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题型:简答题
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简答题

一轻质细绳一端系一质量为m=0.05kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O上,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示,水平距离s=2m.现有一滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球发生碰撞,每次碰后,滑块与小球速度均交换,已知滑块与挡板碰撞时不损失机械能,水平面与滑块间的动摩擦因数为μ=0.25,若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2,试问:

(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h;

(2)若滑块B从h′=5m 处下滑与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数.

正确答案

解:

(1)小球刚能完成一次完整的圆周运动,它到最高点的速度为v0,在最高点,仅有重力充当向心力,则有

  mg=m--------①

在小球从最低点运动到最高点的过程中,机械能守恒,并设小球在最低点速度为V1,则又有

   mV12=mg•2L+mV02-------------②

 由①②解得:V1=m/s   

滑块从h高处运动到将与小球碰撞时速度为v2,对滑块由能量的转化及守恒定律有mgh=μmg•+mV22

因弹性碰撞后速度交换V2=m/s,解上式得 h=0.5m.

(2)若滑块从h′=5m处下滑到将要与小球碰撞时速度为u,同理有

  mgh′=μmg•+mu2-----------------③

解得 u= m/s,

滑块与小球碰后的瞬间,同理滑块静止,小球以 u= m/s 的速度开始作圆周运动,

滑块和小球最后一次碰撞时速度至少为V=m/s,

滑块最后停在水平面上,它通过的路程为 s′,同理有

  mgh′=μmg•s′+mV2--------------④

小球做完整圆周运动的次数为 n=+1-------------⑤

解④、⑤得s′=19m,n=10次.

答:(1)高度为0.5m,

    (2)小球做完整圆周运动的次数为10次.

解析

解:

(1)小球刚能完成一次完整的圆周运动,它到最高点的速度为v0,在最高点,仅有重力充当向心力,则有

  mg=m--------①

在小球从最低点运动到最高点的过程中,机械能守恒,并设小球在最低点速度为V1,则又有

   mV12=mg•2L+mV02-------------②

 由①②解得:V1=m/s   

滑块从h高处运动到将与小球碰撞时速度为v2,对滑块由能量的转化及守恒定律有mgh=μmg•+mV22

因弹性碰撞后速度交换V2=m/s,解上式得 h=0.5m.

(2)若滑块从h′=5m处下滑到将要与小球碰撞时速度为u,同理有

  mgh′=μmg•+mu2-----------------③

解得 u= m/s,

滑块与小球碰后的瞬间,同理滑块静止,小球以 u= m/s 的速度开始作圆周运动,

滑块和小球最后一次碰撞时速度至少为V=m/s,

滑块最后停在水平面上,它通过的路程为 s′,同理有

  mgh′=μmg•s′+mV2--------------④

小球做完整圆周运动的次数为 n=+1-------------⑤

解④、⑤得s′=19m,n=10次.

答:(1)高度为0.5m,

    (2)小球做完整圆周运动的次数为10次.

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题型:填空题
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填空题

(2014秋•邢台校级期末)水平传送带A、B以V=2m/s的速度匀速运动,如图所示,A、B相距11m,一物体从A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2,则物体从A沿传送带运动到B点的时间为______s.

正确答案

6

解析

解:物体在传送带上滑行时的加速度大小为:

a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2

则速度达到传送带速度的时间为:

物体匀加速运动的位移为:

则匀速运动的时间为:

则A到B的时间为:

t=t1+t2=1+5s=6s.

故答案为:6.

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题型:简答题
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简答题

质量为7.8kg的木块放在水平地面上,在大小为30N,方向与水平成37°斜向下推力作用下恰好沿水平地面匀速滑动,求:

(1)木块与地面间的动摩擦力因数μ多大?

(2)若改用水平拉力,使该木块在水平地面上仍匀速滑动,水平拉力应为多大?(取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2

正确答案

解:当拉力斜向上时,受力如图,根据正交分解得:

f=Fcos37°=30×0.8N=24N

N=mg+Fsin37°=78+30×0.6N=96N

所以有:

当拉力改为水平方向,有:

f′=μmg=0.25×78N=19.5N.

答:(1)木块与地面间的动摩擦力因数μ为0.25;

(2)若改用水平拉力,使该木块在水平地面上仍匀速滑动,水平拉力应为19.5N.

解析

解:当拉力斜向上时,受力如图,根据正交分解得:

f=Fcos37°=30×0.8N=24N

N=mg+Fsin37°=78+30×0.6N=96N

所以有:

当拉力改为水平方向,有:

f′=μmg=0.25×78N=19.5N.

答:(1)木块与地面间的动摩擦力因数μ为0.25;

(2)若改用水平拉力,使该木块在水平地面上仍匀速滑动,水平拉力应为19.5N.

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题型:填空题
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填空题

站立在地面上的质量分别为m=50kg和M=60kg的两个人,分别拉住定滑轮两边的绳子往上爬.开始时,两人与定滑轮的距离都是h=10m,如图所示,设滑轮和绳子的质量及滑轮轴处的摩擦均不计,且两人施加于绳子的力都相等且恒定.问:当质量小的人在时间t=2s内爬到滑轮时,质量大的人与滑轮间的距离是多大?

正确答案

解析

解:

对轻的人由运动学:

h=at2

解得:

a=5m/s2

则对轻的人受拉力为F,由牛顿第二定律:

F-mg=ma

解得:

F=750N

绳对重的人拉力也为750N,故重的人的加速度为:

a′==2.5m/s2

故其2s内的位移为:

s=

解得:

s=5m

故质量大的人与滑轮间的距离为:10m-5m=5m

答:质量大的人与滑轮间的距离为5m

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题型:填空题
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填空题

如图所示,质量相等的物体a和b,置于水平地面上,它们与地面间的动摩擦因数相等,a、b间接触面光滑,在水平力F作用下,一起沿水平地面匀速运动时,a、b间的作用力FN=______,如果地面的动摩擦因数变小,两者一起沿水平地面做匀加速运动,则FN______(填“变大”或“变小”或“不变”).

正确答案

不变

解析

解:以b为研究对象,b水平方向受到向右的a的作用力FN和地面向左的滑动摩擦力f,根据平衡条件得:

   FN=f=μN=μmg.

对整体研究:由平衡条件得知:F=μ•2mg,得到FN=

如果地面的动摩擦因数变小,两者一起沿水平地面做匀加速运动,则对整体有:

F-2f=2ma

对b有:FN-f=ma

解得:FN=,不变

故答案为:,不变

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题型:简答题
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简答题

有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示,长为L的钢绳一端系着质量为m的座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘,转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ,不计钢绳的重力,转椅可看成质点.求:

(1)钢绳对转椅的拉力大小;

(2)转盘转动的周期.

正确答案

解:(1)当转盘转动时,钢绳对它的拉力T及其自身重力的合力提供向心力,则有:Tcosθ=mg

(2)座椅到中心轴的距离:R=r+Lsinθ

由牛顿第二定律知:

解得得:

答:(1)钢绳对转椅的拉力大小为

(2)转盘转动的周期为2π

解析

解:(1)当转盘转动时,钢绳对它的拉力T及其自身重力的合力提供向心力,则有:Tcosθ=mg

(2)座椅到中心轴的距离:R=r+Lsinθ

由牛顿第二定律知:

解得得:

答:(1)钢绳对转椅的拉力大小为

(2)转盘转动的周期为2π

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,从斜面体ABC的底端用一沿斜面向上的恒力F从静止向上推一个物体,推到AB的中点D时,撤去F,物体恰好运动到斜面顶端A点并开始返回.物体从底端到顶端所需时间为t,从顶端滑到底端返回时所需时间也为t,则以下说法中正确的是(  )

A物体上滑过程中从B点到D点的加速度大小大于从D点到A点的加速度大小

B物体上滑过程到D点时的速率和物体返回到B点的速率相等

C推力F与物体所受斜面摩擦力f大小之比为2:1

D整个运动过程中推力F做的功与物体克服所受斜面摩擦力f做得功之比为1:1

正确答案

B

解析

解:A、由于上升时两个阶段中第一上升过程初速度是0,末速度为v,第二上升过程,初速是v,末速度是0,故可以知道两个阶段的加速度大小相等,运动时间相等;故A错误;

B、对上升过程,有:x=

对下降过程,有:x=

联立解得:vB=vD;故B正确;

C、第一上升过程,根据牛顿第二定律,有:

F-f-mgsinθ=ma1

第二上升过程,根据牛顿第二定律,有:

f+mgsinθ=ma2   ②

下降过程,根据牛顿第二定律,有:

mgsinθ-f=ma    ③

设斜面长为2s,上升时间为2t,

对上升第一过程:s=a1t2

对下降过程:2s=a(2t)2

由以上两式解得:

a1:a=2:1   ④

联合①②③④解得:

F:f=8:1;

故C错误;

D、推力F做的功:WF=F•S;

克服摩擦力做功:Wf=f•(4S);

由于F:f=8:1,故WF:Wf=2:1;故D错误;

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

(2015•梧州模拟)如图所示,水平地面上,光滑物块甲从A点在外力作用下以a1=5m/s2的加速度由静止开始运动,同时物块乙从B点以初速度v0水平向左运动,物块甲运动到C点时去掉外力,从A、B开始运动计时,经时间t=1.0s两物块相遇.已知物块乙与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,A、C两点间的距离s1=0.1m,B、C两点间的距离s2=2.8m.重力加速度g=10m/s2,求:

(1)甲、乙两物块相遇的位置离C点的距离;

(2)物块乙的初速度v0

正确答案

解:(1)甲运动到C的速度m/s=1m/s,

甲匀加速运动的时间

乙做匀减速直线运动的加速度大小

因为经过1.0s两物块相遇,则甲匀速运动的位移x′=v(t-t1)=1×(1-0.2)m=0.8m,

即甲乙两物块相遇的位置离C点的距离为0.8m.

(2)物块乙运动的位移大小x″=s2-x′=2.8-0.8m=2m.

根据得,代入数据解得v0=3m/s.

答:(1)甲、乙两物块相遇的位置离C点的距离为0.8m;

(2)物块乙的初速度v0为3m/s.

解析

解:(1)甲运动到C的速度m/s=1m/s,

甲匀加速运动的时间

乙做匀减速直线运动的加速度大小

因为经过1.0s两物块相遇,则甲匀速运动的位移x′=v(t-t1)=1×(1-0.2)m=0.8m,

即甲乙两物块相遇的位置离C点的距离为0.8m.

(2)物块乙运动的位移大小x″=s2-x′=2.8-0.8m=2m.

根据得,代入数据解得v0=3m/s.

答:(1)甲、乙两物块相遇的位置离C点的距离为0.8m;

(2)物块乙的初速度v0为3m/s.

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题型:简答题
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简答题

如图所示为索道输运货物的情景.已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°,重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.30.重物的质量为m,当地的重力加速度g. 当载重车厢沿索道向上加速运动时,重物与车厢仍然保持相对静止状态,重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍.

(1)求重物所受摩擦力大小?

(2)若车厢运动情况为:先加速、中间匀速、最后以等大的加速度匀减速到顶.求减速时重物对地板的正压力大小?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

正确答案

解:(1)由于重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍,所以在竖直方向上有:

  FN-mg=ma

解得a=0.15g,

设水平方向上的加速度为a,则=tan37°=

所以a=0.2g,

对物体受力分析可知,在水平方向上摩擦力作为合力产生加速度,即重物所受摩擦力大小为 f=ma=0.20mg.

(2)加速时重物的合力 F=

由题知:加速和减速加速度大小相等,则合力大小相等  

则Fsin37°=mg-FN′,解得 FN′=0.85mg

由牛顿第三定律知减速时重物对地板的正压力大小为0.85mg.

答:

(1)重物所受摩擦力大小为0.20mg.

(2)减速时重物对地板的正压力大小为0.85mg.

解析

解:(1)由于重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍,所以在竖直方向上有:

  FN-mg=ma

解得a=0.15g,

设水平方向上的加速度为a,则=tan37°=

所以a=0.2g,

对物体受力分析可知,在水平方向上摩擦力作为合力产生加速度,即重物所受摩擦力大小为 f=ma=0.20mg.

(2)加速时重物的合力 F=

由题知:加速和减速加速度大小相等,则合力大小相等  

则Fsin37°=mg-FN′,解得 FN′=0.85mg

由牛顿第三定律知减速时重物对地板的正压力大小为0.85mg.

答:

(1)重物所受摩擦力大小为0.20mg.

(2)减速时重物对地板的正压力大小为0.85mg.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,水平放置的传送带以速度v=2m/s匀速运转,其左右两端A、B相距l=10m.从A端把一个工件无初速地放到传送带上,工件与传送带间的摩擦因数为0.1,(g取10m/s2)求:

(1)经过多长时间,工件到达B端?

(2)为了用最短的时间把工件从A端传送到B端,传送带本身匀速运行的速度至少应调到多大?

正确答案

解:(1)物体与传送带间的摩擦力:f=μN=μmg

根据牛顿第二定律:f=ma,解得匀加速运动的加速度:a=μg=1m/s2

物体速度达到皮带相同的时间t,则:

 v=at,解得:t==s=2s

此过物体的位移 x==2m=2m<l

则此后物体与皮带一起匀速运动,位移 x′=l-x=10-2=8m

时间 t′==s=4s

故总时间 t=t+t′=6s

(2)当工件一直做匀加速直线运动,运动时间最短.

根据v2=2al得,v===2m/s.

答:

(1)经过6s时间,工件到达B端.

(2)为了用最短的时间把工件从A端传送到B端,传送带本身匀速运行的速度至少应调到2m/s.

解析

解:(1)物体与传送带间的摩擦力:f=μN=μmg

根据牛顿第二定律:f=ma,解得匀加速运动的加速度:a=μg=1m/s2

物体速度达到皮带相同的时间t,则:

 v=at,解得:t==s=2s

此过物体的位移 x==2m=2m<l

则此后物体与皮带一起匀速运动,位移 x′=l-x=10-2=8m

时间 t′==s=4s

故总时间 t=t+t′=6s

(2)当工件一直做匀加速直线运动,运动时间最短.

根据v2=2al得,v===2m/s.

答:

(1)经过6s时间,工件到达B端.

(2)为了用最短的时间把工件从A端传送到B端,传送带本身匀速运行的速度至少应调到2m/s.

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题型: 单选题
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单选题

质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上,一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球相对静止在圆槽上,如图所示,则(  )

A小球对圆槽的压力为

B小球对圆槽的压力为

C水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力增加

D水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力减小

正确答案

C

解析

解:A、以圆槽与小球组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律可得:F=(M+m)a,

解得系统的加速度为a=,以小球为研究对象,由牛顿第二定律得:Fx=ma=

小球受到圆槽的支持力为FN==,由牛顿第三定律可知,

小球对圆槽的压力FN′=,故AB错误;

C、水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,由可知,

小球对圆槽的压力增大,故C正确,D错误;

故选C.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,质量分别为m1和m2的两物块放在水平地面上,与水平地面间的动摩擦因数都是μ(μ≠0),用轻质弹簧将两物块连接在一起.当用水平力F作用在m1上时,两物块均以加速度a做匀加速运动,此时,弹簧伸长量为x;若用水平力F′作用在m1时,两物块均以加速度a′=2a做匀加速运动,此时,弹簧伸长量为x′.则下列关系正确的是(  )

AF′=2F

Bx′=2x

CF′>2F

Dx′<2x

正确答案

D

解析

解:A、C以两个物体整体为研究对象,由牛顿第二定律得:

   F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a…①

   F′-μ(m1+m2)g=2(m1+m2)a…②

显然,F′<2F.故AC均错误.

B、D,由①得:a=

由②得:2a=-μg,

分别以m1为研究对象,由牛顿第二定律得:

    kx-μm1g=m1a=m1),得:x=

   kx′-μm1g=2m1a=m1-μg,),得:x′=

则有x′<2x.故B错误,D正确.

故选:D

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题型:简答题
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简答题

游乐园的小型“摩天轮”上对称站着质量均为m的8位同学,如图所示,“摩天轮”在竖直平面内逆时针匀速转动,若某时刻转到顶点a上的甲同学让一小重物做自由落体运动,并立即通知下面的同学接住,结果重物掉落时正处在c处(如图)的乙同学恰好在第一次到达最低点b处接到,己知“摩天轮”半径为R,重力加速度为g,(不计人和吊篮的大小及重物的质量).问:

(1)接住前重物下落运动的时间t=?

(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小v=?

(3)乙同学在最低点处对地板的压力FN=?

正确答案

解:(1)由运动学公式得,

t=

(2)由得,

v=

(3)设支持力为F,由牛顿第二定律得:F-mg=

解得F=m

由牛顿第三定律得人对地板的压力,方向竖直向下.

答:接住前重物下落运动的时间为

(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小为

(3)乙同学在最低点处对地板的压力

解析

解:(1)由运动学公式得,

t=

(2)由得,

v=

(3)设支持力为F,由牛顿第二定律得:F-mg=

解得F=m

由牛顿第三定律得人对地板的压力,方向竖直向下.

答:接住前重物下落运动的时间为

(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小为

(3)乙同学在最低点处对地板的压力

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,质量均为1kg的两个小物体A、B放在水平地面上相距9m,它们与水平地面的动摩擦因数均为μ=0.2,现使它们分别以初速度vA=6m/s和vB=2m/s同时相向运动,重力加速度g取10m/s2.则它们(  )

A经约0.92s相遇

B经约1.38s相遇

C经2s相遇

D不可能相遇

正确答案

C

解析

解:对物体A受力分析,均受到重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:-μmg=ma,故加速度为:a1=-μg=-2m/s2

同理物体B的加速度为:a2=-μg=-2m/s2

B物体初速度较小,首先停止运动,故其停止运动的时间为:t1==1s

该段时间内物体A的位移为:xA1=vAt1+a1t12=5m

物体B的位移为:xB=vBt1+a2t12=1m

故此时开始,物体B不动,物体A继续做匀减速运动,直到相遇;

即在离A物体6m处相遇,故D错误;

1s末A的速度为:vA1=vA+a1t1=4m/s

物体A继续做匀减速运动过程,xA2=vA1t2+a2t22=3m

解得

t2=1s

故从出发到相遇的总时间为:t=t1+t2=2s

故选:C

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题型: 单选题
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单选题

一辆汽车在水平路面上以速度v0匀速行驶时,发动机的功率为P,牵引力为F0.从t1时刻起汽车开上一个倾角为θ的坡路,若汽车功率保持不变,水平路面与坡路路况相同(即摩擦阻力大小相同),汽车经过一段时间的变速运动后又进入匀速运动状态,则下面关于汽车速度v、牵引力F与时间t的关系图象正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:由题,汽车以功率P、速度v0匀速行驶时,牵引力与阻力平衡.当汽车开上一个倾角为θ的坡路,重力有沿斜面向下的分量,整个阻力变大,汽车做减速运动,根据汽车的功率P=Fv,可知,F增大,经过一段时间的变速运动后又进入匀速运动状态,汽车牵引力随时间变化的越来越慢,F-t图象的斜率应该越来越小,此时牵引力等于重力沿斜面的分量和摩擦阻力之和,故CD错误;

根据牛顿第二定律得:a=,加速度越来越小,而速度时间图象中,斜率表示加速度,故A正确,B错误.

故选:A

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