题目内容
20.实验小组为了探究物体在倾角不同的斜面上的运动情况,将足够长的粗糙木板的一端固定在水平地面上,使物体以大小相同的初速度v0由底端冲上斜面,每次物体在斜面上运动过程中斜面倾角保持不变.在倾角θ从0°逐渐增大到90°的过程中( )| A. | 物体的加速度增大 | |
| B. | 物体的加速度减小 | |
| C. | 物体在斜面上能达到的最大位移先增大后减小 | |
| D. | 物体在斜面上能达到的最大位移先减小后增大 |
分析 以滑块为研究对象进行受力分析,根据牛顿第二定律求解加速度大小;根据匀变速直线运动的速度位移关系位移大小.
解答 解:A、B、以滑块为研究对象进行受力分析如图所示,设物体与斜面之间的动摩擦因数为μ:![]()
沿木板方向根据牛顿第二定律可知:mgsinθ+f=ma,
而f=μN=μmgcosθ,所以a=gsinθ+μgcosθ;
令tanβ=μ
则:a=$g•\sqrt{1+{μ}^{2}}sin(θ+β)$
可知当斜面与水平面之间的夹角等于arctanμ时,加速度有最大值,所以当θ从0增大到90°的过程中,物体的加速度先增大后减小.故AB错误;
C、D、根据匀变速直线运动的速度位移关系可得,滑块上滑的位移大小为:$x=\frac{{v}_{0}^{2}}{2a}$,
由此可得,初速度一定,加速度越大,运动的位移越小,所以物体在斜面上能达到的最大位移先减小后增大.故C错误、D正确.
故选:D
点评 对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁.
练习册系列答案
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10.在交通事故中,交警可以根据汽车轮胎在地面上滑动留下的痕迹即刹车线长度来判定责任,若汽车跟地面的动摩擦因数μ=0.7,刹车线长度为14m,则可以推知汽车刹车前的速度大约是( )
| A. | 7m/s | B. | 10m/s | C. | 14m/s | D. | 20m/s |
11.
如图所示,质量为M的木板A静止在水平地面上,在木板A的左端放置一个质量为m的铁块B,铁块与木板间的动摩擦因数μ1,木板与地面之间的动摩擦因数为μ2,现给铁块施加一由零开始逐渐变大的水平作用力F,下列判断正确的是( )
| A. | 若μ1>μ2,则一定是木板A先相对地发生滑动,然后B相对A发生滑动 | |
| B. | 若μ1mg>μ2Mg,则一定是木板A先相对地发生滑动,然后B相对A发生滑动 | |
| C. | 若铁块B先相对A发生滑动,则当A、B刚发生相对滑动时,F的大小为μ1mg | |
| D. | 若木板A先相对地发生滑动,则当A、B刚发生相对滑动时,F的大小为$\frac{({μ}_{1}mg-{μ}_{2}Mg)(M+m)}{M}$ |
5.
如图所示,半径R=0.5m的四分之一圆弧位于电场强度方向竖直向下的匀强电场中,OB水平,OD竖直.一质量为m=10-4kg、带正电、电荷量q=8.0×10-5C的粒子从与圆弧圆心O等高且距O点0.3m的A点以初速度v0=3m/s水平射出,打到圆弧曲面上的C点(图中未标出)前速度方向沿过C点的半径方向.取C点电势φC=0,不计粒子重力.则( )
| A. | 粒子到达C点的速度大小是5m/s | |
| B. | 运动过程中粒子的加速度大小是10m/s2 | |
| C. | 匀强电场的电场强度大小E=125V/m | |
| D. | 粒子在A点的电势能是8×10-4J |