- 牛顿运动定律的综合应用
- 共404题
如图所示,一工件置于水平地面上,其AB段为一半径的光滑圆弧轨道,BC段为一长度的粗糙水平轨道,二者相切与B点,整个轨道位于同一竖直平面内,P点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块,其质量,与BC间的动摩擦因数。工件质,与地面间的动摩擦因数。(取
(1)若工件固定,将物块由P点无初速度释放,滑至C点时恰好静止,求P、C两点间的高度差h。
(2)若将一水平恒力F作用于工件,使物体在P点与工件保持相对静止,一起向左做匀加速直线运动
①求F的大小
②当速度时,使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移),物块飞离圆弧轨道落至BC段,求物块的落点与B点间的距离。
正确答案
见解析。
解析
(1)物块从P点下滑经B点至C点的整个过程,根据动能定理得
①
代入数据得
②
(2)①设物块的加速度大小为,P点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为,由几何关系可得
③
根据牛顿第二定律,对物体有
④
对工件和物体整体有
⑤
联立②③④⑤式,代入数据得
⑥
②设物体平抛运动的时间为,水平位移为,物块落点与B间的距离为 , 由运动学公式可得
⑦
⑧
⑨
联立②③⑦⑧⑨式,代入数据得
⑩
知识点
雨摘下落时所受到的空气阻力与雨滴的速度有关,雨滴速度越大,它受到的空气阻力越大:此外,当雨滴速度一定时,雨滴下落时所受到的空气阻力还与雨滴半径的次方成正比(),假设一个大雨滴和一个小雨滴从同一云层同时下落,最终它们都_______(填“加速”、“减速”或”匀速”)下落。______(填“大”或“小”)雨滴先落到地面;接近地面时,______(填“大”或“小”)雨滴的速度较小。
正确答案
匀速
大
小
解析
由于雨滴受到的空气阻力与速度有关,速度越大阻力越大,因此最终当阻力增大到与重力平衡时都做匀速运动;设雨滴半径为,则当雨滴匀速下落时受到的空气阻力,而重力,由于,因此半径大的匀速运动的速度大,先落地且落地速度大,小雨滴落地速度小。考查平衡及考生的综合分析能力,难度较大。
知识点
如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系绕处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。与稳定在竖直位置时相比,小球的高度 ( )
正确答案
解析
略
知识点
以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一个物体所受空气阻力大小与物体速率成正比。下列用虚线和实线描述两物体运动的υ-t图象可能正确的是
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升,夹子和木块的质量分别为m、M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f,若木块不滑动,力F的最大值是( )
正确答案
解析
当F达到最大值时,以夹子和木块作为整体,竖直方向上由牛顿第二定律可得:F-(m+M)g=(m+M)a,再以木块为研究对象,F最大时木块刚好不滑脱,静摩擦力为最大值,在竖直方向上由牛顿第二定律可得:2f-Mg=Ma,两式联立解得,A项正确。
知识点
如图所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接。图乙中υ、a、f 和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程。图乙中正确的是
正确答案
解析
对物体进行受力分析和过程分析知,在斜面和水平面受到的合力均为恒力,两段均为匀变速运动,所以A、B都不对;第一段摩擦力小于第二段,所以C正确;路程随着时间的变化,开始也是非线性变化,所以D错误。
知识点
如右图,水平地面上有一楔形物块,其斜面上有一小物块b,b与平行于斜面的细绳的一端相连,细绳的另一端固定在斜面上。a与b之间光滑,a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动,当它们刚运行至轨道的粗糙段时
正确答案
解析
在光滑段运动时,系统及物块b处于平衡状态,因此有,;当它们刚运行至轨道的粗糙段时,系统有水平向右的加速度,此时有两种可能,一是物块b仍相对静止,竖直方向加速度为零,则仍成立,但,因此绳的张力将减小,而地面对a的支持力不变;二是物块b相对于a向上滑动,具有向上的加速度,是超重,因此绳的张力减小,地面对a的支持力增大,C正确。考查受力分析、牛顿第二定律及运动状态判断的能力,难度较大。
知识点
在水平的足够长的固定木板上,一小物块以某一初速度开始滑动,经一段时间t后停止,现将该木板改置成倾角为45°的斜面,让小物块以相同的初速度沿木板上滑,若小物块与木板之间的动摩擦因数为,则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为
正确答案
解析
木板水平时,小物块的加速度,设滑行初速度为,则滑行时间为;木板改成后,小物块上滑的加速度,滑行时间,因此,A项正确。考查牛顿第二定律和直线运动规律的应用,难度中等。
知识点
将一只皮球竖直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比,下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图像,可能正确的是( )
正确答案
解析
设皮球受到的阻力为F=kv,根据牛顿第二定律可得mg+F=ma,两式联立可得 mg+kv=ma,皮球上升过程中速度逐渐减小,则加速度也逐渐减小,且减小的越来越慢,当v→0时a=g,故C项正确。
知识点
如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大圆环上的质量为m的小环(可视为质点),从大圆环的最高处由静止滑下,重力加速度为g。当小圆环滑到大圆环的最低点时,大圆环对轻杆拉力的大小为:
正确答案
解析
略
知识点
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