- 牛顿运动定律
- 共29769题
(2011年皖南八校联考) 如图所示,水平面上放有质量均为m=1 kg的物块A和B(均视为质点),A、B与地面的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.1,相距l=0.75 m.现给物块A一初速度使之向物块B运动,与此同时给物块B一个F=3 N水平向右的力使其由静止开始运动,经过一段时间A恰好能追上B.g=10 m/s2.求:
(1)物块B运动的加速度大小;
(2)物块A初速度大小.
正确答案
(1)2 m/s2 (2)3 m/s
(1)对B,由牛顿第二定律得:F-μ2mg=maB
解得aB=2 m/s2.
(2)设物块A经过t时间追上物块B,对物块A,由牛顿第二定律得:
μ1mg=maA
xA=v0t-aAt2
xB=aBt2
恰好追上的条件为:v0-aAt=aBt
xA-xB=l
联立各式并代入数据解得:t=0.5 s,v0=3 m/s.
为了实验“神舟六号”飞船安全着陆,在飞船距离地面约1m时(即将着陆前的瞬间),安装在返回舱底部的四台发动机同时点火工作,使返回舱的速度由8m/s降至2m/s。设返回舱质量为,减速时间为0.2s。设上述减速过程为匀变速直线运动,试回答和计算下列问题:(g取
)
(1)在返回舱减速下降过程中,航天员处于超重还是失重状态?计算减速时间内,航天员承受的载荷值(即航天员所受的支持力与自身重力的比值);
(2)计算在减速过程中,返回舱受到四台发动机推力的大小。
正确答案
(1)4 (2)
(1)(10分)航天员处于超重状态 2分
3分
3分
载荷比 2分
(2)(6分)设返回舱受到的推力为F,由动量定理
4分
2分
发动机推力的大小为
小明用电源频率为50Hz的电磁打点计时器(含复写纸)做“探究质量一定时,加速度与合力的关系”实验。
(1)在不挂配重,平衡摩擦力过程中,打点计时器打出的一条纸带如图(乙)所示,纸带A端与小车相连。要使小车做匀速直线运动,垫木应向____(填“左或右”)移动。
(2)打点计时器打A、C两点过程中,小车通过的距离为____cm。
(3)小王同学也做这个实验,他在接通电源进行实验之前,将实验器材组装如图丙所示.请你指出该装置中的错误或不妥之处(只要答出其中的两点即可):
。
丙 丁
(4)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验.图丁是他在实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出来,由图中的数据可算得小车的加速度a为 m/s2.(结果取两位有效数字)
正确答案
1) 左 2)16.20 3)1。该同学用是直流电源 2。木板的右端没有垫高 3)小车离打点计时器太远(每点2分,其他合理即可得分) 4)0.20
试题分析:(1)平衡摩擦力后,小车做匀速直线运动,打出的纸带应是间距均匀的,由图可知,小车在做减速运动,所以,垫木应向左移动;(2)由图读得AC距离为16.20cm;(3)1.该同学用是直流电源,打点计时器使用的是交流电源 2.木板的右端没有垫高,没有平衡摩擦力 3.小车离打点计时器太远,没充分利用好纸带;(4)用逐差法求纸带的加速度,T=0.1s,代入数据可算得a=0.20m/s2。
(18分)如图21所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上作匀速圆周运动,使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N,求:
(1)线断开前的瞬间,线的拉力大小。
(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度。
(3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌边的夹角为,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点距桌边的水平距离。
正确答案
(1) F=45N(6分) (2) (6分) (3)
(6分)
试题分析:(1)设开始时角速度为,向心力是
,线断开的瞬间,角速度为
,线的拉力是
.
线的拉力等于向心力有: ,
则:
又因为得:
(2)设线断开时速度为。由
得:
(3)设桌面高度为,落地点与飞出桌面点的水平距离为
,由平抛运动规律:
,
则抛出点到桌边的水平距离为
(14分)如图所示,在动摩擦因素μ=0.2的水平面AB上,水平恒力F推动质量为m=1kg的物体从A点由静止开始作匀加速直线运动,物体到达B点时撤去F,接着又冲上光滑斜面(设经过B点前后速度大小不变),最高能到达C点。用速度传感器测量物体的瞬时速度,并在表格中记录了部分测量数据。求:(g取10m/s2)
(1)恒力F 的大小;
(2)在答题纸的坐标上标出记录的数据点,并作v-t图;
(3)若撤去推力F,在A处给物体一个水平向左的初速度v0,恰能使物体运动到C点,求此初速度v0的大小。
正确答案
(1)(2)见解析(3)
试题分析:(1)物体从A运动到B,
根据牛顿第二定律
带入数据得
(2)描点作图如下
(3)根据图像可得通过B点的速度,A到B的运动时间
,则AB之间的距离
在A处给物体一个水平向左的初速度v0,,要使其恰能使物体运动到C点,则通过B的速度仍然为
从A到B根据动能定理有
计算得
(10分)体育课上进行“爬杆”活动,使用了一根质量忽略不计的长杆,竖直固定在地面上(如图)。一质量为40kg的同学(可视为质点)爬上杆的顶端后,自杆顶由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到竹杆底端时速度刚好为零。通过装在长杆底部的传感器测得长杆对底座的最大压力为460N,最小压力280N,下滑的总时间为3s,求该同学在下滑过程中的最大速度及杆长。(取g ="10" m/s2)
正确答案
试题分析:设加速下滑过程时间为,加速度大小为
;减速下滑过程为
,加速度大小为
;最大速度为
。根据牛顿第二定律得:
(2分)
(1分)
(2分)
(1分)
(2分)
解得: (2分)
长为L的绝缘细线下系一带正电的小球,其带电荷量为Q, 悬于O点,如图所示. 当在O点另外固定一个正电荷时, 球静止在A处, 则细线拉力是重力mg的两倍. 现将球拉至图中B处(θ=60°),放开球让它摆动,问:
(1)固定在O处的正电荷的电荷量为多少?(5分)
(2)摆球回到A处时悬线拉力为多少? (5分)
正确答案
(1) mgl/kQ (2)3mg
试题分析:(1)在A点时,带电点球受到重力,绳子的拉力,和O点电荷的排斥力,三力平衡,所以,解得
(2)从B处摆回到A处过程中,电场力和绳子的拉力垂直于速度方向,不做功,重力做正功,所以有
在A处两球间的库伦力和绳子的拉力的合力充当向心力,所以,解得
点评:做此类问题时,需先对物体进行受力分析,然后结合牛顿第二定律以及力的平衡条件解题
如图甲,质量为2kg的长木板A在水平面上作直线运动,另一质量为1.2kg的B物体自由地从A左端滑上A的上表面,经一段时间,从A的右端滑离A,此后A自由滑行,最后停止,从B滑上A到A静止的过程中,A运动的v-t图象如图乙所示,g取10m/s2,求:
小题1:A物体与水平面间的动摩擦因数μ1大小;
小题2:B与A间动摩擦因数μ2的大小;
小题3:0-10s内A物体运动位移的大小。
正确答案
小题1:0.2
小题2:0.7
小题3:46m
质量为m=1000kg的汽车从静止开始沿平直公路启动,汽车行驶的过程中所受阻力恒为车重的k=0.2倍.汽车启动后的时间t1=10s内做匀加速运动,加速度为a1=2m/s2;然后汽车做匀减速运动,加速度大小为a2=1m/s2,直至汽车停下.则:
(1)汽车在整个运动过程中,发动机输出功率的平均值是多少?
(2)汽车在整个运动过程中,发动机输出功率的最大值是多少?
正确答案
(1)1×104W (2)8×104W
(1)汽车启动后做匀加速运动,根据牛顿运动定律,有
得N
汽车在时间t1=10s内的位移m
汽车在时间t1=10s时的速度m/s
汽车做匀减速运动直至汽车停下所用时间s
在此段时间内,根据牛顿运动定律,有,
得N.
在此段时间内汽车的位移m,
所以汽车在整个运动过程中,发动机的输出功率的平均值
W.
(2)在t1=10s时,发动机的输出功率最大,最大功率W.
如图所示,水平光滑绝缘轨道MN的左端有一固定绝缘挡板,轨道所在空间存在水平向左、E=4×102N/C的匀强电场。一个质量m=0.2kg、带电荷量q=5.0×10-5C的滑块(可视为质点),从轨道上与挡板相距x1=0.2m的P点由静止释放,滑块在电场力作用下向左做匀加速直线运动。当滑块与挡板碰撞后滑块沿轨道向右做匀减速直线运动,运动到与挡板相距x2=0.1m的Q点,滑块第一次速度减为零。若滑块在运动过程中,电荷量始终保持不变,求:
(1)滑块由静止释放时的加速度大小a;
(2)滑块从P点第一次达到挡板时的速度大小v;
(3)滑块与挡板第一次碰撞的过程中损失的机械能ΔE。
正确答案
(1) 0.1m/s2 (2) 0.2m/s (3) 2×10-3J
试题分析: 设滑块沿轨道向左做匀加速运动的加速度为a,根据牛顿第二定律有
qE=ma 代入数据得a=0.1m/s2。
(2)滑块从P点运动到挡板处的过程中,由动能定理有
qEx1= 代入数据有v=0.2m/s。
(3)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能等于滑块由P点运动到Q点过程中电场力所做的功,即ΔE=qE(x1-x2)=2×10-3J。
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板.系统处于静止状态,现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,重力加速度为g,问:
(1)物块B刚要离开C时,弹簧形变量为多少?
(2)物块B刚要离开C时,物块A的加速度多大?
(3)从开始到物块B刚要离开C时的过程中,物块A的位移多大?
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)当B刚要离开C时,弹簧处于伸长状态,对B根据物体的平衡条件得:
所以,
设此时A的加速度为a,对A应用牛顿第二定律有:
解得:
系统静止时,弹簧处于压缩状态,对A根据物体的平衡条件,弹簧的弹力大小为:
则弹簧的压缩量为:
物块A的位移即为弹簧长度的改变量:
如图所示,一固定在竖直平面内的光滑半圆形轨道ABC,半径为R=0.5m,轨道在C处与粗糙的水平面相切,在D处有一质量m=1kg的小物体压缩着弹簧,在弹力的作用下以一定的初速度水平向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.25,物体通过C点后进入圆轨道运动,恰好能通过半圆轨道的最高点A,最后又落回水平面上的D点(g=10m/s2,不计空气阻力),
求:(1)物体到C点时的速度 ;
(2)弹簧对物体做的功。
正确答案
(1)5m/s(2)15J
试题分析:(1)物体恰好通过A点有:mg=m
得vA=m/s
物块由C到A过程有:mg2R+mvA2=
mvC2
vC="5m/s"
(2) 物体从A到D做平抛运动有2R=gt2
所以 SCD=vAt=1m
物块由D到C过程有W-μmg SCD =mvC2
W="15J"
如图所示,用与水平方向成的恒力
拉一个质量为
的物体,由静止开始在水平地面沿直线运动,经过
物体位移为
,取重力加速度
。试求:
(1)拉力对物体所做的功
;
(2)物体获得的动能;
(3)物体与地面间的动摩擦因数。
正确答案
(1)100J(2)50J(3)0.4
试题分析:(1)
(2)由得
由动能定理得:
根据牛顿第二定律:
点评:本题难度较小,应首先分析受力情况和运动情况,确定研究对象和研究过程
如图所示,将一根绳子跨过定滑轮,一质量50 kg的人将绳的一端系在身上,另一端握在手中,使他自己以2m/s2的加速度加速下降.若不计绳的质量及摩擦,则人拉绳子的力为________ N.(g="10" m/s2)
正确答案
200 N
设人拉绳子的力大小为T,根据牛顿第三定律,则绳子向上拉人的力大小也为T.
对人进行受力分析,应用牛顿第二定律,得
mg-2T=ma,解得T=="200" N.
如图所示,水平传送带以5m/s的恒定速度运动,传送带长L=7.5m,今在其左端A将一工件轻轻放在上面,工件被带动,传送到右端B,已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,试求:工件经多少时间由传送带左端A运动到右端B?(取g=10m/s2)
正确答案
t=2.0s
试题分析:工件加速度为a,由牛顿第二定律有:
μmg=ma (1)
传送带速度为v=5m/s。工件匀加速时间为t1
V=at1 (2)
工件匀加速运动的位移为x
X=at12 (3)
工件匀速运动的时间为t2 则有
Vt2=L-x (4)
工件从A端运动到B端时间为t
t=t1+t (5)
由(1)----(5)式可解得:t=2.0s
点评:本题关键根据运动学公式求解加速度和位移,再结合牛顿第二定律求解动摩擦因素.
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