高一物理【動力學(xué)中的臨界問題】專題訓(xùn)練

高一物理【動力學(xué)中的臨界問題】專題訓(xùn)練題組一接觸與分離的臨界問題1.如圖甲所示,A、B兩物體放置在粗糙的水平桌面上,輕質(zhì)彈簧一端固定在墻壁上,另一端拴接物體A。A、B接觸但不粘連,與水平桌面間的動摩擦因數(shù)均為μ,壓縮彈簧使A、B恰好不滑動,mA=mB=5kg。給物體B施加力F的作用使之做勻加速直線運動,F與位移s的關(guān)系如圖乙所示,則下列結(jié)論正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g=10m/s2)()A.物體與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2B.物體A、B分離時加速度相同,a=2m/s2C.物體A、B分離時,彈簧壓縮量x2=0.06mD.開始有F作用時,彈簧壓縮量x1=0.05m2.如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,運動距離h時,B與A分離。重力加速度為g,下列說法正確的是()A.B和A剛分離時,彈簧長度等于原長B.B和A剛分離時,它們的加速度為gC.彈簧的勁度系數(shù)等于mgD.在B與A分離之前,它們做勻加速直線運動3.如圖所示,水平桌面上放置一個傾角為45°的光滑楔形滑塊A,一細線的一端固定于楔形滑塊A的頂端O處,細線另一端拴一質(zhì)量為m=0.2kg的小球。若滑塊與小球一起以加速度a向左做勻加速運動,則下列說法正確的是(取重力加速度g=10m/s2)()A.當(dāng)a=5m/s2時,滑塊對球的支持力為22B.當(dāng)a=15m/s2時,滑塊對球的支持力為22C.當(dāng)a=5m/s2時,地面對A的支持力一定大于兩個物體的重力之和D.當(dāng)a=15m/s2時,地面對A的支持力一定小于兩個物體的重力之和題組二相對靜止與滑動的臨界問題4.如圖所示,木塊A、B靜止疊放在光滑水平面上,木塊A的質(zhì)量為2m,木塊B的質(zhì)量為m?，F(xiàn)用水平力F拉木塊A(如圖甲所示),木塊A、B剛好不發(fā)生相對滑動,一起沿著水平面運動。若改用水平力F'拉木塊B(如圖乙所示),使木塊A、B也保持相對靜止一起沿著水平面運動,已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則F'可能為()甲乙A.F4B.F3C.F25.在光滑水平地面上放置一足夠長的質(zhì)量為M的木板B,如圖甲所示,其上表面粗糙,在木板B上面放置一個質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的物塊A,現(xiàn)在給A一個水平向左的拉力F,用傳感器得到A的加速度隨外力F變化的關(guān)系如圖乙所示,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g=10m/s2,則()A.物塊A的質(zhì)量為m=1kgB.木板B的質(zhì)量為M=3kgC.A與B之間的最大靜摩擦力為fmax=3ND.當(dāng)A的加速度為a=2m/s2時,外力F=4N6.如圖所示,三個質(zhì)量均為1kg的物體A、B、C疊放在水平桌面上,B、C用不可伸長的輕繩跨過一光滑輕質(zhì)定滑輪連接,A與B之間、B與C之間的接觸面以及輕繩均與桌面平行,A與B之間、B與C之間以及C與桌面之間的動摩擦因數(shù)分別為0.4、0.2和0.1,重力加速度g取10m/s2,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,用力F沿水平方向拉物體C。以下說法正確的是()A.拉力F小于11N時,不能拉動CB.拉力F為17N時,輕繩的拉力為4NC.要使A、B保持相對靜止,拉力F不能超過27ND.A的加速度將隨拉力F的增大而增大題組三其他臨界問題7.如圖所示,沿水平面運動的小車?yán)?用兩根輕質(zhì)細線A、B懸掛一個小球,兩根細線與豎直方向的夾角均為θ=30°,小車光滑底板上有一個用輕質(zhì)彈簧拴著的物塊,彈簧處于拉伸狀態(tài),小球和物塊的質(zhì)量均為m,均相對小車靜止,重力加速度為g,下列說法正確的是()A.小車一定做水平向右的勻加速運動B.兩根細線的拉力都不可能為0C.兩根細線的拉力有可能相等D.彈簧的彈力大小可能為338.如圖所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的位移很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實驗。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1=0.5kg和m2=0.1kg,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2,重力加速度為g=10m/s2。(1)當(dāng)紙板相對砝碼運動時,求紙板所受摩擦力的大小;(2)要使紙板相對砝碼運動,求所需拉力F的大小的取值范圍;(3)本實驗中砝碼與紙板左端的距離d=0.1m,若砝碼移動的距離超過l=0.002m,人眼就能感知,為確保實驗成功,紙板所需的拉力至少多大?

答案與分層梯度式解析1.C2.C3.A4.ABC5.AD6.A7.D1.C圖形剖析從圖中可獲得的信息如下:壓縮彈簧使A、B恰好不滑動,此時靜摩擦力等于彈簧的彈力,剛施加力F時,對A、B整體,根據(jù)牛頓第二定律得F1=(mA+mB)a,解得a=1m/s2,B錯誤;A、B分離后,物體B所受的力F恒定,可知s=4m時恰好分離,對B,根據(jù)牛頓第二定律可得F2-μmBg=mBa,解得μ=0.5,A錯誤;恰好分離時,對A,根據(jù)牛頓第二定律得kx2-μmAg=mAa,初始狀態(tài)對A、B,根據(jù)平衡條件得kx1=μ(mA+mB)g,根據(jù)題意x1-x2=0.04m,解得x1=10cm,x2=6cm,C正確,D錯誤。2.CA、B分離前,A、B共同做加速運動,由于F是恒力,而彈簧彈力是變力,故A、B做變加速直線運動,當(dāng)兩物體要分離時,FAB=0,對B有F-mg=ma,對A有kx-mg=ma,即F=kx時,A、B分離,此時彈簧仍處于壓縮狀態(tài),由于F=mg,故A、B分離時,它們的加速度為0;設(shè)用恒力F拉B前彈簧的壓縮量為x0,則2mg=kx0,h=x0-x,F=mg,聯(lián)立以上各式解得k=mgh。綜上所述,只有C規(guī)律總結(jié)(1)A、B分離前的速度和加速度均相同。(2)A、B分離瞬間,速度和加速度也相同,但A、B間的作用力為零。3.A設(shè)加速度為a0時小球?qū)瑝K的壓力等于零,此時細線中拉力為F0,對小球受力分析,受重力、拉力,根據(jù)牛頓第二定律,水平方向:F合=F0cos45°=ma0,豎直方向:F0sin45°=mg,解得a0=g;當(dāng)a=5m/s2時,小球未離開滑塊,根據(jù)牛頓第二定律,水平方向:F線cos45°-FNcos45°=ma,豎直方向:F線sin45°+FNsin45°=mg,聯(lián)立解得FN=22N,故A正確;當(dāng)a=15m/s2時,小球已經(jīng)離開滑塊,只受重力和細線的拉力,滑塊對球的支持力為零,故B錯誤;當(dāng)系統(tǒng)相對穩(wěn)定后,豎直方向沒有加速度,受力平衡,所以地面對A的支持力與兩個物體的重力之和大小相等,故C、D4.ABC當(dāng)F作用在木塊A上時,A、B恰好不發(fā)生相對滑動,則A、B間的靜摩擦力達到最大值,根據(jù)牛頓第二定律,對木塊A,有F-fm=2ma1,對整體有F=3ma1,聯(lián)立解得F=3fm;用力F'拉木塊B時,若A、B恰好不發(fā)生相對滑動,則A、B間的靜摩擦力達到最大值,對木塊A,根據(jù)牛頓第二定律,有fm=2ma2,對A、B整體,根據(jù)牛頓第二定律,有F'=3ma2,解得F'=1.5fm,即木塊A、B也保持相對靜止一起沿著水平面運動時,F'≤12F,故選A、B、C5.AD當(dāng)拉力F不大于3N時,A、B一起做加速運動,有a=1M+mF,由圖像可得1M+m=13kg-1,當(dāng)拉力F大于3N時,A、B相對滑動,有F-μmg=ma,整理得a=1mF-μg,由圖像可得1m=1kg-1,-μg=-2m·s-2,聯(lián)立解得m=1kg,M=2kg,μ=0.2,A正確,B錯誤;A、B之間的最大靜摩擦力為fmax=μmg=2N,C錯誤;當(dāng)A的加速度為a=2m/s2時思維模板疊加體系統(tǒng)臨界問題的求解思路6.A當(dāng)C物體即將運動時,C物體在水平方向受到桌面給C的向右的摩擦力f桌、繩子向右的拉力T、B給C向右的摩擦力fBC,其中f桌=0.1(mA+mB+mC)g=3N,fBC=0.2(mA+mB)g=4N,F=f桌+fBC+T,T=fBC=4N,可解得F=11N,故A正確;因為B和C的加速度大小相等,在A和B即將發(fā)生相對滑動時,對A受力分析可得fAB=0.4mAg=mAa,對A、B整體受力分析可得T-fBC=(mA+mB)a,對C物體受力分析可得F-T-fBC-f桌=mCa,聯(lián)立解得F=23N,說明A和B發(fā)生相對滑動的臨界拉力大小為F=23N,故C錯誤;當(dāng)F=17N時,A、B沒有發(fā)生相對滑動,此時對A、B整體有T-fBC=(mA+mB)a1,對C物體受力分析有F-T-fBC-f桌=mCa1,聯(lián)立解得T=8N,故B錯誤;當(dāng)拉力增大,A和B發(fā)生相對滑動時,A物體受到滑動摩擦力,加速度為a=0.4g=4m/s2,隨拉力F增大加速度不變,故D錯誤。7.D因彈簧處于拉伸狀態(tài),則彈簧對物體一定有向右的彈力,因此整體有向右的加速度,然而小車不一定向右加速,也可能向左減速,故A錯誤;小球有向右的加速度,則兩根細線拉力的合力不為0,當(dāng)加速度大小為a=gtan30°=33g時,左邊繩子的拉力為0,故B錯誤;若兩根細線的拉力相等,根據(jù)力的合成與分解知識及牛頓第二定律,可知小球的加速度為0,不符合題意,故C錯誤;若小車的加速度為a=33g,那么依據(jù)牛頓第二定律,彈簧的彈力大小為F=ma=33mg,8.答案(1)2.2N(2)F>2.4N(3)22.4N解析(1)砝碼對紙板的摩擦力f1=μm1g桌面對紙板的摩擦力f2=μ(m1+m2)g解得紙板所受摩擦力的大小f=f1+f2=2.2N(2)設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,根據(jù)牛頓第二定律可得f1=m1a1F-f1-f2=m2a2發(fā)生相對運動時有a2>a1解得F>2μ(m1+m2)g=2.4N(3)紙板抽出前,砝碼運動的距離x1=12