【物理】2020二轮复习力与运动的关系非选择题特训练习（解析版） 12页

‎2020届高考物理二轮复习非选择题特训练习（4）‎ 力与运动的关系 ‎1、如图所示,可视为质点的物体A叠放在长木板B上,A、B的质量分别为m1=10kg,m2=10kg,B长为L=16m,开始时A在B的最右端,A与B、B与地面之间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,且μ1=μ2=0.4,现将一水平恒力F=200N作用在B上,使由静止开始运动,当A恰好运动到B的中点时撤去外力F,g取10m/s2,求:‎ ‎1.力F作用的时间及此时B移动的距离;‎ ‎2.撤去外力F后B还能移动的距离.‎ ‎2、如图所示,质量为的物体甲通过3段轻绳悬挂,3段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲及人均处于静止状态。(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)求:‎ ‎(1)轻绳OA、OB受到的拉力是多大?‎ ‎(2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?‎ ‎(3)若人的质量人与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3,则欲使人在水平面上不滑动,物体甲的质量最大不能超过多少?‎ ‎3、如图所示,木块和木板一起以v0=10m/s的初速度沿水平面向右运动,质量分别为m和3m,木块与木板间的动摩擦因数μ1=0.4,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,初始时木板到墙壁的距离为L=18m,且与墙壁碰撞时无能量损失,碰后速度反向.重力加速度取g=10m/s2.求:‎ ‎1.木板滑到墙壁处所需时间;‎ ‎2.若木板长为4.5m,木板与墙壁碰后木块经过多长时间从板上滑下 ‎4、质量为m＝0.8kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态，PA与竖直方向的夹角37°，PB沿水平方向，质量为M＝10kg的木块与PB相连，静止于倾角为37°的斜面上，如图所示．(取，sin37°＝0.6)求：‎ ‎(1)轻绳PB拉力的大小； ‎ ‎(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小．‎ ‎5、如图所示,有一条沿顺时针方向匀速转动的传送带,恒定速度v=4m/s,传送带与水平面的夹角θ=37°,现将质量m=1kg的物块轻放在其底端(小物块可视作质点),与此同时,给物块沿传送带方向向上的恒力F=8N,经过一段时间,物块运动到了离地面高为h=2.4m的平台上。已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:‎ ‎1.物块从传送带底端运动到平台上所用的时间; 2.若在物块与传送带达到相同速度时,立即撤去恒力F,计算物块还需经过多少时间离开传送带以及离开时的速度。‎ ‎6、如图所示，在质量为m＝1 kg的重物上系着一条长30 cm的细绳，细绳的另一端连着一个轻质圆环，圆环套在水平的棒上可以滑动，环与棒间的动摩擦因数μ为0.75，另有一条细绳，在其一端跨过定滑轮，定滑轮固定在距离圆环50 cm的地方，当细绳的另一端挂上重物G，而圆环将要开始滑动，（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37°＝0.6，g取10 m/s2）求：‎ ‎（1）角φ；‎ ‎（2）长为30 cm的细绳的拉力FT；‎ ‎（3）圆环将要开始滑动时，重物G的质量。‎ ‎7、如图所示,厚度d=0.45m的长板静止在粗糙的水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数μ1=0.1.在长板上离长板左端B点的距离L=0.5m处静止放置一个小滑块(可看成质点),小滑块与长板间的动摩擦因数μ2=0.2.已知长板的质量M=2kg,滑块的质量m=1kg,重力加速度取g=10m/s2.现对长板施加一个水平向右的恒力F(大小未知).‎ ‎1.若要将长板从小滑块下抽出,求恒力F应满足的条件;‎ ‎2.若F1=17N,求滑块与长板分离时各自的速度大小;‎ ‎3.在2问中,求从长板开始运动到滑块落地前瞬间的整个过程中,滑块、长板和水平地面组成的系统因摩擦产生的热量.‎ ‎8、如图所示,质量为的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与放在水平面上的质量为的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角,物体甲、乙均处于静止状态。已知。g取10。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则:‎ ‎（1）轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大? （2）物体乙受到的摩擦力是多大?方向如何? ‎ ‎（3）若物体乙的质量,物体乙与水平面之间的动摩擦因数,欲使物体乙在水平面上不滑动,则物体甲的质量最大不能超过多少?‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：1.‎ 力F开始作用时,设A、B的加速度分别为a1、a2, 对A,根据牛顿第二定律得μ1m1g=m1a1,‎ 代入数据解得a1=4m/s2.‎ 对B,根据牛顿第二定律得F-μ1m1g-μ2(m1+m2)g=m2a2,代入数据解得a2=8m/s2.‎ 设A恰好运动到的中点时,力F作用的时间为t,对应此时A、B的速度分别为vA、vB,‎ 则有,‎ 代入数据得t=2s,vA=8m/s,vB=16m/s.‎ 此时B移动的距离为 ‎ 2.‎ 撤去力F后,对A有μ1m1g=m1a3,‎ 代入数据解得a3=4m/s2.‎ 对B有μ1m1g+μ2(m1+m2)g=m2a4,‎ 代入数据解得a4=12m/s2.‎ 设A、B经过时间t1达到共同速度v1,‎ 则有vA+a3t1=vB-a4t1,‎ 代入数据解得t1=0.5s,v1=10m/s,‎ 此过程中B移动的距离为,‎ 代入数据解得x1=6.5m.‎ 设A、B共速后一起匀减速的加速度为a5,‎ μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a5,‎ 代入数据解得a5=4m/s2,‎ 此时B移动的距离为,‎ 代入数据解得x2=12.5m.‎ 则撖去F后B移动的距离为x=x1+x2=6.5m +12.5m = 19m.‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：(1)以结点O为研究对象,受力如图 ‎ ‎ 将沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件有：‎ 联立得： ‎ ‎ (2)人水平方向受到绳的拉力和水平面的静摩擦力，受力如图所示，由平衡条件得：‎ 则有：，方向水平向左 ‎ ‎ ‎(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值 当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值：‎ 由平衡条件得：‎ 又： ‎ 解得：‎ 即物体甲的质量最大不能超过24 kg。‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：1.以木块和木板整体为研究对象,设加速度为a,由牛顿第二定律可得,‎ ‎,说明木块与木板间无相对滑动, 由位移公式可得,‎ 解得t=2s(另一解舍去); 2.‎ 设木板与墙壁碰撞时的速度为v,‎ 则由v=v0-at解得v=8m/s,‎ 碰后木块向右做勾减速运动的加速度大小a1=μ1g=4m/s2,‎ 木板向左做匀减速运动的加速度大小,‎ 设木块从板上滑下需要的时间为t1,木块和木板各自的位移分别为 x1、x2,‎ 由位移公式得,‎ 再由二者运动方向相反,有x1+x2=4.5m,‎ 解得t1=0.3s(另一解舍去).‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：(1)6N　(2)64.8N　76.4N 解析：(1)对点P受力分析如图所示 根据共点力作用下物体的平衡条件得：‎ 联立解得：‎ 故轻绳PB拉力的大小为6N ‎(2)对木块受力分析如图所示 由共点力作用下物体的平衡条件得：‎ 联立解得：‎ 故木块所受斜面的摩擦力和弹力大小分别为64.8N和76.4N ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：1. 2.      ‎ 解析：1.对物块受力分析可知,物块先是在恒力作用下沿传送带方向向上做初速度为零的匀加速运动,直至速度达到传送带的速度。‎ 由牛顿第二定律: ‎ 代入数据得 加速时间 加速距离 物块与传送带达到相同速度后,物块所受的摩擦力的方向改变,因为F=8N,而重力沿传送带向下的分力和最大静摩擦力之和为μmgcos37°+mgsin37°=10N,故之后物块不能相对传送带向上加速,而将做匀速直线运动 匀速运动时间 物块到平台所用的时间。 2.物块与传送带达到相同速度时撤去力F,对物块受力分析,因为mgsin37°>μmgcos37°,故物块向上做匀减速运动,由牛顿第二定律mgsin37°-μmgcos37°=ma3‎ 解得a3=2m/s2‎ 若从撤去力F到物块减速到零这段时间,物块一直在传送带上滑行,则,由,故物块从传送带上端离开时速度未减到零 设物块还需t'离开传送带,离开时的速度为vt,则,‎ 解得 ‎。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：（1）因为圆环将要开始滑动，所受的静摩擦力刚好达到最大值，有，对环进行受力分析，则有：，‎ ‎，解得，由由于AO=30cm,AB=50cm,由数学知识求得。‎ ‎（2）‎ ‎ 如图所示选取坐标轴，根据物体m处于平衡状态，则有：‎ ‎，‎ ‎，解得。‎ ‎（3）圆环将要滑动时，对重物进行受力分析可知：‎ ‎，又，‎ 解得。‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：1.‎ 欲将长板从小滑块下抽出,则这两者间必存在相对运动,临界情况为两者加速度相同,‎ 对滑块,由牛顿第二定律可知,加速度,‎ 对长板,由牛顿第二定律可知,Fmin-μ1(m+M)g-μ2mg=Ma,‎ 解得Fmin=9N,‎ 即恒力F应满足的条件为F >9N.‎ ‎ 2.‎ F1=17N>9N,则滑块相对于长板发生相对滑动,‎ 对长板有F1-μ1(M+m)g-μ2mg=Ma1,‎ 解得a1=6m/s2,‎ 滑块的加速度,‎ ‎,‎ 解得t1=0.5s,‎ 设滑块离开长板瞬间,长板与滑块的速度分别为v1,v2,‎ 则有v1=a1t1=3m/s,‎ v2=a2t1=1m/s;‎ ‎ 3.在2问中,滑块离开长板时长板运动的位移,‎ 滑块离开长板后做平抛运动.由平抛运动规律有,‎ 滑块离开长板后,对长板由牛顿第二定律有 解得 a3=7.5m/s2.‎ 滑块离开长板到落地的时间内,长板的位移,‎ 解得x'=1.237 5 m,‎ 整个过程中,设滑块与长板间因摩擦产生的热量为Q1,长板与水平地面间因摩擦产生的热量为Q2,‎ 则Q1=μ2mgL,‎ Q2=μ1(M+m)gx+μ1Mgx',‎ 解得Q总=Q1+Q2=5.725J.‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：（1） （2） ,方向水平向左 （3）24kg 解析：‎ ‎（1）以结点O为研究对象,受三段轻绳的拉力作用,且竖直轻绳上的拉力大小等于,如图所示根据共点力平衡条件有 ‎ 解得 根据牛顿第三定律可得,轻绳OA、OB受到的拉力分别是 ‎ （2）物体乙在水平方向上仅受轻绳OB的拉力和水平面的摩擦力作用 根据平衡条件可得 ,方向水平向左 （3）物体乙在竖直方向上受重力和地面的支持力N,根据平衡条件可得 要使物体乙不滑动,需满足,‎ 解得 即物体甲的质量最大不能超过24kg ‎ ‎