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1、简答题 辨析题:静止在水平地面上的木箱,质量为50kg,若用F=400N的水平恒力推它,可以在5s内使它移动s=50m.若用大小仍为400N、而方向与水平方向夹角为37°斜向上的拉力拉木箱从静止开始运动,使木箱能够到达50m远处,则拉力的作用时间最少是多少?(cos37°=0.8)
某同学是这样解的:当拉力水平时:由运动学公式,有s=
at2即50=×a1×52①
由牛顿第二定律:F-μmg=ma1即400-μ×50×10=50×a1?②
当拉力斜向上时:设加速度大小为a2
在水平方向由牛顿第二定律:Fcos37°-μmg=ma2?③
a2===2.4m/s2
再由运动学公式,s=at2?④
解得拉力作用的最少时间:t==≈6.45s (1)这位同学解法是否有不大合理的地方?(回答“有”还是“没有”?) (2)若有不合理的地方,请你指出这位同学错误步骤对应的序号,并说明理由. (3)若有不合理 的地方,请用你自己的方法算出正确结果.
参考答案:


建立如图坐标系,在两种情况下对木箱进行受力分析有:木箱都受四个力作用:重力G、弹力FN、摩擦力f和推力F 由于木箱运动,故与地在间的摩擦力为滑动摩擦力,故其大小f=μFN,由于在竖直方向木箱受力平衡,故两种情况下地面对木箱的支持力FN不同,故摩擦力的大小也不一样. 但解题中的第4步,拉力向上拉木箱时,木箱受到的摩擦力f=μ(mg-Fsinθ)≠μmg,故计算有误. 故解法有误,错误在第④ (3)由题中①得a1=4m/s2 代入②得μ=0.4 ∴木箱在斜向上拉力F作用下产生的加速度 a2=Fcosθ-μ(mg-Fsinθ)m=400×0.8-0.4×(50×10-400×0.6)50m/s2=4.32m/s2 则拉力作用的时小时间对应拉力停止作用后,在摩擦力作用下木箱做匀减速直线运动,当速度减为0时,总位移刚好为50m.则木箱的位移分成两部分: 在拉力作用下以a2=4.32m/s2做初速度为0的匀加速直线运动经过时间t速度达到v; 在摩擦力f作用下做初速度为v,加速度大小为a3=fm=μmgm=μg=4m/s2做匀减速运动; 根据题意和匀减速直线运动的规律有: 加速的位移:v22a2 减速的位移:v22a3 又v22a2+v22a3=50 所以可以求得加速后的速度v=14.4m/s 则加速运动的时间t=va2=14.44.32s=3.33s 答:(1)这位同学解法有不大合理的地方; (2)错误序号为④,理由是滑动摩擦力的大小与正压力成正比,只有当正压力等于重力时才与重力成成正比,要注意判断正压力与重力的关系; (3)斜向上的拉力作用的最少时间是3.33s.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 如图所示为一质点作直线运动的速度-时间图象,下列说法中错误的是( ) A.整个过程中,CD段和DE段的加速度数值最大 B.整个过程中,BC段的加速度最大 C.整个过程中,D点所表示的状态,离出发点最远 D.BC段所表示的运动通过的路程是34m
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参考答案:(1)整个过程中,CD段和DE段倾斜角最大,故其加速度数值最大,故A正确,B错误; (2)从静止到D点的图象与坐标轴围成的面积在时间轴的上方,位移为正,D点以后位移为负,说明此时已经反方向运动了,故D点离出发点最远,故C正确; (3)BC段与时间轴围成的梯形面积为S=12×(5+12)×4m=34m,故D正确. 本题选错误的,故选B.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 如图是甲乙两物体在同一直线上做匀速直线运动的x-t图象,由图象可以判断( ) A.甲比乙早运动了t1秒 B.t=t1时,两物体相距x0米 C.t=t2时,两物体相遇 D.t=t3时,两物体相距最远
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参考答案:A、由图可知甲物体从t=0时刻开始运动,而乙物体从t1时刻开始运动,故甲物体比乙物体早运动了t1秒,故A正确.
B、在t=0时刻,两物体相距x0,之后距离先减小后增大(最大为t3时刻时乙物体x-t图象纵坐标),但最大也不会达到x0,故B错误.
C、由图可知,在t2时刻两物体相遇,故C正确.
D、由图可知在t=0时两物体相距最远,故D错误.
故选AC.
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 (16分)一辆公共汽车由静止出发做匀加速直线运动,加速度大小为3 m/s2,4 s后改做匀速直线运动,快到下一站时关闭发动机以大小为2 m/s2的加速度做匀减速直线运动。
(1)求汽车匀速运动时的速度?
(2)求汽车在关闭发动机后到停止时所用的时间?
(3)若两站间的距离为1260 m,汽车匀速运动的时间为多少?
参考答案:(1)12 m/s(2)6 s(3)100 s
本题解析:(1)汽车匀速运动时的速度为汽车做匀加速直线运动的末速度,取汽车运动的方向为正方向,则
v0=0,a=3 m/s2,t=4 s,由匀变速直线运动的规律vt=v0+at,? ……3分
代入数据得:vt=(0+3×4)m/s=12 m/s。? ……1分
故汽车匀速运动时的速度大小为12m/s,方向与汽车的运动方向相同。
(2)汽车在关闭发动机后做匀减速直线运动,根据题意此过程中有:v0=12 m/s,a=-2 m/s2,由匀变速直线运动规律:vt=v0+at。? ……3分
可得,当汽车停止运动时所经历的时间,由t=
,
代入数据可得:t=
=6 s。? ……1分
(3)加速过程的位移:x1=
at2 1=24 m; ? ……2分
匀减速运动过程的位移为:x3=
t3=36 m; ? ……2分
匀速过程的位移为:x2=1260-x1-x3=vt2。? ……2分
所以t2=100 s。? ……2分
点评:解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度时间公式和速度位移公式,知道关闭发动机,汽车速度为零后不再运动.
本题难度:一般
5、选择题 甲乙两物体从同一直线不同地点同时出发,沿同一方向做匀加速直线运动,甲在前乙在后,若它们的初速度v甲>v乙,加速度大小相同,则在运动过程中(?)
A.两物体速度之差保持不变
B.两物体的速度之比与时间成正比
C.两物体间的距离保持不变
D.两物体间的距离不断增大
参考答案:AD
本题解析:根据运动学公式
,
,甲、乙的加速度相同,故两物体的速度之差
,所以可知A正确;速度之比
,所以B错误;两物体间的距离为
,与时间成正比,故C错误、D正确。
本题难度:一般