![2020-2021学年安徽省某校、六中、八中联考高一(上)期末物理试卷人教版(2019)01](http://www.enxinlong.com/img-preview/3/6/12491770/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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![2020-2021学年安徽省某校、六中、八中联考高一(上)期末物理试卷人教版(2019)03](http://www.enxinlong.com/img-preview/3/6/12491770/0/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
2020-2021学年安徽省某校、六中、八中联考高一(上)期末物理试卷人教版(2019)
展开1. 前不久我国成功完成了嫦娥五号“绕、落、回”探月工程,证明我国从航天大国迈进航天强国。关于嫦娥五号在整个发射和回收的过程中,下列说法正确的是( )
A.嫦娥五号绕月球做速率不变的圆周运动时,所受合力为零
B.嫦娥五号登陆舱在月面着陆的最后阶段会减速下降,此时登陆舱处于超重状态
C.嫦娥五号采集并带回地球的月球土壤在月球表面和地球表面所受重力相等
D.有无人机爱好者建议,下次嫦娥六号应该带一个小型无人机,在月球登陆后,释放无人机,可以大范围的观察月球表面的情况
2. 如图所示,水平面上小车和木块质量相等均为m,轻质弹簧处于伸长状态且弹力大小为F.两物体都静止不动.不计小车和水平面之间的摩擦力,细绳和弹簧都与水平面平行.某时刻烧断细绳,在烧断细绳的瞬时,小车和木块的加速度分别是( )
A.Fm,FmB.0,FmC.Fm,0D.0,0
3. 把一小球以一定初速度竖直向上抛出,上升过程中的最后一秒内发生的位移是6m,重力加速度g取10m/s2,则下降过程的第一秒内通过的位移是(设小球受到大小恒定的空气阻力)( )
A.6mB.5mC.4mD.2m
4. 如图所示,质量分别是2kg和1kg的木块A和B,静止在光滑的水平面上,中间用一未形变的轻质弹簧与A、B相连.若用一水平向右的恒力F=3N推A,使A、B开始运动,某时刻A的加速度是1.2m/s2,已知弹簧始终处于弹性限度内,则此时B的加速度大小为( )
D.无法确定
5. 物块A和B叠放在光滑的水平面上,质量之比为1:2,B受到一个3N的水平拉力后,A、B相对静止一起向右运动,如图所示.在这个过程中B对A摩擦力大小和方向是( )
A.1N、方向水平向右B.1N、方向水平向左
C.2N、方向水平向右D.2N、方向水平向左
6. 如图所示,用不同材质制成的水平桌面上有一滑块A,用跨过定滑轮的轻绳将滑块A与小物体B相连,若A与桌面间的动摩擦因数在A向右运动的过程中不断减小,不计空气和定滑轮阻力.关于A在水平桌面上由静止向右运动的过程中受到轻绳的拉力T与加速度a的变化,下列说法正确的是( )
A.T越来越小,a越来越小B.T越来越大,a越来越大
C.T越来越大,a越来越小D.T越来越小,a越来越大
7. 一人用水平推力F推木箱可使木箱沿水平面做匀速运动,该人用与斜面平行、大小为2F的力推同一木箱沿倾角为37∘的斜面匀速上升.设木箱与水平面和斜面之间的动摩擦因数相同,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8,则该动摩擦因数是( )
A.15B.14C.13D.12
8. 一物体做匀加速直线运动,在连续三秒内的总位移是6m,加速度大小为1m/s2,则该物体在这三秒内的运动情况的描述,错误的是( )
A.第一秒内的位移是1mB.第二秒内的平均速度是2m/s
C.第二秒末的瞬时速度是3m/sD.初速度为0.5m/s
9. “三车”(搅拌车、渣土车和工程车)在城市街道行驶时经常发生交通事故,造成人员伤亡和重大财产损失,合肥市正在立法严厉整治“三车”,下列关于“三车”的一些说法正确的是( )
A.“三车”和一般的小汽车相比,质量大,所以惯性大
B.“三车”和小汽车相撞时,小汽车受到的撞击力大于“三车”受到的撞击力,所以小汽车容易撞坏甚至翻车
C.“三车”和小汽车相撞时,两者受到相同大小的撞击力,但作用效果是不相同的
D.“三车”高速行驶时,发现前方出现交通状况时紧急刹车,刹车距离大是交通事故发生的主要原因,因此说明速度大,惯性大
10. 有甲、乙两船横渡同一条河,设河水流速恒定,河两岸平行。甲船航行时船身与河岸垂直,乙船航行路线与河岸垂直,且两船过河时间相等。则下列判断正确的是( )
A.甲船在静水中的速度一定小于乙船在静水中的速度
B.甲船的航程一定大于乙船的航程
C.如果甲船改变航向也一定能垂直过河
D.甲船过河的最短时间一定大于乙船过河的最短时间
11. 如图所示,一质量M=5kg的斜面C置于水平地面上,倾角为θ=37∘,质量m=1kg的B置于斜面上,B通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,A、B质量相等,连接B的一段细绳与斜面平行,A、B、C都处于静止状态,g取10m/s2,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8.则( )
A.绳的拉力为10N
B.斜面对B的摩擦力大小为4N
C.地面对C的摩擦力大小为6N
D.水平面对C的支持力大小为60N
12. 一质量为m的长木板静止在水平面上,可视为质点的小铁块(质量为m)以某一初速度v0从左端水平滑上长木板,在铁块向右运动的过程中,木板恰好保持静止.已知铁块与木板之间的动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现把小铁块的质量增大为2m,其他条件不变,已知重力加速度为g,若铁块恰好没有从木板上掉下来,则在这一过程中( )
A.木板与水平面之间的动摩擦因数0.5μ
B.铁块与木板发生相对运动的时间是2v03μg
C.木板的长度是v024μg
D.木板运动的总位移是4v029μg
二、非选择题:本题共7小题,共52分。
在用斜槽研究物体做平抛运动的实验中,下列描述正确的是( )
A.斜槽必须是光滑的
B.实验中要求出小球做平抛运动的初速度,所以需要秒表测小球做平抛运动的时间
C.小球每次必须从斜槽的同一位置由静止开始下滑
D.斜槽的末端点的切线水平
在“研究匀变速直线运动”的实验中,图为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间的时间间隔均为t=0.1s,测得AC=2.46cm,BD=3.26cm,则B点所对应的瞬时速度是________m/s,物体的加速度为________m/s2(保留2位有效数字)。
在探究牛顿第二定律的实验中:
①甲同学没有实施平衡摩擦力的步骤,其它操作规范合理。设小车质量为M,沙和沙桶的质量为m。若把沙和沙桶的重量视为小车的合力,某次实验结果发现小车加速度的实验值(利用纸带求的值)只有理论值(a=)的,若不考虑其它因素的影响,可估算小车所受摩擦力应该最接近:( )。
A.mg
B.mg
C.mg
D.mg ②乙同学没有严格控制好小车质量M与沙和沙桶质量m的大小关系,其它操作规范合理,结果在某次实验结果发现小车加速度的实验值(利用纸带求的值)只有理论值(a=)的,若不考虑其它因素的影响,可估算= 。
A、B两小球之间用长为L=10m的细线相连,同时从距地面高为h=15m处的同一点开始运动,A球做自由落体运动,B球以v0=10m/s的初速度水平抛出,空气阻力不计,g取10m/s2.求:
(1)经过多长时间连接A、B的细线拉直;
(2)细线拉直前的瞬间,B球的速度大小.
水平面上的A、B两个物体通过一根拉直的轻绳相连,如图所示.轻绳长L=1m,A的质量m1=2kg,B的质量m2=1kg,B与水平面间的动摩擦因数是A与水平面间的动摩擦因数的2倍.水平拉力F作用在物体B上,A、B以4m/s的速度一起向右做匀速运动,已知F=8N,g取10m/s2.
(1)求A与水平面间的动摩擦因数;
(2)若某时刻撤去拉力F,求经过多少时间A追上B.(撤去F后细绳不影响A、B的运动)
一倾角为θ=37∘足够长的斜面,置于水平面上,一木块(可视为质点)质量为m=0.5kg,与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.25.给木块一沿斜面向上的初速度v0=4m/s,使木块从斜面底端开始沿斜面向上运动,这一过程斜面始终静止不动,sin37∘=0.6,cs37∘=0.8,求:
(1)木块在斜面上向上运动时的加速度大小和最大位移的大小;
(2)木块上滑时,水平面对斜面的摩擦力大小.
如图所示,水平传送带以速率v=5m/s顺时针匀速转动,起点A到终点B的距离L=10m,可视为质点的两个完全相同的工件M和N,与传送带之间的动摩擦因数均为0.2,在M放到A点的瞬时,N从传送带的B点以大小为v0=4m/s的速度水平向左滑上传送带.求:
(1)N刚滑上传送带时加速度的大小和方向;
(2)经过多少时间两物体相遇;
(3)从开始运动到相遇,N所通过的路程.
参考答案与试题解析
2020-2021学年安徽省某校、六中、八中联考高一(上)期末物理试卷
一、选择题:本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一个选项符合题目要求,第9~12题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
1.
【答案】
B
【考点】
万有引力定律及其应用
牛顿运动定律的应用-超重和失重
【解析】
嫦娥五号绕月球做速率不变的圆周运动时,由月球的万有引力提供向心力;根据加速度方向判断登陆舱的运动状态;月球表面和地球表面的重力加速度不等,同一物体在月球表面和地球表面所受重力不等;月球表面无大气层,无人机不能起飞。
【解答】
A、嫦娥五号绕月球做速率不变的圆周运动时,由月球的万有引力提供向心力,所受合力不为零,故A错误;
B、嫦娥五号登陆舱在月面着陆的最后阶段会减速下降,加速度向上,此时登陆舱处于超重状态,故B正确;
C、因为月球表面和地球表面的重力加速度不等,所以由G=mg可知,嫦娥五号采集并带回地球的月球土壤在月球表面和地球表面所受重力不等,月球土壤在月球表面所受重力大约是在地球表面的,故C错误;
D、月球表面无大气层,无人机不能起飞,所以无法释放无人机,也就无法观察月球表面的情况,故D错误。
2.
【答案】
C
【考点】
弹簧连接体
轻绳、轻杆瞬时问题
【解析】
先研究烧断细绳前木块受到的静摩擦力大小,再研究烧断细绳的瞬间,抓住弹簧的弹力不能突变,分析小车和木块的受力情况,由牛顿第二定律求出加速度。
【解答】
解:烧断细绳前,对木块,由平衡条件可知,地面对木块的静摩擦力大小为f=F,
烧断细绳的瞬间,弹簧的弹力没有改变,由牛顿第二定律得:F−f=ma木,则木块的加速度为:a木=0,
对小车,由牛顿第二定律得:a车=Fm,故ABD错误,C正确.
故选C.
3.
【答案】
C
【考点】
竖直上抛运动
牛顿运动定律的应用—从受力确定运动
匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】
由最后1s内的位移求出上升的加速度,由牛顿第二定律求出阻力,再第二次使用牛顿第二定律求出下降的加速度,最后由位移-时间公式求出下降过程的第一秒内通过的位移。
【解答】
解:设小球向上运动时的加速度大小为a1,最后1s内上升的高度为h1,则:h1=12a1t2,代入t=1s和h1=6m,可得: a1=12m/s2,
设小球的质量为m,受到的阻力为f,由牛顿第二定律可得小球上升过程中:mg+f=ma1,
设小球下落得过程中的加速度大小为a2,由牛顿第二定律可得:mg−f=ma2,可得:a2=8m/s2,
下降过程的第一秒内通过的位移:h2=12a2t2=12×8×12m=4m.
故选C.
4.
【答案】
B
【考点】
弹簧连接体
牛顿运动定律的应用—从受力确定运动
【解析】
先以木块A为研究对象,根据牛顿第二定律求出弹簧的弹力大小,再以木块B为研究对象,根据牛顿第二定律求出B的加速度大小。
【解答】
解:设木块A的加速度是1.2m/s2时弹簧的弹力大小为F′,
以木块A为研究对象,根据牛顿第二定律得:F−F′=mAaA,解得F′=0.6N,
再以木块B为研究对象,根据牛顿第二定律得:F′=mBaB,解得aB=0.6m/s2,故ACD错误,B正确.
故选B.
5.
【答案】
A
【考点】
摩擦力的计算
动力学中的整体法与隔离法
【解析】
对整体受力分析由牛顿第二定律求解加速度,再对A物体受力分析,由牛顿第二定律求出摩擦力大小和方向。
【解答】
解:设A的质量为m,则B的质量为2m,对整体分析可知,整体受重力、支持力和水平拉力的作用做匀加速运动,由牛顿第二定律可得:F=(m+2m)a,解得:a=F3m,
再对A受力分析可知,A受重力、支持力以及B的静摩擦力作用,加速度与整体加速度相同,合力等于静摩擦力,由牛顿第二定律可得f=ma=F3m×m=F3=1N,
方向与拉力方向相同,即水平向右,故A正确,BCD错误.
故选A.
6.
【答案】
D
【考点】
轻绳连接体
牛顿运动定律的应用—从受力确定运动
【解析】
对AB整体分析,根据牛顿第二定律求得加速度的表达式,即可判断加速度的大小,然后隔离B物体,利用牛顿第二定律求得轻绳的拉力,即可判断。
【解答】
解:设A的质量为M,B的质量为m,对AB组成的整体,根据牛顿第二定律可得:mg−μMg=(M+m)a,解得a=mg−μMgM+m,
由于动摩擦因数减小,故a逐渐增大,
对物体B受力分析,根据牛顿第二定律可得:mg−T=ma,解得T=m(g−a),由于a增大,故T减小,则ABC错误,D正确.
故选D.
7.
【答案】
D
【考点】
平衡条件的基本应用
动摩擦因数
【解析】
水平推力或沿斜面推木箱,木箱均受力平衡,根据平衡条件结合摩擦力的计算公式求解。
【解答】
解: 设木箱的质量为m,与水平面和斜面之间的动摩擦因数均为μ,
用水平推力F推木箱使木箱沿水平面做匀速运动时,根据平衡条件可得:F=μmg,
用2F的力推同一木箱沿倾角为37∘的斜面匀速上升,则有:2F=mgsin37∘+μmgcs37∘,
联立解得:μ=12,故D正确,ABC错误.
故选D.
8.
【答案】
C
【考点】
匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】
根据推论△x=aT2求出相邻1s内位移之差,结合连续三秒内的总位移求第一秒内和第二秒内的位移,从而求得第二秒内的平均速度。根据后2s内的平均速度求第二秒末的瞬时速度。由速度-时间公式求初速度。
【解答】
解:A.设物体在第一秒内、第二秒内、第三秒内的位移分别为x1、x2、x3,
由Δx=aT2得:x2−x1=x3−x2=aT2,
T=1s,x1+x2+x3=6m,
联立解得:x1=1m,故A正确;
B.第二秒内的位移为x2=x1+aT2=2m,第二秒内的平均速度为v2=x2T=2m/s,故B正确;
C.物体在第二秒和第三秒内的位移为x′=x−x1=5m,第二秒末的瞬时速度等于物体在第二秒和第三秒内的平均速度,则v2=x′2T=2.5m/s,故C错误;
D.由v2=v0+2aT解得初速度为v0=0.5m/s,故D正确.
本题选错误的,故选C.
9.
【答案】
A,C
【考点】
惯性
作用力和反作用力
【解析】
质量是惯性的唯一量度,质量大的惯性大;根据牛顿第三定律判断;任何物体在任何情况下都有惯性,惯性大小与物体的运动状态无关。
【解答】
解:AD.质量是惯性大小的唯一量度,惯性的大小与速度无关,所以“三车”和一般的小汽车相比,质量大,惯性大,故A正确,D错误;
BC.“三车”和小汽车相撞时,小汽车受到的撞击力与“三车”受到的撞击力是一对相互作用力,大小相等,撞击力是作用在不同的物体上,产生的作用效果是不相同的,故B错误,C正确.
故选AC.
10.
【答案】
A,B,D
【考点】
运动的合成与分解
合运动与分运动的概念
【解析】
船垂直于河岸方向的速度决定航行时间的长短;根据运动的独立性,水速方向的速度不影响航行时间,水流越大,水流方向的位移就越大,航线也就越长.
【解答】
AB、若船以最短时间渡河,则需船速(船在静水中的速度)垂直于河岸时,即船身必须垂直河岸过河,甲船船速与河岸垂直,乙船船速与河岸成某一角度向上偏移,由于两船过河时间相等,故甲船在静水中的速度一定小于乙船在静水中的速度,并且甲船的航程一定大于乙船的航程,故AB正确;
C、当静水速大于水流速,静水速与水流速的合速度方向与河岸垂直时,渡河位移最小,若船速小于水流速度,则不可能垂直过河,故C错误。
D、若船以最短时间渡河,则需船速(船在静水中的速度)垂直于河岸时,即船身必须垂直河岸过河,由以上分析可知甲船在静水中的速度一定小于乙船在静水中的速度,则由t=可知,河宽d相等时,甲船过河的最短时间一定大于乙船过河的最短时间,故D正确。
11.
【答案】
A,B
【考点】
力的合成与分解的应用
整体法与隔离法在平衡问题中的应用
【解析】
以A为研究对象,根据平衡条件求解细绳的拉力大小;
以物体B为研究对象,分析受力情况,由平衡条件求斜面对B的摩擦力大小;
研究B、C整体,分析受力情况,由平衡条件求地面对斜面体的支持力大小和地面对斜面体的摩擦力大小。
【解答】
解:A.对A受力分析,绳的拉力T=mAg=10N,故A正确;
B.由于A和B的质量相等,则B的重力沿斜面向下的分力小于细绳的拉力T,则B受到的斜面的摩擦力fB方向沿斜面向下,沿斜面方向根据平衡条件可得:T=fB+mgsin37∘,解得:fB=4N,故B正确;
CD.以B和C整体为研究对象,受到总重力、轻绳的拉力、地面的支持力和摩擦力,如图所示:
水平方向地面对斜面体C的摩擦力大小为:f=Tcs37∘=10×0.8N=8N,
竖直方向由平衡条件可得支持力大小为:N=(M+m)g−Tsin37∘=(5+1)×10N−10×0.6N=54N,故CD错误.
故选:AB.
12.
【答案】
A,B
【考点】
板块模型问题
【解析】
对两物体进行受力分析,根据木板平衡的条件即可求出;当铁块质量发生变化后,先分析木板是否能滑动,然后由牛顿第二定律分别求出二者的加速度,结合铁块恰好没有从木板上掉下来的条件利用运动学公式即可求得。
【解答】
解:A.小铁块(质量为m)运动的过程中,木板恰好保持静止,对木板分析,则μmg−μ′⋅2mg=0,解得μ′=0.5μ,故A正确;
B.小铁块的质量增大为2m,铁块与木板间的滑动摩擦力f1=μ⋅2mg=2μmg,木板与地面间的最大静摩擦力f2=0.5μ⋅3mg=1.5μmg
故选AB.
二、非选择题:本题共7小题,共52分。
【答案】
C,D
【考点】
研究平抛物体的运动
【解析】
明确研究平抛运动的原理和方法,从而明确实验中应注意的事项。
【解答】
A、每次实验小球必须从斜槽的同一位置由静止释放,所用斜槽不必光滑,只要到达底端的速度相同即可,故A错误;
B、将所得出的轨迹水平方向按x0等分,则根据水平方向匀速运动可知,运动时间相同,根据竖直方向匀变速直线运动,由△h=gT2,可以求出时间T,根据x0=v0T即可以求出其初速度的大小,故不需要用秒表测量平抛运动的时间,根据轨迹即可求出平抛运动的初速度,故B错误;
C、为了保证小球到达斜槽末端的速度相同,所以每次实验中小球必须从斜槽的同一位置由静止开始下滑,故C正确;
D、为了保证小球水平抛出,斜槽末端点的切线必须水平,故D正确。
【答案】
0.12,0.40
【考点】
探究小车速度随时间变化的规律
【解析】
纸带实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动中时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,可计算出打B点时纸带运动的瞬时速度;
依据匀变速直线运动,故可用推论:△x=at2,及v=v0+at求解加速度。
【解答】
匀变速直线运动中时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vB== m/s≈0.12m/s
同理,那么C点的瞬时速度为,vC==m/s≈0.16m/s
由:v=v0+at代入数据,解得:a==m/s2=0.40m/s2;
【答案】
D
【考点】
验证牛顿第二运动定律
【解析】
①实验操作中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够,均会造成加速度的偏差,由牛顿第二定律和题意列方程就能求得阻的大小;
②若未满足m<
①甲同学没有实施平衡摩擦力的步骤,但其他步骤规范,据牛顿第二定律有a==由题意其值只有理论值(a=)的,所以,解得:f=,故ABC错误,D正确;
②乙同学没有严格控制好小车质量M与沙和沙桶质量m的大小关系,据牛顿第二定律有a=,由题意其值只有理论值(a=)的,所以=,解得:=。
【答案】
(1)经过1s时间连接A、B的细线拉直;
(2)细线拉直前的瞬间,B球的速度大小是102m/s.
【考点】
平抛运动基本规律及推论的应用
平抛物体与自由落体同时落地
【解析】
(1)A球做自由落体运动,B球做平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动,当B球的水平位移等于细线长度L时,连接A、B的细线拉直,由x=v0t求运动时间。
(2)由vy=gt求出细线拉直前的瞬间,B球的竖直分速度大小,再与水平速度合成求速度大小。
【解答】
解:(1)A球做自由落体运动,B球做平抛运动,在竖直方向上做自由落体运动,当B球的水平位移等于细线长度L时,连接A、B的细线拉直,则L=v0t,可得t=Lv0=1010s=1s.
(2)细线拉直前的瞬间,B球的竖直分速度大小vy=gt=10×1m/s=10m/s,
则细线拉直前的瞬间,B球的速度大小v=v02+vy2=102+102m/s=102m/s.
【答案】
(1)A与水平面间的动摩擦因数为0.2;
(2)若某时刻撤去拉力F,经过1s时间A追上B.
【考点】
轻绳连接体
平衡条件的基本应用
匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】
(1)对AB整体受力分析,根据共点力平衡求得动摩擦因数;
(2)对物体A和B,根据牛顿第二定律求得加速度,利用运动学公式求得时间。
【解答】
解:(1)对AB整体分析,设A与水平面的动摩擦因数为μ,
根据共点力平衡可得:F−μm1g−2μm2g=0,解得μ=0.2.
(2)若某时刻撤去拉力F,根据牛顿第二定律可得:对A,μm1g=m1aA,解得aA=2m/s2,
对B,2μm2g=m2aB,解得aB=4m/s2,
B减速到零通过的位移为xB=v22aB=422×4m=2m,
A追上B通过的位移为xA=L+xB=1m+2m=3m,
对A,根据位移—时间公式可得:xA=vt−12a1t2,解得t=1s或者t=3s(舍去).
【答案】
(1)木块在斜面上向上运动时的加速度大小为8m/s2,最大位移的大小为1m;
(2)木块上滑时,水平面对斜面的摩擦力大小为3.2N.
【考点】
用牛顿运动定律分析斜面体模型
匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】
(1)根据牛顿第二定律求解木块的加速度大小为,根据速度-位移关系可得最大位移的大小;
(2)求出木块的加速度在水平方向的分量,以整体为研究对象,水平方向根据牛顿第二定律求解摩擦力的大小。
【解答】
解:(1)木块向上运动过程中摩擦力方向沿斜面向下,木块受到重力、支持力和摩擦力作用,
根据牛顿第二定律可得:mgsinθ+μmgcsθ=ma,
解得加速度大小为:a=8m/s2,
根据速度—位移关系可得最大位移的大小:0=v02−2ax,x=1m;
(2)以斜面为研究对象:f2=N1sin37∘+f1cs37∘,
f2=3.2N.
【答案】
(1)N刚滑上传送带时加速度的大小为2m/s2,方向向右;
(2)经过2.5s两物体相遇;
(3)从开始运动到相遇,N所通过的路程为4.25m.
【考点】
传送带模型问题
【解析】
(1)根据N刚滑上传送带时相对于传送带的速度方向确定摩擦力的方向,由此确定加速度方向,根据牛顿第二定律求解加速度的大小;
(2)分析两个工件的运动情况,求出N的速度减速到零的时间和二者的位移,再求出M达到传送带速度时二者的位移和时间,由此进行判断;
(3)根据各个时间段N的运动情况求解从开始运动到相遇,N所通过的路程。
【解答】
解:(1)N刚滑上传送带时相对于传送带向左运动,所以摩擦力方向向右,加速度的方向向右,
加速度的大小为:a=μmNgmN=μg=0.2×10m/s2=2m/s2;
(2)工件M向右做加速运动,加速度大小也为a=2m/s2,
N的速度减速到零的时间为:t1=v0a=42s=2s,
此过程N的位移为:x1=v02t1=42×2m=4m,
M的位移x2=12at12=12×2×22m=4m,
此时二者相距Δx=L−x1−x2=10m−4m−4m=2m,
以后N开始向右加速,再经过t2,M的速度达到与传送带速度相等,则:t2=v−v0a=5−42s=0.5s,
此过程中M向右的位移为:x2′=v+v02t2=5+42×0.5m=2.25m,
N向右的位移为:x1′=12at22=12×2×0.52m=0.25m,
此过程中M比N多走的位移:Δx′=x2′−x1′=2.25m−0.25m=2m=Δx,
所以M刚好达到与传送带速度相等,二者相遇,经过的时间为:
t=t1+t2=2s+0.5s=2.5s;
(3)从开始运动到相遇,N所通过的路程为:s=x1+x1′=4m+0.25m=4.25m.
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