如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块 P,P置于水平…——2024 高考物理第 2 题答案解析

2024_全国甲卷 (2024·物理)

2024 全国 第 2 题 单选题 区分题
2024_全国甲卷 (2024·物理)

2.如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块 P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量 $m$ ,并测量 P 的加速度大小 $a$ ,得到$a-m$ 图像。重力加速度大小为 $g$ 。在下列 $a-m$ 图像中,可能正确的是

A.
B.
C.
D.
参考答案

D

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这道题真正考什么?

核心知识
连接体问题
核心考法
隔离法受力分析图像法
关键能力
应用单选题
最容易错
图像斜率或面积含义误读隐含条件忽略
难度
区分题
下一步

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同知识点

同一个知识,换种问法

匹配依据:连接体问题 · 牛顿第二定律

同考法

换个题面,方法仍然适用

匹配依据:受力分析 · 整体法

完整解析 · 逐步详解

【答案】D
【解析】
【详解】设 P 的质量为 $M, \mathrm{P}$ 与桌面的动摩擦力为 $f$ ;以 P 为对象,根据牛顿第二定律可得

$$ T-f=M a $$

以盘和砝码为对象,根据牛顿第二定律可得

$$ m g-T=m a $$

联立可得

$$ a=\frac{m g-f}{M+m}=\frac{g-\frac{f}{m}}{M+m} \cdot m $$

可知当砝码的重力大于 $f$ 时,才有一定的加速度,当 $m$ 趋于无穷大时,加速度趋近等于 $g$ 。
故选 D。

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如图,光滑水平地面上有一质量为 $2 m$ 的小车在水平推力 $F$ 的作用下加速运动。车厢内有质量均为 $m$的 A、B 两小球,两球用轻杆相连,A 球靠在光滑左壁上,B 球处在车厢水平底面上,且与底面的动摩擦因数为 $\mu$ ,杆与坚直方向的夹角为 $\theta$ ,杆与车厢始终保持相对静止假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是

A. 若 B 球受到的摩擦力为零,则 $F=2 m g \tan \theta$
B. 若推力 $F$ 向左,且 $\tan \theta \leq \mu$ ,则 $F$ 的最大值为 $2 m g \tan \theta$
C. 若推力 $F$ 向左,且 $\mu<\tan \theta \leq 2 \mu$ ,则 $F$ 的最大值为 $4 m g(2 \mu-\tan \theta)$
D. 若推力 $F$ 向右,且 $\tan \theta>2 \mu$ ,则 $F$ 的范围为 $4 m g(\tan \theta-2 \mu) \leq F \leq 4 m g(\tan \theta+2 \mu)$
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如图,一长度 $l=1.0 \mathrm{~m}$ 的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上,薄板的右端与平台的边缘 $O$ 对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动,当薄板运动的距离 $\Delta l=\frac{l}{6}$ 时,物块从薄板右端水平飞出;当物块落到地面时,薄板中心恰好运动到 $O$ 点。已知物块与薄板的质量相等。它们之间的动摩擦因数 $\mu=0.3$ ,重力加速度大小 $g=10 \mathrm{~m} / \mathrm{s}^{2}$ 。求
(1)物块初速度大小及其在薄板上运动的时间;
(2)平台距地面的高度。

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某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间动摩擦因数的实验,所用器材如下:钉有橡胶皮的长木板、质量为 $2 5 0 \mathrm { g }$ 的木质滑块(含挂钩)、细线、定滑轮、弹簧测力计、慢速电机以及砝码若干。实验装置如图甲所示。




实验步骤如下:
①将长木板放置在水平台面上,滑块平放在橡胶面上;
②调节定滑轮高度,使细线与长木板平行(此时定滑轮高度与挂钩高度一致);

③用电机缓慢拉动长木板,当长木板相对滑块匀速运动时,记录弹簧测力计的示数F;
④在滑块上分别放置50g、100g和150g的砝码,重复步骤③;
⑤处理实验数据(重力加速度 $g$ 取 $9 . 8 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 } )$
实验数据如下表所示:
<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>滑块和砝码的总质量M/g</td><td rowspan=1 colspan=1>弹簧测力计示数F/N</td><td rowspan=1 colspan=1>动摩擦因数μ</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>250</td><td rowspan=1 colspan=1>1.12</td><td rowspan=1 colspan=1>0 457</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>300</td><td rowspan=1 colspan=1>1.35</td><td rowspan=1 colspan=1>a</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>350</td><td rowspan=1 colspan=1>1.57</td><td rowspan=1 colspan=1>0.458</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>400</td><td rowspan=1 colspan=1>1.79</td><td rowspan=1 colspan=1>0.457</td></tr></table>

完成下列填空:

(1)表格中 a 处的数据为 (保留 3 位有效数字);

(2)其它条件不变时,在实验误差允许的范围内,滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小 \_\_,与接触面上压力的大小 (以上两空填“成正比”“成反比”或“无关”);

(3)若在实验过程中未进行步骤②,实验装置如图乙所示,挂钩高于定滑轮,则的测量结果将(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

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