高中 | 斜面问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

斜面问题

如图($a$)所示为一款滑杆运输装置自动回拉系统,滑杆与水平面的夹角为$30^\circ$,滑杆上套着一质量$m=1.0\;\rm kg$的小球(可视为质点)。某次测试中,该系统向小球提供沿滑杆方向的外力$F$,小球从$A$点静止出发,规定沿滑杆向上为$F$的正方向,$F$随小球与$A$点间距离$x$的变化关系如图($b$)所示,小球所受摩擦力可忽略不计,$g$$10\;\rm m/s^{2}$,则小球$(\qquad)$

["

$A$点开始$0\\sim 2\\;\\rm m$运动过程中加速度大小为$10\\;\\rm m/s^{2}$

","

$x=4\\;\\rm m$时速度大小为$0$

","

$A$点开始$0\\sim 2\\;\\rm m$运动的时间大于$2\\sim 4\\;\\rm m$的时间

","

$A$点开始$0\\sim 2\\;\\rm m$运动的时间小于$2\\sim 4\\;\\rm m$的时间

"]
[["B"]]

$\rm A$$0\sim 2\;\rm m$运动过程中沿杆方向受力分析$F-mg\sin30^{\circ}=ma_{1}$

解得$a_{1}=15\;\rm m/s^{2}$,故$\rm A$错误;

$\rm BCD$$2\sim 4\;\rm m$运动过程中沿杆方向受力分析$F+mg\sin30^\circ=ma_{2}$

解得$a_{2}=-15\;\rm m/s^{2}$

运动到$2\;\rm m$时的时间$t_{1}=\sqrt{\dfrac{2x}{a_{1}}}$,解得$t_{1}=\dfrac{2}{\sqrt{15}}\;\rm s$

运动到$2\;\rm m$时的速度$v_{2}=a_{1}t_{1}$,解得$v_{2}=2\sqrt{15}\;\rm m/s$

$x=v_{2}t_{2}+\dfrac{1}{2}a_{2}t_{2}^{2}$可得$2\sim 4\;\rm m$的运动时间$t_{2}=\dfrac{2}{\sqrt{15}}\;\rm s$,即从$A$点开始$0\sim 2\;\rm m$运动的时间小于$2\sim 4\;\rm m$的时间,由$v=v_{2}+a_{2}t_{2}$可得$x=4\;\rm m$的速度$v=0$,故$\rm B$正确,$\rm CD$错误。

故选:$\rm B$

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如图所示,质量为的物体在沿斜面的恒力作用下从底端沿斜面向上匀速运动到顶端,斜面高,倾斜角为。现撤去力,将物体放在斜面顶端,发现物体在轻微扰动后可匀速下滑,重力加速度大小为。则在物体上升过程中,恒力做的功为 如图甲所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,细线一端与可看成质点的质量为的小球相连,另一端穿入小孔与力传感器(位于斜面体内部)连接,传感器可实时记录细线拉力大小及扫过的角度。初始时,细线水平,小球位于小孔的右侧,现敲击小球,使小球获得一平行于斜面向上的初速度,测得细线拉力的大小随细线扫过角度的变化图像如图乙所示,图中已知,小球到点距离为,重力加速度为,则下列说法正确的是 如图所示,将质量为的小球从倾角的光滑斜面上点以速度水平抛出(即),小球运动到点,已知间的高度,重力加速度取,则小球从点运动到点所用的时间和到达点时的速度大小分别为 如图所示,细线的一端固定在倾角为的光滑楔形滑块的顶端处,细线的另一端拴一质量为的小球,静止时细线与斜面平行,(已知重力加速度为)。则下列判断正确的是 如图,静止在光滑水平面上的斜面体,质量为,倾角为。其斜面上有一静止的滑块,质量为,两者之间的动摩擦因数为,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,重力加速度为,现给斜面体施加水平向右的力使斜面体加速运动,下列说法正确的是 如图所示,在倾角为的斜面体顶端用轻质细绳平行斜面系一质量为的光滑小球,现对斜面体施加一个力,在水平拉力的作用下,斜面体从静止开始向左加速运动。加速过程中,下列说法正确的是
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