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  • 2022-04-12 发布

2020版高考物理课时检测(十六)动力学的三类典型问题(题型研究课)

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课时检测(十六)动力学的三类典型问题(题型研究课)1.(2019·武汉模拟)如图所示,两黏连在一起的物块a和b,质量分别为ma和mb,放在光滑的水平桌面上,现同时给它们施加方向如图所示的水平推力Fa和水平拉力Fb,已知Fa>Fb,则a对b的作用力(  )A.必为推力B.必为拉力C.可能为推力,也可能为拉力D.不可能为零解析:选C 将a、b视为一个整体,加速度a=,单独对a进行分析,设a、b间的作用力为Fab,则a==,即Fab=,由于不知道ma与mb的大小关系,故Fab可能为正,可能为负,也可能等于0,C正确。2.(2019·哈尔滨模拟)如图所示,质量为m1和m2的两物块放在光滑的水平地面上。用轻质弹簧将两物块连接在一起。当用水平力F作用在m1上时,两物块均以加速度a做匀加速运动,此时,弹簧伸长量为x;若用水平力F′作用在m1上时,两物块均以加速度a′=2a做匀加速运动,此时弹簧伸长量为x′,弹簧始终在弹性限度内。则下列关系正确的是(  )A.F′=2F          B.x′>2xC.F′>2FD.x′<2x解析:选A 把两个物块视为整体,由牛顿第二定律可得F=(m1+m2)a,F′=(m1+m2)a′,又a′=2a,可得F′=2F,选项A正确,C错误;隔离m2,由牛顿第二定律得kx=m2a,kx′=m2a′,解得x′=2x,选项B、D错误。3.如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀加速直线运动(m1在光滑地面上,m2在空中)。已知力F与水平方向的夹角为θ,则m1的加速度大小为(  )A.B.C.D.解析:选A m1、m2在水平方向上加速度相同,把m1、m2看成一个整体,由牛顿第二定律可得Fcosθ=(m1+m2)a,所以a=,选项A正确。4.如图所示,粗糙水平面上放置B、C两物体,物体A叠放在C上,A、B、C的质量分别为m、2m、3m,B、Cn与水平面间的动摩擦因数相同,其间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为FT。现用水平拉力F拉B,使A、B、C以同一加速度向右运动,则(  )A.此过程中C受到五个力的作用B.当F逐渐增大到FT时,轻绳刚好被拉断C.当F逐渐增大到1.5FT时,轻绳刚好被拉断D.若水平面光滑,则轻绳刚拉断时,A、C间的摩擦力为解析:选C 对A受力分析,A受重力、支持力和向右的静摩擦力作用,可知C受重力、A对C的压力、地面的支持力、轻绳的拉力、A对C的摩擦力以及地面的摩擦力六个力的作用,故A错误;对整体分析,整体的加速度a==-μg,对A、C整体分析,根据牛顿第二定律得,F绳-μ·4mg=4ma,解得F绳=F,当F=1.5FT时,轻绳刚好被拉断,故B错误,C正确;若水平面光滑,轻绳刚拉断时,对A、C整体分析,加速度a′=,隔离A单独分析,A受到的摩擦力Ff=ma′=,故D错误。5.(2019·黄冈质检)如图所示,bc为固定在小车上的水平横杆,物块M串在杆上,靠摩擦力保持相对杆静止,M又通过轻细线悬吊着一小球m,此时小车正以大小为a的加速度向右做匀加速运动,而M、m均相对小车静止,细线与竖直方向的夹角为θ。小车的加速度逐渐增加,M始终和小车保持相对静止,当加速度增加到2a时(  )A.横杆对M的摩擦力增加到原来的2倍B.横杆对M的弹力增加到原来的2倍C.细线与竖直方向的夹角增加到原来的2倍D.细线的拉力增加到原来的2倍解析:选A 对m和M组成的整体,分析受力如图甲所示,根据牛顿第二定律得,水平方向:Ff=(M+m)a,竖直方向:FN=(M+m)g,则当加速度增加到2a时,横杆对M的摩擦力Ff增加到原来的2倍,横杆对M的弹力与两个物体受到的总重力大小相等,保持不变,故A正确,B错误;以小球为研究对象,分析受力如图乙所示,由牛顿第二定律得mgtanθ=ma,解得tanθ=,当a增加到2a时,tanθ变为原来的两倍,但θ不是原来的2倍,细线的拉力FT=,可知a变为2a时,FT不是原来的2倍,故C、D错误。n6.(多选)质量分别为M和m的物块形状大小均相同,将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,如图甲所示,轻绳平行于倾角为α的斜面,M恰好能静止在斜面上,不考虑M、m与斜面之间的摩擦。若互换两物块位置,按图乙所示位置放置,然后释放M,斜面仍保持静止。则下列说法正确的是(  )A.轻绳的拉力等于MgB.轻绳的拉力等于mgC.M运动的加速度大小为(1-sinα)gD.M运动的加速度大小为g解析:选BC 互换位置前,M静止在斜面上,则有:Mgsinα=mg,互换位置后,对M有:Mg-FT=Ma,对m有:FT′-mgsinα=ma,又FT=FT′,解得:a=(1-sinα)g,FT=mg,故A、D错,B、C对。7.(多选)如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为μ。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F,则下列说法正确的是(  )A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止B.当F=μmg时,A的加速度为μgC.当F>3μmg时,A相对B滑动D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg解析:选BCD A、B相对静止时,对A、B整体应用牛顿第二定律,有F-×3mg=3ma;对B,在A、B恰好要发生相对运动时,μ×2mg-×3mg=ma,解得F=3μmg,可见,当F>3μmg时,A相对B滑动,C正确;对A、B整体,地面对B的最大静摩擦力为μmg,故当μmg<F<3μmg时,A、B相对地面运动,A错误;当F=μmg时,A、B相对静止,对整体有μmg-×3mg=3ma,解得a=μg,B正确;无论F为何值,Bn所受最大的动力为A对B的最大静摩擦力2μmg,故B的最大加速度aBm==μg,D正确。8.(多选)如图甲所示,水平地面上固定一足够长的光滑斜面,斜面顶端有一理想定滑轮,一轻绳跨过滑轮,绳两端分别连接小物块A和B。保持A的质量不变,改变B的质量m,当B的质量连续改变时,得到A的加速度a随B的质量m变化的图线如图乙所示(m0、a1、a2均未知)。设加速度沿斜面向上的方向为正方向,空气阻力不计,重力加速度g取9.8m/s2,斜面的倾角为θ,下列说法中正确的是(  )A.若θ已知,可求出A的质量B.若θ未知,可求出图乙中a1的值C.若θ已知,可求出图乙中a2的值D.若θ已知,可求出图乙中m0的值解析:选BC 由题图乙知,m=m0时,A的加速度a=0,则此时,受力平衡,对A、B分析得m0g=mAgsinθ,由于m0未知,所以不能求出mA的大小,同理mA未知,所以不能求出m0的大小,故A、D项错误;设绳的拉力为T,加速度大小为a,m任意时,对B由牛顿第二定律得mg-T=ma,对A由牛顿第二定律得T-mAgsinθ=mAa,解得a=g,当m趋向无穷大时,a趋向于g,所以a1=g,即a1与θ无关,故B项正确;a=a2时,m=0,即绳对A的拉力为零,有mAgsinθ=mAa2,解得a2=gsinθ,θ已知,所以可以求a2的值,故C项正确。9.(2019·宁德质检)如图所示,可视为质点的两物块A、B的质量分别为2m、m。A放在光滑水平桌面上,一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质定滑轮,两端分别与A、B相连接,A和滑轮间的轻绳与桌面平行。现将A从静止释放,当B落地时,A还在桌面上。不计空气阻力,重力加速度为g。求:(1)B落地前的加速度a的大小;(2)B落地前滑轮对轮轴的压力F的大小。解析:(1)B落地前,对于A,取水平向左为正,对于B,取竖直向下为正,根据牛顿第二定律得,T=2ma,mg-T=ma,解得T=mg,a=g。(2)滑轮对轮轴的压力大小等于滑轮受到两段轻绳的压力大小,由几何关系可得,Fn=2Tcos45°=mg。答案:(1)g (2)mg10.如图所示,静止在光滑水平面上的斜面体,质量为M,倾角为α。其斜面上有一静止的滑块,质量为m,两者之间的动摩擦因数为μ,滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现给斜面体施加水平向右的力F使斜面体加速运动。(1)若要使滑块与斜面体一起加速运动,求力F的最大值;(2)若要使滑块做自由落体运动,求力F的最小值。解析:(1)当滑块与斜面体一起向右加速运动时,力F越大,加速度越大,当F最大时,斜面体对滑块的静摩擦力达到最大值Ffm,滑块受力如图所示。设滑块与斜面体一起加速运动的最大加速度为a,FNcosα+Ffmsinα=mgFfmcosα-FNsinα=ma由题意知Ffm=μFN联立解得a=g对整体受力分析F=(M+m)a联立解得F=。(2)要使滑块做自由落体运动,滑块与斜面体之间没有力的作用,滑块的加速度为g,设此时斜面体的加速度为aM,则对斜面体:F=MaM当水平向右的力F最小时,二者没有相互作用但仍接触,则有=tanα,即=tanα联立解得F=。答案:(1) (2)11.如图所示,一儿童玩具静止在水平地面上,一个幼儿用沿与水平面成30°角的恒定拉力F拉着它沿水平地面运动。已知拉力F=6.5N,玩具的质量m=1kg,经过时间t=2.0s,玩具移动了距离x=2m,这时幼儿松开手,玩具又滑行了一段距离后停下(取g=10m/s2)。求:n(1)玩具与地面间的动摩擦因数;(2)松开手后玩具还能运动多远;(3)幼儿要拉动玩具,拉力F与水平地面夹角多大时最省力。解析:(1)玩具做初速度为零的匀加速直线运动,由位移公式可得x=at2解得a=m/s2对玩具,由牛顿第二定律得Fcos30°-μ(mg-Fsin30°)=ma解得μ=。(2)松手时,玩具的速度v=at=2m/s松手后,由牛顿第二定律得μmg=ma′解得a′=m/s2由匀变速运动的速度位移公式得玩具的位移x′==0.6m≈1.04m。(3)设拉力F与水平地面的夹角为θ,玩具要在水平地面上运动,则Fcosθ-Ff>0Ff=μFN在竖直方向上,由平衡条件得FN+Fsinθ=mg解得F>由数学知识得cosθ+sinθ=sin(60°+θ)当θ=30°时,拉力F最小,最省力。答案:(1) (2)1.04m (3)30°

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