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题型:简答题
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简答题

质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图所示。g取10 m/s2,求:

(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ;

(2)水平推力F的大小;

(3)0~10 s内物体运动位移的大小。

正确答案

解:(1)设物体做匀减速直线运动的时间为△t2、初速度为v20、末速度为v2t,加速度为a2,则

  ①

设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律,有Ff=ma2

Ff=-μmg ③

联立②③得  ④

(2)设物体做匀加速直线运动的时间为△t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1,则

  ⑤

根据牛顿第二定律,有F+Ff=ma1

联立③⑥得F=μmg+ma1=6 N

(3)解法一:由匀变速直线运动位移公式,得

解法二:根据v-t图象围成的面积,得

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简答题

两个完全相同的物块a、b质量为m=0.8kg,在水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动,图中的两条直线表示物体受到水平拉力F作用和不受拉力作用的v-t图象,取10m/s2。求:

(1)物体a受到的摩擦力大小;

(2)物块b所受拉力F的大小;

(3)8s末a、b间的距离。

正确答案

解:(1)a线:f=ma1=0.8×=1.2N

(2)F-f=ma2,F=f+ma2=1.2+0.8×=1.8N

(3)

 

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简答题

一个物块放置在粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图(a)所示,速度v随时间t变化的关系如图(b)所示。g=10 m/s2。求:

(1)1 s末物块所受摩擦力的大小f1

(2)物块在前6s内的位移大小s;

(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ。

正确答案

解:(1)从题图(a)中可以读出,当t=1 s时f1=4 N

(2)物块在前6s内的位移大小

(3)从题图(b)中可以看出,2-4s内,物块做匀加速运动,加速度大小为

由牛顿第二定律得:F2-μmg=ma,F3=f3=μmg

所以

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简答题

一质量m=2.0kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面,某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机做出了小物块上滑过程的速度-时间图线,如图所示(取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:

(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;

(2)小物块与斜面间的动摩擦因数;

(3)小物块返回斜面底端时的速度大小。

正确答案

解:(1)由图像可得a=8m/s2(2)根据牛顿运动定律

FN-Fcosθ=0

Ff+Fsinθ=ma

Ff=μFN得μ=0.25

(3)小物块上滑距离s=v0t/2=4m

根据牛顿运动定律mgsinθ-μmgcosθ=ma

v2=2as

v=5.7m/s

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简答题

下图是一个遥控电动小车在水平直轨道上运动的v-t图像,图中2s-10s时间段的图像为曲线,其余时间段均为直线。已知小车运动过程中所受阻力不变,在2s-14s时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止供电而让小车自由滑行,小车的质量为1.0kg。求:

(1)小车所受到的阻力;

(2)小车匀速行驶阶段牵引力的功率;

(3)小车在加速运动过程中(指图像中0-10秒内)位移的大小。

正确答案

解:(1)在14s-18s时间段,由图像可得:

 

(负号表示力的方向与运动方向相反)

(2)在10s-14s小车做匀速运动,牵引力大小F与大小相等,F=1.5N

P=Fv=1.5×6W=9W

(3)速度图像与横轴之间的“面积”等于物体运动的位移

0-2s内×2×3m=3m

2s-10s内根据动能定理

解得

∴加速过程中小车的位移大小为:

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简答题

放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示.重力加速度g=10 m/s2。求:

(1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力的大小;

(2)物块在3~6 s中的加速度大小;

(3)物块与地面间的动摩擦因数 。

正确答案

解:(1) 由v-t图象可知,物块在6~9 s内做匀速运动,由F-t图象知,6~9 s的推力F3=4 N ,故Ff=F3=4 N  ①

(2)由v-t图象可知,3~6 s内做匀加速运动,由a= ②

得a=2 m/s2  ③

(3)在3~6 s内,由牛顿第二定律有F2-Ff=ma  ④

且Ff=μFN=μmg  ⑤

由④⑤式求得μ=0.4  ⑥

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简答题

如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g。

(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1

(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W;

(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程)

正确答案

解:(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有

qE+mgsin=ma ①

 ②

联立①②可得

(2)滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为,则有

 ④

从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得

 ⑤

联立④⑤可得s

(3)如图

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简答题

图l中,质量为的物块叠放在质量为的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2。在木板上施加一水平向右的拉力F,在0-3s内F的变化如图2所示,图中F以为单位,重力加速度。整个系统开始时静止。

(1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度;

(2)在同一坐标系中画出0-3s内木板和物块的图象,据此求0-3s内物块相对于木板滑过的距离。

正确答案

解:(1)设木板和物块的加速度分别为,在时刻木板和物块的速度分别为,木板和物块之间摩擦力的大小为,依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得:

 ①

,当

 ③

 ④

 ⑤

由①②③④⑤式与题给条件得:

 ⑥

 ⑦

(2)由⑥⑦式得到物块与木板运动的图象,如图所示。在0~3s内物块相对于木板的距离等于木板和物块图线下的面积之差,即图中带阴影的四边形面积,该四边形由两个三角形组成,上面的三角形面积为0.25(m),下面的三角形面积为2(m),因此

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简答题

图a为一电梯上升过程中的v-t图象,若电梯地板上放一质量为1kg的物体,g取10m/s2

(1)求电梯前2s内和后3s内的加速度大小;

(2)求2-4s内物体对地板的压力大小;

(3)在图b中画出电梯上升过程中地板对物体的支持力F随时间变化的图象。

      

正确答案

解:(1)

(2)2s-4s内电梯匀速上升,由平衡条件可得,物体对地板的压为

(3)0-2内电梯加速上升,由牛顿第二定律得,解得

2s-4s内

4s-6s内电梯减速上升,由牛顿第二定律得,解得

所以电梯上升过程中地板对物体的支持力F随时间t变化的图象如图所示:

       

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简答题

放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的部分关系如图所示,重力加速度g=10m/s2,求:

(1)物块在运动过程中受到的滑动摩擦力大小;

(2)物块在第3s到6s内的加速度大小;

(3)物块质量是多少;

(4)外力F为零的第9s到第11s内物体位移大小。

正确答案

(1)4N

(2)2m/s2

(3)1kg

(4)4.5m

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简答题

如图甲所示,一半径R=1 m、圆心角等于143°的竖直圆弧形光滑轨道,与斜面相切于B处,圆弧轨道的最高点为M,斜面倾角θ=37°,t=0时刻有一物块沿斜面上滑,其在斜面上运动的速度变化规律如图乙所示,若物块恰能到达M点,(取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

(1)物块经过B点时的速度VB

(2)物块与斜面间的动摩擦因数μ;

(3)AB间的距离SAB

正确答案

解:(1)由题意物块恰能到达M点

则在M点有

由机械能守恒定律有

代入数据可求得

(2)由v-t图可知物块运动的加速度a=10 m/s2

由牛顿第二定律有mgsin37°+μmgcos37°=ma

所以物块与斜面间的动摩擦因数

(3)由运动学公式

又VA=8 m/s

得SAB=0.9m 

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简答题

质量为50 kg的男孩在距离河面40 m高的桥上做“蹦极跳”,未拉伸前,长度为15 m的弹性绳AB一端缚着他的双脚,另一端则固定在桥上的A点,如图(a)所示,男孩从桥面下坠,达到的最低点为水面上的一点D,假定绳在整个运动中遵循胡克定律。不计空气阻力、男孩的身高和绳的重力(g取10 m/s2)。男孩的速率v跟下落的距离h的变化关系如图(b)所示。问:

(1)当男孩在D点时,求绳所储存的弹性势能;

(2)绳的劲度系数是多少?

(3)就男孩在AB、BC、CD期间的运动,试讨论作用于男孩的力。

正确答案

解:(1)△Ek=mghAD-Ep=0,所以Ep=mghAD=2×104 J

(2)当v=vm=20 m/s(C点为平衡位置)时,有:

mg=kx=k(23-15),所以

(3)AB间仅受重力作用,BC间受重力与弹力作用,且重力大于弹力,CD间弹力大于重力,重力的方向竖直向下,弹力的方向竖直向上

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简答题

总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下,经过2s拉开绳索开启降落伞,如图所示是跳伞过程中的v-t图,试根据图象求:(g取10m/s2

(1)t=1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。

(2)估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。

(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。

正确答案

解:(1)从图中可以看出,在t=2s内运动员做匀加速运动,其加速度大小为a=8m/s2

设此过程中运动员受到的阻力大小为f,根据牛顿第二定律,有mg-f=ma,得f=160N

(2)从图中估算得出运动员在14s内下落了39.5×2×2m=158m

根据动能定理有,所以有≈1.25×105J

(3)14s后运动员做匀速运动的时间为s=57s

运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t=t+t′=71s

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简答题

某跳伞运动训练研究所,让一名跳伞运动员从悬停在高空的直升飞机中跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落。研究人员利用运动员随身携带的仪器记录下了他的运动情况和受力情况。分析这些数据知道:该运动员打开伞的瞬间,高度为1000m,速度为20m/s。此后的过程中所受阻力f与速度v2成比,即f=kv2。数据还显示,下降到某一高度时,速度稳定为10m/s直到落地(一直竖直下落),人与设备的总质量为100kg,g取10m/s2

(1)试说明运动员从打开降落伞到落地的过程中运动情况如何?定性大致作出这段时间内的v-t图象。(以打开伞时为计时起点)

(2)求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a各为多大?

(3)求从打开降落伞到落地的全过程中,空气对人和设备的作用力所做的总功?

正确答案

解:(1)运动员先作加速度越来越小的减速运动,后作匀速运动。v-t图象如图所示

(2)设人与设备的总质量为m,打开伞瞬间的加速度为a

由牛顿第二定律有

匀速下降阶段有

联立代入数据解得k=10kg/m,a=30m/s2

(3)由能的转化和守恒定律知,所求的功应等于系统损失的机械能

代入数据解得J

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简答题

在绝缘水平面上放置一质量为m=2.0×10-3 kg的带电滑块A,电量为q=1.0×10-7 C。在A的左边L=1.2 m处放置一个不带电的滑块B,质量为M=6.0×10-3 kg,滑块B距左边竖直绝缘墙壁s=0.6 m,如图所示,在水平面上方空间加一方向水平向左的匀强电场,电场强度为E=4.0×105 N/C,A由静止开始向左滑动并与B发生碰撞,设碰撞的过程极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并与墙壁相碰撞,在与墙壁发生碰撞时没有机械能损失,两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小可以忽略不计。已知A、B与地面的动摩擦因数均为μ=0.5。(取g=10 m/s2

(1)求A与B碰撞前的速度;

(2)计算滑块A从开始运动到最后静止所用的时间;

(3)试通过计算,在坐标图中作出滑块A从开始运动到最后静止的速度时间图象。

正确答案

解:(1)A从静止到与B碰撞前,由动能定理有:

解得:VA=6 m/s

(2)A从加速到碰撞前,由牛顿第二定律得:qEL-μmAg=mAaA

解得:aA=1.5 m/s2

即得:

A、B碰撞过程极短,由动量守恒定律得:mAVA=(mA+mB)v1

解得v1=1.5 m/s

碰后,由于qE=μ(mA+mB)g

故A、B一起向左做匀速直线运动,运动时间为:

然后A、B一起与墙碰撞,由于碰撞无机械能损失,故获得等大反向速度,反向运动过程中做匀减速运动,由牛顿第二定律可得:qE+μ(mA+mB)g=(mA+mB)a解得:a=10 m/s2

所以减速到0的时间:

之后由qE=μ(mA+mB)g受力平衡,保持静止,故从A由静止开始运动到最后静止经历的时间为:

t=t1+t2+t3=0.95 s

(3)A运动的速度一时间图象如图所示

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