专题02 动力学观点在力学中的应用（原卷版）

专题02动力学观点在力学中的应用【要点提炼】1．物体或带电体做匀变速直线运动的条件是：物体或带电体所受合力为恒力，且与速度方向共线．2．匀变速直线运动的基本规律为速度公式：v＝v0＋at.位移公式：x＝v0t＋eq\f(1,2)at2.速度和位移公式的推论：v2－v02＝2ax.中间时刻的瞬时速度：＝eq\f(x,t)＝eq\f(v0＋v,2).任意两个连续相等的时间内的位移之差是一个恒量，即Δx＝xn＋1－xn＝a·(Δt)2.3．速度—时间关系图线的斜率表示物体运动的加速度，图线与时间轴所包围的面积表示物体运动的位移．匀变速直线运动的v－t图象是一条倾斜直线．4．位移—时间关系图线的斜率表示物体的速度．5．超重或失重时，物体的重力并未发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化．物体发生超重或失重现象与物体的运动方向无关，只决定于物体的加速度方向．当a有竖直向上的分量时，超重；当a有竖直向下的分量时，失重；当a＝g且竖直向下时，完全失重．【规律方法】1．动力学的两类基本问题的处理思路2．解决动力学问题的常用方法(1)整体法与隔离法．(2)正交分解法：一般沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解，有时根据情况也可以把加速度进行正交分解．(3)逆向思维法：把运动过程的末状态作为初状态的反向研究问题的方法，一般用于匀减速直线运动问题，比如刹车问题、竖直上抛运动的问题．命题点一：动力学基本问题分析例1(多选)如图甲所示，质量m＝1kg、初速度v0＝6m/s的物块受水平向左的恒力F作用，在粗糙的水平地面上从O点开始向右运动，O点为坐标原点，整个运动过程中物块速率的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示，g＝10m/s2，下列说法中正确的是()A．t＝2s时物块速度为零B．t＝3s时物块回到O点C．恒力F大小为2ND．物块与水平面间的动摩擦因数为0.1【拓展练习】1．如图所示A、B、C三个小球质量均为m，A、B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起，B、C之间用轻弹簧拴接，整个系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态.现将A上面的细线剪断，使A的上端失去拉力，则在剪断细线的瞬间，A、B、C三个小球的加速度分别是（）A.1.5g，1.5g，0B.g，2g，0C.g，g，gD.g，g,02．(多选)如图所示，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图乙所示．若重力加速度及图乙中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度命题点二：应用动力学方法分析传送带问题例2某工厂为实现自动传送工件设计了如图所示的传送装置，由一个水平传送带AB和倾斜传送带CD组成，水平传送带长度LAB＝4m，倾斜传送带长度LCD＝4.45m，倾角为θ＝37°，AB和CD通过一段极短的光滑圆弧板过渡，AB传送带以v1＝5m/s的恒定速率顺时针运转，CD传送带静止．已知工件与传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.5，重力加速度g＝10m/s2.现将一个工件(可看作质点)无初速度地放在水平传送带最左端A点处，求：(1)工件被第一次传送到CD传送带上升的最大高度和所用的时间；(2)要使工件恰好被传送到CD传送带最上端，CD传送带沿顺时针方向运转的速度v2大小(v2＜v1)．【拓展练习】1．(多选)如图所示，以速度v逆时针匀速转动的足够长的传送带与水平面的夹角为θ，现将一个质量为m的小木块轻轻地放在传送带的上端，小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则下列选项中能够正确地描述小木块的速度随时间变化关系的图线是（）A.B.C.D.2．(多选)如图所示，一水平的浅色长传送带上放置一质量为m的煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a开始运动，当其速度达到v后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动，关于上述过程，以下判断正确的是（重力加速度为g）（）A.μ与a之间一定满足关系B.煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的位移为C.煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的时间为D.黑色痕迹的长度为命题点三：应用动力学方法分析“滑块—木板”问题例3如图所示，两个滑块A和B的质量分别为mA＝1kg和mB＝5kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10m/s2.求：(1)B与木板相对静止时，木板的速度；(2)A、B开始运动时，两者之间的距离．【拓展练习】1.如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t将（）A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大2.（多选）水平地面上有一质量为的长木板，木板的左端上有一质量为的物块，如图（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图（b）所示，其中、分别为、时刻F的大小。木板的加速度随时间t的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为，物块与木板间的动摩擦因数为，假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则（）A． B．C． D．在时间段物块与木板加速度相等【专题训练】1.如图所示，a、b、c为三个质量均为m的物块，物块a、b通过水平轻绳相连后放在水平面上，物块c放在b上，现用水平拉力F作用于a，使三个物块一起水平向右做匀速直线运动，各接触面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）A.水平轻绳的弹力大小为FB.物块c受到的摩擦力大小为μmgC.剪断轻绳后，在物块b向右运动的过程中，物块c受到的摩擦力大小为μmgD.当该水平拉力增大为原来的倍时，物块c受到的摩擦力大小为μmg2.如图所示，放在光滑水平面上的木块受到两个水平力F1与F2的作用，静止不动，现保持力F1不变，使力F2逐渐减小到零，再逐渐恢复到原来的大小，在这个过程中，能正确描述木块运动情况的图象是()3．在节日夜晚燃放焰火，礼花弹从专用炮筒中射出后，经过2s到达离地面25m的最高点，炸开后形成各种美丽的图案．若礼花弹从炮筒中沿竖直向上射出时的初速度是v0，上升过程中所受阻力大小始终是自身重力的k倍，g＝10m/s2，则v0和k分别为()A．25m/s,1.25 B．25m/s,0.25C．50m/s,0.25 D．50m/s,1.254．如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y、x轴的切点．B点在y轴上且∠BMO＝60°，O′为圆心．现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，如所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tC大小关系是()A．tA＜tC＜tBB．tA＝tC＜tBC．tA＝tC＝tBD．由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系5．如图所示，绷紧的长为6m的水平传送带，沿顺时针方向以恒定速率v1＝2m/s运行．一小物块从与传送带等高的光滑水平台面滑上传送带，其速度大小为v2＝5m/s.若小物块与传送带间动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10m/s2，下列说法中正确的是()A．小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动，然后向右做匀加速直线运动B．若传送带的速度为1m/s，小物块将从传送带左端滑出C．若传送带的速度为5m/s，小物块将以5m/s的速度从传送带右端滑出D．若小物块的速度为4m/s，小物块将以4m/s的速度从传送带右端滑出6．(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢．当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为eq\f(2,3)a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()A．8B．10C．15D．187．(多选)如图所示，两个质量分别为m1＝2kg、m2＝3kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接．两个大小分别为F1＝30N、F2＝20N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则()A．系统运动稳定时，弹簧秤的示数是50NB．系统运动稳定时，弹簧秤的示数是26NC．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为13m/s2D．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为15m/s28.(多选)如图所示，表面粗糙且足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．小木块的速度随时间变化的关系图象可能符合实际的是()9．(多选)如图所示，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O；整个系统处于静止状态；现将细线剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为Δl1和Δl2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间()A．a1＝3g B．a1＝0C．Δl1＝2Δl2 D．Δl1＝Δl210．(多选)如图所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t＝0时刻P在传送带左端具有速度v2，P与定滑轮间的绳水平，t＝t0时刻P离开传送带．不计定滑轮质量和摩擦，绳足够长．正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是()11．(多选)图甲中，两滑块A和B叠放在光滑水平地面上，A的质量为m1，B的质量为m2.设A、B间的动摩擦因数为μ，作用在A上的水平拉力为F，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．图乙为F与μ的关系图象，其直线方程为F＝eq\f(m1m1＋m2g,m2)μ.下列说法正确的有()A．μ和F的值位于a区域时，A、B相对滑动B．μ和F的值位于a区域时，A、B相对静止C．μ和F的值位于b区域时，A、B相对滑动D．μ和F的值位于b区域时，A、B相对静止12．(多选)如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块．木板受到水平拉力F作用时，用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示，重力加速度g＝10m/s2，下列说法正确的是()A．小滑块的质量m＝2kgB．小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.1C．当水平拉力F＝7N时，长木板的加速度大小为3m/s2D．当水平拉力F增大时，小滑块的加速度一定增大13．如图所示，木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变，当θ＝37°时，可视为质点的小木块恰好能沿着木板匀速下滑．若让该小木块从木板的底端以v0＝10m/s的速度沿木板向上运动，随着θ的改变，小木块沿木板向上滑行的距离将发生变化．已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度为g＝10m/s2.(1)小木块与木板间的动摩擦因数；(2)当θ角为多大时，小木块能沿木板向上滑行的距离最小，并求出此最小值．14．如图所示，质量m=2kg的滑块以v0=16m/s的初速度沿倾角θ=37°的斜面上滑，经t=2s滑行到最高点。然后，滑块返回到出发点。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求滑块(1)最大位移值x；(2)与斜面间的动摩擦因