- 牛顿运动定律
- 共29769题
某学生骑着自行车(可视为质点)从倾角为θ=37°的斜坡AB滑下,然后在水平地面BC上滑行一段距离后停下,整个过程中该学生始终未蹬脚踏板,如图甲所示.自行车后架上固定一个装有墨水的容器,该容器距地面很近,每隔相等时间T滴下一滴墨水.该学生用最小刻度为cm的卷尺测得某次滑行数据如图乙所示.假定人与车这一整体在运动过程中所受阻力大小恒定.己知人和自行车总质量m=80kg,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.则T=______s,人与车在斜坡AB上运动时加速度大小a1=______m/s2,在水平地面运动时加速度大小a2=______m/s2.
正确答案
根据牛顿第二定律得,在斜面上的加速度大小
a1==gsin37°-
=6-
.
在水平面上的加速度大小a2=
根据匀变速直线运动的推论α1T2=4.5-3.5m=1m
a2T2≈0.50
所以=
=2
解得f=160N.
所以a1=4m/s2,a2=2m/s2.T=0.5s.
故答案为:0.5、4、2.
如图所示,质量m=100g的小物块,从距地面h=2.0m处的斜轨道上由静止开始下滑,与斜轨道相连的是半径r=0.4m的圆轨道.若物体运动到圆轨道的最高点A时,物块对轨道的压力恰好等于它自身所受的重力.求物块从开始下滑到A点的运动过程中克服阻力做的功多少?(g取10m/s2)
正确答案
在A点对物块进行受力分析:受力图
N=mg ①
F合=mg+N ②
F合=F向=…③
从开始到A点过程:W合=△EK∴WG+Wf=m
…④
WG=mg(h-2r)…⑤
由①②③④⑤得Wf=-0.8J
所以W克f=-Wf=0.8J.
质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连接,m1=4m0,m2=5m0.绳跨过位于倾角α=37°的光滑斜面顶端的轻滑轮,滑轮与转轴间的摩擦不计,斜面固定在水平桌面上,如图所示.m1悬空,m2放在斜面上,m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端,用时为t.已知重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)将m1和m2位置互换,使m2悬空,m1放在斜面上,m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端,两次绳中拉力之比;
(2)将m1悬空,m2放在斜面上,增加m2的质量,使m2从斜面顶端由静止开始运动至斜面底端的时间也为t,m2增加的质量.
正确答案
(1)第一次:对于m1:m1g-T1=m1a1,
对于m2:T1-m2g•sinα=m2a1所以,=
⇒T1=
第二次:对于m2:m2g-T2=m2a2,
对于m1:T2-m1g•sinα=m1a2,
所以,=
⇒T2=
,
所以:=1;
(2)第一次:对于m1:m1g-T1=m1a1对于m2:T1-m2g•sinα=m2a1,
所以,a1=,
增加m2的质量后,对于m2:m2′g•sinα-T3=m2′a3,
对于m1:T3-m1g=m1a3,
所以,a3=
根据:S=at2,可得:
a1=a3⇒=
⇒m2′=
mo,
△m=m2′-m2=mo.
答:(1)两次绳中拉力之比1:1(2)m2增加的质量为m0
电梯地板上有一个质量为200kg的物体,它对地面的压力随时间变化的图象如图所示,则电梯从静止开始向上运动,在7s内上升的高度为多少?(g取10m/s2)
正确答案
50m
0~2s内物体的示重大于物体的重力,且起动初速度为零,则物体向上加速运动的加速度为a1=(F-mg)/m=5m/s2;2s末速度v=at=5´2=10m/s;2~5Sm内作匀速运动;5~7s内作匀减速运动,加速度a2=-5m/s2,作出相应的v-t图象,则
在7s内物体上升的高度h=m
一质量m= 2kg的物体,静止在粗糙水平地面上.某时刻,将一水平恒力F作用在该物体上,物体在t1= 10s内,发生的位移为x1=40m;这时,将拉力大小减为但方向傈持不变,再经t2=4s,物体的速度减为0.取g=10m/s2.求:
小题1:物体受到的拉力F的大小;
小题2:物体与地面间的动摩擦因数.
正确答案
小题1:8.4N
小题2:0.34
如图所示,两小球悬挂在天花板上,a、b两小球用细线连接,上面是一根轻质弹簧,a、b两球的质量分别为m和2m,在细线烧断瞬间,a球的加速度为 ,b球的加速度为 。(取向下为正方向,重力加速度为g)
正确答案
-2g ; g
弹簧上的弹力不能突变,绳子烧断瞬间,b球只受重力,其加速度为g,以整体为研究对象弹力等于总重力,大小为3mg,对A有:3mg-mg=ma,计算可得加速度为2g,方向向上,故a球加速度为-2g
故答案为:-2g;g
升降机地板上放一台秤,台秤的盘中放一质量为m的物体.某时刻,台秤的读数为0.8mg,则此时物体处于______(填“超重”或“失重”)状态,其加速度的大小为______.
正确答案
物体对地板的压力为N=0.8mg,小于物体的真实的重力,所以物体受到的合力的方向应该是向下的,有向下的加速度,处于失重状态;
由牛顿第二定律可得 mg-0.8mg=ma;
所以a=0.2g;
故答案为:失重、0.2g.
为了研究超重与失重现象某同学把一体重秤放在电梯的地板上,他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化情况.表中记录了几个特定时刻体重秤的示数(表内时间不表示先后顺序).已知t0时刻电梯静止,则t1和t2时刻电梯运动的加速度大小之比是______;t1和t2时刻电梯的运动方向______相反(选填:“一定”、“不一定”).
正确答案
t0时刻人处于静止状态所以有人的质量为:m=45kg
t1时刻超重,此时有:FN1-mg=ma1,加速度向上,可能向上加速或向下减速;
t2时刻失重,此时有:mg-FN2=ma2,加速度向下,可能向下加速或向上减速;
代入数据可知:a1:a2=1:1.
故答案为:1:1,不一定.
(12分)如图15所示,小球甲从倾角θ=30°的光滑斜面上高h=5 cm的A点由静止释放,同时小球乙自C点以速度v0沿光滑水平面向左匀速运动,C点与斜面底端B处的距离L=0.4 m.甲滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地朝乙追去,甲释放后经过t=1 s刚好追上乙,求乙的速度v0.
正确答案
0.4 m/s
设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a,运动时间为t1,运动到B处时的速度为v1,从B处到追上小球乙所用时间为t2,则
a=gsin30°=5 m/s2
由at12得:t1=
=0.2 s
t2=t-t1=0.8 s
v1=at1=1 m/s
v0t+L=v1t2
代入数据解得:v0=0.4 m/s.
一个质量为60kg的人,站在竖直向上运动着的升降机地板上,他看到升降机上挂着重物的弹簧秤示数为
40N,如图所示.已知重物质量为5kg,g取10m/s2,求人对升降机地板的压力.
正确答案
设弹簧秤示数为F,重物质量为m,对物体应用牛顿第二定律得
mg-F=ma
解得 a=2m/s2,方向向下,
设人质量为M,地板对人的支持力为FN,对人利用牛顿第二定律得
Mg-FN=Ma,
解得:FN=480N,
根据牛顿第三定律,人对地板的压力大小为480N,方向竖直向下.
答:人对地板的压力大小为480N,方向竖直向下.
在水平地面上有一质量为4kg的物体,它受到与水平方向成37°角,大小为25N的斜向上拉力时,恰好做匀速直线运动,取g=10m/s2,求:当拉力为50N时,加速度为多大?
正确答案
根据牛顿第二定律列方程:
水平方向 Fcos37°=f
竖直方向 N+Fsin37°=G
f=μN
联立三式解得:μ=0.8
当拉力为50N时,
沿x方向:F′cosα-f′=ma
沿y方向:F′sinα+N=mg
又因为 f′=μN
解得a==8 m/s2.
答:当拉力为50N时,加速度为8 m/s2.
如图所示,重50N的物体在与水平方向成37°角的拉力作用下在水平地面上向右运动,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5,F=30N.(cos37°=0.8,sin37°=0.6)
(1)求出拉力在水平和竖直方向的分力大小
(2)物体在运动中受到摩擦力的大小.
正确答案
(1)将F正交分解得:Fx=Fcosθ=24N,Fy=Fsinθ=18N.
故拉力在水平和竖直方向的分力大小分别为:Fx=24N,Fy=18N.
(2)物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,所以有:f=FNμ ①
在竖直方向上有:FN=mg-Fsinθ ②
联立①②可得:f=16N.
故物体在运动中摩擦力的大小为:f=16N.
如图所示,传送带与水平面之间的夹角为α,并以速度v沿斜面向上匀速运行.传送带的总长度为L.若将一质量为m的木块轻轻置于传送带上,木块恰处于静止状态.现将传送带与水平方向之间的夹角增加为2α,且仍以原速度沿斜面向上运行,此时将该木块放在传送带的中央,然后由静止释放,求经多长时间木块滑离传送带.(重力加速度为g)
正确答案
物体静止时有:
mgsinα-μmgcosα=0…①
物体下滑时有:
mgsin2α-μmgcos2α=ma… ②
L=
at2…③
由①②③解得:
t=
答:经时间木块滑离传送带.
如图所示.斜面MN的倾角θ=37°,斜面上有一质量为m的物体A,B是一带竖直推板的直杆,其质量为2m.现使直杆B以水平加速度a=0.4g 向右运动,从而推动物体A沿斜面向上运动.物体A与直杆B及斜面之间的摩擦均不计,直杆B始终保持竖直状态,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求此时:(l)物体A的加速度大小.(2)直杆B对物体A的推力大小.
正确答案
(1)A的合加速度方向沿斜面向上,
其水平向右的分加速度和B的加速度相同,有:
aA==
=
g
(2)对A受力分析,由牛顿第二定律得:
Fcos37°-mgsin37°=maA
代入数据解得:
F=.
答:(1)物体A的加速度大小为g.
(2)直杆B对物体A的推力大小为.
如图所示,质量不同的两个物体A和B,用跨过定滑轮的细绳相连.开始时B放在水平桌面上,A离地面有一定的高度,从静止开始释放让它们运动,在运动过程中B始终碰不到滑轮,A着地后不反弹.滑轮与轴处摩擦不计,绳子和滑轮质量不计.用此装置可测出B物体与水平桌面间的动
摩擦因数μ.
(1)在本实验中需要用到的测量工具是______;需要测量的物理量是______(详细写出物理量名称及符号).
(2)动摩擦因数的表达式为μ=______.
正确答案
设A距地面的高度h,B在桌面上滑行的总距离s,A、B的质量mA、mB从开始释放让它们运动,到A着地,根据系统能量守恒得:
mAgh=μmBgh+(mA+mB)v2 ①从A着地到B停在桌面上,根据能量守恒得:
mBv2=μmBg(s-h) ②
由①②解得:μ=
故答案为:(1)天平,刻度尺,A距地面的高度h,B在桌面上滑行的总距离s,A、B的质量mA、mB(2)
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