- 力的分解
- 共1401题
如图,质量m=2kg的物体在水平外力的作用下在一水平面上运动,物体和水平面间的动摩擦因数μ=0.1,已知物体运动过程中的坐标与时间的关系为x=3.0t(m),y=0.2t2(m),g=10m/s2.根据以上条件求:
(1)t=10s时物体的位置坐标;
(2)t=10s时物体的速度大小;
(3)t=10s时刻水平外力的大小.
正确答案
(1)、t=10s时,物体在x轴方向运动位移:x=3t=3×10m=30m,
物体在y轴方向运动位移:y=0.2t2=0.2×102m=20m,
这时物体的位置坐标为(30m,20m).
(2)、t=10s时,x轴方向的速度:vx=3m/s,y轴方向的速度为:vy=at=0.4×10m/s=4m/s,
物体的合速度为:v==
m/s=5m/s.
(3)、物体的加速度大小为:a=0.4m/s2
物体所受的摩擦力:Ff=μmg=0.1×2×10N=2
N.方向与合速度方向一致,设与x轴方向的夹角为θ.
则x轴方向的力:Fx=Ffx=Ffcosθ=2×
N,
y轴方向的力:Fy-Ffy=ma,解出Fy=Ffsinθ+ma=2×
+2
×0.4N=2
×1.2N,
∴水平外力的大小:F==
N=6N.
答:(1)、t=10s时刻物体的位置坐标是(30m,20m).
(2)、t=10s时刻物体的速度的大小是5m/s.
(3)、t=10s时刻水平外力的大小是6N.
如图所示,矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场,虚线框外为真空区域,半径为R,内壁光滑,内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内,直径AB垂直于水平虚线MN,圆心O恰好在MN的中点,半圆管的一半处于电场中,一质量为m,可视为质点的带正电,电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内,小球从B点穿过后,能够通过B点正下方的C点,重力加速度为g,小球在C点处的加速度大小为g.求:
(1)带匀强电场场强E;
(2)小球在到达B点前一瞬间时,半圆轨道对它的作用力的大小;
(3)要使小球能够到达B点正下方C点,虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件?
正确答案
(1)小球在C处受水平向右的电场力F和竖直方向的重力mg,由题,加速度为g
则由=m(
g)
解得 E=
(2)小球从A→B过程,根据动能定理得:
mg•2R-qER=m
解得:vB=
根据牛顿第二定律得:
N-mg=m
代入解得:N=mg
(3)小球从B→C水平方向做匀减速直线运动,竖直方向做自由落体运动
水平方向:ax==
g
竖直方向:ay=g
设向左减速时间为t,则有t==
x=vBt=
y=g(2t)2=
虚线框MNPQ的宽度应满足条件L>2R,高度应满足条件H>R+=
.
答:
(1)带匀强电场场强E=;
(2)小球在到达B点前一瞬间时,半圆轨道对它的作用力的大小为N=mg;
(3)要使小球能够到达B点正下方C点,虚线框MNPQ的宽度应满足条件L>2R,高度应满足条件H>.
汽艇在静水中的速度是10km/h,河水水流的速度是6km/h,河宽是600m,汽艇渡河所用的最短时间是多少?为使它渡河的位移最短,汽艇渡河又用多少时间?
正确答案
当静水速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短,t1==
s=216s.
当合速度的方向与河岸垂直时,渡河的位移最短,根据平行四边形定则,合速度v==8km/h,渡河的时间t2=
=
s=270s.
故渡河的最短时间为216s.渡河位移最短时,时间为270s.
如图所示,M、N为两块左右放置的竖直平行金属板,两板的间距为d,有一质量为m、电量为q(q>0)的粒子从N板的内侧下端的A点以竖直向上的速度飞入两板间,而能从M板的B孔水平飞出.已知B比A高2d,重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)M、N板间的电场强度的大小.
(2)粒子刚飞入时速度为vA,和它从B孔飞出时的速度vB.
(3)粒子从B孔飞出后,落到与A点等高的C点时,速度vC的大小.
正确答案
(1)由某一运动的分运动的等时性,可知粒子的竖直分运动和水平分运动所经历的时间必然相等.竖直分运动的加速度为g,位移为2d,水平分运动的加速度为,位移为d,故由运动学关系有竖直方向2d=
gt2
水平方向d=•t2 联解可得:E=
(2)对粒子的竖直分运动有vA==2
;同理,对水平分运动有vB=
将E=代人得:vB=
(3)由B到C,只受重力作用,运用动能定理,有mg•2d=m
-
m
将vB=代人得:vC=
答:(1)M、N板间的电场强度的大小E=.
(2)粒子刚飞入时速度为vA,和它从B孔飞出时的速度vB=.
(3)粒子从B孔飞出后,落到C点时速度vC=.
玻璃生产线上,宽9m的成型玻璃板以2m/s的速度连续不断地向前行进,在切割工序处,金刚钻的割刀速度为8m/s,为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形,金刚钻割刀的轨道方向应控制为______切割一次的时间为______.
正确答案
设金刚钻割刀的轨道方向与玻璃板的夹角为θ,因为合速度的方向与玻璃板垂直,根据平行四边形定则得,cosθ==
=0.25,则θ=arccos0.25=75.5°.
合速度的大小v==2
m/s,则切割一次的时间t=
=
s≈1.16s.
故答案为:与玻璃板的夹角为arccos0.25=75.50,1.16s
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