1、第三章 第三节限时检测(限时45分钟,满分100分)一、选择题(每小题6分,共54分)1如图3316所示,质量分别为m和2m的两个小球置于光滑水平面上,且固定在一轻质弹簧的两端,已知弹簧的原长为L,劲度系数为k。现沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上有一水平拉力F,使两球一起做匀加速运动,则此时两球间的距离为图3316A.B.CL DL解析两个小球一起做匀加速直线运动,加速度相等,对系统受力分析,由牛顿第二定律可得:F(m2m)a,对质量为m的小球作水平方向受力分析,由牛顿第二定律和胡克定律,可得:kxma,则此时两球间的距离为L,选项C正确。答案C2 (多选)(2013浙江理综)如图3317所
2、示,总质量为460 kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2,当热气球上升到180 m时,以5 m/s的速度向上匀速运动。若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g10 m/s2。关于热气球,下列说法正确的是图3317A所受浮力大小为4 830 NB加速上升过程中所受空气阻力保持不变C从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/sD以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N解析刚开始上升时,空气阻力为零,F浮mgma,解得F浮m(ga)460(100.5) N4 830 N,A项正确。加速上升过程,随着速度增大,空气阻力增大,B项
3、错误。浮力和重力不变,而随着空气阻力的增大,加速度会逐渐减小,直至为零,故上升10 s后的速度vat5 m/s,C项错误。匀速上升时,F浮Ffmg,所以FfF浮mg4 830 N4 600 N230 N,D项正确。答案AD3 (多选)电梯的顶部挂一个弹簧测力计,测力计下端挂了一个重物,电梯匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N,关于电梯的运动(如图3318所示),以下说法正确的是(g取10 m/s2)图3318A电梯可能向上加速运动,加速度大小为4 m/s2B电梯可能向下加速运动,加速度大小为2 m/s2C电梯可能向上减速运动,加速度大小
4、为2 m/s2D电梯可能向下减速运动,加速度大小为4 m/s2解析匀速运动时,F1mg示数为8 N时,mgF2ma解得:a2 m/s2,方向向下,因此物体向下加速运动或向上减速运动,故B、C正确。答案BC4 (多选)(2016温州检测)将一质量为M的物块放在一水平桌面上,用一质量不计的轻绳跨过桌子边缘的定滑轮连接一托盘,如图3319所示,在托盘中放上一定量的砝码。已知盘和砝码的总质量为m,M2m,重力加速度取g,忽略一切摩擦力和阻力。当将托盘由静止释放后,下列描述正确的是图3319A砝码的加速度为gB物块的加速度为C绳子的拉力为mgD盘中的砝码处于完全失重状态解析应用隔离法,对托盘分析,由牛顿
5、第二定律得mgFma,对物块分析,由牛顿第二定律得F2ma,可知加速度大小为ag,故A错误、B正确;将ag代入F2ma得Fmg,C正确;由于砝码加速度向下且大小为,所以砝码处于失重状态,但不是完全失重,则D错误。答案BC5(多选)如图3320所示,甲、乙两车均在光滑的水平面上,质量都是M,人的质量都是m,甲车上人用力F推车,乙车上的人用等大的力F拉绳子(绳与轮的质量和摩擦均不计);人与车始终保持相对静止。下列说法正确的是图3320A甲车的加速度大小为B甲车的加速度大小为0C乙车的加速度大小为D乙车的加速度大小为0解析对甲图中的人和车当成系统,在水平方向的合外力为0(人的推力F是内力),故a甲0
6、,选项A错误、选项B正确。对乙图中,人拉轻绳的力为F,则绳拉人和绳拉车的力均为F,对人和车的系统,水平合外力为2F,由牛顿第二定律知:a乙,则选项C正确、选项D错误。故选B、C。答案BC6 (多选)将一倾角为的斜面体固定在水平面上,用一小段轻绳连接两个物块A和B放在斜面上,如图3321所示。已知A的质量为m1、B的质量为m2,且两物块与斜面间的动摩擦因数相同,现有一沿斜面向上的恒力F作用在物块A上,使两物块沿斜面向上运动,则轻绳对物块B的拉力 图3321A斜面的倾角越大,拉力越大B物块B与斜面间的动摩擦因数越大,拉力越大C恒力F越大,拉力越大D轻绳的拉力为FT,与两物块质量有关解析对整体分析,
7、由牛顿第二定律得:F(m1m2)gsin (m1m2)gcos (m1m2)a,所以agsin gcos ,对B分析有FTm2gsin 2gcos m2a,联立解得FT,则绳子的拉力与斜面的倾角无关,与物块的斜面间的动摩擦因数无关,与恒力F的大小和两物块的质量有关,则答案为C、D。答案CD7如图3322所示,光滑水平面上放置着质量分别为m、2m的A、B两个物体,A、B间的最大静摩擦力为mg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,则拉力F的最大值为图3322Amg B2mgC3mg D4mg解析当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大,此时,对于A物体所受的合外力为mg,由牛顿第二定律知
8、aAg;对于A、B整体,加速度aaAg,由牛顿第二定律得F3ma3mg。答案C8一长轻质木板置于光滑水平地面上,木板上放质量分别为mA1 kg和mB2 kg的A、B两物块,A、B与木板之间的动摩擦因数都为0.2(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),水平恒力F作用在A物块上,如图3323所示(重力加速度g10 m/s2)。则图3323A若F1 N,则物块、木板都静止不动B若F1.5 N,则A物块所受摩擦力大小为1.5 NC若F4 N,则B物块所受摩擦力大小为4 ND若F8 N,则B物块的加速度为1.0 m/s2解析A物块与板间的最大静摩擦力为2 N,当F2 N时,A物块没有与木板发生相对滑动,A、B与
9、板整体向左加速,选项A错误;若F1.5 N,对A、B及轻质木板整体有a0.5 m/s2,对A物块分析有FfmAa,解得f1 N,选项B错误;若F4 N,则A物块与板发生相对滑动,板对B物块的静摩擦力为2 N,选项C错误;若F8 N,板对B物块的静摩擦力仍为2 N,根据a可得a1 m/s2,选项D正确。答案D9如图3324所示,质量都为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离h时B与A分离。则下列说法中正确的是图3324AB和A刚分离时,弹簧为原长BB和A刚分离时,它们的加速度为gC弹簧的劲度系数等于D在B与A分离之前,它们做匀加速运动解析在施加外力F
10、前,对A、B整体受力分析可得2mgkx1,A、B两物体分离时,B物体受力平衡,两者加速度恰好为零,选项A、B错误;对物体A,mgkx2,由于x1x2h,所以弹簧的劲度系数为k,选项C正确;在B与A分离之前,由于弹簧弹力逐渐减小,它们的加速度逐渐减小,选项D错误。答案C二、计算题(共46分)10 (15分)如图3325所示,质量分别为mA3 kg、mB1 kg的物块A、B置于足够长的水平面上,在F13 N的水平推力作用下,一起由静止开始向右做匀加速运动,已知A、B与水平面间的动摩擦因数分别为A0.1、B0.2,取g10 m/s2。求:图3325 (1)物块A、B一起做匀加速运动的加速度;(2)物
11、块A对物块B的作用力大小;(3)某时刻A、B的速度为v10 m/s,此时撤去推力F,求撤去推力后物块B滑行的距离。解析(1)设物块A、B一起做匀加速运动的加速度为a,则FAmAgBmBg(mAmB)a代入数据解得a2 m/s2方向与力F的方向相同,即方向水平向右(2)设物块A对物块B的作用力大小为F,则FBmBgmBa代入数据解得F4 N(3)撤去水平力F后,物块A、B一起做匀减速运动,设加速度大小为a,滑行距离为s,则AmAgBmBg(mAmB)a2asv2联立两式并代入数据解得s40 m。答案(1)2 m/s2,方向水平向右(2)4 N(3)40 m11 (15分)如图3326所示,可看作
12、质点的小物块放在长木板正中间,已知长木板质量为M4 kg,长度为L2 m,小物块质量为m1 kg,长木板置于光滑水平地面上,两物体皆静止。现在用一大小为F的水平恒力作用于小物块上,发现只有当F超过2.5 N时,两物体间才能产生相对滑动,设两物体间的最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小,重力加速度g10 m/s2。图3326(1)求小物块和长木板间的动摩擦因数。(2)若一开始力F就作用在长木板上,且F12 N,则小物块经过多长时间从长木板上掉下?解析(1)设两物体间的最大静摩擦力为fm,当F2.5 N作用于小物块时,对整体,由牛顿第二定律有F(Mm)a对长木板,由牛顿第二定律有fmMa联立可得fm
13、2 N小物块在竖直方向上受力平衡,所受支持力Nmg,由摩擦力性质有fmmg 解得0.2。(2)F12 N作用于长木板时,两物体发生相对滑动,设长木板、小物块加速度分别为a1、a2对长木板,由牛顿第二定律有FfmMa1,解得a12.5 m/s2对小物块,由牛顿第二定律有fmma2,解得a22 m/s2由匀变速直线运动规律,两物体在t时间内的位移为s1a1t2,s2a2t2小物块刚滑下长木板时s1s2L,联立解得t2 s。答案(1)0.2(2)2 s12 (16分)(2016苏州模拟)如图3327所示,木板与水平地面间的夹角可以随意改变,当30时,可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上运动,随着的改变,小物块沿木板滑行的距离s将发生变化,重力加速度为g。图3327(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;(2)当角满足什么条件时,小物块沿木板滑行的距离最小,并求出此最小值。解析(1)当30时,对物块受力分析:mgsin FNFNmgcos 0则动摩擦因数tan tan 30(2)当变化时,设物块的加速度为a,则:mgsin mgcos ma物块的位移为s,则:v2as则s令tan ,则当a90时s最小,即60,小物块沿木板滑行的距离最小smin。答案(1)(2)60