- 牛顿运动定律
- 共29769题
开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
引体向上运动是同学们经常做的一项健身运动。如图所示,质量为m的某同学两手正握单杠,开始时,手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠面的高度为H,然后他用恒力F向上拉,下颚必须超过单杠面方可视为合格,已知H=0.6m,m=60kg,重力加速度g=10m/s2。不计空气阻力,不考虑因手弯曲而引起人的重心位置变化。
(1)第一次上拉时,该同学持续用力(可视为恒力),经过t=1s时间,下颚到达单杠面,求该恒力F的大小及此时他的速度大小;
(2)第二次上拉时,用恒力F'=720N拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力F的作用时间至少为多少。
正确答案
解:(1)第一次上拉时,该同学向上匀加速运动,
设他上升的加速度大小为a1,下鄂到达单杠面时的速度大小为v,
由牛顿第二定律及运动学规律可得:F-mg=ma1
H=a1t2
v=a1t
联立上式可得:F=672N
v=1.2m/s
(2)第一次上拉时,设上拉时的加速度大小为a2,恒力至少作用的时间为tmin,上升的位移为x1,速度为v1,自由上升时位移为x2,根据题意可得:F'-mg=ma2
x1+x2=H
x1=a2tmin2
v12=2gx2
v1=a2tmin 联立上式可得:。
A、B物块质量分别为M、m,按照如图所示连结。A与桌面无摩擦,绳子不可伸长,且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。先用手使A处于静止状态,求当手放开后,A的加速度。
正确答案
解:对A:
对B:
,∴
。
民用航空客机的机舱,除了有正常的舱门和舷梯连接,供旅客上下飞机,一般还设有紧急出口。发生意外情况的飞机在着陆后,打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊构成的斜面,机舱中的人可沿该斜面滑行到地面上来。若气囊所构成的斜面长为5.0m,机舱离气囊底端的竖直高度为4.0m,一个质量为60kg的人沿气囊滑下,人与气囊间的动摩擦因为数为0.5,(g=10m/s2),问:
(1)人沿气囊下滑的加速度为多大?
(2)需多长时间人可以安全到达地面?
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律: mgsinθ-f=ma
f=
sin=
, cos
=
人在气囊上下滑的加速度为:a=5 (m/s2)
(2)设下滑时间为ts ,由:S=at2得:
t= ( S )
质量为10kg的物体在20N水平力作用下,从静止开始在光滑水平面上运动,运动5秒后撤去水平力。求:
(1)10s末的速度。
(2)物体从开始运动到10s末,物体经过的位移。
正确答案
解:(1)F=ma
2 m/s2
V1=at1=10m/s
V2=V1=10m/s
(2)S1=at12/2=25m
S2=V1t2=50m
S=S1+S2=75m
据报道,最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接开始时炮弹在轨道的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w=0.10 m,导轨长L=5.0m,炮弹质量m=0.30kg 导轨上的电流I的方向如图中箭头所示可认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂直于纸面向里若炮弹出口速度为v= 2.0×l03m/s,求通过导轨的电流I忽略摩擦力与重力的影响。
正确答案
解:在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F=IwB ①
设炮弹的加速度的大小为a,则有F=ma ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动,因而v2=2aL ③
联立①②③得
代入题给数据得I=6.0×105A ⑤ 。
2010年温哥华冬奥会短道速滑女子1000米决赛中,王濛以1分29秒夺得金牌,成为中国首位单届冬奥会获得三枚金牌的选手,这也是她个人的第四枚冬奥会金牌。中国队也包揽了本届冬奥会的短道速滑女子项目全部四枚金牌。假设滑冰运动员的总质量为55 kg,滑冰运动员左右脚交替蹬冰滑行(如图所示),左右脚向后蹬冰的力都是110 N,每次蹬冰时间1 s,左右脚交替时,中间有0.5 s的时间不蹬冰,忽略运动员滑行中受的阻力,设运动员由静止开始滑行,求15 s末运动员的速度。
正确答案
解:由牛顿第二定律得运动员蹬冰时的加速度a==
m/s2=2 m/s2 ①
因为在15 s中运动员只10 s的时间加速,所以15 s末的速度v=at=2×10 m/s=20 m/s ②
如图所示,质量为2kg的物体静止在水平地面上,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.5。物体受到水平向右大小为20N的拉力F作用时,开始沿水平地面做匀加速直线运动(g=10m/s2)。试求:
(1)物体的加速度;
(2)物体在2s末的速度;
(3)物体在4s内的位移。
正确答案
(1)5m/s2
(2)10m/s
(3)40m
如图所示,倾角θ=37 °的斜面固定在水平面上.质量=1.0 kg的小物块受到沿斜面向上的=9.0 N的拉力作用,小物块由静止沿斜面向上运动.小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25(斜面足够长,取=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求小物块运动过程中所受摩擦力的大小;
(2)求在拉力的作用过程中,小物块加速度的大小;
(3)若在小物块沿斜面向上运动0.80 m时,将拉力撤去,求此后小物块沿斜面向上运动的距离.
正确答案
解:(1)摩擦力=μcos37°=2.0 N
(2)设加速度为1,根据牛顿第二定律有
--sin37°=1,解得1=1.0 m/s2(3)设撤去拉力前小物块运动的距离为1,撤去拉力时小物块的速度为,撤去拉力后小物块加速度和向上运动的距离大小分别为2、2,有
2=211sin37°+=22=222解得2=0.10 m
一质量为m=1kg的木箱在水平地面上沿直线向右运动,到达A处时木箱开始受到F=4N的水平恒力作用,此后木箱继续沿同一直线运动,经过t=2s到达B处,木箱在B处的速度与在A处的速度大小相同。已知木箱与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g=10m/s2,求木箱在这2s内的位移。
正确答案
解:依题意可知,木箱先向右做匀减速直线运动,速度减小为零后向左做匀加速直线运动,如图所示。
设木箱在A处向右的速度大小为v,经过t1速度减小为零,位移大小为s1,加速度大小为a1,
由牛顿第二定律F+μmg=ma1
v=a1t1
(方向水平向右)
设再经过t2到达B处,木箱速度大小仍为v,位移大小为s2,加速度大小为a2,
由牛顿第二定律F-μmg=ma2
(方向水平向左)
又t1+t2=2s 则木箱这2s内的位移s=s2-s1
联立解得s=1.5m
位移方向水平向左。
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。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
解: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。
如图所示为游乐场中深受大家喜爱的“激流勇进”的娱乐项目,人坐在船中,随着提升机达到高处,再沿着水槽飞滑而下,劈波斩浪的刹那给人惊险刺激的感受。设乘客与船的总质量为100kg,在倾斜水槽中下滑时所受的阻力为重力的0.1倍,水槽的坡度为30°,若乘客与船从槽顶部由静止开始滑行25m而冲向槽的底部取(g=10m/s2)。求:
(1)船下滑时的加速度大小;
(2)船滑到槽底部时的速度大小。
正确答案
解:(1)对船进行受力分析,根据牛顿第二定律,
有,
得。
(2)由匀加速直线运动规律有,
代入数据得。
如图所示,一个质量m = 20kg的物块,在F = 60N的水平拉力作用下,从静止开始沿水平地面向右做匀加速直线运动。物块与地面间的动摩擦因数μ = 0.10。取重力加速度g = 10m/s2。
(1)画出物块的受力示意图;
(2)求物块运动的加速度大小;
(3)求物块速度达到v = 6.0m/s时移动的距离。
正确答案
解:(1)受力如图所示
(2)建立如图所示的直角坐标系,根据牛顿第二定律,
x方向:F-Ff = ma
y方向:FN-mg = 0
摩擦力:Ff =μFN 解得 a = 2.0m/s2
(3)根据,解得 x = 9.0m 。
一个质量为20kg的物体,受到两个互成角度90°角,大小分别为30N和40N的力的作用,两个力的合力多大?物体产生的加速度多大?
正确答案
解:由平行四边形定则求出合外力:
由牛顿第二定律求出加速度:
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=2kg,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2。求:
(1)物体加速度a的大小;
(2)物体在2s末速度v的大小。
正确答案
解:(1)取物体为研究对象,其受力情况如图所示。
根据牛顿第二定律有:
①
②
又因为③
由①②③可知:
④
(2) ⑤
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