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课时跟踪检测(二十六) 动力学中的三类典型问题
1.(2023·广东深圳高一期末)如图所示,光滑的水平面上两个质量分别为m1=2 kg、m2=3 kg的物体,中间用轻质弹簧秤连接,在两个大小分别为F1=30 N、F2=20 N的水平拉力作用下一起匀加速运动,则( )
A.弹簧秤的示数是10 N
B.弹簧秤的示数是20 N
C.弹簧秤的示数是26 N
D.弹簧秤的示数是52 N
解析:选C 以两物体组成的整体为研究对象,由牛顿第二定律得F1-F2=(m1+m2)a,解得a=2 m/s2,对物体m1,由牛顿第二定律得F1-F弹=m1a,解得F弹=26 N,弹簧秤示数为26 N。故选C。
2.如图所示,并排放在光滑水平面上的两物体的质量分别为m1和m2,且m1=2m2。当用水平推力F向右推m1时,两物体间的相互作用力的大小为FN,则( )
A.FN=F B.FN=F
C.FN=F D.FN=F
解析:选C 当用F向右推m1时,对两物体整体研究,由牛顿第二定律可得F=(m1+m2)a,对质量为m2的物体研究,有FN=m2a=F,因m1=2m2,得FN=。故选项C正确。
3.质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图像如图所示。则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F的大小分别为(g取10 m/s2)( )
A.0.2,6 N B.0.1,6 N
C.0.2,8 N D.0.1,8 N
解析:选A 由v-t图像知a1=1 m/s2,a2=2 m/s2,由F-μmg=ma1,μmg=ma2,解得μ=0.2,F=6 N,选项A正确。
4.如图甲所示,物体原来静止在水平面上,用一水平力F拉物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,物体加速度a随力F变化的图像如图乙所示,g取10 m/s2。则( )
A.加速度a与力F成正比
B.物体在力F作用下做匀加速直线运动
C.物体的质量为1 kg
D.物体与水平面间的动摩擦因数为0.3
解析:选D a-F图像是不过原点的直线,所以a与F成线性关系,不是成正比,故A错误;物体在力F作用下做加速度增大的变加速运动,故B错误;设物体的质量为m,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,根据牛顿第二定律有F-μmg=ma,取图中数据代入后解得m=2 kg,μ=0.3,故C错误,D正确。
5.(2023·杭州高一期末)如图,物块A和B的质量分别为4m和m,开始A、B均静止,细绳拉直,在竖直向上拉力F=6mg作用下,动滑轮竖直向上加速运动。已知动滑轮质量忽略不计,动滑轮半径很小,不考虑绳与滑轮之间的摩擦,细绳足够长,在滑轮向上运动过程中,物块A和B的加速度分别为( )
A.aA=g,aB=5g B.aA=aB=g
C.aA=g,aB=3g D.aA=0,aB=2g
解析:选D 在竖直向上拉力F=6mg作用下,此时A和B受到的拉力均为3mg,对物块A,因为3mg<4mg,故物块A静止,加速度为0,对物体B,3mg-mg=maB,得aB=2g,故选D。
6.(多选)如图甲所示,水平地面上有一质量为M的物体,用竖直向上的力F向上提它,力F变化而引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示,重力加速度大小为g,则下列说法正确的是( )
A.当F小于图乙中A点横坐标表示的值时,物体的重力Mg>F,物体不动
B.图乙中A点的横坐标等于物体的重力大小
C.物体向上运动的加速度与力F成正比
D.图线延长线和纵轴的交点B的纵坐标为-g
解析:选ABD 当0≤F≤Mg时,物体静止,A正确;当F>Mg时,能将物体提离地面,此时,F-Mg=Ma,a=-g,A点表示的意义为F=Mg,加速度a与力F成线性关系,不是成正比,B正确,C错误;图线的纵轴截距为-g,D正确。
7.(2022·全国乙卷)如图,一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球,初始时整个系统静置于光滑水平桌面上,两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点,方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距L时,它们加速度的大小均为( )
A. B. C. D.
解析:选A 当两球运动至二者相距L时,如图所示,由几何关系可知sin θ=,设绳子拉力为T,水平方向有2Tcos θ=F,解得T=F。对任意小球由牛顿第二定律可得T=ma,解得a=,故A正确,B、C、D错误。
8.(2023·山西临汾高一检测)如图所示三个装置中物块m在水平桌面上向右运动,(a)中桌面光滑,(b)、(c)中桌面粗糙程度相同,(c)用大小为F=Mg的力替代重物M进行牵引,其余均相同。不计绳和滑轮质量,下列关于三个实验装置的分析中,正确的是( )
A.装置(a)中绳上张力Ta=0
B.装置(a)中物块m的加速度为g