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课时作业(7) 动力学的两类问题
[基础应用]
1.(2020·山东潍坊模拟)竖直上抛的物体在上升过程中由于受到空气阻力,加速度大小为 g,若空气阻力大小不变,那么这个物体下降过程中的加速度大小为( )
A. g B.g
C. g D. g
C 解析:上抛过程中,受到竖直向下的重力和竖直向下的阻力,根据牛顿第二定律可得mg+f= mg,解得f= mg;在下降过程中,受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力,根据牛顿第二定律可得mg-f=ma,解得a= g,故选C.
2.(多选)用一水平力F拉静止在水平面上的物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,加速度a随外力F变化的图像如图所示,g取10 m/s2,则可以计算出( )
A.物体与水平面间的最大静摩擦力
B.F为14 N时物体的速度
C.物体与水平面间的动摩擦因数
D.物体的质量
ACD 解析:由题图可知,物体与水平面间的最大静摩擦力为7 N,A正确;由F-μmg=ma,解得 a=F-μg,将F1=7 N,a1=0.5 m/s2和F2=14 N,a2=4 m/s2 分别代入上式可得m=2 kg,μ=0.3,C、D正确;因不知力F的作用时间,故无法求出F为 14 N 时物体的速度,B错误.
3.(2021·浙江1月高考)如图所示,同学们坐在相同的轮胎上,从倾角相同的平直雪道先后由同高度静止滑下,各轮胎与雪道间的动摩擦因数均相同,不计空气阻力.雪道上的同学们( )
A.沿雪道做匀速直线运动
B.下滑过程中机械能均守恒
C.前后间的距离随时间不断增大
D.所受重力沿雪道向下的分力相同
C 解析:同学坐在轮胎上从静止开始沿雪道下滑,做加速运动,受力分析如图,则加速度a==g sin θ-μg cos θ,又因为μ相同,所以同学们都做匀加速直线运动,且加速度都相等,故A错误;下滑过程中摩擦力做负功,雪道上的同学们机械能减小,故B错误;根据匀加速直线运动位移与时间的关系x=at2可知,同学们前后距离随着时间不断增大;也可以从速度的角度分析,同学们做匀加速直线运动,随着时间的增加,速度越来越大,相等时间内通过的位移越来越大,所以同学们前后距离随着时间不断增大,故C正确;各同学质量不同,所以重力沿雪道向下的分力mg sin θ也可能不相同,故D错误.
4.如图所示,一条小鱼在水面处来了个“鲤鱼打挺”,弹起的高度为H=2h,以不同的姿态落入水中其入水深度不同.若鱼身水平,落入水中的深度为h1=h;若鱼身竖直,落入水中的深度为h2=1.5h.假定鱼的运动始终在竖直方向上,在水中保持姿态不变,受到水的作用力也不变,空气中的阻力不计,鱼身的尺寸远小于鱼入水深度.重力加速度为g,求:
(1)鱼入水时的速度v;
(2)鱼两次在水中运动的时间之比t1∶t2;
(3)鱼两次受到水的作用力之比F1∶F2.
答案:(1)2 (2)2∶3 (3)9∶7
解析:(1)由v2=2gH,H=2h,得v=2.
(2)因h1=t1,h2=t2,得 =.
(3)v2=2a1h1,F1-mg=ma1,
得F1=3mg,同理得F2=mg,
所以 =.
[素养提升]
5.(多选)(2020·湖北鄂州高一上期末)小物块m与各面均光滑的斜面体M,叠放在光滑水平面上,如图所示,在水平力F1(图甲)作用下保持相对静止,此时m、M间作用力为N1;在水平力F2(图乙)作用下保持相对静止,此时m、M间作用力为N2.则下列说法正确的是( )
A.若m=M,则有F1=F2
B.若m=M,则有N1>N2
C.若m<M,则有F1<F2
D.若m<M,则有N1=N2
ACD 解析:由整体法可知,甲图中整体的加速度a1=,乙图中整体的加速度a2=;对甲图,隔离M分析,则N1sin θ=Ma1,隔离m分析,则N1cos θ=mg,解得a1=g tan θ,F1=(M+m)a1=(M+m)g tan θ,N1=;对乙图中的m隔离分析,则N2sin θ=mg tan θ=ma2,解得N2=,F2=(M+m)a2=(M+m)g tan θ;则若m=M,则有F1=F2;若m<M,则有F1<F2,选项A、C正确;无论m和M关系如何,则N1=N2,选项D正确,B错误.
6.(多选)如图甲所示,在水平地面上有一长木板B,其上叠放木块A.已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力.用一水平力F作用于B,A、B的加速度与F的关系如图乙所示(g取10 m/s2),则下列说法中正确的是( )
A.A的质量为0.8 kg
B.B的质量为0.5 kg
C.A、B间的动摩擦因数为0.5
D.B与地面间的动摩擦因数为0.4
AC 解析:由图可知,A、B二者开始时对地静止,当拉力为4 N时开始对地滑动,则B与地面间的最大静摩擦力为Ff=4 N,则μ2(mA+mB)g=Ff,解得B与地面