- 用牛顿运动定律解决问题(一)
- 共673题
如图所示的箱子中,用OA、OB两根绳子吊着一个质量为20kg的重物,若OA与竖直方向夹角θ为37°,BO垂直OA。
(1)当箱子静止时,求AO、BO绳上的拉力?
(2)当箱子向上以加速度以5 m/s2竖直向上运动,求AO、BO绳上的拉力?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:(1)
,
(2)
,
如图所示,一根劲度系数k=200 N/m的轻质弹簧,拉着质量为m=0.2 kg的物体从静止开始沿倾角为θ=37°的斜面匀加速上升,此时弹簧伸长量x=0.9 cm,t=1.0 s内物体前进了s=0.5 m。求:
(1)物体加速度的大小;
(2)物体和斜面间的动摩擦因数。(g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:(1)根据运动学公式
得
(2)物体在运动过程中受力情况如图所示,根据牛顿第二定律得:
F - Ff - mgsin37°=ma
FN=mgcos37°=1.6N
根据胡克定律得:F=kx
F=200×0.9×10-2 N=1.8 N
解得:Ff=F-mgsin37°-ma=0.4N
由Ff=μFN得
质量为M的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间t内前进的距离为s,耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的k倍,耙所受阻力恒定,连接杆质量不计且与水平面的夹角保持不变.求:
(1)拖拉机的加速度大小。
(2)拖拉机对连接杆的拉力大小。
(3)时间t内拖拉机对耙做的功。
正确答案
解:(1)由匀变速直线运动的公式
①
得②
(2)设连接杆对拖拉机的拉力为f,由牛顿第二定律得:F-kMg-fcosθ=Ma ③
根据牛顿第三定律,联立②③式,
解得拖拉机对连接杆的拉力大小为:④
(3)拖拉机对耙做的功:W=fscosθ ⑤
联立④⑤式,解得:⑥
质量为10kg的滑块A原来静止在水平面上,当受到水平拉力F作用后,开始沿直线运动,且运动位移随时间的变化关系为x=2t2 m(g取10m/s2),求:
(1)第4s末物体的速度;
(2)若第4s末撤去水平力F,物体再经过10s停止,求力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数多大?
正确答案
(1)16m/s
(2)56N,0.16
如图所示,滑雪运动员质量,沿倾角
的山坡匀加速滑下,经过
的时间速度由
增加到
,
,求:
(1)运动员在这段时间内沿山坡下滑的距离;
(2)运动员受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。
正确答案
解:(1)由运动学速度公式,可得运动员的加速度:
运动员的位移:
(2)根据牛顿第二定律即
,可解出阻力
在某旅游景区内建有一山坡滑草运动项目。该山坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名游客连同滑草装置总质量m=80kg,他从静止开始匀加速下滑,在时间t=5s内沿斜面下滑的位移x=25m。不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)游客连同滑草装置在下滑过程中的加速度a的大小;
(2)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力f的大小;
(3)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ。
正确答案
解:(1)由运动学公式
解得
(2)沿斜面方向,由牛顿第二定律得
解得
(3)在垂直斜面方向上
又
联立解得
如图所示,在一个倾斜的长冰道上方,一群穿相同冰鞋的小孩子排成队,每隔1s有一个小孩从某一起始线开始往下滑,一游客对着冰道上的孩子拍下一张照片,照片上有甲、乙、丙、丁四个孩子,他根据照片与实物的比例推算出乙和甲、乙和丙之间的距离分别为12.5m和17.5m。若不考虑一切阻力且曝光时间可忽略不计,请你据此求解下列问题:(g取10 m/s2)
(1)冰道的倾角是多少?
(2)拍照时,最下面的小孩丁的速度是多少?
(3)拍照后0.5s时,甲和乙之间的距离是多少?
正确答案
解:(1)甲、乙之距s1=12.5 m,乙、丙之距s2=17.5 m
由s2-s1=aT2得a=m/s2=5 m/s2
由牛顿第二定律mgsinθ=ma,得sinθ==
,θ=30°
(2)v乙==
m/s=15 m/s
v丁=v乙+a×2T=(15+5×2×1)m/s=25 m/s
(3)拍照后0.5s,S乙=15×+
×5×
=8.125m
v甲=v乙-a×1=10 m/s
拍照后0.5s,S甲=10×+
×5×
=5.625 m
拍照后0.5s时,甲和乙之间的距离d'=12.5+8.125-5.625=15 m
在平直公路上,以速度v0=12 m/s匀速前进的汽车,遇紧急情况刹车后,轮胎停止转动在地面上滑行,经过时间t=1.5s汽车速度减小到v1=6m/s。(g=10m/s2)求:
(1)汽车刹车时加速度a的大小;
(2)开始刹车后,汽车在6s内发生的位移x的大小;
(3)刹车时汽车轮胎与地面间的动摩擦因数μ。
正确答案
解:(1)对汽车刹车后做匀减速运动v1=v0+at
代入数据得:a=-4m/s2
即汽车刹车时加速度的大小为4m/s2
(2)汽车刹车后运动的时间=3s
所以,汽车在6s内已经停下来
,解得:x=18m
(3)汽车刹车后地面摩擦力的作用,由牛顿第二定律得:f=μmg=ma
解得:μ=0.4
在一次跳伞特技表演中,质量为120kg的运动员(连同装备)从高度为300m的静止在空中的直升飞机上无初速下落,6s后他打开伞包,落地时速度恰好为零。不计打开伞包前的空气阻力,并假设打开伞包后的空气阻力恒定,g取10m/s2。求:
(1)打开伞包时运动员的速度;
(2)打开伞包后运动员(连同装备)所受的空气阻力。
正确答案
解:(1)设打开伞包时运动员的速度为v1,则有
(2)打开伞包前运动员下落的距离m
打开伞包后运动员下落的距离m
又
联立以上两式代入数据解得:N
光滑水平面上的一个物体,质量为2kg,处于静止状态。当它受到一个水平恒力作用后,在头2.0s内移动了4.0m。那么,该物体受水平力作用之后,第3s内的位移大小为____________,所受的水平恒力大小为____________。
正确答案
5m,4N
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