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题型:简答题
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简答题

长木板C.D下表面光滑,上表面粗糙,小物块A、B分别放在C、D上,A、B之间用不可伸长、不可被拉断的轻绳相连.A与C、B与D之间的动摩擦因数分别为、3,已知A、B质量均为m,C、D质量均为2m,起初A、B、C、D均静止,A、B间轻绳刚好拉直。现用一从零逐渐增大的外力F作用于D,求轻绳的最大拉力。(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且C、D足够长,运动过程中A、B均不会从其上掉下。)

正确答案

均未打滑时整体的加速度为,以为研究对象,则的静摩擦力:            

----------------------------------------①          (2分)

整体为研究对象,则的静摩擦力:     

---------------------------------------②            (2分)

由①,②知:打滑之前             

 之间的最大静摩擦力      

----------③          (1分)

间的最大静摩擦力        

--------------④          (1分)

 之间先打滑.                                               (1分)

而此时若继续增大,之间的拉力还会增大,当增大到某一值时,间打滑,此时轻绳拉力达到最大值,以整体为研究对象,设此时整体的加速度为。有

-------------------------------------------⑤           (3分)

隔离, -------------------------------------------⑥           (3分)

由⑤、⑥得:                                         (2分) 

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简答题

均匀木板AB长L=1.6m,质量M=2kg,如图所示,转轴0距地面高度h=0.6m,木板AO部分长L=1m.有一滑块质量m=1kg,以初速度V0=8m/s沿木板上滑.滑块与木板间动摩擦因数μ=0.5,g取10m/求:

(1)滑块滑到什么位置时,木板开始翻动?

(2)翻转时滑块的速度多大?

(3)滑块从起始时刻到木板翻转时刻用的时间?

正确答案

(1)1.4m        (2)6m/s                 (3)0.2s

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简答题

(18分)如图所示,质量足够大、截面是直角梯形的物块静置在光滑水平地面上,其两个侧面恰好与两个固定在地面上的压力传感器X、Y相接触。图中AB高H=0.3m,AD长L=0.5m。斜面倾角。可视为质点的小物块P(图中未画出)质量m=1kg,它与斜面的动摩擦因数可以通过更换斜面表面的材料进行调节,调节范围是

   

(1)令,将P由D点静止释放,求P在斜面上的运动时间。

(2)令,在A点给P一个沿斜面上的初速度,求P落地时的动能。

(3)将压力传感器X、Y接到同一个数据处理器上,已知当X和Y受到物块压力时,分别显示正值和负值。对于不同的,每次都在D点给P一个方向沿斜面向下、大小足够大的初速度,以保证它能滑离斜面。求滑行过程中处理器显示的压力F随变化的函数关系式,并在坐标系中画出其函数图象。

正确答案

(1) (2)(3),图象见解析

试题分析:(1)当时.设P沿斜面下滑的加速度为

由牛顿第二定律得:       1分

设P 在斜面上运动的时间为t,由运动学公式得:

                            1分

代入数据解得:                1分

(2)设P沿斜面上滑位移为时速度为0,由动能定理得:

                       2分

代入数据解得:                                    1分

设P 落地时的动能为Ek,由动能定理得:

 

代入数据解得:            1分

(3)P沿斜面下滑的过程中,物块的受力如图所示,设传感器对物块的压力为F,取向右为正方向,

由平衡条件可得:

F+FNsin-Ffcos=0             2分

其中:FN=mgcos                   1分

Ff= F                                   1分

代入数据解得:     1分

其图象如图所示。              … 2 分

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简答题

如图所示,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧.引力常数为G.

(1)求两星球做圆周运动的周期.

(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期为T2.已知地球和月球的质量分别为5.98×1024 kg和7.35×1022 kg.求T2与T1两者平方之比.(结果保留三位小数)

正确答案

(1)2π (2)1.01

(1)mω2r=Mω2R,r+R=L,联立解得

R=L,r=L

对A根据牛顿第二定律和万有引力定律得

=mL,得T=2π.

(2)将地月看成双星,由(1)得T1=2π

将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得=m,L化简得T2=2π,所以两种周期的平方比值为=1.01.

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简答题

2009年12月,我国自主研制的第一颗为青少年服务的科学实验卫星“希望一号”在太原卫星发射中心升空.“希望一号”卫星主要飞行任务是搭载青少年提出的“天圆地方”科学实验方案、建立业余无线电空间通讯及进行太空摄影.由于是为我国青少年研制的第一颗科学实验卫星,有关方面专门邀请了来自全国的50位热爱航天事业的中小学生到现场观看卫星发射的全过程.

(1)上图是某监测系统每隔2.5s拍摄的关于起始匀加速阶段火箭的一组照片.已知火箭的长度为40m,用刻度尺测量照片上的长度,结果如图所示.求火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小.

(2)假设“希望一号”卫星整体质量2350千克,图示时段长征三号甲运载火箭质量200吨.取g=" 10" m/s2 ,求火箭的推力.

(3)已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,“希望一号”卫星在距地球表面高为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动.求“希望一号”卫星环绕地球运行的周期.

正确答案

(1)v="42" m/s;(2)F=3.6×106N;(3)T= 

试题分析: 由题图照片可知,长度为40 m的火箭对应图片上长度为2 cm,图片上从第1个像到第个像之间的长度为4 cm,第一个2.5 s上升高度为s1="=80" m从第2个像到第3个像之间的长度为6.5 cm,第二个2.5 s上升高度为s2="=130" m火箭5 s时间上升高度h=s1+s2="210" m

火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小v="42" m/s

(2)(6分)由Δs="aT" 2得a = m/s2=" 8" m/s2  由F -mg -Mg=(m+M)a

得火箭的推力F =(m+M)(a+g)="(200000+2350)×(8+10)N" =3642300N=3.6×106N

(3)(4分)设“希望一号”卫星环绕地球运行的周期为T,

由:G=

联立(1)(2)有  

T=   

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简答题

在“验证牛顿运动定律”的实验中,作出了如图所示的(a)、(b)图象,图(a)中三线表示实验中小车的______不同;图(b)中图线不过原点的原因是______.

正确答案

根据牛顿第二定律,物体质量一定时,加速度与合力成正比,即a-F图象是一条通过坐标原点的直线,直线的斜率的倒数表示质量,图(a)中三条直线斜率不同,说明质量不同;

图象(b)中拉力为零时小车有加速度,说明合力大于拉力,说明平衡摩擦力过度或平衡摩擦力时使平板倾角过大;

故答案为:质量,平衡摩擦力过度或平衡摩擦力时使平板倾角过大.

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简答题

在水平面上有两个物体A和B,它们之间用不可伸缩的质量不计的细绳连接起来,其中mA=3kg,mB=2kg,它们与地面间的动摩擦因数μ=0.1.如图所示,今用一与水平方向成37°角、大小为10N的恒力拉B,使AB一起向右做匀加速直线运动,试求A对B的拉力.(g取10m/s2

正确答案

选取A与B组成的整体研究,有整体受到的摩擦力:

f=μN=μ[(mA+mB)g-Fsinθ]=0.1×[(3+2)×10-10×sin37°]=4.4N

整体的加速度:a==m/s2=0.72m/s2

隔离对A分析,根据牛顿第二定律:FAB-μmAg=mAa

所以:FAB=μmAg+mAa=0.1×3×10+3×0.72=5.16N

根据牛顿第三定律,A对B的拉力大小等于B对A的拉力,即5.16N.

答:A对B的拉力是5.16N.

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简答题

A、B两个木块叠放在竖直轻弹簧上,如图所示,已知mA=mB=1kg,轻弹簧的劲度系数为100N/m.若在木块A上作用一个竖直向上的力F,使木块A由静止开始以2m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动.取g=10m/s2.求:

(1)使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中,力F的最大值是多少?

(2)若木块A竖直向上做匀加速运动,直到A、B分离的过程中,弹簧的弹性势能减小了1.28J,则在这个过程中,力F对木块做的功是多少?

正确答案

(1)    (2)

试题分析:(1)当F=0(即不加竖直向上F力时),设A、B叠放在弹簧上处于平衡时弹簧的压缩量为x,有

  解得:

时,对B研究,受有重力、弹簧的弹力和A对B的压力,根据牛顿第二定律有

 

以木块A为研究对象进行受力分析,在重力、B对A的支持力和拉力作用下做匀加速运动,由牛顿第二定律得: 

于是可知,当时,AB有共同加速度,欲使木块A由静止开始以2m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动,随减小,减小,逐渐增大,当时,F有最大值,于是

(2)由(1)知当时,A、B开始分离,由知,此时,弹簧压缩量为

设A、B开始分离时共同速度为v,由运动学公式得:  解得:

由题知,此过程弹性势能减少了

设F力功,对这一过程应用动能定理得

代入数据解得:

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简答题

质量为5kg的物体放置在粗糙的水平桌面上,与桌面间的动摩擦因数为0.2。(g=10m/s2

⑴如果给它一个水平向右的初速度,求它沿桌面滑行的加速度大小与方向。

正确答案

⑵如果从静止开始,受到一个大小为30N水平方向的恒力作用,求加速度大小。 (1)a1=2m/s2 方向向左;(2)a2=4m/s2

试题分析:⑴物体水平方向受到的合力为摩擦力,由牛顿第二定律    a1=2m/s2 方向向左。  

⑵物体水平方向有水平恒力和滑动摩擦力,由牛顿第二定律  F-   a2=4m/s2 

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简答题

(12分)如图所示,半径的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内,轨道的B端切线水平,且距水平地面高度为=1.25m,现将一质量=0.2kg的小滑块从A点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B点以的速度水平飞出().求:

(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功;

(2)小滑块经过B点时对圆轨道的压力大小;

(3)小滑块着地时的速度大小.

正确答案

(1)  (2)压力为4.5N,(3)

试题分析:(1)设小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功为,应用动能定理研究A点到B点有:

解得:

(2)对B点的滑块进行受力分析,设轨道对滑块的支持力为,由牛顿第二定律有:

解得

由牛顿第三定律知滑块对B的压力为4.5N,方向竖直向下.

(3)滑块过B点后作平抛运动,设着地时竖直速度为,根据平抛运动规律有:

所以

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题型:简答题
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简答题

(17分)可视为质点的小球A、B静止在光滑水平轨道上,A的左边固定有轻质弹簧,B与弹簧左端接触但不拴接,A的右边有一垂直于水平轨道的固定挡板P。左边有一小球C沿轨道以某一初速度射向B球,如图所示,C与B发生碰撞并立即结成一整体D,在它们继续向右运动的过程中,当 D和A的速度刚好相等时,小球A恰好与挡板P发生碰撞,碰后A立即静止并与挡板P粘连。之后D被弹簧向左弹出,D冲上左侧与水平轨道相切的竖直半圆光滑轨道,其半径为,D到达最高点Q时,D与轨道间弹力。已知三小球的质量分别为。取,求:

(1)D到达最高点Q时的速度的大小;

(2)D由Q点水平飞出后的落地点与Q点的水平距离s;

(3)C球的初速度的大小。

正确答案

(1) (2) (3)

试题分析: ⑴D在Q点时据牛顿第二定律有:

解得:

⑵令D由Q点平抛飞出后经时间落至地面

  

代入数据解得:

⑶C碰B,据动量守恒有: 

解得: 

D向右压缩弹簧的过程中,据系统动量守恒: 

解得:

据机械能守恒:

解得:   

A碰P静止后,D被弹簧向左弹出直到Q的过程中,据机械能守恒有: 

代入数据解得: 

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题型:填空题
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填空题

如图所示,一个半径为R质量为M的半圆形光滑小碗,在它的边上1/4圆弧处让一质量为m的小滑块自由滑下,碗下是一台秤,当滑块在运动时,台秤的最大读数是_______ 。

正确答案

Mg+3mg

试题分析:根据机械能守恒得知滑块向下运动的过程中速度增大,向心力增大,滑块所受的支持力增大,滑块对碗的压力增大,所以当滑块到达碗的最低点时,滑块对碗的压力最大,台秤的读数也最大.根据牛顿第二定律得

在最低点:,下滑过程中,由机械能守恒:,由此可得台秤的最大读数是Mg+3mg

点评:本题难度较小,根据牛顿运动定律分析小滑块对碗的压力如何变化,再根据机械能守恒和牛顿第二定律结合求出求出台秤的最大读数

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简答题

如图所示,皮带传动装置的两轮间距L=8m,轮半径r=0.2m,皮带呈水平方向,离地面高度H=0.8m,一物体以初速度从平台上冲上皮带,物体与皮带间动摩擦因数(g=10m/s2)求:

(1)皮带静止时,物体平抛的水平位移多大?

(2)若皮带逆时针转动,轮子角速度为72rad/s,物体平抛的水平位移多大?

(3)若皮带顺时针转动,轮子角速度为72rad/s,物体平抛的水平位移多大?

正确答案

(1)0.8m   (2)0.8m  (3)5.6m

试题分析:(1)求皮带静止时,物块离开皮带时的速度,设物体的加速度大小为

    得 :      

求平抛运动的水平位移 平抛

(2)物块与皮带的受力情况及运动情况均与①相同,所以落地点与①相同

                                  

(3)皮带顺时针转动时,, 

物块相对皮带向左运动,其受力向右,向右加速.  

                  

若一直匀加速到皮带右端时速度

                   

故没有共速,即离开皮带时速度为

点评:注意滑动摩擦力与相对速度大小无关,本题还要注意若皮带顺时针转动,计算结果和皮带速度进行比较,小于皮带速度按实际速度计算,大于等于皮带速度按物体最终速度等于皮带速度计算。

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简答题

(10分)已知某星球的自转周期为T。,在该星球赤道上以初速度v竖直上抛一物体,经t时间 后物体落回星球表面,已知物体在赤道上随星球自转的向心加速度为a,要使赤道上的物体 “飘”起来,则该星球的转动周期T要变为多大?

正确答案

试题分析:设该星球的质量为M,半径为R,则赤道上的物体m随该星球自转时,有:

 

其中 N=mg  ,而

要使赤道上的物体“飘”起来,应当有N=0

根据万有引力定律和牛顿第二定律可得:

联立解得:

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简答题

(13分)如图所示,传送带以一定速度沿水平方向匀速运动,将质量m=1.0kg的小物块轻轻放在传送带上的P点,物块运动到A点后被水平抛出,小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑.B、C为圆弧的两端点,其连线水平,轨道最低点为O,已知圆弧对应圆心角θ=106°,圆弧半径R=1.0m,A点距水平面的高度h=0.8m,小物块离开C点后恰好能无碰撞地沿固定斜面向上滑动,经过 0.8s小物块经过D点,已知小物块与斜面间的动摩擦因数μ=.(取sin53°=0.8,g=10m/s2)求:

 

(1)小物块离开A点时的水平速度大小;

(2)小物块经过O点时,轨道对它的支持力大小;

(3)斜面上C、D间的距离.

正确答案

(1) vA=3m/s   (2) FN=43N   (3) 0.98m.

试题分析:(1)对于小物块,由A到B做平抛运动,在竖直方向上有=2gh①

在B点时有tan

由①②解得vA=3m/s

(2)小物块在B点的速度为vB=5m/s

由B到O由动能定理(或机械能守恒定律)得

mgR(1-sin37°)=mm

由牛顿第二定律得FN-mg=m

解得FN=43N

(3)物块沿斜面上滑时,有mgsin53°+μmgcos53°=ma1

vC=vB=5m/s

小物块由C上升到最高点的时间为t1=0.5s

则小物块由斜面最高点回到D点历时

t2=0.8s-0.5s=0.3s

小物块沿斜面下滑时,由牛顿第二定律得

mgsin53°-μmgcos53°=ma2

C、D间的距离为xCDt1a=0.98m.

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