新人教版高中物理必修第二冊課時作業(yè)1：專題強化　動力學(xué)連接體問題和臨界問題

新人教版高中物理必修第一冊PAGEPAGE1專題強化動力學(xué)連接體問題和臨界問題一、選擇題1.物塊A、B(A、B用水平輕繩相連)放在光滑的水平地面上，其質(zhì)量之比mA∶mB＝2∶1.現(xiàn)用大小為3N的水平拉力作用在物塊A上，如圖1所示，則繩對B的拉力等于()圖1A．1NB．1.5NC．2ND．3N答案A解析設(shè)物塊B的質(zhì)量為m，繩對B的拉力為F，對A、B整體，根據(jù)牛頓第二定律有a＝eq\f(3N,m＋2m)，對B有F＝ma，所以F＝1N.2.(多選)(2019·黃山市高一第一學(xué)期期末)如圖2所示，材料相同，質(zhì)量分別為M和m的兩物體A和B靠在一起放在水平面上．用水平推力F向右推A使兩物體一起向右加速運動時(圖甲)，A和B之間的作用力大小為F1，加速度大小為a1.用同樣大小的水平推力F向左推B加速運動時(圖乙)，A和B之間的作用力大小為F2，加速度大小為a2，則()圖2A．F1∶F2＝1∶1 B．F1∶F2＝m∶MC．a(chǎn)1∶a2＝M∶m D．a(chǎn)1∶a2＝1∶1答案BD3．(多選)(2019·長安一中高一第一學(xué)期期末)如圖3所示，a、b兩物體的質(zhì)量分別為m1、m2，由輕質(zhì)彈簧相連．當用恒力F豎直向上拉著a，使a、b一起向上做勻加速直線運動時，彈簧伸長量為x1，物體的加速度大小為a1；當用大小仍為F的恒力沿斜面向上拉著a，使a、b一起沿光滑斜面向上做勻加速直線運動時，彈簧伸長量為x2，物體的加速度大小為a2.已知斜面的傾角為θ，則有()圖3A．x1＝x2 B．x1>x2C．a(chǎn)1＝a2 D．a(chǎn)1<a2答案AD4．(多選)(2019·菏澤市高一上學(xué)期期末)物塊1、2放在光滑水平面上并用水平輕質(zhì)彈簧測力計相連，如圖4所示，現(xiàn)在1物塊左側(cè)施加水平拉力F，兩物塊保持相對靜止一起向左做勻加速直線運動，彈簧測力計示數(shù)為5.0N；若將大小相等、方向相反的拉力施加在2的右側(cè)，穩(wěn)定后彈簧測力計的讀數(shù)為2.0N．關(guān)于1、2兩物塊的質(zhì)量，可能的是()圖4A．m1＝5.0kg，m2＝2.0kgB．m1＝2.0kg，m2＝5.0kgC．m1＝1.0kg，m2＝0.4kgD．m1＝0.4kg，m2＝1.0kg答案BD5.如圖5所示，在光滑的水平桌面上有一物體A，通過繩子與物體B相連，假設(shè)繩子的質(zhì)量以及繩子與輕質(zhì)定滑輪之間的摩擦都可以忽略不計，繩子不可伸長且與A相連的繩水平．如果mB＝3mA，則繩子對物體A的拉力大小為()圖5A．mBg B.eq\f(3,4)mAgC．3mAg D.eq\f(3,4)mBg答案B解析對A、B整體進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可得mBg＝(mA＋mB)a，對物體A，設(shè)繩的拉力為F，由牛頓第二定律得，F(xiàn)＝mAa，解得F＝eq\f(3,4)mAg，B正確．6.如圖6所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個物體，A、B間的最大靜摩擦力為μmg，現(xiàn)用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度運動，則拉力F的最大值為()圖6A．μmg B．2μmgC．3μmg D．4μmg答案C解析當A、B之間恰好不發(fā)生相對滑動時力F最大，此時，A物體所受的合力為μmg，由牛頓第二定律知aA＝eq\f(μmg,m)＝μg，對于A、B整體，加速度a＝aA＝μg.由牛頓第二定律得F＝3ma＝3μmg.7.如圖7所示，質(zhì)量為M、中間為半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑槽內(nèi)有一質(zhì)量為m的小鐵球，現(xiàn)用一水平向右的推力F推動凹槽，小鐵球與光滑凹槽相對靜止時，凹槽球心和小鐵球的連線與豎直方向成α角．重力加速度為g，則下列說法正確的是()圖7A．小鐵球受到的合外力方向水平向左B．F＝(M＋m)gtanαC．系統(tǒng)的加速度為a＝gsinαD．F＝mgtanα答案B解析隔離小鐵球受力分析得F合＝mgtanα＝ma且合外力方向水平向右，故小鐵球加速度為gtanα，因為小鐵球與凹槽相對靜止，故系統(tǒng)的加速度也為gtanα，A、C錯誤．對整體受力分析得F＝(M＋m)a＝(M＋m)gtanα，故B正確，D錯誤．8.(多選)如圖8所示，已知物塊A、B的質(zhì)量分別為m1＝4kg、m2＝1kg，A、B間的動摩擦因數(shù)為μ1＝0.5，A與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ2＝0.5，設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，g取10m/s2，在水平力F的推動下，要使A、B一起運動且B不下滑，則力F的大小可能是()圖8A．50N B．100NC．125N D．150N答案CD解析若B不下滑，對B有μ1FN≥m2g，由牛頓第二定律得FN＝m2a；對整體有F－μ2(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，得F≥(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,μ1)＋μ2))g＝125N，選項C、D正確．9．(多選)如圖9所示，水平地面上有三個靠在一起的物塊P、Q和R，質(zhì)量分別為m、2m和3m，物塊與地面間的動摩擦因數(shù)都為μ.用大小為F的水平外力推動物塊P，若記R、Q之間相互作用力與Q、P之間相互作用力大小之比為k.下列判斷正確的是()圖9A．若μ≠0，則k＝eq\f(5,6) B．若μ≠0，則k＝eq\f(3,5)C．若μ＝0，則k＝eq\f(1,2) D．若μ＝0，則k＝eq\f(3,5)答案BD解析三個物塊靠在一起，將以相同加速度向右運動，根據(jù)牛頓第二定律有F－μ(m＋2m＋3m)g＝(m＋2m＋3m)a，解得加速度a＝eq\f(F－6μmg,6m).隔離R進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有F1－3μmg＝3ma，解得R和Q之間相互作用力大小F1＝eq\f(1,2)F；隔離P進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有F－F2－μmg＝ma，解得Q與P之間相互作用力大小F2＝eq\f(5,6)F.所以k＝eq\f(F1,F2)＝eq\f(\f(1,2)F,\f(5,6)F)＝eq\f(3,5)，由于推導(dǎo)過程與μ是否為0無關(guān)，故選項B、D正確．10．(多選)在小車車廂的頂部用輕質(zhì)細線懸掛一質(zhì)量為m的小球，在車廂水平底板上放著一個質(zhì)量為M的木塊．當小車沿水平地面向左勻減速運動時，木塊和車廂保持相對靜止，懸掛小球的細線與豎直方向的夾角是30°，如圖10所示．已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，木塊與車廂底板間的動摩擦因數(shù)為0.75，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．下列說法正確的是()圖10A．此時小球的加速度大小為eq\f(1,2)gB．此時小車的加速度方向水平向左C．此時木塊受到的摩擦力大小為eq\f(\r(3),3)Mg，方向水平向右D．若增大小車的加速度，當木塊相對車廂底板即將滑動時，小球?qū)毦€的拉力大小為eq\f(5,4)mg答案CD解析小車沿水平地面向左勻減速運動時，加速度方向水平向右，選項B錯誤．因為小球和木塊都相對車廂靜止，則小球和木塊的加速度與小車的加速度大小相等，設(shè)加速度大小為a，對小球進行受力分析，如圖所示．根據(jù)牛頓第二定律可得F合＝ma＝mgtan30°，a＝gtan30°＝eq\f(\r(3),3)g，選項A錯誤．此時木塊受到的摩擦力大小Ff＝Ma＝eq\f(\r(3),3)Mg，方向水平向右，選項C正確．木塊與車廂底板間的動摩擦因數(shù)為0.75，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，當木塊相對車廂底板即將滑動時，木塊的加速度大小為a1＝μg＝0.75g，此時細線對小球的拉力大小F1＝eq\r(mg2＋ma12)＝eq\f(5,4)mg，由牛頓第三定律知小球?qū)毦€的拉力大小為eq\f(5,4)mg，選項D正確．二、非選擇題11.(2019·湘西州高一第一學(xué)期期末)如圖11所示，在光滑水平面上，A、B兩物塊在水平推力F＝6N的作用下一起做勻加速直線運動，運動過程中測出A和B在2.0s時間內(nèi)的速度變化量是4m/s，已知A的質(zhì)量為1kg，求：圖11(1)B的質(zhì)量；(2)A、B之間的彈力大?。鸢?1)2kg(2)4N解析(1)以A、B整體為研究對象，a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2由牛頓第二定律得F＝(mA＋mB)a解得mB＝2kg.(2)以B為研究對象，由牛頓第二定律得FAB＝mBa.解得FAB＝4N.12.(2019·攀枝花市高一上學(xué)期期末)如圖12所示，光滑水平面上放有光滑直角斜面體，傾角θ＝30°，質(zhì)量M＝2.5kg.平行于斜面的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與質(zhì)量m＝1.5kg的鐵球相連，靜止時彈簧的伸長量Δl0＝2cm.重力加速度g取10m/s2.現(xiàn)用向左的水平力F拉著斜面體向左運動，鐵球與斜面體保持相對靜止，當鐵球?qū)π泵骟w的壓力為0時，求：圖12(1)水平力F的大?。?2)彈簧的伸長量Δl.答案(1)40eq\r(3)N(2)8cm解析(1)當鐵球與斜面體一起向左加速運動，對斜面體壓力為0時，設(shè)彈簧拉力為FT，鐵球受力如圖甲，由平衡條件、牛頓第二定律得：FTsinθ＝mgFTcosθ＝ma對鐵球與斜面體整體，由牛頓第二定律得：F＝(M＋m)a聯(lián)立以上三式并代入數(shù)據(jù)得：FT＝30N，F(xiàn)＝40eq\r(3)N(2)鐵球靜止時，設(shè)彈簧拉力為FT0，鐵球受力如圖乙，由平衡條件得：FT0＝mgsinθ由胡克定律得：FT0＝kΔl0FT＝kΔl聯(lián)立以上三式并代入數(shù)據(jù)得：Δl＝8cm.13.(拓展提升)如圖13所示，可視為質(zhì)點的兩物塊A、B，質(zhì)量分別為m、2m，A放在一傾角為30°并固定在水平面上的光滑斜面上，一不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪，兩端分別與A、B相連接．托住B使兩物塊處于靜止狀態(tài)，此時B距地面高度為h，輕繩剛好拉緊，A和滑輪間的輕繩與斜面平行．現(xiàn)將B從靜止釋放，斜面足夠長，B落地后靜止，重力加速度為g.求：圖13(1)B落地前繩上的張力的大小FT；(2)整個過程中A沿斜面向上運動的最大距離L.答案(1)mg(2)2h解析(1)設(shè)B落地前兩物塊加速度大小為a，對于A，取沿斜面向上為正；對于B，取豎直向下為正，由牛頓第二定律得FT－mgsin30°＝ma,2mg－FT＝2ma，解得FT＝mg.(2)由(1)得a＝eq\f(g,2).設(shè)B落地前瞬間兩物塊的速度為v，B自下落開始至落地前瞬間的過程中，A沿斜面運動距離為h，由運動學(xué)公式得v2＝2ah；設(shè)B落地后A沿斜面向上運動的過程中加速度為a′，沿斜面向上運動的最大距離為s，則a′＝－gsin30°，由運動學(xué)公式得－v2＝2a′s.由以上各式得s＝h，則整個過程中，A沿斜面向上運動的最大距離L＝s＋h＝2h.14.(拓展提升)如圖14所示，矩形盒內(nèi)用兩根細線固定一個質(zhì)量為m＝1.0kg的均勻小球，a線與水平方向成53°角，b線水平．兩根細線所能承受的最大拉力都是Fm＝15N．(cos53°＝0.6，sin53°＝0.8，g取10m/s2)求：圖14(1)當該系統(tǒng)沿豎直方向勻加速上升時，為保證細線不被拉斷，加速度可取的最大值；(2)當該系統(tǒng)沿水平方向向右勻加速運動時，為保證細線不被拉斷，加速度可取的最大值．