专题 皮带模型(教师版)
更新时间:2023-12-21 00:16:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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专题 皮带模型
1.如图所示,50个大小相同、质量均为m的小物块,在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上运动.已知斜面足够长,倾角为30,各物块与斜面的动摩擦因数相同,重力加速度为g,则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为( ) 124
A. F B. F 2525
F
C.24mg+ D.因为动摩擦因数未知,所以不能确定
2
0
答案:B
解析:整体受力分析后根据牛顿第二定律可得F-50mgsin30-50μmgcos30=50ma.取1、2小物块整体为研究对象,设第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为T,根据牛顿第二定2400
律可得F-T-2mgsin30-2μmgcos30=2ma,联立解得T= F,选项B正确.
25
2.n个质量均为m的木块并排放在水平地面上,当木块1受到水平恒力F而向右加速运动时,木块3对木块4的作用力为( ) A.F
B.若光滑,为F;若不光滑,小于F
33
C.若光滑,为(1— )F;若不光滑,小于(1一 )F
nn3
D.不论是否光滑,均为(1一 )F
n
0
0
答案:D
解析:设地面对所有木块的动摩擦因数为μ,用整体法可列牛顿第二定律F-nμmg=nma,可F
得a= -μg,把1、2、3块木块当成一个整体进行隔离,根据牛顿第二定律有F-3μ
nmF3F
mg-F43=3ma,解得F43=F-3μmg-3m( -μg)=F- ,同理当地面光滑时有F- =nma,可得
nmnF
a= ,把1、2、3块木块当成一个整体进行隔离,根据牛顿第二定律有F-F43′=3ma,解得nmF3F3
F43′=F-3m =F- ,因此无论地面是否光滑,木块3对木块4的作用力均为(1一 )F,
nmnn选项D正确.
1
【易错警示】(1)本题是整体法与隔离体法的应用,关键是受力分析,列出牛顿第二定律方程,通过解方程得出结果(2)本题可以把n个物体当成两个物体M、m,如图所示.无论地MF
面是否光滑,只要二者有共同加速度,m对M的作用力都等于 .
M+m
3.如图所示,传送带的水平部分长为L,传动速率为V,在其左端无初速释放一小物块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则物块从左端运动到右端的时间可能是( ) LVA. + V2μgC.
2L
μg
LB. V2LD. V
4.答案:ACD
L2L
解析:当小物块放在传送带上后一直做加速运动时,根据t= = ,选项D正确;当一直
VV 212
加速时有L= μgt,解得t=
2
2L
,选项C正确;当小物块放在传送带上后先加速运动后μg
2
V1V2
匀速运动时,加速的时间为t1= ,通过的位移为S= μgt1= ,匀速的时间为
μg22μgV
L- 2μgLVLVt2= = - ,所以运动总时间为t=t1+t2= + ,选项A正确.
VV2μgV2μg
4.如图所示,一粗糙的水平传送带以恒定的速率V1沿图示方向运行,传送带的左、右两侧各有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以速率V2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带,下列说法正确的是( )
2
A.若V2
C.若V2
2
间,选项D正确.
5.(2011年高考·福建理综卷)如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率V1运行.初速度大小为V2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带,若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的V-t图象(以地面为参考系)如图乙所示.已知V2>V1,则( )
A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0∽t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D.0∽t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
答案:B
解析:本题主要考查力与运动的关系,意在考查小物块的运动与图象的对应关系,考查学生的分析、判断能力.结合图乙,在0~t1时间内,物体往左做匀减速直线运动,t1时刻运动到最左边,选项A错误;在t1~t2时间内,物体往右做匀加速直线运动,但由于速度小于传送带的速度,物体与传送带的相对位移仍在增大,t2时刻相对位移最大,选项B正确;0~t2时间内,物体相对传送带向左运动,一直受到向右的滑动摩擦力,f=μmg不变,选项C错误;但t2时刻以后物体相对传送带静止,摩擦力为0,选项D错误.
6.(2011·全国新课标理综卷)如图所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块,假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度的大小分别为a1和a2,下列反映a1和a2变化的图线中正确的是( )
答案:A
解析:本题主要考查牛顿运动的综合应用,意在考查学生对上下连接体的分析、判断能力.刚开始木块和木板之间相对静止时,二者一起在F的作用下加速,摩擦力为静摩擦力。在达到最大静摩擦力前,木块和木板以相同加速度运动,根据牛顿第二定律且F=kt,a1=a2=a=
Fktμm2g = 。木块和木板相对运动时,木板只受滑动摩擦力作用,a1= 恒定m1+m2m1+m2m1
F-μm2gkt
不变,木块受到F及滑动摩擦力,a2= = –μg,在a-t图象中斜率越来越大,故
m2m2选项A正确.
7.如图甲所示,质量为m1=3kg的足够长木板静止在光滑水平面上,其上放一质量为m2=2kg
3
的木块. m1,m2之间的动摩擦因数μ=0.3,假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,现给木块施加一水平恒力F=14N,在t=3s时间内及t=3s末,木板、木块的加速度及速度大小分别用a1、a2和V1、V2表示,图乙中可能符合运动情况的是( )
答案:BC
μm2g2
解析:设木板、木块刚好发生相对滑动的临界加速度为a0,则有a0= =2m/s,根据牛顿
m1
第二定律知木板、木块刚好相对发生滑动的水平外力F0=(m1+m2)a0=10N.由于F0 μm2g2 木板、木块发生相对滑动.对木板有a1= =2m/s, 在t=3s末,木板的速度V1=a1t=6m/s, m1 F-μm2g14-0.3×2022 对木块有a2= = m/s=4m/s, 在t=3s末,木块的速度V2=a2t=12m/s,因此, m22 可能符合的是选项B、C. 8.(2009·宁夏高考理综卷)如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静止在木板上,木板和物块间有摩擦.现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后关于木板和物块相对于水平面的运动情况为( ) A.物块先向左运动,再向右运动 B.物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动 C.木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动 D.木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零 答案:BC 解析:对于物块,由于运动过过程中与木板存在相对滑动,且始终相对木板向左运动,因此木板对物块的摩擦力向右,所以物块相对地面向右运动,且速度不断增大,直至相对静止而做匀速直线运动,选项B正确;对于木板由作用力与反作用力可知受到物块给它向左的摩擦力作用,则木板的速度不断减小,直到二者相对静止,而做匀速直线运动,选项C正确;由于水平面光滑,所以不会停止,选项D错误. 9.如图所示,水平传送带AB距离地面的高度为h,以恒定速率V0顺时针运行.甲、乙两滑块(视为质点)之间夹着一个压缩轻弹簧(长度不计),在AB的正中间位置轻放它们时,弹簧立即弹开,两滑块以相同的速率分别向左、右运动.下列判断正确的是( ) A.甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧,且距释放点的水平距离可能相等 B.甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧,但距释放点的水平距离一定不相等 C.甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧,且距释放点的水平距离一定相等 D.甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧,但距释放点的水平距离一定不相等 4
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