- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示,在倾角为秒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
、
,弹簧的劲度系数为
。C为一固定挡板,系统处于静止状态。现在开始用一恒力沿斜面方向拉物块A使之向上运动,若稳定后物块A、B共同以加速度
沿斜面向上匀加速运动(重力加速度为g)。求:
(1)稳定后弹簧对物块A的弹力:
(2)从恒力作用前到稳定后物块A与物块B间距离的变化量d。
正确答案
(1)稳定后以B为研究对象, ①
由牛顿第三定律得弹簧对物块A的弹力大小为
②
弹簧对物块A的弹力方向沿斜面向下,
(2)设恒力作用前弹簧压缩量为,稳定后弹簧的伸长量为
恒力作用前以A为研究对象: ③
④
由②得 ⑤
稳定后弹簧伸长量 ⑥
故A相对物块B的位移: ⑦
评分标准:本题共18分,(1)问8分,正确得出①、②式各给3分,正确得出方向给2分;(2)问10分,正确得出③④⑤⑥⑦式各给2分
略
目前我国动车组在广泛使用。假设动车轨道为直线,动车制动时的阻力为重力的0.1倍。(g=10m/s2)
(1)如果动车司机发现前方450m处有故障车停车,要使动车不发生追尾,则动车运行速度不能超过多少?(不考虑反应时间)
(2)如果动车运行的速度为252km/h,当动车司机前方2464m处有故障车停车,经反应后制动减速,为了确保列车不发生追尾,问动车司机反应时间不得超过多少?
正确答案
(1)30m/s (2)0.2s
试题分析:(1)动车所受阻力
减速的加速度
由,可得
(2)
设反应时间为t,反应时间内位移为,减速位移为
可得
点评:灵活的应用匀变速直线运动的规律是接答本题的关键。
(10分)在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中,由于失重,因此无法利用天平称出物体的质量,科学家们用下述方法巧妙地测出了一物块的质量。将一带有推进器、总质量为m=5kg的小滑车静止放在一平台上,平台与小车间的动摩擦因数为0.25,开动推进器,小车在推进器产生的恒力作用下从静止开始运动,测得小车前进1.25m历时5s。关闭推进器,将被测物块固定在小车上,重复上述过程,测得5s内小车前进了1.00m。问:科学家们用上述方法测得的物块的质量M是多少?
正确答案
1.25kg
设推进器产生的恒力为F,未放被测物块时小车加速度为a1,有
F=ma1 2分
2分
放上被测物块后,设系统加速度为a2
则有F=(m+M)a2 2分
2分
解得M=1.25kg 2分
(7分)有一质量的物体,以水平速度
滑上静止在光滑水平面上的平板小车,如图所示,小车的质量
,物体在平板小车上相对小车滑行了一段距离
后不再滑动,
取
,求:
(1)物体与平板小车间的动摩擦因数。
(2)物体相对小车滑行的时间内,小车在地面上运动的距离。
(3)若考虑小车与地面有很小的摩擦力,设车与地面间的动摩擦因数为=0.01,物体仍以
滑上小车,请比较物体相对于平板车静止时,m相对于M滑动的距离
与
的大小。要求有根据。(车做够长)
正确答案
(1) (2)
(3)
>S,可以用V-t图
略
如图1—10所示,球A、B、C质量都是m,把下段绳子剪断瞬间,则三个小球的加速度分别为aa = ,aB = ,aC = 。
正确答案
0,-g,g。
本题考查瞬时加速度问题
弹簧受力不能突变,绳子受力可以突变;所以A球处于平衡状态,加速度为零;B球加速度为-g,C球自由落体,加速度为g
(8分)如图所示,质量M=lkg,长L=lm的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μl=0.1。在木板的左端放置一个质量m=2kg,大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2。若在铁块上加一个水平向右的恒力F=16N,求经过多长时间铁块运动到木板的右端?
正确答案
1s
根据牛顿第二定律,得
对铁块,有: (2分)
对木板,有: (2分)
又因为 (2分)
由以上三式解得: (2分)本题考查牛顿第二定律的应用,分别以铁块和木板为研究对象分析受力情况,根据牛顿第二定律列公式可求得加速度大小,根据相对位移为班子的长度,列公式求解
(2012年2月湖南部分学校联考)如图所示,一轻绳上端系在车的左上角的A点,另一轻绳一端系在车左端B点,B点在A点正下方,A、B距离为b,两绳另一端在C点相结并系一质量为m的小球,绳AC长度为,绳BC长度为
。两绳能够承受的最大拉力均为
。求:
(1)绳BC刚好被拉直时,车的加速度是多大? (要求画出受力图)
(2)在不拉断轻绳的前提下,求车向左运动的最大加速度是多大?(要求画出受力图)
正确答案
(1)a=g(2)am=3g
(1)绳BC刚好被拉直时,小球受力如图所示(2分)
因为 AB=BC=b,AC=b
故绳BC方向与AB垂直, θ=45° (2分)
由牛顿第二定律,得 mgtanθ=ma (2分)
可得 a=g (2分)
(2)小车向左的加速度增大,AB、BC绳方向不变,所以AC绳拉力不变,BC绳拉力变大BC绳拉力最大时,小车向左的加速度最大,小球受力如图(图2分)
由牛顿第二定律,得 Tm+ mgtanθ=mam (2分)
因这时 Tm=2mg 所以最大加速度为 am=3g (2分)
如图所示,质量m=1kg的小球套在细斜杆上,斜杆与水平方向成a=30°角,球与杆之间的滑动摩擦因数m=,球在竖直向上的拉力F=20N作用下沿杆向上滑动.g取10m/s2.求(1)在图中画出小球的受力图.(2)求球对杆的压力大小和方向.(3)小球的加速度多大?
正确答案
球对杆的压力大小为N,方向垂直于杆向a=2.5m/s2
试题分析:(1)小球受力如图所示.(有错误不给分.不画坐标系的不扣分)
(2)建立图示坐标系,沿y方向:
(F-mg)cos30°-FN=0
解得 FN=N
根据牛顿第三定律,球对杆的压力大小为N,方向垂直于杆向上
(3)沿x方向由牛顿第二定律得
(F-mg)sin30-f=ma
而 f=m FN
解得 a=2.5m/s2
点评:本题难度较小,小球与杆间的弹力可能存在两个方向,可利用假设法判断,加速度的大小只与沿杆的方向的合外力有关
某物体质量为2kg,受力F1、F2的作用,大小分别为6N、8N,则加速度a的取值范围为____________。当这两个力的夹角为90º时,物体的加速度大小是_____m/s2。
正确答案
;
试题分析:合力的取值范围,所以
,根据牛顿第二定律
得,加速度a的取值范围为
;这两个力的夹角为90º时,合力
,根据牛顿第二定律得物体的加速度大小
。
点评:两个分力夹角在0到180°之间变化时,夹角越大,合力越小,即同向时最大,反向时最小,合力可以取此范围内的任何数值。
如图,在小车内部,轻绳悬挂一质量为1kg的小球,物块放于粗糙斜面上,斜面倾角为30O。轻绳的最大承受力为20N。小车在水平方向上匀变速直线运动,车内的小球和物块均相对小车静止,轻绳恰好没有断开。求:
物块与斜面间的摩擦系数至少为多大?
(结果保留二位有效数字)(g=10m/s2,=1.7)
正确答案
以小球为研究对象 a=gtan60O (2分)
a=10m/s2 (2分)
以物块为研究对象 FNcos30O=μFNsin30O+mg (2分)
FNsin30O+μFNcos30O="ma " (2分)
μ="0.6 "
略
一列质量为103t(吨)的列车,机车牵引力为3.5×105N,运动中所受阻力为车重的0.01倍,列车由静止开始作匀加速直线运动,速度变为50m/s需要多少时间?此过程中前进了多少米?(g取10m/s2)
正确答案
200s; 5×103m
依题意,列车质量m=103t=106kg,F牵=3.5×105N
F阻=0.01mg=0.01×106×10N=1×105N
v=50m/s。设列车匀加速运动的加速度为a,
由牛顿第二定律得:F合=F牵-F阻=ma
则列车的加速度为:
a==
m/s2
=0.25m/s2 ……(3分)
列车由静止加速到180km/h所用时间:
t==
=200s………(3分)
此过程中列车的位移为:
x==
=5×103m
如图所示,皮带的速度是3m/s,两轴心距离s=4.5m,现将m=1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上,物体与皮带间的动摩擦因数为μ=0.15。电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时,求:
(1)物体匀加速运动的时间t,这段时间里物体和传送带分别前进的位移S1、S2;
(2)由于摩擦产生的内能Q。
正确答案
(1)s1=3m,s2=6m
(2)Q=4.5J
(1)对小物体由牛顿第二定律得:
F=μmg=ma,则a=μg =1.5m/s2,即,
所以,s2=vt=6m。
(2)物体在做匀加速运动时与皮带间的相对运动位移:
l= s2-s1=3m,所以Q=fl=μmgl =0.15×1×10×3=4.5J。
如图所示,用F=10N的水平拉力,使物体由静止开始沿水平地面做匀加速直线运动.已知物体的质量m=2.0 kg,物体与地面间的动摩擦因数μ="0.30," g=10m/s2求:
(1) 物体的加速度.
(2)物体在3秒内的位移。
(3) 物体在t=2s时速度v大小。
正确答案
2m/s2,9m,4m/s
试题分析:(1)物体受到拉力和摩擦力作用,由两个力的合力提供加速度,则2m/s2(2)由匀变速直线运动规律
(3)由v=at可知物体在2秒末的速度为4m/s
点评:难度较小,首先应根据受力情况求解加速度,再由运动学公式求解
如图所示,质量M =10kg,倾角θ =37°的斜面体静止在粗糙的水平地面上,斜面体和水平面间的动摩擦因数µ =0.04。一质量m =2kg的物体由静止开始沿斜面下滑,沿斜面下滑2m时物体的速度为v =2m/s,此过程中,斜面体一直处于静止状态。求:
(1)地面对斜面体的摩擦力大小;
(2)地面对斜面体的支持力大小。
正确答案
(1)1.6N (2)118.8N
试题分析:(1)对物体:a=v2/2s=4/2×2=1m/s2
mgsin37°-f = ma,f=10N
物体对斜面体的压力N= mgcos37°=16N
地面对斜面的摩擦力=" N" sin37°-f cos37°= 9.6-8="1.6N"
(2)地面对斜面的支持力=Mg+ N cos37°+f sin37°="100+12.8+6=118.8N"
点评:本题通过受力分析并利用正交分解,通过牛顿第二定律列式求解。
如图所示,平板车长为L=6m,质量为M=10kg,上表面距离水平地面高为h=1.25m,在水平面上向右做直线运动,A、B是其左右两个端点.某时刻小车速度为v0=7.2m/s,在此时刻对平板车施加一个方向水平向左的恒力F=50N,与此同时,将一个质量m=1kg为小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),=
,经过一段时间,小球脱离平板车落到地面.车与地面的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计.取g=10m/s2.求:
(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间;
(2)小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间;
正确答案
(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间
t==
s=0.5s
(2)小球放到平板车后相对地面静止,小车的加速度为
a1==
=7.2m/s2
小车向右运动的距离为x1==
m=3.6m
x1小于4m,所以小球不会从车的左端掉下.
小车向右运动的时间为t1==
s=1s
小车向左运动的加速度为
a2==
=2.8m/s2
小车向左运动的距离为x2=x1+=3.6+2m=5.6m
小车向左运动的时间为t2==2s
小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间:t=t1+t2=3s
故小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间为3s.
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