高考物理总复习 第三章 专题探究四 动力学中的经典模型练习（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题探究四动力学中的经典模型1.如图所示,在光滑的水平面上有一个质量为M的木板B处于静止状态,现有一个质量为m的木块A从B的左端以初速度v0=3 m/s开始水平向右滑动,已知Mm.用和分别表示木块A和木板B的图像,在木块A从B的左端滑到右端的过程中,下面关于二者速度v随时间t的变化图像,其中可能正确的是(C)解析:木块A滑上B时,A做匀减速直线运动,B做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得aA=,aB=,已知maB,即斜率的绝对值应大于的斜率,故选项A,B错误.若A不能滑下,则两者最终共速,若A滑下,则A的速度较大,B的速度较小,故选项C正确,D错误.2.(2018山东泰安期末)(多选)如图所示

2、,水平传送带匀速运动,在传送带的右侧固定一弹性挡杆.在t=0时刻,将工件轻轻放在传送带的左端,当工件运动到弹性挡杆所在的位置时与挡杆发生碰撞,已知碰撞时间极短,且碰后工件的速度大小不变方向相反.则从工件开始运动到与挡杆第二次碰撞前的运动过程中,工件运动的vt图像可能是(CD)解析:工件与弹性挡杆发生碰撞后,其速度的方向发生改变,应取负值,故A,B错误.工件与弹性挡杆发生碰撞前的加速过程中和工件与弹性挡杆碰撞后的减速过程中所受滑动摩擦力不变,所以两过程中加速度不变,故C,D正确.3.水平方向的传送带顺时针转动,速度大小v=2 m/s不变,两端A,B间距离为3 m.一物块从B端以v0=4 m/s滑

3、上传送带,物块与传送带间的动摩擦因数=0.4,g=10 m/s2.物块从滑上传送带至离开传送带的过程中,速度随时间变化的图像是(B)解析:物块刚滑上传送带时,速度方向向左,由于物块与传送带间的摩擦作用,使得它做匀减速运动,加速度大小为a=g=4 m/s2,当物块的速度减小到0时,物块前进的距离为s= m=2 m,其值小于AB的长3 m,故物块减速到0后仍在传送带上,所以它会随传送带向右运动,其加速度的大小与减速时是相等的,其速度与传送带的速度相等时物块向右滑行的距离为s= m=0.5 m,其值小于物块向左前进的距离,说明物块仍在传送带上,以后物块相对于传送带静止,其速度大小等于传送带的速度大小

4、,所以选项B正确.4.如图所示,一长木板在水平地面上运动,在某时刻(t=0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上.在物块放到木板上之后,木板运动的速度时间图像可能是(A)解析:放上物块后,长木板受到物块向左的滑动摩擦力和地面向左的滑动摩擦力,在两力的共同作用下减速,物块受到向右的滑动摩擦力作用,做匀加速运动,当两者速度相等后,可能以共同的加速度一起减速,直至速度为零,共同减速时的加速度小于木板刚开始运动时的加速度,故A正确;也可能物块与长木板间动摩擦因数较小,达到共同速度

5、后物块相对木板向右运动,给木板向右的摩擦力,但木板的加速度也小于刚开始运动的加速度,B,C错误;由于水平面有摩擦,故两者不可能一起匀速运动,D错误.5.(2018山东济宁期末)(多选)机场使用的货物安检装置如图所示,绷紧的传送带始终保持v=1 m/s的恒定速率运动,AB为传送带水平部分且长度L=2 m,现有一质量为m=1 kg的背包(可视为质点)无初速度的放在水平传送带的A端,可从B端沿斜面滑到地面.已知背包与传送带的动摩擦因数=0.5,g=10 m/s2,下列说法正确的是(AD)A.背包从A运动到B所用的时间为2.1 sB.背包从A运动到B所用的时间为2.3 sC.背包与传送带之间的相对位移

6、为0.3 mD.背包与传送带之间的相对位移为0.1 m解析:背包在水平传送带上由滑动摩擦力产生加速度,由牛顿第二定律得mg=ma,得a=5 m/s2;背包达到传送带的速度v=1 m/s所用时间t1=0.2 s,此过程背包对地位移x1=t2=0.2 m=0.1 mmg时,物块相对长木板滑动D.当F1.4mg时,物块相对长木板滑动解析:小物块与长木板将要产生滑动时,对物块有F-mg=ma0;对木板有mg-0.32mg=ma0,解得F=1.4mg,即当F1.4mg时,物块相对长木板滑动,选项D正确,C错误.当0.32mg1.4mg时,物块相对长木板滑动,此时长木板的加速度保持不变,木块的加速度a=-

7、ga,选项A,B错误.8.如图所示,绷紧的传送带,始终以v=2 m/s的速度匀速斜向上运行,传送带与水平方向间的夹角=30.现把质量为10 kg的工件轻轻地放在传送带底端P处,由传送带送至顶端Q处.已知P,Q之间的距离为4 m,工件与传送带间的动摩擦因数为=,取g=10 m/s2.(1)通过计算说明工件在传送带上做什么运动?(2)求工件从P点运动到Q点所用的时间.解析:(1)工件受重力、支持力、摩擦力作用,摩擦力提供动力,由牛顿第二定律得mgcos -mgsin =ma代入数值得a=2.5 m/s2则其速度达到传送带速度时发生的位移为x1= m=0.8 m2 N时二者开始加速,表明长木板受水平

8、面的滑动摩擦力Ff2=2 N,当F14 N时小物块和长木板开始相对滑动,此时小物块受到的滑动摩擦力Ff1=4 N,小物块的加速度a1=4 m/s2.改用F=22 N的外力水平拉长木板时,对长木板由牛顿第二定律可得F-Ff1-Ff2=Ma,由运动学规律知小物块在长木板上滑行的时间满足at2-a1t2=L,解得t=1 s,故选项A正确.11.(2018福建宁德期末)(多选)如图(甲)所示,一质量为M的长木板静置于光滑水平面上,上面放一质量为m的滑块.t=0时刻,滑块受到水平向右的拉力F随时间t的变化规律为F=kt,其中k=2 N/s,用传感器测出滑块加速度a,得到的aF图像如图(乙)所示.设滑块与

9、木板之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,下列判断正确的是(BCD)A.滑块的质量等于0.5 kgB.滑块与木板保持相对静止的时间为3 sC.滑块与木板之间的动摩擦因数为0.2D.拉力等于6 N时木板的速度为1.5 m/s解析:当F等于6 N时,加速度为a=1 m/s2,对整体分析,由牛顿第二定律有F=(M+m)a,解得M+m=6 kg;当F大于6 N时,对于滑块,根据牛顿第二定律得F-mg=ma,解得a=F-g,由图可知此时图线的斜率k= kg-1,解得m=2 kg,则M=4 kg,故A错误.由图可知,当F=6 N时,滑块与木板将由相对静止到相对滑动,根据F=kt,得到滑块与

10、木板保持相对静止的时间为t= s=3 s,故B正确.当F=6 N时,对长木板有mg=Ma,解得=0.2,故C正确.当0F6 N时,滑块与木板相对静止,对整体分析,由牛顿第二定律有F=(M+m)a,解得a=,则作出at图如图所示,由题可知,在at图中图线与t轴围成的面积表示速度变化量,故当F=6 N时的速度为v=v=31 m/s=1.5 m/s,故D正确.12.(2018广西南宁一模)如图所示,在光滑的水平平台上,有一质量为M=2 kg、长为L=3 m的长木板,长木板的左端放有一质量为mA=1 kg的物块A,物块A通过一绕过光滑定滑轮的轻绳与物块B相连,物块B的质量为mB=1 kg,开始时用手托

11、住物块B,使绳刚好拉直,弹力为零,物块A与滑轮间的轻绳处于水平,物块A与长木板间的动摩擦因数为=0.2,长木板的右端离平台的右端足够远,物块B离地面的高度足够高.重力加速度g=10 m/s2,则:(1)求释放物块B后物块A运动的加速度大小;(2)当物块A运动到长木板的中点位置时,求物块A的速度和轻绳对A的拉力大小.解析:(1)释放B后,假设A与木板间发生相对滑动,设绳上拉力大小为F,A做匀加速运动的加速度大小为a1,则有mBg-F=mBa1,F-mAg=mAa1得a1=4 m/s2由于mAg=2 Nt1时,设A和B的加速度分别为a1和a2.此时A与B之间的摩擦力为零,同理可得a1=6 m/s2a2=-2 m/s2即B做减速运动.设经过时间t2,B的速度减为零,则有v2+a2t2=0联立得t2=1 s在t1+t2时间内,A相对于B运动的距离为s=(a1+v1t2+a1)-(a2+v2t2+a2)=12 m27 m此后B静止不动,A继续在B上滑动.设再经时间t3后A离开B,则有l-s=(v1+a1t2)t3+a1可得t3=1 s(另一解不合题意,舍去)设A在B上总的运动时间为t总,有t总=t1+t2+t3=4 s.答案:(1)3 m/s21 m/s2(2)4 s