1.一小物块从倾角为α=30°的足够长的斜面底端以初速度v0=10 m/s沿斜面向上运动(如图所示),已知物块与斜面间的摩擦因数μ=,g取10 m/s2,则物块在运动时间t=1.5 s时离斜面底端的距离为( )
A.3.75 m B.5 m
C.6.25 m D.15 m
【解析】选B。由牛顿第二定律得沿斜面向上运动的加速度大小a=g sin α+μg cos α=10 m/s2
物块运动到最高点的时间t1==1 s<1.5 s,由于g sin α=μg cos α,物块到最高点速度为零即停止。所以物块离斜面底端的距离为x=\s\up1(20=5 m,故A、C、D错误B正确。
二、动力学中的图像问题(科学思维)
2.沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度-时间图线如图所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数,在0~5 s、5~10 s、10~15 s内F的大小分别为F1、F2和F3,则( )
A.F1<F2 B.F2>F3
C.F1>F3 D.F1=F3
【解析】选A。由题图可知,0~5 s内加速度a1=0.2 m/s2,方向沿斜面向下,设斜面倾角为θ,与物体之间的动摩擦力为f,根据牛顿第二定律有mg sin θ-f-F1=ma1,F1=mg sin θ-f-0.2m;5~10 s 内加速度a2=0,根据牛顿第二定律有mg sin θ-f-F2=ma2,F2=mg sin θ-f;10~15 s内加速度a3=-0.2 m/s2,方向沿斜面向上,根据牛顿第二定律有mg sin θ-f-F3=ma3,F3=mg sin θ-f+0.2m。故可得:F3>F2>F1,选项A正确。
3.如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上。一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动。观察小球从开始下落到第一次运动至最低点的过程,下列关于小球的速度v或加速度a随时间t变化的图像中符合实际情况的是( )
【解析】选A。小球开始接触弹簧时,合力向下,向下做加速度逐渐减小的加速运动,运动到某个位置时,重力等于弹簧弹力,合力为零,加速度为零,速度最大,然后重力小于弹力,合力方向向上,向下做加速度逐渐增大的减速运动,运动到最低点时,速度为零,加速度最大,根据对称性可知,到达最低端时加速度大于g,且加速度a随时间t的变化为非线性变化,故A正确,B、C、D错误。