- 牛顿第三定律
- 共714题
如图所示,斜面轨道AB与水平面之间的夹角θ=53°,BCD为半径R=5m的圆弧形轨道,在B点,轨道AB与圆弧形轨道BCD相切,整个光滑轨道处于竖直平面内,在A点,一质量为m=1kg,带电量为q=+1×10-3C的小球由静止滑下,经过B、C点后从D点竖直向上抛出.设以竖直线MDN为分界线,其左边有水平向左的匀强电场区域,右边为真空区域.小球最后落到与D在同一水平面相距为10.8m的S点处,此时速度大小vS=16m/s,已知A点距地面的高度H=10m,B点距地面的高度h=5m.(g取10m/s2,cos 53°=0.6),求:
(1)小球经过B点时的速度大小;
(2)小球经过圆弧轨道最低处C点时对轨道的压力;
(3)小球从D点抛出后,速度最小时距SD面的高度.
正确答案
(1)对小球,从A到B过程,由动能定理得:mg(H-h)=mv2-0 ①
解之得:小球经过B点时的速度大小v==10m/s
(2)对小球,从B到C过程,由动能定理得:mgR(1-cosθ)=mvc2-
mv2 ②
在C点,由牛顿第二定律得:N-mg=m
联立解之得:N=38N
由牛顿第三定律得:小球对轨道的压力为N'=N=38N
(3)对小球,从C到D过程,由动能定理得:-mgR=mvD2-
mvc2 ④
解之得:vD=2m/s
从A到S的过程,由动能定理得:mg(H-h-3)+F电xSD=mvS2-0 ⑤
解之得:F电=10N
小球在复合场中受到的合力方向斜向左下45°,大小为mg,把D点的速度分解为垂直于合力和平行于合力方向的分速度,当平行于合力方向的分速度为零时,速度最小vDcos45.=at ⑥
a=g ⑦
竖直方向:x=vDt-gt2 ⑧
解之得:x=1.5m
答:(1)小球经过B点时的速度大小是2m/s;
(2)小球经过圆弧轨道最低处C点时对轨道的压力是38N;
(3)小球从D点抛出后,速度最小时距SD面的高度是1.5m.
如图所示,摩托车做腾跃特技表演,从静止开始沿曲面冲上高0.8m、顶部水平的高台,若摩托车冲上高台的过程中始终以额定功率1.8kW行驶,经过2s到达平台顶部,之后关闭发动机,然后水平离开平台,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平,圆弧所对的圆心角θ为106°.已知圆弧半径为R=10m,人和车的总质量为180kg(人与摩托车可视为质点,忽略空气阻力,取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的速度vA大小.
(2)摩托车经圆弧最低点C时对轨道的压力.
(3)摩托车冲上高台过程中克服阻力(不包括重力)做的功.
正确答案
(1)摩托车飞离平台后,做平抛运动,到达A点时,速度与水平方向夹角53°竖直方向的分速度vy==4m/s
故合速度vA==5m/s.
(2)从A到C过程,根据机械能守恒定律,得
m
+mgR(1-cos53°)=
mvc2
在C点,根据牛顿第二定律
FN-mg=m
代入数值,得FN=3690N
由牛顿第三定律知,摩托车对轨道的压力大小也为3690N.
(3)摩托车上坡过程中,根据动能定理
Pt-mgh-Wf=mv2
在高台上速度v=vytan37°=3m/s,代入解得Wf=1350J.
答:
(1)从平台飞出到A点,人和车运动的速度vA大小为5m/s.
(2)摩托车经圆弧最低点C时对轨道的压力是3690N.
(3)摩托车冲上高台过程中克服阻力(不包括重力)做的功为1350J.
质量m=1kg的小物块无初速地轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点,物块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.3,传送带的速度为5m/s,物块随传送带运动到A点后水平抛出,恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑.C点为圆弧的最低点,CD为与圆形轨道相切的粗糙水平面轨道.已知圆弧半径R=1.0m,圆弧对应的圆心角θ=53°,A点距离水平面QB的高度h=0.8m.小物块离开C点后沿水平轨道CD运动,(已知CD足够长,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:
(1)小物块离开A点的速度v1.
(2)小物块运动到B点时对轨道的压力.
(3)求全过程中摩擦力对物块所做的总功W和摩擦产生的热量Q.
正确答案
(1)在B点:tan53°=
对于平抛运动过程:t=,得v1=3m/s
(2)在B处:vBcos53°=v1
将重力沿半径和切线方向分解为Gn和Gt,则在半径方向有:
N-Gn=m
又Gn=mgcos53°
由牛顿第三定律及以上三式解得FN=N=31N
(3)物体运动的全过程运用动能定理得
mgh+mgR(1-cos53°)+W=0
代入数值得W=-12J
从释放到A点:ma=μmg 得a=3m/s
v1=at1 得t1=1s
相对位移△s=v带t1-v1t1代入数值得△s=3.5m
产生的热量Q1=μmg△s=10.5J
对物体应用能量守恒得:从A到D过程,
由CD产生的热量Q2=mgh+mgR(1-cos53°)+m
=16.5J
故整个过程中产生的总热量为Q=Q1+Q2=26.5J
答:
(1)小物块离开A点的速度v1是3m/s.
(2)小物块运动到B点时对轨道的压力是31N.
(3)全过程中摩擦力对物块所做的总功W是-12J,摩擦产生的热量Q是26.5J
物体(可看做质点)在力F作用下沿粗糙水平面做直线运动,关于物体的受力情况正确的是()(不计空气阻力)
正确答案
某同学设想驾驶一辆“陆地-太空”两用汽车,沿地球赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以增加到足够大。当汽车速度增加到某一值时,它将成为脱离地面绕地球做圆周运动的“航天汽车”。不计空气阻力,已知地球的半径R=6400km。下列说法正确的是
正确答案
一辆洒水车的牵引力不变,其受到的阻力与其重力成正比,在水平路面上匀速行驶,当车开始洒水后,洒水车将做 ( ).
正确答案
一物体质量为2kg做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/S,经过1s后的速度大小为10m/s,那么在这段时间内,物体的合外力大小为
正确答案
沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则
正确答案
某同学在“验证牛顿运动定律”的实验中,保持小车所受的合力F的大小不变,改变小车的质量m,得到了不同m时的加速度大小a,并绘出了a−1/m 的图象,则()
正确答案
一小球从空中由静止下落,已知下落过程中小球所受阻力与速度的平方成正比,设小球离地足够高,则 ( )
正确答案
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