D.整个运动过程中由于摩擦产生的热量为18J 考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;功的计算;功能关系. 专题: 压轴题;牛顿运动定律综合专题. 分析: 根据牛顿第二定律求出滑块的加速度,再结合运动学规律判断出:滑块滑上传送带后,由于摩擦力作用,先向右匀减速后反向加速,速度增加到等于传送带后再一起匀速;然后根据功能关系计算出摩擦力对滑块做的功和产生的热量. 解答: 解:A、B、滑块先向右匀减速,对于向右滑行过程,根据牛顿第二定律,有 μmg=ma 解得 a=μg=2m/s 根据运动学公式,有 0=v0﹣at1 x=解得 t1=2s x=4m 向左匀加速过程,根据运动学公式,有 最后3m做匀速直线运动,有 即滑块在传送带上运动的总时间为:t=t1+t2+t3=4.5s 故A正确,B错误; C、向右减速过程和向左加速过程中,摩擦力为恒力,故摩擦力做功为:Wf=﹣f(x﹣x1)=﹣μmg(x﹣x1)=﹣6J,即物体克服摩擦力做功6J,或摩擦力对物体做功﹣6J,故C错误; D、整个运动过程中由于摩擦产生的热量等于滑块与传送带之间的一对摩擦力做功的代数和,等于摩擦力与相对路程的乘积; 物体向右减速过程,传送带向左移动的距离为:l1=vt1=4m 物体向左加速过程,传送带运动距离为:l2=vt2=2m 即Q=f?S=μmg?[(l1+x)+(l2﹣x1)]=18J,故D正确; 故选AD. 点评: 本题关键根据牛顿第二定律求出加速度,结合运动学规律确定滑块的运动情况,最后根据功能关系列式求解热量. 3.(2015?桂林校级模拟)如图所示,一轻质弹簧下端固定,直立于水平地面上,将质量为m的物体A从离弹簧顶端正上方h高处由静止释放,当物体A下降到最低点P时,其速度变为零,此时弹簧的压缩量为x0;若将质量为2m的物体B从离弹簧顶端正上方h高处由静止释放,当物体B也下降到P处时,其速度为( )
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A. B. C. D. 考点: 牛顿第二定律;胡克定律. 专题: 压轴题;牛顿运动定律综合专题. 分析: 物体由静止自由下落到碰到弹簧这个过程中,物体的重力势能转化为物体的动能. 物体从碰到弹簧到最底端,分三个过程,一、弹力小于重力时,物体加速;二、弹力等于重力,物体匀速;三、弹力大于重力,物体减速. 物体从最高点到最低点,物体的运动速度先增大后减小到零. 解答: 解:当质量为m的物体从离弹簧顶端正上方h高处下落至最低点P的过程,克服弹簧做功为W, 由动能定理得:mg(h+x0)﹣W=0 ① 当质量为2m的物体从离弹簧顶端正上方h高处下落至P的过程,设2m的物体到达P点的速度为v 由动能定理得:①②联立得:v= ② 故ABC错误,D正确, 故选:D. 点评: 解决题的关键分清楚物体下落过中能量转化关系:重力势能一部分转化为物体的动能,另一部分转化为弹簧的弹性势能,还要知道同一弹簧压缩量相同,则弹性势能就相同;再结合动能定理即可轻松求解. 4.(2014?靖边县校级模拟)如图,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2,下列反映a1和a2变化的图线中正确的是( )
A.B. C. D. 考点: 牛顿第二定律. 专题: 压轴题;牛顿运动定律综合专题. 分析: 当F比较小时,两个物体相对静止,一起加速运动,加速度相同,根据牛顿第二定律得出加速度与时间的关系.当F比较大时,m2相对于m1运动,两者加速度不同,根据牛顿第二定律分别对两个物体研究,得出加速度与时间的关系,再选择图象. 解答: 解:当F比较小时,两个物体相对静止,加速度相同,根据牛顿第二定律得: a==,a∝t; 当F比较大时,m2相对于m1运动,根据牛顿第二定律得: 第 12 页 共 32 页
对m1:a1=,μ、m1、m2都一定,则a1一定. 对m2:a2=由于==t﹣μg,a2是t的线性函数,t增大,a2增大. ,则两木板相对滑动后a2图象大于两者相对静止时图象的斜率.故A正确. 故选:A 点评: 本题首先要分两个相对静止和相对运动两种状态分析,其次采用整体法和隔离法研究得到加速度与时间的关系式,再选择图象,是经常采用的思路. 5.(2014?滕州市校级二模)如图所示,质量为m的三角形木楔A置于倾角为θ的固定斜面上,它与斜面间的动摩擦因数为μ,一水平力F作用在木楔A的竖直平面上.在力F的推动下,木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动,则F的大小为( )
A. C. 考点: 专题: 分析: 解答: B. D. 牛顿第二定律;力的合成与分解的运用. 压轴题. 对物体受力分析,由牛顿第二定律列方程可以求得F的大小. 解:木楔A上滑时,共受四个力F、N、mg和f,其中沿垂直斜面方向合力为零,有 N=mgcosθ+Fsinθ ① 而沿斜面方向有Fcosθ﹣f﹣mgsinθ=ma ② 又因为f=μN③ 由①②③得 F=,所以C正确. 故选C. 点评: 解决本题的关键就是对物体的受力的分析,根据物体的受力列方程即可求得. 6.(2014?丹阳市校级三模)如图所示,在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中,有一竖直足够长固定绝缘杆MN,小球P套在杆上,已知P的质量为m,电量为+q,电场强度为E、磁感应强度为B,P与杆间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中( )
A.小球的加速度一直减小 小球的机械能和电势能的总和保持不变 B.第 13 页 共 32 页
C.下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v= D.下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v= 考点: 牛顿第二定律;带电粒子在混合场中的运动. 专题: 压轴题;牛顿运动定律综合专题. 分析: 对小球进行受力分析,再根据各力的变化,可以找出合力及加速度的变化;即可以找出小球最大速度及最大加速度的状态. 解答: 解:小球静止时只受电场力、重力、支持力及摩擦力,电场力水平向左,摩擦力竖直向上;开始时,小球的加速度应为a=; 小球速度将增大,产生洛仑兹力,由左手定则可知,洛仑兹力向右,故水平方向合力将减小,摩擦力减小,故加速度增大;故A错误; 当洛仑兹力等于电场力时,摩擦力为零,此时加速度为g,达最大;此后速度继续增大,则洛仑兹力增大,水平方向上的合力增大,摩擦力将增大;加速度将减小,故最大加速度的一半会有两种情况,一是在洛仑兹力小于电场力的时间内,另一种是在洛仑兹力大于电场力的情况下,则: =,解得,V1=,故C正确; 同理有:=,解得V2=,故D正确; 而在下降过程中有摩擦力做功,故有部分能量转化为内能,故机械能和电势能的总和将减小; 故B错误; 故选CD. 点评: 本题要注意分析带电小球的运动过程,属于牛顿第二定律的动态应用与电磁场结合的题目,此类问题要求能准确找出物体的运动过程,并能分析各力的变化,对学生要求较高. 7.(2014?随州校级一模)质量为0.3kg的物体在水平面上运动,图中的两条直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力的v﹣t图象,则下列说法中不正确的是( )
A.水平拉力可能等于0.3N 水平拉力一定等于0.1N B. 物体受到的摩擦力可能等于0.1N C. D.物体受到的摩擦力可能等于0.2N 考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像. 专题: 压轴题;牛顿运动定律综合专题. 分析: 由于a、b中哪一条是物体受水平拉力时图象,哪一条是不受水平拉力的图象不清楚,要分情况讨论,由斜率求出加速度,根据牛顿第二定律求出水平拉力和摩擦力的可能值. 第 14 页 共 32 页
解答: 解:由斜率等于加速度,两图线表示的物体的加速度大小分别为: aa==m/s=2,ab==m/s=2. 若a是物体受水平拉力时图象,b是不受水平拉力的图象,则得到: 摩擦力大小为f=mab=0.2N. 此时,水平拉力与摩擦力方向相反,则有:f﹣F=maa,代入得到F=0.1N; 若a是物体不受水平拉力时图象,b是受水平拉力的图象,则得到: 摩擦力大小为f=maa=0.1N.若水平拉力与摩擦力方向相同时,则有:f+F=mab,代入得到F=0.1N;若水平拉力与摩擦力方向相反时,则有:F﹣f=mab,代入得到F=0.3N,则有F>f,物体将做加速运动,与题图信息矛盾,所以F不可能等于0.3N,故BCD正确,A错误. 本题选错误的,故选:A 点评: 本题条件图象与物体的受力情况对应关系不明确时,要讨论.考查考虑问题的全面性. 8.(2013?沛县校级模拟)如图所示,在倾角为θ的光滑斜劈P的斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B,C为一垂直固定在斜面上的挡板.A、B质量均为m,斜面连同挡板的质量为M,弹簧的劲度系数为k,系统静止于光滑水平面.现开始用一水平恒力F作用于P,(重力加速度为g)下列说法中正确的是( )
A.若F=0,挡板受到B物块的压力为2mgsinθ 力F较小时A相对于斜面静止,F大于某一数值,A相对于斜面向上滑动 B. C.若要B离开挡板C,弹簧伸长量需达到 D.若F=(M+2m)gtanθ且保持两物块与斜劈共同运动,弹簧将保持原长 考点: 牛顿第二定律;力的合成与分解的运用;胡克定律. 专题: 压轴题;牛顿运动定律综合专题. 分析: 先对斜面体和整体受力分析,根据牛顿第二定律求解出加速度,再分别多次对物体A、B或AB整体受力分析,然后根据牛顿第二定律,运用合成法列式分析求解. 解答: 解:A、F=0时,对物体A、B整体受力分析,受重力、斜面的支持力N1和挡板的支持力N2,根据共点力平衡条件,沿平行斜面方向,有N2﹣(2m)gsinθ=0,故正确; B、当有力F作用时,斜面体和A、B整体受重力、地面支持力和推力,做匀加速直线运动,即物块A活动加速度,故弹簧弹力变化,行变量也应该变化,故物体将会相对于斜面向上滑动,故B错误; C、物体B恰好离开挡板C的临界情况是物体B对挡板无压力,此时,整体向左加速运动,对物体B受力分析,受重力、支持力、弹簧的拉力,如图 第 15 页 共 32 页