验装置,小车及车中砝码的总质量为M,沙桶及沙的总质量为m.
(1)若已平衡摩擦力,在小车做匀加速直线运动过程中,绳的实际张力大小FT= ,当M与m的大小满足 时,才可认为绳子对小车的拉力大小等于沙和沙桶的重力.
(2)某同学在保持沙和沙桶质量m一定的条件下,探究小车加速度a与质量M的关系,其具体操作步骤如下,则做法合理的有 . A.平衡摩擦力时,沙桶应用细线通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必须连好
B.每次改变小车质量M时,都需要重新平衡摩擦力 C.实验时,先接通计时器的电源,再放开小车
D.用天平测出m及M,直接用公式a=求出小车运动的加速度 解析:(1)由牛顿第二定律知,对小车有FT=Ma,对沙和沙桶有mg-FT=ma,所以FT=
=
,可见当M?m时,FT≈mg.
(2)平衡摩擦力时,应在不挂沙桶的情况下让小车带着纸带匀速下滑来平衡摩擦力,A错误;每次改变小车质量M时,不需要重新平衡摩擦力,B错误;实验时,先接通计时器的电源,再放开小车,C正确;小车运动的加速度必须由纸带上的测量数据计算得到,D错误. 答案:(1)
M?m (2)C
评分标准:每空2分.
14.(6分)在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端,实验中力传感器的拉力为F,保持小车[包括位移传感器(发射器)]的质量不变,改变重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系如图(b) 所示.
(1)小车与轨道间的滑动摩擦力Ff= N.
(2)从图象中分析,小车[包括位移传感器(发射器)]的质量为 kg.
(3)该实验小组为得到a与F成正比的关系,应将斜面的倾角θ调整到tan θ= .
解析:(1)根据图象可知,当F=0.67 N时,小车开始有加速度,则Ff=0.67 N.
(2)根据牛顿第二定律a==F-,则aF图象的斜率表示小车[包括
kg= kg≈0.67 kg.
位移传感器(发射器)]质量的倒数,则M==
(3)为得到a与F成正比的关系,则应该平衡摩擦力,则有Mgsin θ=μMgcos θ 解得tan θ=μ, 根据Ff=μMg,得μ=所以tan θ=0.1.
答案:(1)0.67 (2)0.67 (3)0.1 评分标准:每空2分.
15.(9分)如图所示,质量为m=2.0 kg的物体静止在水平面上,现用F=5.0 N的水平拉力作用在物体上,在t=4.0 s内可使物体产生x= 4.0 m的位移.
(1)求物体与水平面间的动摩擦因数μ为多少;
(2)这个水平力作用在物体上一段时间后被撤去,物体又运动一段时间后停下来,已知物体从开始运动到停下来共发生位移x求该力在物体上的作用时间.(g=10 m/s2) 解析:(1)设拉力F作用下物体的加速度为a1, 由x=a1t2得a1=0.5 m/s2(1分) 由牛顿第二定律得
总
=0.1
=20.0 m,
F-μmg=ma1(1分) 解得μ=0.2.(1分)
(2)设撤去拉力F后物体的加速度大小为a2,由牛顿第二定律得μmg=ma2,(1分)
拉力作用一段时间t1后撤去,物体再做匀减速直线运动时间为t2, 有a1t1=a2t2,(1分) x1=a1,(1分) x2=a2,(1分) x1+x2=x总(1分) 联立解得t1=8 s.(1分) 答案:(1)0.2 (2)8 s
16.(9分)一小滑块以10 m/s的初速度沿倾角为θ=37°的固定斜面上滑.已知滑块与斜面间的动摩擦因数为0.5,设斜面足够长.(g= 10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)物体上滑的最大位移; (2)物体回到出发点时的速度. 解析:(1)根据牛顿第二定律得 mgsin θ+μmgcos θ=ma1(2分)
解得a1=gsin θ+μgcos θ=10 m/s2(1分) 根据速度位移公式
=2a1x(1分)
解得x==5 m.(1分)
(2)根据牛顿第二定律,下滑的加速度为 mgsin θ-μmgcos θ=ma2(1分) 解得a2=gsin θ-μgcos θ=2 m/s2(1分) 根据速度位移公式 v2=2a2x(1分)
解得v=2 m/s.(1分) 答案:(1)5 m (2)2 m/s
17.(9分)车站、码头、机场等使用的货物安检装置的示意图如图所示,绷紧的传送带始终保持v=1 m/s的恒定速率运行,AB为水平传送带部分且足够长,现有一质量为m=5 kg的行李包(可视为质点)无初速度地放在水平传送带的A端,传送到B端时没有被及时取下,行李包从B端沿倾角为37°的斜面滑入储物槽,已知行李包与传送带间的动摩擦因数为0.5,行李包与斜面间的动摩擦因数为0.8,g取10 m/s2,不计空气阻力(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).
(1)求行李包相对于传送带滑动的距离;
(2)若行李包滑到储物槽时的速度刚好为零,求斜面的长度. 解析:(1)行李包在水平传送带上加速时 μ1mg=ma1(1分)
若行李包达到水平传送带的速度所用时间为t, 则v=a1t(1分)
2021届高中物理一轮复习课时作业《牛顿运动定律》综合检测
