[答案] B
[解析] 由图可知,0~t1内物体做匀速运动,F1=f;t1~t2内做匀加速运动,F2>f;t2以后时间内物体做匀速运动,F3=f;故B正确.
7.一物体重为50N,与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,现如图所示加上水平力F1和F2,若F2=15N时物体做匀加速直线运动,则F1的值可能是(g=10m/s2)( )
A.3NB.25N
C.30ND.50N
[答案] ACD
[解析] 物体受到的滑动摩擦力的大小为f=μFN=10N.若物体向左做匀加速直线运动,F1的值应小于5N,A对;若物体向右做匀加速直线运动,F1的值应大于25N,CD对.
8.用一水平力F拉静止在水平面上的物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,加速度a随外力F变化的图象如图所示,g=10m/s2,水平面各处粗糙程度相同,则由此可以计算出( )
A.物体与水平面间的最大静摩擦力
B.物体与水平面间的动摩擦因数
C.外力F为12N时物体的速度
D.物体的质量
[答案] ABD
[解析] 物体
水平方向的受力如图所示,据牛顿第二定律得F-Ff=ma,由图数据可得:
6N-Ff=0.4m;12N-Ff=5m,联立解得:
Ff=5.5N,m=1.25kg,μ=Ff/mg=0.44,又物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.由上可知选项ABD正确;由于F作用与物体上的时间不知道,故不能求出外力F为12N时物体的速度,选项C错误.
9.
如图所示,四个相同的物块A、B、C、D,分别用轻弹簧和轻绳连接,分别提着A和C悬空且处于静止,现同时松开A和C,则在松开A、C的一瞬间,关于A、B、C、D四个物块的加速度正确的是( )
A.aA=2gB.aB=g
C.aC=2gD.aD=g
[答案] AD
[解析] 松开的一瞬间,弹簧的弹力不变,因此A受到的合力为重力的二倍,加速度为2g,B受到的合力为零,加速度为0;松开的一瞬间,绳的张力突变为零,C、D一起做自由落体运动,因此C、D的加速度都为g,A、D项正确.
10.
如图,质量为M、倾角为θ=37°的斜面B上放置一质量为m的物块A,在力F的作用下使AB两物块一起向左做匀加速直线运动,当作用在B上的外力F增大时,物块A仍保持与斜面相对静止,下列情况中可能正确的是( )
A.斜面对A的支持力大小不变、斜面对A的摩擦力增大
B.斜面对A的支持力增大、斜面对A的摩擦力减小
C.斜面对A的支持力增大、斜面对A的摩擦力大小不变
D.斜面对A的支持力减小、斜面对A的摩擦力大小不变
[答案] C
[解析] 对A物体进行受力分析,受到竖直向下的重力G,垂直于斜面的支持力FN,还有摩擦力f,由于运动情况不确定,f的方向可能沿着斜面向下,也可能沿着斜面向上,在竖直方向上有,G=FNcosθ±fsinθ(摩擦力沿着斜面向下时取-,沿着斜面向上时取+),水平方向上,FNsinθ±fcosθ=ma(摩擦力沿着斜面向下时取+,沿着斜面向上时取-),由以上可得,作用在B上的外力增大时,斜面对A的支持力增大,摩擦力可能增大可能减小,可能大小不变,方向改变,BC正确.
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题,每小题6分,共18分.把答案直接填在横线上)
11.(6分)
如右图所示,一质量为M的塑料球形容器在A处与水平面接触,它的内部有一根直立的轻弹簧,弹簧下端固定于容器内壁底部,上端系一个带正电、质量为m的小球在竖直方向振动.当加一向上的匀强电场后,在弹簧正好处于原长时,小球恰有最大速度,则当球形容器在A处对桌面压力为0时,小球的加速度a=________.
[答案]
g
[解析] 由题意知,弹簧原长时,加速度为0,合力为0,此时电场力F=mg;当A处对桌面压力为0时,小球受合力为Mg,则小球加速度为
g.
12.(6分)如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置.
(1)在实验过程中,打出了一条纸带如图乙所示,计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起,每两测量点间还有4个点未画出,量出相邻测量点之间的距离如图乙所示,该小车的加速度大小a=________m/s2(结果保留两位有效数字).
(2)根据实验收集的数据作出的a-F图线如图丙所示,请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议:
____________________.
[答案]
(1)0.16
(2)实验前要先平衡摩擦力
[解析] 根据纸带知,小车在连续相等的时间内运动的位移差的平均值为0.155cm,由Δx=aT2,代入可得a=0.16m/s2,由图象知拉力大到一定程度才有加速度,故说明没有平衡摩擦力或平衡得不够.
13.(6分)在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中,实验装置如图甲所示:
一木块放在水平长木板上,左侧拴有一不可伸长的细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,重物的质量为m.木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连,在重物牵引下,木块在木板上向左做匀加速运动,图乙给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点,它们之间的距离分别为s1,s2,s3,s4,s5,s6,打点计时器所用交流电周期为T0.根据以上数据求:
(1)木块的加速度a=________;
(2)细线对木块的拉力FT=________;
(3)在记录实验数据时,将重物所受重力大小作为木块所受合外力的大小.按上述实验操作,误差比较大.为了减小误差,需要增加的一个实验操作是____________;实验过程中还应满足________________________________条件.
[答案]
(1)
(2)mg-m
(3)实验前将木板右端稍垫高,直至木块在细线未挂上重物时能沿木板匀速下滑 木块的质量应远大于重物的质量
三、论述计算题(共4小题,共42分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14.(10分)一辆汽车正在以v0=20m/s的速度在平直路面上匀速行驶,突然,司机看见车的正前方s处有一位静止站立的老人,司机立即采取制动措施.整个过程汽车运动的速度随时间的变化规律如图所示,g取10m/s2,求:
(1)s至少多大时,老人是安全的(设老人在整个过程都静止不动);
(2)汽车与地面的动摩擦因数(刹车过程空气阻力不计).
[答案]
(1)50m
(2)0.5
[解析]
(1)由图可知,司机刹车过程有0.5s的反应时间
在0.5s内位移 s1=vt1=20×0.5m=10m
制动后汽车前进的位移
s2=
=
=
m=40m
刹车过程汽车前进的总位移s=s1+s2=50m
(2)由图可知,制动后汽车运动的加速度为
a=
=
m/s2=-5m/s2
根据牛顿第二定律得 -μmg=ma
代入数据得μ=0.5
15.(10分)
在某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目.该山坡可看成倾角为θ的斜面,一名游客连同滑草装置总质量为m.他从静止开始匀加速下滑,在时间t内沿斜面滑下的位移为x.(不计空气阻力,重力加速度用g表示)求:
(1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力Ff的大小;
(2)滑草装置与草地之间的动摩擦因数μ.
[答案]
(1)m(gsinθ-
)
(2)tanθ-
[解析]
(1)由位移公式x=
at2
沿斜面方向,由牛顿第二定律得mgsinθ-Ff=ma
联立求得Ff=m(gsinθ-
)
(2)在垂直斜面方向上,受力平衡FN-mgcosθ=0
又由摩擦力公式得Ff=μFN
联立并代入数值后,得μ=
=tanθ=
16.(11分)汽车行驶时遇到紧急情况,驾驶员迅速正确地使用制动器在最短距离内将车停住,称为紧急制动.设此过程中使汽车减速的阻力与汽车对地面的压力成正比,其比例系数μ只与路面有关,已知该车以72km/h的速度在平直公路上行驶,紧急制动距离为25m,取g=10m/s2,求:
(1)紧急制动时,使汽车减速的阻力与汽车对地面压力的比例系数μ;
(2)若该车仍以72km/h的速率在坡度(斜坡的竖直高度和水平距离之比)为1∶10的斜坡向下运动,已知斜坡路面材料与水平路面相同,该车的紧急制动距离将变成多少?
(结果保留两位有效数字)
[答案]
(1)0.8
(2)29m
[解析]
(1)汽车在平直公路上紧急制动的加速度为a1;
-μmg=ma1①
0-v
=2a1s1②
μ=0.8③
(2)汽车沿倾角为θ的斜坡向下运动时,紧急制动的加速度为a2,制动距离为s2
mgsinθ-μmgcosθ=ma2④
0-v
=2a2s2⑤
tanθ=0.1,则sinθ=
≈0.1 cosθ≈
≈1
s2=29m⑥
17.(11分)一个质量m=2kg的滑块在倾角为θ=37°的固定斜面上,受到一个大小为40N的水平推力F作用,以v0=10m/s的速度沿斜面匀速上滑.(sin37°=0.6,取g=10m/s2)
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数;
(2)若滑块运动到A点时立即撤去推力F,求这以后滑块再返回A点经过的时间.
[答案]
(1)0.5
(2)(1+
)s
[解析]
(1)在F的作用下,物体做匀速运动,
有Fcos37°=mgsin37°+μ(mgcos37°+Fsin37°)
解得 μ=0.5
(2)撤去F后,物体往上滑时a=gsin37°+μgcos37°=10m/s2
t1=
=1s s=
t1=5m
往下滑时a′=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
s=
a′t
t2=
s
t=t1+t2=(1+
)s