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简答题

如图,在水平地面上有一质量为4.0㎏的物块,它与地面的动摩擦因数μ=0.2,在与水平方向夹角为θ=300的斜向上的拉力F作用下,由静止开始运动.经过2.0s的时间物块发生了4.0m的位移.(g=10m/s2

试求:(1)物块的加速度大小(2)拉力F的大小.

正确答案

物块受力如图,

(1)由x=at2

得:a==2m/s2

答:物块的加速度大小为2m/s2

(2)Fcosθ-f=ma…①

FN+Fsinθ=mg…②

f=μFN…③

由①②③得:F≈16.6N

答:拉力大小为16.6N.

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简答题

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

(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:

s1==m=2.0m

匀加速运动阶段的时间:

t1==s=2.0s

匀速运动通过的距离:

s2=L-s1=10-2=8m

匀速运动阶段的时间:

t2==s=4.0s

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.

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简答题

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

(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:a=gsinθ-μAgcosθ=4.4m/s2

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aA=g(sinθ-μAcosθ)=4.4m/s2

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.

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如图所示,质量为m=1kg的小球用细线拴住,线长L=2.0m.当小球从图示位置A由静止释放后摆到悬点的正下方位置B时,细线恰好被拉断.若位置B距水平地面的高度h=5m,小球落地点C到O′的距离s=4m.O′点在悬点O的正下方.g=10m/s2.求:

(1)细线刚被拉断时小球的速度大小;

(2)细线所能承受的最大拉力.

正确答案

(1)小球运动到位置B时,细线恰好被拉断,以后小球做平抛运动.

在水平方向上:s=vt,

竖直方向上:h=gt2

解得:v=s=4×=4m/s;

(2)小球刚运动到位置B时,设细线中张力为T,

由牛顿第二定律得:T-mg=m

解得:T=mg+m=1×10+1×=18N;

答:(1)细线刚被拉断时小球的速度大小为4m/s;(2)细线所能承受的最大拉力为18N.

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简答题

为了测量两个质量不等沙袋的质量,由于没有可直接测量的工具(如天平、弹簧秤等),某实验小组应用下列器材测量:轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)、一套总质量为m=0.5kg砝码,细线、米尺、秒表,他们根据所学的物理知识改变实验条件进行多次测量,选择合适的变量得到线性关系,作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量(g取10m/s2).具体操作如下:

(1)实验装置如图所示,设左右两边沙袋的质量分别为m2、m1

(2)从m中取出质量为△m的砝码放在右边沙袋中(剩余砝码都放在左边沙袋中,发现质量为m1的沙袋下降,质量为m2的沙袋上升(质量为m1的沙袋下降过程未与其他物体相碰);

(3)用米尺测出质量为m1的沙袋从静止开始下降的距离h,

用秒表测出质量为m1的沙袋下降距离h所对应的时间t,则可求沙袋的加速度大小为a=______;

(4)改变右边砝码的质量△m,测量相应的加速度a,得到多组△m及a的数据,作出“a~△m”图线;

(5)若求得图线的斜率k=4m/kg•s2,截距为b=2m/s2,沙袋的质量m1=______ kg,m2=______kg.

正确答案

(3)由题,质量为m1的沙袋从静止开始下降做匀加速直线运动,由h=at2,解得a=

(5)根据牛顿第二定律得:

对m1及砝码:(m1+△m)g-T=(m1+△m)a

对m2及砝码:T-(m2+m-△m)g=(m2+m-△m)a

联立解得:a=g+

根据数学知识得知:“a~△m”图线斜率k=,截距b=g

将m=0.5kg,g=10m/s2,k=4m/kg•s2,b=2m/s2,代入解得:m1=3kg,m2=1.5kg.

故答案为:(3);(5)3,1.5.

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静止在水平地面上的物体质量为2kg,在F=6N的水平力推动下开始运动,4s末它的速度达到4m/s,求物体与地面的动摩擦因数?(g=10m/s2

正确答案

物体在水平推力作用做匀加速运动,由v=at得

a==m/s2=1m/s2

由牛顿第二定律得

F-μmg=ma

得 μ===0.2

答:物体与地面的动摩擦因数是0.2.

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简答题

物体从斜面底部以一定的速率沿斜面向上运动,斜面底边水平,倾角可在

0°~90°之间变化,物体沿斜面到达的最远距离x和倾角θ的关系如图所示,求:

(1)物体与接触面的动摩擦因数;

(2)θ为多大时,x有最小值,并求出最小值.

正确答案

(1)设初速度为v,当θ=0°时,物体沿水平方向运动,故

  μmg=ma    ①

  v2=2aSx   ②

当θ=90°时,物体沿竖直方向做上抛运动,故

  v2=2gh    ③

联立①、②、③解得:μ=   ④

(2)当物体以任意角运动时,由动能定理得

-μmgxsinθ-μmgxcosθ=0-mv2     ⑤

联立①、②、③、⑤解得:x=    ⑥

可见,当θ=60°时,x有最小值:xmin=5    ⑦

答:

(1)物体与接触面的动摩擦因数为

(2)θ为60°时,x有最小值,最小值为5

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简答题

航空母舰上的飞机跑道长度有限.飞机回舰时,机尾有一个钩爪,能钩住舰上的一根弹性钢索,利用弹性钢索的弹力使飞机很快减速.若飞机的质量为M=4.0×103kg,同舰时的速度为v=160m/s,在t=2.0s内速度减为零,弹性钢索对飞机的平均拉力F=______N(飞机与甲板间的摩擦忽略不计).

正确答案

飞机回舰时做匀减速运动,

由匀变速直线运动的速度公式:v=v0+at,

可得,加速度:a===-80m/s2

负号表示加速度方向与速度方向相反,

对飞机,由牛顿第二定律得:

F=Ma=4.0×103×80=3.2×105N;

故答案为:3.2×105

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如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽。薄铁板的长为2.8m、质量为10kg。已知滚轮与铁板与铁板工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1。铁板从一端放入工作台的砂轮下,工作时砂轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在砂轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽。已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s。

(1)通过分析计算,说明铁板将如何运动,

(2)加工一快铁板需要多少时间,

(3)加工一快铁板电动机要消耗多少电能。(不考虑电动机自身的能耗)

       

正确答案

(1) 整个过程中铁板选做加速度a=1m/s2匀加速运动,然后做的匀速运动

(2)    2.4s    (3)136J

(1)开始砂轮给铁板向前的滑动摩擦力

  工作台给铁板的摩擦阻力  

铁板先向右做匀加速运动:m/s2=1m/s2  

  加速过程铁板达到的最大速度  

  这一过程铁板的位移,  

  此后砂轮板的摩擦力将变为静摩擦力,,铁板将做匀速运动。

  即整个过程中铁板选做加速度a=1m/s2匀加速运动,然后做的匀速运动

(2)在加速运动过程中,由得   

  匀速运动过程的位移为 由

所以加工一块铁板所用的时间为  

(3)解法一:  

    

  [解法二:]  

    

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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图象求:

(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,刚站上去的时候弹力等于重力,故运动员所受重力为500N,设运动员质量为m,则

m==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=40m/s2

(3)由图象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=gt2=×10×0.82m=3.2m

答:

(1)运动员的质量50kg;

(2)运动员在运动过程中的最大加速度40m/s2

(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3.2m.

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一质量为5kg的物体静止放在动摩擦因数为μ=0.2的水平面上,若将一个大小为F=20N的水平拉力作用在该物体上,g取10m/s2.求:

(1)该物体的加速度是多少?

(2)该物体在4s内的位移是多少?

正确答案

(1)根据牛顿第二定律得:a==m/s2=2m/s2

(2)根据位移时间公式得:x=at2=×2×16m=16m.

答:(1)物体的加速度是2m/s2

(2)物体在4s内的位移是16m.

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如图所示,厚度不计的薄板A长L=5.0m,质量M=5.0kg,放在水平桌面上,板的右端与桌边相齐.在A上距右端s=3.0m处放一物体B(大小不计),其质量m=2.0kg,已知A、B间的动摩擦因数μ=0.1,A与桌面间和B与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,原来系统静止.现在在板的右端施加一大小一定的水平力F=26N,持续作用在A上,将A从B下抽出.(g=10m/s2)求:

(1)A从B下抽出前A、B的加速度各是多少?

(2)B运动多长时间离开A?

(3)物体B最后停在哪里?

正确答案

(1)对于B,在未离开A时,其运动加速度大小为:aB==μ1g=1m/s2

对于A,根据牛顿第二定律得:

F-μ1mg-μ2(m+M)g=MaA

解得:aA=2m/s2

(2)设经过时间t,A离开B,则有:

xA=aAt2

xB=aBt2

而xA-xB=L-s

带入数据解得:t=2s

(3)设B从A上掉下时,其速度为v,则

v=aBt=2m/s

xB=aBt2=×1×4m=2m

B从A上掉下后,B在桌面的摩擦力作用下做减速运动,其加速度大小为

a2==μ1g=2m/s2

运动的位移为:x2==m=1m

所以B运动的总位移为:x=2m+1m=3m

所以物体B最后停在离桌边2m的位置上.

答:(1)A从B下抽出前A的加速度为2m/s2,B的加速度为1m/s2

(2)B运动2s离开A;

(3)物体B最后停在离桌边2m的位置上.

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两个长度相等、倾角都是α的斜面,一个是光滑的,另一个是粗糙的,物体从粗糙斜面顶端匀加速滑到底端所用时间,为从光滑斜面滑到底端所用时间的3倍.那么,物体在光滑斜面和粗糙斜面上,下滑的加速度之比为______,物体与粗糙斜面间的动摩擦因数为______.

正确答案

物体从光滑斜面滑下时,根据牛顿第二定律,有

mgsinα=ma              ①

根据位移时间关系公式,有

L=at2              ②

物体从粗糙斜面滑下时,根据牛顿第二定律,有

mgsinα-μmgcosα=ma′③

根据位移时间关系公式,有

L=a′t′2          ④

根据题意

t′=3t            ⑤

由①②③④⑤联立解得

a:a′=9:1

μ=tanα

故答案为:9:1,tanα.

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一个滑雪人质量m=75㎏,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m.

求:(1)滑雪人的加速度;

(2)求滑雪人受到的阻力(g取10m/s2

正确答案

(1)以初速度方向为正方向.已知初速度,时间,位移,由运动学位移公式

x=v0t+at2

60=2×5+×a×52

解得:

a=4m/s2

(2)由牛顿第二定律:

mgsinθ-f=ma

75×10×-f=75×4

解得:

f=75N

答:

(1)加速度为4m/s2

(2)受到的阻力为75N

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简答题

质量为m=1kg的物体,在与水平面成q=37°角的恒力F作用下,沿水平面以10m/s的速度匀速运动.物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.5.物体通过某一位置时计t=0.在t=1s时,去掉力F,物体便以大小为5m/s2的加速度做匀减速直线运动,求:(sin37°=0.6cos37°=0.8g=10N/kg)

(1)恒力F的大小

(2)计时后4s内物体的位移.

正确答案

(1)物体匀速运动时受到重力mg、恒力F、地面的支持力N和滑动摩擦力f,作出力图如图所示.由平衡条件得

水平方向:Fcosθ=f

竖直方向:N=mg+Fsinθ

又:f=μN

联立得:Fcosθ=μ(mg+Fsinθ)

得:F==N=10N

(2)设撤去F后物体滑行时间t0时停止运动,则:v=v0+at0

得:t0==s=2s

故计时4s内物体的位移等于物体滑行时间t0内通过的位移.

撤去F前,物体通过的位移:x1=v0t=10×1m=10m;

撤去F后,物体运动时间:t′=t0=2s,通过的位移为:

x2=v0t′+at′2=10×2-×5×22=10(m)

故计时后4s内物体的位移:x=x1+x2=20m.

答:(1)恒力F的大小是10N.

(2)计时后4s内物体的位移是20m.

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