- 从运动情况确定受力
- 共288题
一个质量为3kg的物体在水平面上运动时,它的位移随时间的变化规律是,则该物体所受的合力为 N。
正确答案
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冬季滑雪是人们喜爱的运动,去年12月28日,鸟巢欢乐冰雪季正式全面开放,滑雪高台位于奥林匹克中心区景观大道东侧,雪道倾角θ=37°左右。假设一爱好者和他的雪橇总质量m=75kg,沿足够长的雪道向下滑去,已知他和雪橇所受的空气阻力F与滑雪速度v成正比,比例系数k未知。从某时刻开始计时,测量得雪橇运动的v-t图像如图中的曲线AD所示,图中AB是曲线AD在A点(坐标为0、5)的切线,切线上一点B的坐标为(4、15),CD是曲线AD的渐近线。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)请画出人和雪橇整体在下滑过程中的受力图。
(2)试说明人和雪橇从t=0时刻开始,下滑过程中运动的特点。
(3)求空气阻力F与滑雪速度v的比例系数k。
(4)雪橇与雪道间的动摩擦因数μ。
正确答案
解:(1)受力:重力、支持力、空气阻力、摩擦阻力。图“略”
(2)初速度为5m/s,加速度逐渐减小到0的加速运动,最后匀速运动的速度为10m/s
(3)从AB的斜率可知,在开始运动时雪橇的加速度大小为m/s2
即有mgsinθ-kv-μmgcosθ=ma ①
由AD这条渐近线可知,10m/s为其运动的收尾速度(即匀速运动速度)
即有mgsinθ=μmgcosθ+kvm ②
①②两式联立,得kvm-kv=ma ③
将v=5m/s、vm=10m/s代入后得k=37.5Ns/m
(4)将k=37.5Ns/m代入式解得
在科技馆中的水平地面上有一个质量为4kg的物体,在与水平方向成37°角的斜向上的拉力F作用下,从静止开始运动,经过一段时间后撤去拉力F,又经过一段时间后,物体停止运动。工作人员用先进的仪器测量数据并用电脑描绘出物体全过程的v-t图像如图所示,很快计算出了地面的动摩擦因数,请你利用学过的知识求解:物体与地面的动摩擦因数为多大?拉力F为多大?
正确答案
解:加速过程:Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma1由图像知:a1=1m/s2减速过程:-μmg=ma2由图像知:a2=-0.5m/s2解得μ=0.050,F==7.23N
列车在机车的牵引力下在平直铁轨上行驶,在50s内速度由10m/s增加到了15m/s,列车的质量是1000t,机车对列车的牵引力是1.5×105N。求列车运动中所受的阻力。
正确答案
解:=0.1m/s2ma=F-FfFf=F-ma=5×104N
如图所示,水平传送带传送质量为2kg的物体,在传送过程中物体和传送带间无相对滑动,试问在下列情况下物体所受摩擦力的大小和方向。
(1)以0.2m/s2的加速度加速传送时,摩擦力的大小为____,方向____;
(2)以0.2m/s的速度匀速传送时,摩擦力的大小为____,方向____;
(3)以0.2m/s2的加速度减速传送时,摩擦力的大小为____,方向____。
正确答案
(1)0.4N;向右
(2)0;无
(3)0.4N;向左
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