- 牛顿运动定律
- 共1024题
24.如图所示为某钢铁厂的钢锭传送装置,斜坡长为L=20 m,高为h=2m,斜坡上紧排着一排滚筒.长为l=8 m、质量为m=1×103kg的钢锭ab放在滚筒上,钢锭与滚筒间的动摩擦因数为μ=0.3,工作时由电动机带动所有滚筒顺时针匀速转动,使钢锭沿斜坡向上移动,滚筒边缘的线速度均为v=4 m/s.假设关闭电动机的瞬时所有滚筒立即停止转动,钢锭对滚筒的总压力近似等于钢锭的重力.取当地的重力加速度g=10 m/s2.
试求:
(1)钢锭从坡底(如上图示位置)由静止开始运动,直到b端到达坡顶所需的最短时间。
(2)钢锭从坡底(如上图示位置)由静止开始运动,直到b端到达坡顶的过程中电动机至少要工作多长时间。
正确答案
解析
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知识点
18.如图甲是2012年我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛中的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,运动员的脚在接触蹦床过程中,蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图乙所示。
取g= 10m/s2,根据F-t图象分析求解:
(1)运动员的质量;
(2)运动员在运动过程中的最大加速度;
(3)在不计空气阻力情况下,运动员重心离开蹦床上升的最大高度。
正确答案
(1)由图象可知运动员所受重力为500N,设运动员质量为m,则
m=G/g=50kg
(2)由图象可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2500N,设运动员的最大加速度为am,则
Fm-mg=mam
am==
m/s2=40 m/s2
(3)由图像可知远动员离开蹦床后做竖直上抛运动,离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s,再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s,它们的时间间隔均为1.6s。根据竖直上抛运动的对称性,可知其自由下落的时间为0.8s。
设运动员上升的最大高度为H,则
H==
m=3.2m
解析
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知识点
19.如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定斜面上,有一质量m=1.0kg的物体,其与斜面间动摩擦因数μ=0.25。物体受到平行于斜面向上F=9.0N的拉力作用,从静止开始运动,经时间t=8.0s绳子突然断裂。若已知sin37º=0.60,cos37º=0.80。
g取10m/s2。试分析求解:
(1)绳断时物体的速度大小;
(2)从绳子断裂开始到物体再返回到斜面底端的运动时间。
正确答案
(1)物体受拉力向上运动过程中,受拉力F,重力mg和摩擦力f,设物体向上运动的加速度为a1,根据牛顿第二定律有
F-mgsinθ-f=ma1 因f=μN,N=mgcosθ
解得a1=1.0m/s2
所以t=8.0s时物体的速度大小为v1=a1t=8.0m/s
(2)绳断时物体距斜面底端的位移s1=a1t2=32m
设绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动,设运动的加速度大小为a2,则根据牛顿第二定律,对物体沿斜面向上运动的过程有
mgsinθ+μmgcosθ=ma2,解得a2=8.0m/s2
物体做减速运动的时间t2=v1/a2=1.0s,减速运动的位移s2=v1t2/2=4.0m
此后将沿斜面匀加速下滑,设物体下滑的加速度为a3,根据牛顿第二定律对物体加速下滑的过程有
mgsinθ-μmgcosθ=ma3,解得a3=4.0m/s2
设物体由最高点到斜面底端的时间为t3,所以物体向下匀加速运动的位移
s1+ s2=a3t32,解得t3=
s=4.24s
所以物体返回到斜面底端的时间为t总= t2+ t3=1+=4.24s
解析
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知识点
32.如图,质量为M、长为L、高为h的矩形木块A置于水平地面上,木块与地面间动摩擦因数为μ;木块上表面光滑,其左端放置一个质量为m的小球B,m=M。某时刻木块和小球同时获得向右的速度v0后开始运动,不计空气阻力,经过一段时间后小球落地。
求:小球落地时距木块右端的水平距离。
正确答案
解析
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知识点
19.有一物体由某一固定的长斜面的底端以初速度v0沿斜面上滑,斜面与物体间的动摩擦因数μ=0.5,其动能Ek随离开斜面底端的距离s变化的图线如图所示,g取10m/s2,不计空气阻力,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
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知识点
32.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
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)
解析
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知识点
12.质量为m0=20kg、长为L=5m的木板放在水平面上,木板与水平面间的动摩擦因数为μ1=0.15。将质量m=10kg的小木块(可视为质点),以v0=4m/s的速度从木板的左端水平抛射到木板上,小木块与木板面间的动摩擦因数为μ2=0.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s2).则以下正确的是( )
正确答案
解析
每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有些小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分
知识点
25.冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意如图所示。比赛时,运动员在投掷线AB处让冰壶以一定的初速度滑出,使冰壶的停止位置尽量靠近距离投掷线30m远的O点。为使冰壶滑行得更远,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ1=0.008,用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至μ2=0.004。在某次比赛中,运动员使冰壶C在投掷线中点处以v0=2m/s的速度沿虚线滑出。若不用毛刷擦冰面,则冰壶停止的位置距离O点____________m,为使冰壶C能够沿虚线恰好到达O点,运动员用毛刷擦冰面的长度应为____________m。
正确答案
5;10
解析
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知识点
17.如图所示,质量为m=0.78 kg的金属块放在水平桌面上,在与水平方向成37º角斜向上且大小为3.0 N的拉力F作用下,以v0=4.0 m/s的速度向右做匀速直线运动。已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,g取10 m/s2。
求:
(1)金属块与桌面间的动摩擦因数μ;
(2)如果从某时刻起撤去拉力,则撤去拉力后金属块在桌面上还能滑行多远?
正确答案
解:(1)物块在匀速运动时受力如图
由平衡条件有 N+Fsin37º= mg ------①
Fcos37º= f = μN ------②
代入数据解①②得 μ= 0.4
(2)由 Vt2 - V02 = 2axAB ; μmg= m a
得xAB= (0-4.02)/ 2a = 2.0 (m)
即撤去拉力后物块还在桌子上滑行2 m .
解析
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知识点
11.质量为1.0kg的物体以某初速度在水平面上滑行,由于摩擦阻力的作用,其动能Ek随位移s变化的情况如图所示,则下列判断正确的是(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
在每小题给出的四个选项中,有一个选项或多个选项正确。全部选对的得3分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分
知识点
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