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图l中,质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平...

图l中,质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F,在0~3s内F的变化如图2所示,图中F以mg为单位,重力加速度g=10 m/s2.整个系统开始时静止.
(1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度;
(2)在同一坐标系中画出0~3s内木板和物块的v-t图象,据此求0~3s内物块相对于木板滑过的距离.
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(1)分别对物块和木板进行受力分析,求出其加速度,根据匀变速直线运动的基本公式即可求解速度; (2)根据受力分析得出物块和木板的运动情况,画出速度-时间图象,在0~3s内物块相对于木板的距离△s等于木板和物块v-t图线下的面积之差. 【解析】 (1)设木板和物块的加速度分别为a和a',在t时刻木板和物块的速度分别为vt和vt′,木板和物块之间摩擦力的大小为f,依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得:对物块 f=ma'①          f=μmg②          ③        对木板  F-f=2ma④          ⑤ 由①②③④⑤式与题中所给条件得v1=4m/s,v1.5=4.5m/s,v2=4m/s,v3=4m/s⑥                           v′2=4m/s,v′3=4m/s⑦    (2)由⑥⑦式得到物块与木板运动的v-t图象,如图所示. 在0~3s内物块相对于木板的距离△s等于木板和物块v-t图线下的面积之差, 即图中带阴影的四边形面积,该四边形由两个三角形组成, 上面的三角形面积为0.25m,下面的三角形面积为2m,因此△s=2.25 m 答:(1)1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度分别为:v1=4m/s,v1.5=4.5m/s,v2=4m/s,v3=4m/s,v′2=4m/s,v′3=4m/s;(2)在同一坐标系中0~3s内木板和物块的v-t图象如图所示,0~3s内物块相对于木板滑过的距离为2.25m.
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考点分析:
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如图所示,一质量M=5kg的平板小车静止在水平地面上,小车与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,现在给小车施加一个水平向右的拉力F=15N,经t=3s后将一质量为m=2kg的货箱,(可视为质点)无初速度地放置于平板车上,货箱与小车间的动摩擦因数μ2=0.4,货箱最后刚好未从小车上落下,求货箱刚放上小车时离车后端的距离.

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如图所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系.小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录沙桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的沙子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线.
①a-F图象斜率的物理意义是   
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理?
答:     (填“合理”或“不合理”).
③本次实验中,是否应该满足M≫m这样的条件?
答:    (填“是”或“否”);理由是   
(2)验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反比:保持桶内沙子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些沙子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的沙子总质量不变,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a为纵轴,应该以    倒数为横轴.
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“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示.
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(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸袋如图乙所示.计时器大点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表
砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因.
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A.物体的质量
B.斜面的倾角
C.物体能静止在斜面上所施加的最小外力
D.加速度为6m/s2时物体的速度
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A.地面对物体M的摩擦力先向左后向右
B.地面对物体M的摩擦力方向没有改变
C.地面对物体M的支持力总大于(M+m)g
D.物块m上、下滑动时的加速度大小相同
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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