关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.开始下落时,速度、加速度均为零
B.开始下落时,速度为零,加速度为g
C.下落过程中,速度、加速度都在增大
D.下落过程中,速度增大,加速度不变
如图所示,一质量为m的小球在水平细线和与竖直方向成θ角的弹簧作用下处于静止状态,已知弹簧的劲度系数为k,试确定剪断细线的瞬间,小球加速度的大小和方向.
图3-3-18
【解析】:取小球为研究对象,作出其平衡时的受力示意图,如图所示,细线拉力大小F′=mgtanθ,
弹簧拉力F=mg/cosθ.
若剪断细线,则拉力F′突变为零,但弹簧的伸长量不突变,故弹簧的弹力不突变,此时小球只受两个力的作用.在竖直方向上,弹簧拉力的竖直分量仍等于重力,故竖直方向上仍受力平衡;在水平方向上,弹簧弹力的水平分量
F水平=Fsinθ=mgsinθ/cosθ=mgtanθ,
力F水平提供加速度,故剪断细线瞬间,小球的加速度大小为a==gtanθ,加速度方向为水平向右.
一个质量为20 kg的物体,从斜面的顶端由静止匀加速滑下,物体与斜面间的动摩擦因数为0.2,斜面与水平面间的夹角θ为37°.求物体从斜面下滑过程中的加速度.(g取10 m/s2)
【解析】:物体受力如图所示.
x轴方向:Gx-f=ma.
y轴方向:N-Gy=0.其中f=μN,
所以a=gsinθ-μgcosθ=4.4 m/s2.
(2011年高考天津卷)如图3-3-17所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力( )
图3-3-17
A.方向向左,大小不变
B.方向向左,逐渐减小
C.方向向右,大小不变
D.方向向右,逐渐减小
【解析】:选A.对A、B整体受力分析如图所示,滑动摩擦力f使整体产生加速度a,a等于μg不变,对B受力分析知,B所受静摩擦力f=mB·a=μmBg,大小不变,方向向左,故A对,B、C、D错.
.如图所示,吊篮P悬挂在天花板上,与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的两轻弹簧系住,当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间,吊篮P和物体Q的加速度大小分别是( )
图3-3-16
A.aP=g、aQ=2g
B.aP=2g、aQ=g
C.aP=g、aQ=0
D.aP=2g、aQ=0
【解析】:选D.悬挂吊篮的细绳烧断瞬间,两弹簧的长度不突然改变,两弹簧的弹力也不改变,细绳中原有的大小为2mg的拉力消失,则吊篮P的合力与细绳的原拉力等大反向,即合外力大小为2mg,方向竖直向下,所以吊篮P的加速度aP==2g.细绳被烧断瞬间,两弹簧对物体Q的作用力不变,所以合外力依然为零,其加速度aQ=0,故D项对.
两物体A、B静止于同一水平面上,与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB,它们的质量分别为mA、mB,用平行于水平面的力F拉动物体A、B,所得加速度a与拉力F的关系如图3-3-15所示,则( )
图3-3-15
A.μA=μB,mA>mB
B.μA>μB,mA<mB
C.μA=μB,mA=mB
D.μA<μB,mA>mB
【解析】:选B.根据牛顿第二定律有F-μmg=ma,则a=-μg.
当F=0时,a=-μg,由图像可知μA>μB.
当F为某一值时a=0,则-μg=0,m=,
由于μA>μB,所以mA<mB,故B正确.