5、刻達(dá)到最大速度v3,以后勻速運(yùn)動.下列判斷正確的是( )
A.從0至t3時間內(nèi),列車一直勻加速直線運(yùn)動
B. t2時刻的加速度大于t1時刻的加速度
C.在t3時刻以后,機(jī)車的牽引力為零
D.該列車所受的恒定阻力大小為
解析:0~t1時間內(nèi),列車勻加速,t1~t3時間內(nèi),加速度變小,故A、B錯;t3以后列車勻速運(yùn)動,牽引力等于阻力,故C錯;勻速運(yùn)動時Ff=F牽=,故D正確.
答案:D
5.質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩種物體分別在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面運(yùn)動,撤去F1、F2后受摩擦力的作用減速到停止,其v-t圖象如圖所示,則下列說法正確的是( )
A.F1、F2大
6、小相等
B.F1、F2對A、B做功之比為21
C.A、B受到的摩擦力大小相等
D.全過程中摩擦力對A、B 做功之比為12
解析:設(shè)A加速時加速度大小為a,則減速時加速度大小為0.5a,B加速時加速度大小為0.5a,減速時加速度大小為a.根據(jù)牛頓第二定律,對A:F1-Ff1=2ma,F(xiàn)f1=2m×0.5a,對B:F2-Ff2=0.5ma,F(xiàn)f2=ma,解得F1=3ma,F(xiàn)2 =1.5ma,F(xiàn)f2=Ff1.A錯誤,C正確.外力F1、F2做功分別為:W1=F1l1,W2=F2l2,由圖線圍成的面積可知l1=0.5l2,故W1W2=11,B錯誤.兩物體運(yùn)動位移相同,故摩擦力做功之比為F
7、f1lFf2l=11,D錯誤.
答案:C
二、多項(xiàng)選擇題
6.一個質(zhì)量為0.3 kg的物體沿水平面做直線運(yùn)動,如圖所示,圖線a表示物體受水平拉力時的v-t圖象,圖線b表示撤去水平拉力后物體繼續(xù)運(yùn)動的v-t圖象,下列說法中正確的是( )
A.水平拉力的大小為0.1 N,方向與摩擦力方向相同
B.水平拉力對物體做功的數(shù)值為1.2 J
C.撤去拉力后物體還能滑行7.5 m
D.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1
解析:圖線a表示的v-t圖象加速度較大,說明物體所受的拉力與摩擦力方向相同,則F+Ff=maa=0.2 N,圖線b表示物體只在摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動,有Ff=m
8、ab=0.1 N,解得F=Ff=0.1 N,A正確;有水平拉力時,物體位移為x=×3 m=12 m,故拉力做功的數(shù)值為W=Fx=1.2 J,B正確;撤去拉力后物體能滑行13.5 m,C錯誤;動摩擦因數(shù)μ==,D項(xiàng)錯誤.
答案:AB
7.運(yùn)動員以一定的初速度將冰壺沿水平面推出,由于摩擦阻力的作用,其動能隨位移變化圖線如圖所示.已知冰壺質(zhì)量為19 kg,g取10 m/s2,則以下說法正確的是( )
A. μ=0.05
B. μ=0.01
C.滑行時間t=5 s
D.滑行時間t=10 s
解析:對冰壺由動能定理得:-μmgx=0-mv,
得:μ===0.01,B正確.冰壺運(yùn)動時
9、:a=μg=0.1 m/s2,由運(yùn)動學(xué)公式x=at2得:t=10 s,D正確.
答案:BD
8.如圖所示,MPQ為豎直面內(nèi)一固定軌道,MP是半徑為R的1/4光滑圓弧軌道,它與水平軌道PQ相切于P點(diǎn),Q端固定一豎直擋板,PQ長為x.一小物塊在M端由靜止開始沿軌道下滑,與擋板發(fā)生一次碰撞后以碰前速率反向彈回,最后停在距Q點(diǎn)為l的地方,重力加速度為g.則( )
A.物塊由靜止滑至圓弧軌道P點(diǎn)時速度大小為
B.物塊由靜止滑至圓弧軌道P點(diǎn)時對軌道壓力的大小為mg
C.物塊與PQ段的動摩擦因數(shù)μ值可能是
D.物塊與PQ段的動摩擦因數(shù)μ值可能是
解析:設(shè)物塊滑至P點(diǎn)時的速度為v,根據(jù)動能
10、定理有mgR=mv2-0,解得v=,選項(xiàng)A正確;設(shè)物塊到達(dá)P點(diǎn)時,軌道對它的支持力大小為FN,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=m,解得FN=3mg,根據(jù)牛頓第三定律,物塊對軌道壓力的大小F′N=FN=3mg,選項(xiàng)B錯誤;若物塊與Q處的豎直擋板相撞后,向左運(yùn)動一段距離,停在距Q為l的地方.設(shè)該點(diǎn)為O,物塊從M運(yùn)動到O的過程,根據(jù)動能定理有mgR-μmg(x+l)=0-0,解得μ=,選項(xiàng)C錯誤;若物塊與Q處的豎直擋板相撞后,向左運(yùn)動沖上圓弧軌道,后又返回水平軌道,停在距Q為l的O點(diǎn),全程應(yīng)用動能定理有mgR-μmg(2x+x-l)=0-0,解得μ=,選項(xiàng)D正確.
答案:AD
三、計算題
9.(
11、xx·四川卷)
嚴(yán)重的霧霾天氣,對國計民生已造成了嚴(yán)重的影響,汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源,“鐵腕治污”已成為國家的工作重點(diǎn).地鐵列車可實(shí)現(xiàn)零排放,大力發(fā)展地鐵,可以大大減少燃油公交車的使用,減少汽車尾氣排放.若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運(yùn)動,先勻加速運(yùn)動20 s達(dá)最高速度72 km/h,再勻速運(yùn)動80 s,接著勻減速運(yùn)動15 s到達(dá)乙站停住.設(shè)列車在勻加速運(yùn)動階段牽引力為1×106 N,勻速運(yùn)動階段牽引力的功率為6×103 kW,忽略勻減速運(yùn)動階段牽引力所做的功.
(1)求甲站到乙站的距離;
(2)如果燃油公交車運(yùn)行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同,求公交車排
12、放氣態(tài)污染物的質(zhì)量.(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3×10-6克)
解析:(1)設(shè)列車勻加速直線運(yùn)動階段所用的時間為t1,距離為s1;在勻速直線運(yùn)動階段所用的時間為t2,距離為s2,速度為v;在勻減速直線運(yùn)動階段所用的時間為t3,距離為s3;甲站到乙站的距離為s.則
s1=vt1①
s2=vt2②
s3=vt3③
s=s1+s2+s3④
聯(lián)立①②③④式并代入數(shù)據(jù)得s=1 950 m.⑤
(2)設(shè)列車在勻加速直線運(yùn)動階段的牽引力為F,所做的功為W1;在勻速直線運(yùn)動階段的牽引力的功率為P,所做的功為W2.設(shè)燃油公交車做的功W與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同時,排放的氣態(tài)污
13、染物質(zhì)量為M.則
W1=F·s1⑥
W2=P·t2⑦
W=W1+W2⑧
M=(3×10-9 kg·J-1)·W⑨
聯(lián)立①⑥⑦⑧⑨式并代入數(shù)據(jù)得M=2.04 kg.
答案:(1)1 950 m (2)2.04 kg
10.(xx·山東卷)如圖甲所示,物塊與質(zhì)量為m的小球通過不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩跨過兩等高定滑輪連接.物塊置于左側(cè)滑輪正下方的表面水平的壓力傳感裝置上,小球與右側(cè)滑輪的距離為l.開始時物塊和小球均靜止,將此時傳感裝置的示數(shù)記為初始值.現(xiàn)給小球施加一始終垂直于l段細(xì)繩的力,將小球緩慢拉起至細(xì)繩與豎直方向成60°角,如圖乙所示,此時傳感裝置的示數(shù)為初始值的1.25倍;再將小球由
14、靜止釋放,當(dāng)運(yùn)動至最低位置時,傳感裝置的示數(shù)為初始值的0.6倍.不計滑輪的大小和摩擦,重力加速度的大小為g.求:
(1)物塊的質(zhì)量;
(2)從釋放到運(yùn)動至最低位置的過程中,小球克服空氣阻力所做的功.
解析:(1)設(shè)開始時細(xì)繩的拉力大小為T1,傳感裝置的初始值為F1,物塊質(zhì)量為M,由平衡條件得
對小球,T1=mg①
對物塊,F(xiàn)1+T1=Mg②
當(dāng)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60°時,設(shè)細(xì)繩的拉力大小為T2,傳感裝置的示數(shù)為F2,據(jù)題意可知,F(xiàn)2=1.25F1,由平衡條件得
對小球,T2=mgcos60°③
對物塊,F(xiàn)2+T2=Mg④
聯(lián)立①②③④式,代入數(shù)據(jù)得
M=3m.⑤
15、(2)設(shè)小球運(yùn)動至最低位置時速度的大小為v,從釋放到運(yùn)動至最低位置的過程中,小球克服阻力所做的功為Wf,由動能定理得mgl(1-cos60°)-Wf=mv2⑥
在最低位置,設(shè)細(xì)繩的拉力大小為T3,傳感裝置的示數(shù)為F3,據(jù)題意可知,F(xiàn)3=0.6F1,對小球,由牛頓第二定律得
T3-mg=m⑦
對物塊,由平衡條件得
F3+T3=Mg⑧
聯(lián)立①②⑤⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得
Wf=0.1mgl.⑨
答案:(1)3m (2)0.1mgl
11.如圖所示,傾角為θ的斜面上只有AB段粗糙,其余部分都光滑,AB段長為3L.有若干個相同的小方塊沿斜面靠在一起,但不粘接,總長為L.將它們由靜止釋放,釋
16、放時下端距A為2L.當(dāng)下端運(yùn)動到A下面距A為L/2時物塊運(yùn)動的速度達(dá)到最大.
(1)求物塊與粗糙斜面的動摩擦因數(shù);
(2)求物塊停止時的位置;
(3)要使所有物塊都能通過B點(diǎn),由靜止釋放時物塊下端距A點(diǎn)至少要多遠(yuǎn)?
解析:(1)當(dāng)整體所受合外力為零時,物塊速度最大,設(shè)整體質(zhì)量為m,則mgsinθ=μmgcosθ,
得μ=2tanθ.
(2)設(shè)物塊停止時下端距A點(diǎn)的距離為x,根據(jù)動能定理
mg(2L+x)sinθ-μmgcosθL-μmgcosθ(x-L)=0,
解得x=3L,即物塊的下端停在B端.
(3)設(shè)靜止時物塊的下端距A的距離為x′,物塊的上端運(yùn)動到A點(diǎn)時速度為v,根據(jù)動能定理mg(L+x′)sinθ-μmgcosθL=mv2,
物塊全部滑上AB部分后,小方塊間無彈力作用,取最上面一小塊為研究對象,設(shè)其質(zhì)量m0,運(yùn)動到B點(diǎn)時速度正好減到0,根據(jù)動能定理
m0g3Lsinθ-μm0g3Lcosθ=0-m0v2,得x′=3L.
答案:(1)2tanθ (2)物塊的下端停在B端 (3)3L