=
=
=
当α=θ时,F有最小值,则:
Fmin=mgsin2θ
(2)因为木块及木楔均处于平衡状态,整体受到地面的摩擦力等于F的水平分力,即:
Ffm=Fcos(α+θ)
当F取最小值mgsin2θ时Ffm=Fmincos2θ=mg·sin2θcos2θ=
mgsin4θ
答案:
(1)mgsin2θ
(2)
mgsin4θ
(第三章)
1.关于力与运动,下列说法正确的是 ( )
A.没有力的推动作用,小车就不能运动
B.物体只受一个力的作用,其运动状态一定改变
C.物体处于静止时才有惯性
D.汽车的速度越大则惯性越大
【解析】选B。
惯性是物体能够保持原来的运动状态的一种性质,小车已经有了初速度的情况下,没有力的推动作用,小车仍然运动,故A错误;力是改变物体运动状态的原因,物体只受一个力的作用,其运动状态一定改变,故B正确;惯性是物体的固有属性,它指的是物体能够保持原来的运动状态的一种性质,惯性大小只与物体的质量有关,与物体的运动状态无关,故C、D错误。
2.我们都难以忘记刘翔那优美的跨栏姿势。
在刘翔用脚向后蹬地、跨越栏架的过程中 ( )
A.支撑脚蹬地的瞬间,地面对脚的支持力大于脚对地面的压力
B.支撑脚蹬地的瞬间,地面受到向后的摩擦力
C.支撑脚离地后,他还受到向前冲的力,以至于能很快地通过栏架
D.运动到最高处时,速度达到最大值,方向沿水平方向向前
【解析】选B。
地面对脚的支持力和脚对地面的压力是作用力与反作用力关系,大小相等,A错误;支撑脚蹬地的瞬间,地面受到向后的摩擦力,脚受到向前的摩擦力,B正确;支撑脚离地后,由于惯性,以至于能很快地通过栏架,C错误;运动到最高处时,速度达到最小值,方向沿水平方向向前,D错误。
3.(2017·临汾模拟)某学校教室里的磁性黑板上通常粘挂一些小磁铁,小磁铁被吸在黑板上可以用于“贴”挂图或试题答案,如图所示。
关于小磁铁,下列说法中正确的是 ( )
A.磁铁受到黑板的吸引力大于受到的弹力才能被吸在黑板上
B.磁铁与黑板间在水平方向上存在两对作用力与反作用力
C.磁铁受到五个力的作用
D.磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是一对平衡力
【解析】选B。
小磁铁受到的磁力与受到的弹力大小相等,是一对平衡力,故A错误;小磁铁与黑板间在水平方向存在两对作用力与反作用力,①黑板对磁铁的吸引力与磁铁对黑板的吸引力,②黑板对磁铁的弹力与磁铁对黑板的弹力,故B正确;小磁铁受到四个力的作用,竖直方向重力和摩擦力,水平方向黑板对小磁铁的吸引力和黑板对小磁铁的弹力,故C错误;磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是相互作用力,故D错误。
4.(2017·深圳模拟)在光滑斜面上有一质量为m的小球,小球与平行于斜面的轻弹簧和与竖直方向成θ=30°角轻绳的一端相连,如图所示,此时小球处于静止状态,且斜面对小球的弹力恰好为零。
则下列关于小球的加速度a大小的说法,正确的是
A.剪断绳的瞬间,a=g
B.剪断绳的瞬间,a=
g
C.剪断弹簧B端的瞬间,a=
g
D.剪断弹簧B端的瞬间,a=
g
【解析】选C。
小球处于静止状态,且斜面对小球的弹力恰好为零;根据共点力平衡有:
弹簧的弹力F=mgsin30°=
mg,剪断绳的瞬间,弹簧的弹力不变,则小球的加速度a=
=0,故A、B错误;剪断弹簧B端的瞬间,根据牛顿第二定律得,a=
=
g,故C正确,D错误。
5.如图所示,完全相同的磁铁A、B分别位于铁质车厢竖直面和水平面上,A、B与车厢间的动摩擦因数均为μ,小车静止时,A恰好不下滑,现使小车加速运动,为保证A、B无滑动,则 ( )
A.加速度一定向右,不能超过(1+μ)gB.加速度一定向左,不能超过μg
C.速度向左,加速度可大于μgD.加速度一定向左,不能超过(1+μ)g
【解题指导】解答本题可按以下思路:
(1)小车静止时,恰好不下滑,则重力等于最大静摩擦力。
(2)当小车加速时,根据弹力和吸引力的关系得出加速度的方向。
(3)对B分析,抓住B的最大静摩擦力求出加速度的最大值。
【解析】选D。
小车静止时,A恰好不下滑,可知mg=μFN=μF引,水平方向上车壁对磁铁的弹力和吸引力相等,当小车做加速运动时,车壁对磁铁A的弹力不能减小,只能增加,若弹力减小则磁铁A会下滑,可知加速度的方向一定水平向左,可能向左加速或向右减速,故A错误;A恰好不下滑时:
对B有μ(mg+F引)=mam,解得am=(1+μ)g,故B、C错误,D正确。
1.物块m在静止的传送带上匀速下滑时,传送带突然转动,传送带转动的方向如图中箭头所示。
则传送带转动后 ( )
A.物块将减速下滑B.物块仍匀速下滑C.物块受到的摩擦力变小D.物块受到的摩擦力变大
【解析】选B。
当传送带静止时,物块匀速下滑,由物块受力平衡可得:
mgsinθ=μmgcosθ;当传送带转动起来时,由于物块与传送带运动方向相反,可判断物块所受的滑动摩擦力方向并没有发生变化,仍然沿斜面向上,大小仍为μmgcosθ,物块受力仍然是平衡的,所以物块仍匀速下滑。
B选项正确。
6.图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备,图乙为150kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图象,g取10m/s2,下列判断正确的是 ( )
A.前10s内悬线的拉力恒为1515NB.46s末材料离地面的距离为22m
C.0~10s材料处于失重状态D.在30~36s钢索最容易发生断裂
【解析】选A、B。
由图可知前10s内材料的加速度a=
m/s2=0.1m/s2,由F-mg=ma可知,悬线的拉力F=mg+ma=150×10.1N=1515N,故A正确;由图象面积可得整个过程上升高度是28m,下降的高度为6m,46s末材料离地面的距离为22m,故B正确;因30~36s材料加速度向下,材料处于失重状态,F
7.一斜面固定在水平面上,在斜面顶端有一长木板,木板与斜面之间的动摩擦因数为μ,木板上固定一轻质弹簧测力计,弹簧测力计下面固定一个光滑的小球如图所示,木板固定时,弹簧测力计示数为F1,由静止释放后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧测力计的示数为F2,斜面的高为h,底边长为d,则下列说法正确的是( )
A.稳定后弹簧测力计的弹簧一定处于压缩状态
B.稳定后弹簧测力计的弹簧仍处于拉伸状态
C.μ=
D.μ=
【解析】选B、C。
设斜面倾角为θ,小球质量为m,平衡时,对小球分析F1=
mgsinθ ①,木板运动后稳定时,对整体分析有:
a=gsinθ-μgcosθ ②,则a ④,联立①②③④计算可得: μ= 故C正确,D错误。 2(多选)如图所示,A、B两物体的质量皆为m,用轻弹簧连接,B放在水 平地面上。 用竖直向下的大小为F的力作用在A上,待系统平衡后突然撤去力F,忽略空气阻力。 下列说法正确的是 ( ) A.撤去力F的瞬间,A物体处于超重状态 B.撤去力F的瞬间,B对地面的压力大小为2mg C.撤去力F的瞬间,B物体的加速度大小为 D.撤去力F后,若物体B不能离开地面,则A、弹簧和地球组成的系统机械能守恒 【解析】选A、D。 以物体A为研究对象分析受力有F+mg=F弹,撤去力F后,物体A所受弹力大于重力,有向上的加速度,处于超重状态,所以选项A正确;以B为研究对象分析受力有F弹+mg=FN,在撤去力F的瞬间,弹簧弹力来不及发生变化,故此时B对地面的压力大于2mg,所以选项B错误;撤去F的瞬间,B物体受力情况不变,依然处于静止状态,故加速度为零,所以选项C错误;撤去F后,以A、地球、弹簧系统为研究对象,在B不离开地面的情况下,只有重力和弹簧弹力做功,故系统机械能守恒,所以选项D正确。 3.如图,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物块。 开始时,升降机做匀速运动,物块相对于斜面匀速下滑.当升降机加速上升时 A.物块与斜面间的摩擦力减小B.物块与斜面间的正压力增大 C.物块相对于斜面减速下滑D.物块相对于斜面匀速下滑 【解析】选B、D。 当升降机加速上升时,物块有竖直向上的加速度,处于超重状态,物块与斜面间的正压力增大,根据滑动摩擦力公式Ff=μFN可知接触面间的正压力增大,物块与斜面间的摩擦力增大,故A错误,B正确;设斜面的倾角为θ,物块的质量为m,当匀速运动时有mgsinθ=μmgcosθ,即sinθ=μcosθ。 假设升降机以加速度a向上运动时,把a分解为垂直斜面方向与沿斜面方向,两个分量acosθ、asinθ。 垂直斜面方向上,物块与斜面相对静止,对物块分析,压力FN=m(g+a)cosθ,Ff=μm(g+a)cosθ,因为sinθ=μcosθ,所以m(g+a)sinθ=μm(g+a)cosθ,即在沿斜面方向物块的加速度为asinθ,所以物块的加速度也为a,故物块相对于斜面匀速下滑,C错误,D正确。 故选B、D。 二、实验题 9.某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz,打出纸带的一部分如图乙所示。 该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他条件进行推算。 (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图乙中给出的物理量可以写出: 在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为________,打出C点时重物下落的速度大小为________,重物下落的加速度大小为________。 (2)已测得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm;当地重力加速度大小为9.80m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。 由此推算出f为________Hz。 【解析】 (1)两点间时间间隔为T= vB= = 同理vC= 重物下落的加速度的大小为a= 。 (2)据mg-0.01mg=ma和a= 代入数据可得f为40Hz。 答案: (1) (2)40 三、计算题 10.研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长。 在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m。 减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动。 重力加速度的大小g取10m/s2。 求: (1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间。 (2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少。 (3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。 【解析】 (1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题图可得v0=72km/h=20m/s, 末速度v=0,位移s=25m,由运动学公式得 =2as t= 联立以上两式,代入数据得a=8m/s2t=2.5s (2)设志愿者反应时间为t′,反应时间的增加量为Δt, 由运动学公式得: L=v0t′+sΔt=t′-t0 联立以上两式,代入数据得Δt=0.3s (3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者的质量为m,由牛顿第二定律得: F=ma 由平行四边形定则得: F0= 代入相关数据解得: = 答案: (1)8m/s2 2.5s (2)0.3s (3) 11.某电视台的娱乐节目中,有一个拉板块的双人游戏,考验两人的默契度。 如图所示,一长L=0.60m、质量M=0.40kg的木板靠在光滑竖直墙面上,木板右下方有一质量m=0.80kg的小滑块(可视为质点),滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.20,滑块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2。 一人用水平恒力F1向左作用在滑块上,另一人用竖直恒力F2向上拉动滑块,使滑块从地面由静止开始向上运动。 (1)为使木板能向上运动,F1必须满足什么条件? (2)若F1=22N,为使滑块与木板能发生相对滑动,F2必须满足什么条件? (3)游戏中,如果滑块上移h=1.5m时,滑块与木板没有分离,才算两人配合默契,游戏成功。 现F1=24N,F2=16N,请通过计算判断游戏能否成功。 【解析】 (1)滑块与木板间的滑动摩擦力: Ff=μF1对木板应有: Ff>Mg代入数据得: F1>20N (2)对木板由牛顿第二定律有: μF1-Mg=Ma1 对滑块由牛顿第二定律有: F2-μF1-mg=ma2 要能发生相对滑动应有: a2>a1 代入数据可得: F2>13.2N。 (3)对滑块由牛顿第二定律有: F2-μF1-mg=ma3 设滑块上升h的时间为t,则: h= a3t2 对木板由牛顿第二定律有: μF1-Mg=Ma4 设木板在t时间上升的高度为H,则: H= a4t2代入数据可得: H=0.75m 由于H+L 答案: (1)F1>20N (2)F2>13.2N 12.如图所示,水平传送带两端相距x=8m,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.6,工件滑上A端时速度vA=10m/s,设工件到达B端时的速度为vB。 (g取10m/s2) (1)若传送带静止不动,求vB。 (2)若传送带顺时针转动,工件还能到达B端吗? 若不能,说明理由;若能,则求出到达B端的速度vB。 (3)若传送带以v=13m/s的速度逆时针匀速转动,求vB及工件由A到B所用的时间。 【解析】 (1)对工件,由牛顿第二定律得: μmg=ma, 加速度: a=μg=0.6×10m/s2=6m/s2; 工件速度为零时,工件的位移: x0= = m≈8.33m>8m, 工件滑到B端时速度不为零,由匀变速直线运动的速度位移公式得: - =-2ax, vB= = m/s=2m/s; (2)传送带顺时针转动,工件在传送带上做匀减速直线运动,由 (1)可知,工件减速到零的位移: x0=8.33m>8m, 工件可以到达B端,到达B端的速度为2m/s; (3)传送带以13m/s的速度逆时针转动时,工件做加速直线运动,工件速度与传送带速度相等时, 位移: x1= = m=5.75m,时间: t1= = s=0.5s, 匀速运动的时间: t2= = = s≈0.173s,vB=v=13m/s 工件由A到B的时间: t=t1+t2=0.5s+0.173s=0.673s
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