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1、选择题 如图天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。两小球均保持静止。当突然剪断细绳时,上面小球A与下面小球B的加速度为?
?
A.a1=g a2=g
B.a1=g a2=g
C.a1=2g a2=0
D.a1=0 a2=g
参考答案:C
本题解析:
【错解分析】错解:剪断细绳时,以(A+B)为研究对象,系统只受重力,所以加速度为g,所以A,B球的加速度为g。故选A。
出现上述错解的原因是研究对象的选择不正确。由于剪断绳时,A,B球具有不同的加速度,不能做为整体研究。
【正解】分别以A,B为研究对象,做剪断前和剪断时的受力分析。剪断前A,B静止。A球受三个力,拉力T、重力mg和弹力F。B球受三个力,重力mg和弹簧拉力F′
A球:T-mg-F=0?①
B球:F′-mg=0?②
由式①,②解得T=2mg,F=mg
剪断时,A球受两个力,因为绳无弹性剪断瞬间拉力不存在,而弹簧有形米,瞬间形状不可改变,弹力还存在。如图,A球受重力mg、弹簧给的弹力F。同理B球受重力mg和弹力F′。
A球:-mg-F=maA?③
B球:F′-mg=maB?④
由式③解得aA=-2g(方向向下)
由式④解得aB=0
故C选项正确。

【点评】(1)牛顿第二定律反映的是力与加速度的瞬时对应关系。合外力不变,加速度不变。合外力瞬间改变,加速度瞬间改变。本题中A球剪断瞬间合外力变化,加速度就由0变为2g,而B球剪断瞬间合外力没变,加速度不变。
(2)弹簧和绳是两个物理模型,特点不同。弹簧不计质量,弹性限度内k是常数。绳子不计质量但无弹性,瞬间就可以没有。而弹簧因为有形变,不可瞬间发生变化,即形变不会瞬间改变,要有一段时间。
本题难度:简单
2、计算题 (15分)如图所示,ABDO是固定在竖直平面内的轨道,AB是一光滑弧形轨道,OA处于水平位置,BDO是半径为
的粗糙半圆轨道,AB和BDO相切于B点.质量为
的小球P(可视作质点)从A点的正上方距OA所在水平面高
处自由落下,沿竖直平面内的轨道运动恰好通过O点.已知重力加速度为
。求:

(1)小球进入BDO轨道时对B点的压力;
(2)球经过BDO轨道克服摩擦力做功.
参考答案:(1)
,方向竖直向下?(2)
本题解析:
试题分析:(1)设小球通过B点的速度为
,小球从P点落下直到沿光滑轨道运动到B的过程中,机械能守恒,有:
?(2分)
对B点的小球分析,由牛顿第二定律:
?(2分)
解得:
?(2分)
由牛顿第三定律可得,小球对轨道的压力
?,方向竖直向下? (1分)
(2)小球经过圆周运动恰好过O点,则
?(2分)
对沿BDO轨道运动,由动能定理:
?(2分)
联立解得:
?(2分)
本题难度:一般
3、简答题 水平面上有一直角坐标系,在原点处有一物块,其质量m=2kg,受到位于坐标平面内的三个共点力的作用而处于静止状态.其中F1=2N沿x轴正方向,F2=4N沿y轴负方向,F3末知.从t=0时刻起,F1停止作用,到第2s末F1恢复作用,F2停止作用,则第4s末此物块的位置坐标是?
参考答案:F1停止作用后,物体受到的合力F=F1=2N,方向沿x,负方向,
由牛顿第二定律得:F=ma1,解得:a1=Fm=22=1m/s2,
x1=12a1t12=12×1×22=2m,vx=a1t1=1×2=2m/s;
F2停止作用,物体受到的合力F′=F2=4N,方向沿y轴正方向,
此时加速度:a2=F′m=42=2m/s2,y=12a2t22=12×2×22=4m,
在x轴方向上,x2=vxt2=2×2=4m,x=x1+x2=2+4=6m,
则第4s末此物块的位置坐标为(-6,4).
答:第4S末物块出现在(-6,4).
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 将重为50N的物体放在某直升电梯的地板上。该电梯在经过某一楼层地面前后运动过程中,物体受到电梯地板的支持力随时间变化的图象如图所示。由此可以判断
A.t=1s时刻电梯的加速度方向竖直向下
B.t=6s时刻电梯的加速度为零[
C.t=8s时刻电梯处于失重状态
D.t=11s时刻电梯的加速度方向竖直向上