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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

如图所示,两个倾角相同的滑竿上分别套有A、B两个质量均为m圆环,两个圆环上分别用细线悬吊两个质量均为M的物体C、D,当它们都沿滑竿向下滑动并保持相对静止时,A的悬线与杆垂直,B的悬线竖直向下。下列结论正确的是

AA环受滑竿的作用力大小为

BB环受到的摩擦力

CC球的加速度

DD受悬线的拉力

正确答案

A,C,D

解析

知识点

牛顿运动定律的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

摩天大楼中一部直通高层的客运电梯.行程超过百米,电梯的简化模型如I所示,考虑安全、舒适、省时等因索,电梯的加速度a随时间t变化,已知电梯在时由静止开始上升,图像如图2所示. 电梯总质最,忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2

(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2

(2)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由图像求位移的方法。

请你借鉴此方法,对比加速度的和速度的定义,根据图2所示图像,求电梯在第1s内的速度改变量和第2s末的速率

(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率;再求在0~11s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W。

正确答案

见解析

解析

(1)

由a-t图像可知,最大拉力F1和最小拉力F2对应的加速度分别是a1=1m/s2和a2=-1m/s2。

由牛顿第二定律, F1-mg=ma1,

最大拉力F1 =2.2×104N     

mg-F2=ma2,

最小拉力F1 =1.8×104N   

(2)在v-t图像中图线与t所围成的“面积”为位移,同样可以类比,a-t图像中在第1s内“面积”为速度的变化。     

Δv1=0.50m/s        

同理可得,前2s内a-t图像下的面积Δv2=1.50m/s

由于v0=0,由Δv2= v2- v0,得第2s末的速率v2=1.50m/s    

(3)

由a-t图像可知,11s~30s内速率最大, 

其值等于a-t图像下面积,有vm=10m/s    

此时电梯做匀速运动,拉力F等于重力mg,

拉力做功功率:  P=Fvm=mgvm=2.0×105W   

由动能定理,拉力和重力对电梯所做的总功W= Ek2-Ek1=mvm2-0  

W=1.0×105J。   

知识点

牛顿运动定律的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 10 分

质量为10 kg的环在F=200 N的拉力作用下,沿粗糙直杆由静止开始运动,杆与水平地面的夹角θ=37°,拉力F与杆的夹角也为θ=37°。力F作用0.5s后撤去,环在杆上继续上滑了0.4s后,速度减为零。求:

(1)环与杆之间的动摩擦因数μ;

(2)环沿杆向上运动的总距离s。

正确答案

见解析

解析

物体的整个运动分为两部分,设撤去力 F 瞬间物体的速度为 v,则

由  v = a1 t1和 0 = v – a2 t2得a1 t1 = a2 t2 或2 a1 = 1.6 a2①

ma1 = F cosθ- mg sinθ-μ(F sinθ - mg cosθ)②

ma2 = mg sinθ +μmg cosθ③

由①,②,③式联立解得                  

 μ= 0.5

代入②,③得          a1 = 8(m/s2)     a2 = 10(m/s2)

s2 = a1 t12 + a2 t22 =(× 8 × 0.52 +× 10× 0.42 )= 1.8(m)

知识点

牛顿运动定律的综合应用
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,从时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示,重力加速度g取10m/s2,则物体在这段时间内位移大小为:

A18m

B54m

C72m

D198m

正确答案

B

解析

知识点

牛顿运动定律的综合应用
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题型:简答题
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简答题 · 13 分

如图为某高台滑雪轨道部分简化示意图。其中AB段是助滑雪道,倾角为,BC段是水平起跳台,CD段是着陆雪道,倾角,轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为,图中轨道最高点A处的起滑台距起跳台BC的竖直高度m。A点与C点的水平距离m,C点与D点的距离为m,运动员连同滑雪板的质量kg,滑雪运动员从A点由静止开始起滑,通过起跳台从C点水平飞出,在落到着陆雪道上时,运动员靠改变姿势自己的速度全部转化成沿着斜面方向,且无能量损失。运动员均可视为质点,设运动员在全过程中不使用雪杖助滑,忽略空气阻力的影响,取重力加速度g=10m/s2,求:

(1)从C点水平飞出时速度的大小;

(2)运动员在着陆雪道CD上的着陆位置与C点的距离;

(3)运动员滑过D点时的速度大小;

(4)滑雪运动员从A到D克服摩擦力做的功为多少。

正确答案

见解析 

解析

(1)  滑雪运动员从A到C的过程中,由动能定理得:

mgh-μmgL=mvc2-0  

解得vc=10m/s    

(2)滑雪运动员从C水平飞出落到着陆雪道过程中做平抛运动,

x=vct…  …①     y=gt2……②    tgθ=……③

得  t=1.5s     x=15m    

着陆点位置与C点的距离s=      s=18.75m  

着陆位置到D点的距离s’=DC-S=9.375m

(3) 滑雪运动员在着陆雪道上做匀加速直线运动

初速度为   

加速度为mgsinθ-μmgcosθ=ma1   

a1=4m/s2                        

运动到D点的速度为vD2-v02=2a1s’ …

vD=20m/s               

(4)从A点到D点动能定理

 

Wf=4125J         

知识点

牛顿运动定律的综合应用平抛运动动能 动能定理
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