一、第四章 运动和力的关系易错题培优(难)1.如图甲所示,在光滑的水平面上有质量为M 且足够长的长木板,木板上面叠放一个质量为m 的小物块。
现对长木板施加水平向右的拉力F =3t (N )时,两个物体运动的a --t 图象如图乙所示,若取重力加速度g =10 m/s 2,则下列说法中正确的是( )A .图线Ⅰ是小物块运动的a --t 图象B .小物块与长木板间的动摩擦因数为0.3C .长木板的质量M =1 kgD .小物块的质量m =2 kg【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A .根据乙图可知,在3s 以后,m 与M 开始发生相对运动,m 的加速度不变,其大小为23m/s ,所以Ⅰ是长木板的—a t 图象,故A 错误;B .设小物块与长木板间的动摩擦因素为μ,根据牛顿第二定律可知23m/s m a g μ==解得0.3μ=故B 正确;CD .当3s t >时,以M 为研究对象,根据牛顿第二定律可知F mg Ma μ-=即kt mg Ma μ-=解得3mga t M M μ=- 由此可得332M = 解得2kg M =在3s 内,以整体为研究对象,可得F M m a =+()即=+⨯M m3()1所以1kgm=故CD错误。
故选B。
2.如图所示,将质量为2m的长木板静止地放在光滑水平面上,一质量为m的小铅块(可视为质点)以水平初速v0由木板A端滑上木板,铅块滑至木板的B端时恰好与木板相对静止。
已知铅块在滑动过程中所受摩擦力始终不变。
若将木板分成长度与质量均相等的两段后,紧挨着静止放在此水平面上,让小铅块仍以相同的初速v0由左端滑上木板,则小铅块将()A.滑过B端后飞离木板B.仍能滑到B端与木板保持相对静止C.在滑到B端前就与木板保持相对静止D.以上三答案均有可能【答案】C【解析】【分析】【详解】在第一次在小铅块运动过程中,小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速,第二次小铅块先使整个木板加速,运动到B部分上后A部分停止加速,只有B部分加速,加速度大于第一次的对应过程,故第二次小铅块与B木板将更早达到速度相等,所以小铅块还没有运动到B的右端,两者速度相同。
故选C。
考点:牛顿第二定律。
3.如图所示,水平板上有质量m=1.0kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力F f的大小.取重力加速度g=10m/s2.下列判断正确的是()A.5s内拉力对物块做功为零B.4s末物块所受合力大小为4.0NC.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D.6s~9s内物块的加速度的大小为2.0m/s2【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A .在0﹣4s 内,物体所受的摩擦力为静摩擦力,4s 末开始运动,则5s 内位移不为零,则拉力做功不为零.故A 错误.B .4s 末拉力为4N ,摩擦力为4N ,合力为零.故B 错误.CD .根据牛顿第二定律得,6s ~9s 内物体做匀加速直线运动的加速度a=2253m/s 2m/s 1fF F m--== 解得30.310f F mgμ=== 故C 错误,D 正确. 故选D .4.如图所示是滑梯简化图,一小孩从滑梯上A 点开始无初速度下滑,在AB 段匀加速下滑,在BC 段匀减速下滑,滑到C 点恰好静止,整个过程中滑梯保持静止状态.假设小孩在AB 段和BC 段滑动时的动摩擦因数分别为1μ和2μ,AB 与BC 长度相等,则A .整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用B .动摩擦因数12+=2tan μμθC .小孩从滑梯上A 点滑到C 点先超重后失重D .整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力 【答案】B 【解析】 【详解】小朋友在AB 段做匀加速直线运动,将小朋友的加速度1a 分解为水平和竖直两个方向,由于小朋友有水平向右的分加速度,根据牛顿第二定律知,地面对滑梯的摩擦力方向水平向右;有竖直向下的分加速度,则由牛顿第二定律分析得知:小孩处于失重,地面对滑梯的支持力N F 小于小朋友和滑梯的总重力.同理,小朋友在BC 段做匀减速直线运动时,小孩处于超重,地面对滑梯的支持力大于小朋友和滑梯的总重力,地面对滑梯的摩擦力方向水平向左,故ACD 错误;设AB 的长度为L ,小孩在B 点的速度为v .小孩从A 到B 为研究对象,由牛顿第二定律可得:11sin cos mg mg ma θμθ-=,由运动学公式可得:212v a L =;小孩从B 到C 为研究过程,由牛顿第二定律可得:22cos sin mg mg ma μθθ-=,由运动学公式可得:222v a L =;联立解得:122tan μμθ+=,故B 正确.5.如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验。
已知砝码和纸板的质量分别为2m 和m ,纸板与桌面间的动摩擦因数为μ,砝码与纸板间的动摩擦因数为2μ,重力加速度为g 。
要使纸板相对砝码运动,所需拉力的大小至少应为( )A .7mg μB .8mg μC .9mg μD .10mg μ【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】砝码和桌面对纸板的摩擦力分别为1224f mg mg μμ=⨯=()223f m m g mg μμ=+=设砝码的加速度为a 1,纸板的加速度为a 2,则有112f ma = 122F f f ma --=发生相对运动需要满足21a a >代入数据解得9F mg μ>故选C 。
6.如图所示,斜面体A 静止放置在水平地面上,质量为m 的物体B 在外力F (方向水平向右)的作用下沿斜面向下做匀速运动,此时斜面体仍保持静止。
若撤去力F ,下列说法正确的是( )A .A 所受地面的摩擦力方向向左B .A 所受地面的摩擦力可能为零C .A 所受地面的摩擦力方向可能向右D .物体B 仍将沿斜面向下做匀速运动 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】根据题意可知B 物块在外力F 的作用下沿斜面向下做匀速直线运动,撤去外力F 后,B 物块沿斜面向下做加速运动,加速度沿斜面向下,所以A 、B 组成的系统在水平方向上有向左的分加速度,根据系统牛顿第二定律可知,地面对A 的摩擦力水平向左,才能提供系统在水平方向上的分加速度。
故选A 。
7.如图所示,A 、B 两个物体的质量分别为m 1、m 2,两物体之间用轻质弹性细线连接,两物体与水平面的动摩擦因数相等。
现对B 物体施加一水平向右的拉力F ,使A 、B 一起向右做匀加速运动。
下列说法正确的是( )A .若某时刻撒去F ,则撤去F 的瞬间,A 、B 的加速度保持不变 B .若F 保持不变,水平面改为光滑的,则弹性细线的拉力大小不变C .若将F 增大一倍,则两物体的加速度将增大一倍D .若F 逐渐减小,A 、B 依然做加速运动,则在F 减小的过程中,弹性细线上的拉力与F 的比值不变 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .有F 作用时,B 物体水平方向受F 、弹性细绳的拉力和地面对B 的滑动摩擦力作用,撤去F 后,B 物体受弹性细绳的拉力和地面对B 的滑动摩擦力作用,故B 物体的受力情况发生变化,所以B 物体的加速度变化,故A 错误; B .有F 作用时,水平面粗糙,由牛顿第二定律,得()()1212F m g m g m m a μ-+=+11=F m g m a μ-绳联立解得112=m F F m m +绳若F 保持不变,水平面改为光滑的,由牛顿第二定律,得()12F m m a =+1=F m a 绳联立解得112=m F F m m +绳可知弹性细线的拉力大小不变,故B 正确; C .有F 作用时,水平面粗糙,由牛顿第二定律,得()()1212F m g m g m m a μ-+=+若将F 增大一倍,滑动摩擦力不变,故两物体的加速度不会增大一倍,C 错误; D .有F 作用时,水平面粗糙,由牛顿第二定律,得()()1212F m g m g m m a μ-+=+11=F m g m a μ-绳联立解得112=m F F m m +绳可知,F 减小,弹性绳上的拉力与F 的比值不变,故D 正确。
故选BD 。
8.如图所示,质量为M 的木板放在光滑的水平面上,木板的右端有一质量为m 的木块(可视为质点),在木板上施加一水平向右的恒力F ,木块和木板由静止开始运动并在最后分离。
设分离时木块相对地面运动的位移为x ,保证木块和木板会发生相对滑动的情况下,下列方式可使位移x 增大的是( )A .仅增大木板的质量MB .仅减小木块的质量mC .仅增大恒力FD .仅增大木块与木板间的动摩擦因数 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】设木板长为L ,当木块与木板分离时,运动时间为t ,对于木板1F mg Ma μ-=211'2x a t =对于木块2mg ma μ=2212x at =当木块与木板分离时,它们的位移满足22121122L a t a t =-解得122Lt a a =- 则木块相对地面运动的位移为2221122=2=11a L La a a x a t a --=A .仅增大木板的质量M ,1a 变小,2a 不变,x 增大,故A 正确;B .仅减小木块的质量m ,1a 变大,2a 不变,x 减小,故B 错误;C .仅增大恒力F ,1a 变大,2a 不变,x 减小,故C 错误;D .仅稍增大木块与木板间的动摩擦因数,1a 变小,2a 增大,x 增大,故D 正确。
故选AD 。
9.三角形传送带以1m/s 的速度逆时针匀速转动,两边的传送带长都是2m 且与水平方向的夹角均为37°。
现有两个小物块A 、B 从传送带顶端都以1m/s 的初速度沿传送带下滑,物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5,下列说法正确的是( )A .物块A 、B 同时到达传送带底端 B .物块A 先到达传送带底端C .物块A 、B 在传送带上的划痕长度不相同D .传送带对物块A 无摩擦力作用 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】ABD .两个小物块A 和B 从传送带顶端都以1m s 的初速度沿传送带下滑,因为sin 37cos37mg mg μ>所以传送带对两小物块的滑动摩擦力分别沿传送带向上,大小相等,那么两小物块沿传送带向下的加速度大小相等,滑到传送带底端时的位移大小相等,因此物块A 、B 同时到达传送带底端,A 正确,B 错误,D 错误;C.对物块A ,划痕的长度等于A 的位移减去传送带的位移,由牛顿第二定律得sin 37cos37mg mg ma μ-=解得22m s a =由运动学公式得2012L v t at =+解得1s t =传送带运动位移01m x v t ==A 对传送带的划痕长度为12m 1m 1m x ∆=-=对物块B ,划痕长度等于B 的位移加上传送带的位移,同理得出B 对传送带的划痕长度为22m 1m 3m x ∆=+=12x x ∆<∆物块A 、B 在传送带上的划痕长度不相同,C 正确。