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课时跟踪检测(二十四) 动力学中的两类典型模型
1.(2022·广东学业考试)如图所示,表面粗糙的水平传送带匀速向右传动。现在其左侧的A处轻轻放上一物块,设传送带足够长,则该物块( )
A.一直向右匀速运动
B.先向右匀加速运动,后继续向右匀速运动
C.先受到向右的滑动摩擦力,后受到向右的静摩擦力
D.先受到向右的滑动摩擦力,后受到向左的静摩擦力
解析:选B 物块初速度为0,刚放上传送带后将与传送带之间发生相对滑动,受到向右的滑动摩擦力做匀加速运动,因为传送带足够长,所以物块最终将会达到与传送带相同的速度并最终向右匀速运动,此时物块与传送带保持相对静止,没有相对运动趋势,不受静摩擦力作用。故选B。
2.(2023·莆田高一检测)(多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数也相同,三个物体随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头指示方向。下列说法正确的是( )
A.A物体受到的摩擦力方向向右
B.三个物体中只有A物体不受摩擦力作用
C.B物体受到的摩擦力沿传送带向下
D.B、C两物体受到的摩擦力方向相同
解析:选BD A物体随传送带一起匀速运动,则不受摩擦力,故A错误;B和C两物体相对于传送带有向下运动的趋势,故均受到沿传送带向上的静摩擦力,故B、D正确,C错误。
3.(多选)如图所示,长木板放置在水平面上,一小物块置于长木板的中央,长木板和物块的质量均为m,物块与木板间的动摩擦因数为μ,木板与水平面间的动摩擦因数为,已知最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g。现对物块施加一水平向右的拉力F,则木板加速度a大小可能是( )
A.a=0 B.a=
C.a= D.a=-
解析:选ACD 水平面对木板的最大摩擦力fm=·2mg=μmg,若拉力F≤fm,则a=0,故A可能;若物块相对木板运动,则μmg-·2mg=ma,木板的加速度为a=μg,此时加速度为最大值,故B不可能,C可能;若木板相对物块静止,木板和物块一起做匀加速直线运动,整体水平方向的受力为F-fm=2ma,a=-,D可能。故选A、C、D。
4.(多选)如图所示,传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动。在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ,则下图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是( )
解析:选BD 开始阶段滑动摩擦力沿传送带向下,由牛顿第二定律知mgsin θ+μmgcos θ=ma1,因此a1=gsin θ+μgcos θ,如果传送带不是足够长,小木块可能一直匀加速到传送带底部,到达底部时速度小于等于v0,A错误,B正确;当传送带足够长时,小木块匀加速到和传送带速度相等时,由于μ<tan θ,即mgsin θ>μmgcos θ,小木块不会匀速运动,小木块会继续加速,滑动摩擦力变为沿传送带向上,由牛顿第二定律知mgsin θ-μmgcos θ=ma2,因此a2=gsin θ-μgcos θ由公式知a2<a1,注意摩擦力是被动力,速度相等时摩擦力会突变,所以D正确,C错误。
5.(2023·重庆高一检测)如图所示的装置是运动员负重奔跑的跑步机。已知运动员质量为m1,绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮摩擦、质量)悬挂质量为m2的重物,人用力向后蹬传送带使传送带沿顺时针方向转动,传送带与人之间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是( )
A.若重物静止不动,传送带对运动员的摩擦力大小为μm1g
B.若重物匀速上升,传送带对运动员的摩擦力大于m2g
C.若重物匀速上升,m2越大,传送带对运动员的摩擦力越大
D.若重物匀速上升,m1越大,传送带对运动员的摩擦力越大
解析:选C 若重物静止不动,则运动员处于静止,运动员在水平方向上受拉力和摩擦力平衡,又绳子的拉力等于m2g,所以f=m2g,而不是滑动摩擦力,故A错误;若重物匀速上升,则运动员处于匀速直线运动,水平方向受拉力和静摩擦力平衡,又绳子的拉力等于m2g,所以f=m2g,则m2越大传送带对运动员的摩擦力越大,与m1的大小无关,故B、D错误,C正确。
6.(2023·厦门高一检测)如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪,其传送装置可简化为如图乙所示的模型。紧绷的传送带始终保持v=0.4 m/s的恒定速率运行,行李与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,A、B间的距离为2 m,g取10 m/s2,旅客把行李(可视为质点)无初速度地放在A处,经过一段时间运动到B处,则下列说法正确的是( )
A.该行李的加速度大小一直为2 m/s2
B.该行李经过5 s到达B处
C.该行李相对传送带滑行距离为0.08 m
D.若传送带速度足够大,行李最快也要 s才能到达B处
解析:选D 开始时行李的加速度为a=μg=2