内容正文:
课时作业(10) 动力学中两种典型物理模型
1.(2021·河南洛阳模拟)如图所示,一水平传送带以v0=2 m/s的恒定速度匀速运动.已知传送带左端A到右端B的距离为10 m,传送带各处粗糙程度相同.把工件无初速地放到A处,经过时间6 s,工件被传送到B处.则下列图象中能表示工件的速度v随时间t变化关系的是( )
B [设工件到达B时恰好与传送带的速度相等,则全程的平均速度为=10 s>6 s,说明工件在到达B之前已经和传送带的速度相等,所以工件先做匀加速运动,后做匀速运动.故B正确.]v0=1 m/s,用的时间应该为t0=
2.(2020·安徽屯溪一中月考)如图所示,水平传送带始终以速度v1顺时针转动,一物块以速度v2(v2≠v1)滑上传送带的左端,则物块在传送带上的运动一定不可能是( )
A.先加速后匀速运动
B.一直加速运动
C.一直减速直到速度为零
D.先减速后匀速运动
C [若v2<v1,物块相对传送带向左滑动,受到向右的滑动摩擦力,可能向右先加速运动,当物块速度增大到与传送带速度相等后再做匀速运动;物块在滑动摩擦力作用下,可能一直向右做匀加速运动;若v2>v1,物块相对传送带向右运动,受到向左的滑动摩擦力,可能向右做匀减速运动,当物块速度减小到与传送带速度相等后再做匀速运动,物块在滑动摩擦力作用下不可能一直减速直到速度为零,故选C.]
3.(2021·天津耀华中学月考)如图甲所示,静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端放着小物块A.某时刻,A受到水平向右的外力F作用,F随时间t的变化规律如图乙所示,即F=kt,其中k为已知常数.若A、B之间的滑动摩擦力Ff的大小等于最大静摩擦力,且A、B的质量相等,则下列图中可以定性地描述长木板B运动的vt图象的是( )
甲 乙
B [以A、B整体为研究对象,A、B整体具有共同的最大加速度,由牛顿第二定律得a1=,此后B将受恒力作用,做匀加速直线运动,vt图线为倾斜的直线,故B正确.],由以上各式解得t=,达到最大加速度所经历的时间t=,对A由牛顿第二定律有a1=,对B由牛顿第二定律有a1=
4.(多选)(2021·广东汕头模拟)长木板B放置在倾角为θ的固定斜面上,一小物块A置于长木板的中间.将A、B同时由静止释放,结果B沿斜面下滑,同时A、B也发生了相对运动.经过一段时间t,A脱离B,此时B还处于斜面上.不计空气阻力,重力加速度为g,则在这段时间内( )
A.物块A的加速度大小与A的质量有关
B.木板B的加速度大小与A和B的质量都有关
C.物块A的加速度一定大于木板B的加速度
D.物块A的加速度可能大于g sin θ
BC [以A为研究对象,设其加速度大小为aA,A与B、B与斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2,由牛顿第二定律有mAg sin θ-μ1mAg cos θ=mAaA,解得aA=g sin θ-μ1g cos θ,与A的质量mA无关,故A错误;A、B发生了相对运动,两者加速度不等,若aA>aB,以B为研究对象,设其加速度大小为aB,由牛顿第二定律有mBg sin θ+μ1mAg cos θ-μ2(mA+mB)cos θ=mBaB,可知木板B的加速度大小与A和B的质量都有关,故B正确;物块A的加速度一定大于木板B的加速度,木板B对物块A的摩擦力沿斜面向上,研究A,有mAg sin θ-μ1mAg cos θ=mAaA,解得aA<g sin θ,故C正确,D错误.]
5.(2020·广东深圳模拟)如图所示,质量为M=2 kg的足够长的长木板,静止放置在粗糙水平地面上,有一质量为m=3 kg可视为质点的物块,以某一水平初速度v0从左端冲上木板.4 s后物块和木板达到4 m/s的速度并减速,12 s末两者同时静止.求物块的初速度大小并在图中画出物块和木板的vt图象.
解析 由题意可知两个物体4 s后一起减速,由运动学公式可知,木板匀加速直线运动的加速度大小为aM= m/s2=0.5 m/s2.由牛顿第二定律可得,木板匀加速运动过程:f1-f2=MaM,物块与木板减速运动过程:f2=(M+m)a共,得到f1=(M+m)a共+MaM=5×0.5 N+2×1 N=4.5 N,前4 s内:f1=mam,v=v0-amt1联立上述各式可得v0=10 m/s,木板的vt图象如图所示.= m/s2=1 m/s2,物块与木板一起匀减速运动的加速度大小为a共==
答案 10 m/s2,见解析图.
6.(2021·浙江三市期末)如图所示,质量m=1 kg的物块从长s=2 m的斜面AB上由静止滑下,斜面与水平面夹角θ为37°,物块与斜面间摩擦因数μ1=0.25.经过B点后滑上水平传送带(其经过B点时速度大小不变),物体与传送带的摩擦因数μ2=