- 用牛顿运动定律解决问题(一)
- 共673题
某同学在地面上通过弹射器将质量为m=0.1kg的一个物块以初速度v0=32 m/s竖直向上弹出,经过t0=6 s时 间,物块以速率v=16 m/s落回抛出点,物块运动的v-t图象如所示,设空气阻力的大小恒定,试求:
(1)物块从抛出到最高点的时间;
(2)物块所上升的最大高度;
(3)物块在运动过程中所受空气阻力的大小。
正确答案
解:(1)设物块向上运动的加速度为a1,用时t上,从最高点返回时加速度为a2,用时t下,则
v0=a1t上,v=a2t下,t上+t下=6 s,a1t上2=
a2t下2解得t上=2 s
(2)上升最大高度为a上t上2=
v0t上,则h=32 m
(3)对物块受力分析有,解得f=0.6 N
总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下,经过2s拉开绳索开启降落伞,如图所示是跳伞过程中的v-t图,试根据图像求:(g取10m/s2)
(1)t=1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。
(2)估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。
(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。
正确答案
解:(1)从图中可以看邮,在t=2s内运动员做匀加速运动,其加速度大小为
m/s2=8m/s2 设此过程中运动员受到的阻力大小为f,根据牛顿第二定律,有mg-f=ma
得f=m(g-a)=80×(10-8)N=160N
(2)从图中估算得出运动员在14s内下落了39.5×2×2m=158m
根据动能定理,有
所以有=(80×10×158-
×80×62)J≈1.25×105J
(3)14s后运动员做匀速运动的时间为s=57s
运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t总=t+t′=(14+57)s=71s
电梯上升过程的速度图像如图所示,电梯及其所载物体的总质量为200kg。(g取10m/s2)
(1)求0-2s、2-6s、6-9s内电梯的加速度分别是多少?
(2)求0-2s、2-6s、6-9s内悬挂电梯的钢索的拉力是多大?
(3)从图像可知电梯在9s钟内上升的高度是多少?
正确答案
解:(1)a1=3m/s2,竖直向上;a2=0;a3=-2m/s2,竖直向下
(2)F1-mg=ma1F1=mg+ma1=2600N
F2=mg=2000N
F3-mg=ma3F3=mg+ma3=1600N
(3)H=(4+9)6/2m=39m
一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空。假设探测器的质量为1 500 kg,发动机推力为恒力,探测器升空途中某时刻发动机突然关闭。下图是探测器的速度随时间变化的全过程图示,假设行星表面没有空气。则:
(1)探测器在行星表面达到的最大高度是______ m;
(2)该行星表面的重力加速度是________m/s2;
(3)计算发动机的推动力是________N。
正确答案
(1)800
(2)4
(3)1.67×104
如图,质量kg的物体在水平外力的作用下在水平面上运动,物体和水平面间的动摩擦因数
,已知物体运动过程中的坐标与时间的关系为
,
。结果中可保留根号。根据以上条件求:
(1)s时刻物体的位置坐标;
(2)s时刻物体的速度的大小;
(3)s时刻物体的加速度的大小;
(4)s时刻水平外力的大小。
正确答案
解:(1)(30,20)
(2)5m/s
(3)0.4m/s2
(4)
,解出
跳水是一项优美的水上运动,图甲是2008年北京奥运会跳水比赛中小将陈若琳和王鑫在跳台上腾空而起的英姿。其中陈若琳的体重约为30kg,身高约为1.40m,她站在离水面10m高的跳台上,重心离跳台面的高度约为0.80m,竖直向上跃起后重心升高0.45m达到最高点,入水时身体竖直,当手触及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,如图乙所示,这时陈若琳的重心离水面约为0.80m。设运动员在入水及在水中下沉过程中受到的水的作用力大小不变,空气阻力可忽略不计,重力加速度g取10m/s2。(结果保留两位有效数字)
(1)求陈若琳从离开跳台到手触及水面的过程中可用于完成一系列动作的时间;
(2)陈若琳入水后重心下沉到离水面约2.2m处速度变为零,试估算水对陈若琳的阻力的大小。
正确答案
解:(1)陈若琳跃起后可看作做竖直向上的匀减速运动,重心上升的高度h1=0.45m
设起跳速度为v0,则v02=2gh1,上升过程的时间t1=
解得t1==0.3s
陈若琳从最高处自由下落到手触及水面的过程中重心下落的高度h=10.45m
设下落的时间为t2,则h=gt22 解得t2=
=
s≈1.4s
陈若琳要完成一系列动作可利用的时间t=t1+t2=1.7s
(2)从陈若琳的手触及水面到她的重心下沉到离水面约2.2m处的位移s=3.0m
手触及水面的瞬时速度v=
设水对运动员的作用力为Ff
根据牛顿第二定律得mg-Ff=ma①
又由运动学公式:0-v2=2as②
由①②解得:Ff=1.3×103N
总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下,经过2s拉开绳索开启降落伞,如图所示是跳伞过程中的v-t图,试根据图象求:(g取10m/s2)
(1)t=1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。
(2)估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。
(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。
正确答案
解:(1)从图中可以看出,在t=2s内运动员做匀加速运动,其加速度大小为a=8m/s2
设此过程中运动员受到的阻力大小为f,根据牛顿第二定律,有mg-f=ma,得f=160N
(2)从图中估算得出运动员在14s内下落了39.5×2×2m=158m
根据动能定理有,所以有
≈1.25×105J
(3)14s后运动员做匀速运动的时间为s=57s
运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t总=t+t′=71s
如图甲所示,水平传送带顺时针方向匀速运动。从传送带左端P先后由静止轻轻放上三个物体A、B、C,物体A经tA=9.5s到达传送带另一端Q,物体B经tB=10s到达传送带另一端Q,若释放物体时刻作为t=0时刻,分别作出三物体的速度图象如图乙、丙、丁所示,求:
(1)传送带的速度v0=?
(2)传送带的长度l=?
(3)物体A、B、C与传送带间的摩擦因数各是多大?
(4)物体C从传送带左端P到右端Q所用的时间tc=?
正确答案
解:(1)传送带速度为:v0=4m/s
(2)以B的图象为例,l=t1+v0t2
即:l=36m
(3)μmg=ma a=μg
A:a1=4m/s2 μ1=0.4
B:a2=2m/s2 μ2=0.2
C:l=tc 得:tc=24s
a3==
m/s2 μ3=
=0.0125
(4)tc=24s
一质量为2kg的物体在水平面上运动。在水平面内建立xoy坐标系。t=0时刻,物体处于原点位置,之后它的两个正交分速度-时间图象分别如图所示。求:
(1)4s末物体的速度;
(2)从4s末到6s末的时间段内物体的合外力;
(3)开始6s内物体的位移。
正确答案
“略”
一辆汽车正在以v0=20 m/s的速度在乎直路面匀速行驶,突然,司机看见车的正前方s处有一位静止站立的老人,司机立即采取制动措施,整个过程汽车运动的速度随时间的变化规律如图所示,g取10 m/s2,求:
(1)s至少多大时,老人是安全的(设老人在整个过程都静止不动);
(2)汽车与地面的动摩擦因数(刹车过程空气阻力不计)。
正确答案
解:(1)由图町知,司机刹车过程有0.5 s的反应时间
在0.5 s内位移s1=vt1=20×0.5 m=10 m
制动后汽车前进的位移
刹车过程汽车前进的总位移s=s1+s2=50 m
(2)由图可知,制动后汽车运动的加速度为
根据牛顿第二定律得-μmg=ma
代入数据得μ=0.5
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