- 牛顿运动定律
- 共29769题
一辆运货的汽车总质量为3.0×103Kg,这辆汽车以10m/s的速率通过凸圆弧形桥,桥的圆弧半径为50m,则汽车通过桥顶部时,桥面受到汽车的压力大小为______N,如果这辆汽车通过凸形桥顶部时速度达到______m/s,汽车就对桥面无压力(g=10m/s2).
正确答案
2.4×104
10
解析
解:汽车通过凸圆弧形桥顶部时,由汽车的重力和桥面的支持力提供汽车的向心力,根据牛顿第二定律得
mg-FN=m 得FN=mg-m
=2.4×104N
又由牛顿第三定律得,桥面受到汽车的压力大小FN′=FN=2.4×104N.
当FN=0时,mg=m 得到v0=
=10
故答案为:2.4×104,10
图甲所示为机场使用的水平传送带的模型,它的水平传送带的长度L=8m,传送带的上部距地面的高度h=0.45m.现有一个旅行包(视为质点)以v0=10m/s的初速度水平地滑上水平传送带的左端,已知旅行包与传送带之间的动摩擦因素μ1=0.6,求:(取g=10m/s2)
(1)若传送带静止,旅行包滑到B端时,人若没有及时取下,旅行包从B端滑落,则包的落点距B端的水平距离为多少?
(2)设传送带顺时针匀速转动,且水平传送带的长度仍为8m,旅行包滑上传送带的初速度恒为10m/s,当传送带的速度值在什么范围内,旅行包落地点距B端水平距离始终为(1)中所求的水平距离.若传送带的速度为8m/s,旅行包落地点距B端的水平距离又是多少?
(3)设传送带以不同的速度顺时针匀速转动,在图乙中画出旅行包落地点距B端的水平距离s随传送带速度的变化规律的图象.
正确答案
解:(1)旅行包做匀减速直线运动,有:a=μg=6m/s2.
旅行包到达B端的速度为v=;
旅行包离开B点做平抛运动,落地点的距离为:x=
(2)使旅行包离开B点的落地端到B点的水平距离保持0.6m不变,则旅行包在B点的速度为2m/s,即旅行包在传送带上整个过程中都处于匀减速运动状态,又因为旅行包的速度和传送带速度相同时不受摩擦力作用,故可知,使旅行包能匀减速到B端,则传送带的速度必须小于等于旅行包的最终速度2m/s,故可知传送带的速度范围为:
0≤v传≤2m/s
当传送带的速度为8m/s时,可知,旅行包匀减速到8m/s后将与传送带一起匀速运动至B端,故从B端平抛的初速度v′=8m/s,所以此时旅行包落地点与B点间的距离为:
(3)由题意知:
当v>10m/s时,包在皮带上加速,加速度仍为:a=μg=6m/s2,
旅行包到达B端的最大速度为:v=
包的落地点距B端的最大水平距离为:
当皮带速度v<2m/s时,V抛=2m/s,s=0.6m;
当皮带速度14m/s>v>2m/s时,V抛=V,s与V成正比;
当皮带速度v>14m/s时,V抛=14m/s,S=4.2m.
如图所示.
答:(1)若传送带静止,旅行包滑到B端时,人若没有及时取下,旅行包从B端滑落,则包的落点距B端的水平距离为0.6m;
(2)设传送带顺时针匀速转动,且水平传送带的长度仍为8m,旅行包滑上传送带的初速度恒为10m/s,当传送带的速度值在0≤v传≤2m/s范围内,旅行包落地点距B端水平距离始终为(1)中所求的水平距离.若传送带的速度为8m/s,旅行包落地点距B端的水平距离又是2.4m;
(3)设传送带以不同的速度顺时针匀速转动,图象如上图所示.
解析
解:(1)旅行包做匀减速直线运动,有:a=μg=6m/s2.
旅行包到达B端的速度为v=;
旅行包离开B点做平抛运动,落地点的距离为:x=
(2)使旅行包离开B点的落地端到B点的水平距离保持0.6m不变,则旅行包在B点的速度为2m/s,即旅行包在传送带上整个过程中都处于匀减速运动状态,又因为旅行包的速度和传送带速度相同时不受摩擦力作用,故可知,使旅行包能匀减速到B端,则传送带的速度必须小于等于旅行包的最终速度2m/s,故可知传送带的速度范围为:
0≤v传≤2m/s
当传送带的速度为8m/s时,可知,旅行包匀减速到8m/s后将与传送带一起匀速运动至B端,故从B端平抛的初速度v′=8m/s,所以此时旅行包落地点与B点间的距离为:
(3)由题意知:
当v>10m/s时,包在皮带上加速,加速度仍为:a=μg=6m/s2,
旅行包到达B端的最大速度为:v=
包的落地点距B端的最大水平距离为:
当皮带速度v<2m/s时,V抛=2m/s,s=0.6m;
当皮带速度14m/s>v>2m/s时,V抛=V,s与V成正比;
当皮带速度v>14m/s时,V抛=14m/s,S=4.2m.
如图所示.
答:(1)若传送带静止,旅行包滑到B端时,人若没有及时取下,旅行包从B端滑落,则包的落点距B端的水平距离为0.6m;
(2)设传送带顺时针匀速转动,且水平传送带的长度仍为8m,旅行包滑上传送带的初速度恒为10m/s,当传送带的速度值在0≤v传≤2m/s范围内,旅行包落地点距B端水平距离始终为(1)中所求的水平距离.若传送带的速度为8m/s,旅行包落地点距B端的水平距离又是2.4m;
(3)设传送带以不同的速度顺时针匀速转动,图象如上图所示.
如图所示,电动机的工作使一条长度L=10m的水平传送带匀速运动,速度大小v=2m/s.现将一只铁盒轻轻的放在传送带的左端,它将被传送带运送到右端.已知铁盒与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,g取 10m/s2,试求:
(1)铁盒刚放上时的加速度;
(2)铁盒从传送带的左端到达右端的时间.
正确答案
解:(1)铁盒刚放上时,因相对传送带间向左滑,受到向右的摩擦力而产生加速度.有:
f=μN=μmg=ma
得:a=μg=0.1×10=1.0m/s2,方向向右.
答:铁盒刚放上时的加速度为a=1.0m/s2,方向向右.
(2)铁盒刚放上时向右做匀加速运动,当速度达到传送带的速度后做匀速运动.
匀加速运动通过的距离:
匀加速运动阶段的时间:
匀速运动通过的距离:
s2=L-s1=10-2=8m
匀速运动阶段的时间:
铁盒从传送带的左端到达右端的时间:
t=t1+t2=2.0+4.0=6.0s.
答:铁盒从传送带的左端到达右端的时间为6.0s.
解析
解:(1)铁盒刚放上时,因相对传送带间向左滑,受到向右的摩擦力而产生加速度.有:
f=μN=μmg=ma
得:a=μg=0.1×10=1.0m/s2,方向向右.
答:铁盒刚放上时的加速度为a=1.0m/s2,方向向右.
(2)铁盒刚放上时向右做匀加速运动,当速度达到传送带的速度后做匀速运动.
匀加速运动通过的距离:
匀加速运动阶段的时间:
匀速运动通过的距离:
s2=L-s1=10-2=8m
匀速运动阶段的时间:
铁盒从传送带的左端到达右端的时间:
t=t1+t2=2.0+4.0=6.0s.
答:铁盒从传送带的左端到达右端的时间为6.0s.
汽车以额定功率在水平桌面上行驶,空载时的最大速度为v1,装满货物后的最大速度是v2.已知汽车空车的质量是m0,汽车所受的阻力与车重成正比,则汽车后来所装货物的质量是( )
正确答案
解析
解:当汽车空载时,有:P=f1v1=km0gv1.
当汽车装满货物后,有:P=f2v2=k(m0+m)gv2
联立两式解得:m=.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀减速下滑.若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则物块( )
正确答案
解析
解:当没施加力F时,物体受力分析如图所示,应有:FN=mgcosθ
mgsinθ-μFN=ma
解得:
施加力F后,应有:FN′=(mg+F)cosθ
(mg+F)sinθ-μFN′=ma′
解得:
故物块将以大于a的加速度匀减速下滑,故ABD错误,C正确;
故选:C.
如图所示,细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线的另一端拴一质量为m的小球,当滑块至少以加速度a=______向左运动时,小球对滑块的压力等于零,当滑块以a=2g的加速度向左运动时,线中拉力T=______.
正确答案
g
解析
解:(1)对物体进行受力分析,如图所示:
由图知,F合=mg
故a=g
(2)由上图得,当a=2g时,
F合=ma=2mg
由勾股定理得:
F==
mg
答案为:g、mg
如图所示,光滑水平桌面上的木块,通过轻绳跨过轻质定滑轮与沙桶相连.木块在拉力的作用下滑动,不计滑轮摩擦.滑动的木块( )
正确答案
解析
解:A、木块与沙捅组成的系统的机械能是守恒的,在运动的过程中沙捅的重力势能转化为系统的动能,所以系统的速度增大.故A错误;
B、D、以整体为研究对象,木块与沙捅的系统的加速度a=,以木块为研究对象:T=Ma=
<mg,所以B正确,D错误;
C、系统的速度变大增大,所以系统受到的合外力一定不为0.故C错误.
故选:B
如图,在光滑水平面上,放着两块长度相同,质量分别为M1和M2的木板,在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块.开始时,各物均静止,今在两物体上各作用一水平恒力F1、F2,当物块和木板分离时,两木板的速度分别为v1和v2,物体和木板间的动摩擦因数相同,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B:首先看F1=F2 时情况:
由题很容易得到两物块所受的摩擦力大小是相等的,因此两物块的加速度相同,我们设两物块的加速度大小为a,
对于M1、M2,滑动摩擦力即为它们的合力,设M1的加速度大小为a1,M2的加速度大小为a2,
根据牛顿第二定律得:
因为a1=,a2=
,其中m为物块的质量.
设板的长度为L,它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时:
物块与M1的相对位移L=at12-
a1t12
物块与M2的相对位移L=at22-
a2t22
若M1>M2,a1<a2
所以得:t1<t2
M1的速度为v1=a1t1,M2的速度为v2=a2t2
则v1<v2,故A错误.
若M1<M2,a1>a2
所以得:t1>t2
M1的速度为v1=a1t1,M2的速度为v2=a2t2
则v1>v2,故B正确.
C、D:若F1>F2、M1=M2,根据受力分析和牛顿第二定律的:
则M1上的物块的加速度大于M2上的物块的加速度,即aa>ab
由于M1=M2,所以M1、M2加速度相同,设M1、M2加速度为a.
它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时:
物块与M1的相对位移L=aat12-
at12
物块与M2的相对位移L=abt22-
at22
由于aa>ab
所以得:t1<t2
则v1<v2,故C错误.
若F1<F2、M1=M2,aa<ab
则v1>v2,故D正确.
故选BD.
如图所示,质量均为m的两个小球A、B套在光滑水平直杆P上,整个直杆被固定在竖直转轴上,并保持水平,两球间用劲度系数为k,自然长度为L的轻质弹簧连接在一起,A球被轻质细绳拴在竖直转轴上,细绳长度也为L,现欲使横杆AB随竖直转轴一起在水平面内匀速转动,其角速度为ω,此时弹簧的形变量△x=______;当稳定转动后,细绳PA突然断裂,此时A的加速度为______.
正确答案
解析
解:设直杆匀速转动时,弹簧伸长量为x,
对A球有:FT-F=mω2L
对B球有:F=mω2(2L+x)
F=Kx
解以上方程组可得:
;
当弹簧长度稳定后,细绳的拉力为FT=mω2(3L+x)=FT=,
细绳断开后,弹簧的弹力不变,A的加速度a==
=
;
故答案为:;
如图所示,斜面与水平面间的夹角θ=37°,物体A和B的质量分别为mA=10kg、mB=5kg.A、B间用质量不计的细绳相连.试求:
(1)当斜面光滑时,两个物体的加速度及绳的张力各是多少?
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2时,两个物体的加速度及绳的张力各是多少?
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA=0.2、μB=0.8时,则释放后的开始阶段,两个物体的加速度及绳的张力又各是多少?
正确答案
解:(1)如斜面光滑摩擦不计,
用整体法:(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a,
解得:a=gsinθ=6m/s2
用隔离法对B:mBgsinθ-FT=mBa,代入数据求出FT=0
(2)用整体法:(mA+mB)gsinθ-μ(mA+mB)gcosθ=(mA+mB)a,
解得:
用隔离法对B:mBgsinθ-μBmBgcosθ-FT=mBa,
代入数据求出FT=0
(3)用隔离法对B:因为mBgsinθ<μBmBgcosθ
所以物体B不下滑,物体A下滑,绳松弛,FT=0.
所以
答:(1)当斜面光滑时,两个物体的加速度为6m/s2,绳的张力都为零.
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2时,两个物体的加速度为4.4m/s2,绳的张力为零;
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA=0.2、μB=0.8时,释放后的开始阶段,A的加速度为4.4m/s2,B的加速度为零,绳的张力为零.
解析
解:(1)如斜面光滑摩擦不计,
用整体法:(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a,
解得:a=gsinθ=6m/s2
用隔离法对B:mBgsinθ-FT=mBa,代入数据求出FT=0
(2)用整体法:(mA+mB)gsinθ-μ(mA+mB)gcosθ=(mA+mB)a,
解得:
用隔离法对B:mBgsinθ-μBmBgcosθ-FT=mBa,
代入数据求出FT=0
(3)用隔离法对B:因为mBgsinθ<μBmBgcosθ
所以物体B不下滑,物体A下滑,绳松弛,FT=0.
所以
答:(1)当斜面光滑时,两个物体的加速度为6m/s2,绳的张力都为零.
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2时,两个物体的加速度为4.4m/s2,绳的张力为零;
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA=0.2、μB=0.8时,释放后的开始阶段,A的加速度为4.4m/s2,B的加速度为零,绳的张力为零.
如图所示,将质量为2kg的物体置于倾角为37°的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为0.2,在与斜面平行的20N的拉力作用下,物体加速度的大小是______m/s2,方向为______;当撤去外力F的瞬间,物体的加速度是______m/s2,方向为______(g取10m/s2)
正确答案
2.4
沿斜面向上
7.6
沿斜面向下
解析
解:物体的受力情况如图所示,对物体由牛顿
第二定律,沿斜面方向得F-Ff-mgsinθ=ma1,
垂直斜面方向得:FN-mgcosθ=0,此外有Ff=μFN.
综合三式得:,
方向沿斜面向上.
撤去力F时,根据物体受力情况,得加速度为:
m/s2=7.6m/s2,方向沿斜面向下.
故答案为:2.4,沿斜面向上,7.6,沿斜面向下.
风洞实验室中可产生水平方向的.大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径.
(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上作匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的滑动摩擦因数.
(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少?(sin37°=0.6,co37°=0.8)
正确答案
解:(1)设小球所受的风力为F,小球质量为m
F=μmg
故
μ==
=0.5
即小球与杆之间的动摩擦因素为0.5.
(2)设杆对小球的支持力为N,摩擦力为f
沿杆方向
F•cos37°+mgsin37°-f=ma
垂直于杆方向
N+Fsin37°-mgcos37°=0
其中:f=μN
可解得
a==
g
S=at2
∴t═=
即小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为.
解析
解:(1)设小球所受的风力为F,小球质量为m
F=μmg
故
μ==
=0.5
即小球与杆之间的动摩擦因素为0.5.
(2)设杆对小球的支持力为N,摩擦力为f
沿杆方向
F•cos37°+mgsin37°-f=ma
垂直于杆方向
N+Fsin37°-mgcos37°=0
其中:f=μN
可解得
a==
g
S=at2
∴t═=
即小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为.
如图所示,质量M、带有半球型光滑凹槽的装置放在光滑水平地面上,槽内有一质量为m的小铁球,现用一水平向右的推力F推动该装置,小铁球与凹槽相对静止时,凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球的加速度方向水平向右,所以合外力方向水平向右,故A错误;
B、对小球进行受力分析可知凹槽对小铁球的支持力N=,故B错误;
C、对小球进行受力分析得:mgtanα=ma
解得:a=gtanα,故C正确,
D、对整体进行受力分析,根据牛顿第二定律得:
F=(M+m)a=(M+m)gtanα,故D错误;
故选C
细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连.平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,以下说法正确的是(已知sin53°=0.8,cos53°=0.6)( )
正确答案
解析
解:A、B、小球静止时,分析受力情况,如图,由平衡条件得:
弹簧的弹力大小为:F=mgtan53°=mg
细绳的拉力大小为:T==
mg.故A错误,B错误;
C、D、细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为:a==
故C正确.
D、由C分析可得,D错误.
故选:C.
在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块,木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连接,弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球.某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ,在这段时间内木块与车厢也保持相对静止,如图所示.不计木块与车厢底部的摩擦力,则在这段时间内弹簧的形变量为______.
正确答案
解析
解:以小球为研究对象,分析受力情况,根据牛顿第二定律得:
m2gtanθ=m2a,得:a=gtanθ
再以质量为m1的木块为研究对象,由牛顿第二定律得
F=m1a
又由胡克定律得:F=kx
解得x=.
故答案为:
扫码查看完整答案与解析