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题型:简答题
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简答题

如图所示,平板车长为L=6m,质量为M=10kg,上表面距离水平地面高为h=1.25m,在水平面上向右做直线运动,A、B是其左右两个端点.某时刻小车速度为v0=7.2m/s,在此时刻对平板车施加一个方向水平向左的恒力F=50N,与此同时,将一个质量m=1kg为小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),,经过一段时间,小球脱离平板车落到地面.车与地面的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计.取g=10m/s2.求:

(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间;

(2)小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间;

正确答案

解:(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间

                           

(2)小球放到平板车后相对地面静止,小车的加速度为

小车向右运动的距离为             

x1小于4m,所以小球不会从车的左端掉下.

小车向右运动的时间为                       

小车向左运动的加速度为

        

小车向左运动的距离为  

小车向左运动的时间为             

小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间:t=t1+t2=3s     

故小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间为3s.

解析

解:(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间

                           

(2)小球放到平板车后相对地面静止,小车的加速度为

小车向右运动的距离为             

x1小于4m,所以小球不会从车的左端掉下.

小车向右运动的时间为                       

小车向左运动的加速度为

        

小车向左运动的距离为  

小车向左运动的时间为             

小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间:t=t1+t2=3s     

故小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间为3s.

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题型:简答题
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简答题

如图所示为一架小型四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用.无人机的质量为m=2kg,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N,当无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞,经时间t=4s时离地面的高度为h=48m.当无人机悬停在距离地面高度H=180m时,由于动力设备故障,无人机突然失去全部升力,从静止开始竖直坠落,经5s后无人机瞬间又恢复最大升力.g取10m/s2.求:

(1)其动力系统所能提供的最大升力.

(2)恢复最大升力时,物体的速度及所处高度.

(3)无人机到达地面时速度.

正确答案

解:(1)无人机从地面上升过程为出速度为零的匀加速运动,设加速度为a1,则有:

h=

可得:a1===6m/s2

由牛顿第二定律得:F-mg-f=ma1

由上两式,代入数据得最大升力为:F=36N.

(2)失去升力后物体向下做加速运动,直至升力回复,设下落过程的加速度为a2

则有:mg-f=ma2

得:a2=8m/s2

下落高度为:h1=

距地面的高度为:h2=H-h1

联立以上各式代入数据得:h2=80m

恢复最大升力时,物体的速度为:v=a2t2=8×5=40m/s

(3)设物体落到地面上的速度为v,从最高点到落到地面的过程中,由动能定理得:

mgH-fH-Fh2=

代入数据解得:v=0

答:(1)其动力系统所能提供的最大升力是36N.

(2)恢复最大升力时,物体的速度是40m/s,所处高度是80m.

(3)无人机到达地面时速度是0.

解析

解:(1)无人机从地面上升过程为出速度为零的匀加速运动,设加速度为a1,则有:

h=

可得:a1===6m/s2

由牛顿第二定律得:F-mg-f=ma1

由上两式,代入数据得最大升力为:F=36N.

(2)失去升力后物体向下做加速运动,直至升力回复,设下落过程的加速度为a2

则有:mg-f=ma2

得:a2=8m/s2

下落高度为:h1=

距地面的高度为:h2=H-h1

联立以上各式代入数据得:h2=80m

恢复最大升力时,物体的速度为:v=a2t2=8×5=40m/s

(3)设物体落到地面上的速度为v,从最高点到落到地面的过程中,由动能定理得:

mgH-fH-Fh2=

代入数据解得:v=0

答:(1)其动力系统所能提供的最大升力是36N.

(2)恢复最大升力时,物体的速度是40m/s,所处高度是80m.

(3)无人机到达地面时速度是0.

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题型:填空题
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填空题

质量m=0.06kg的物体置于水平桌面上,在F=2N的水平拉力作用下前进了l1=0.6m,如图所示,此时F停止作用,物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,求:

(1)物体滑到l2=1.0m处时的速度;

(2)物体在桌面上滑行的总位移(g取10m/s2).

正确答案

解析

解:(1)由动能定理得:Fl1-μmgl2=

解得:v==6m/s

(2)物体从运动到停止运动的整个过程,由动能定理得:

Fl1-μmgx=0-0

解得:x=

答:(1)物体滑到l2=1.0m处时的速度为6m/s;

(2)物体在桌面上滑行的总位移为10m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,绷紧的水平传送带足够长,始终以v1=2m/s的恒定速率运行.初速度大小为v2=3m/s的小墨块从与传送带等高的光滑水平面上的A处滑上传进带.若从小墨块滑上传送带开始计时,小墨块在传送带上运动5s后与传送带的速度相同,求:

(1)小墨块向左运动的最远距离,

(2)小墨块在传送带上留下的痕迹长度.

正确答案

解:(1)设向右为正方向,小墨块速度未与传送带速度相同时,受到的摩擦力始终向右,加速度始终向右,根据运动学知识可知:

a===1m/s2

小墨块向左减速运动时,对小墨块有:

0=v2-at1

x1=t1

联立解得:x1=4.5m;

(2)小墨块向左减速的过程中,对传送带的位移为:

x2=v1t1

小墨块向右加速运动时,对小墨块有:

v1=at2

x1′=

对传送带x2‘=v1t2

因而小墨块在传送带上的痕迹长度为:

x=(x1+x2)+(x2′-x1′)

解得:x=12.5m;

答:(1)小墨块向左运动的最远距离为4.5m;

(2)小墨块在传送带上留下的痕迹长度为12.5m.

解析

解:(1)设向右为正方向,小墨块速度未与传送带速度相同时,受到的摩擦力始终向右,加速度始终向右,根据运动学知识可知:

a===1m/s2

小墨块向左减速运动时,对小墨块有:

0=v2-at1

x1=t1

联立解得:x1=4.5m;

(2)小墨块向左减速的过程中,对传送带的位移为:

x2=v1t1

小墨块向右加速运动时,对小墨块有:

v1=at2

x1′=

对传送带x2‘=v1t2

因而小墨块在传送带上的痕迹长度为:

x=(x1+x2)+(x2′-x1′)

解得:x=12.5m;

答:(1)小墨块向左运动的最远距离为4.5m;

(2)小墨块在传送带上留下的痕迹长度为12.5m.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•石家庄校级期末)如图所示,小车的顶棚上用绳线吊一小球,质量为m,车厢底板上放一个质量为M的木块,当小车沿水平面匀加速向右运动时,小球悬线偏离竖直方向30°,木块和车厢保持相对静止,重力加速度为g,求:

(1)小车运动的加速度?

(2)木块受到的摩擦力?

(3)若木块与车底板间的动摩擦因数为0.75,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当小车相对车底板即将滑动时,求此时小球对悬线的拉力?

正确答案

解:(1)小球的加速度与小车的加速度相等,小球受力如图所示,设加速度为a

ma=mgtan30°

a=gtan30°=

(2)木块受到的摩擦力:

F=Ma=

(3)当小车相对车底板即将滑动时,木块受到的摩擦力f=μMg,此时木块的加速度a′=

此时小球得加速度也为a′,设此时悬线与竖直方向的夹角为θ,则

ma′=mgtanθ

解得:θ=37°,

悬线的拉力T=

答:(1)小车运动的加速度为

(2)木块受到的摩擦力为

(3)此时小球对悬线的拉力为1.25mg.

解析

解:(1)小球的加速度与小车的加速度相等,小球受力如图所示,设加速度为a

ma=mgtan30°

a=gtan30°=

(2)木块受到的摩擦力:

F=Ma=

(3)当小车相对车底板即将滑动时,木块受到的摩擦力f=μMg,此时木块的加速度a′=

此时小球得加速度也为a′,设此时悬线与竖直方向的夹角为θ,则

ma′=mgtanθ

解得:θ=37°,

悬线的拉力T=

答:(1)小车运动的加速度为

(2)木块受到的摩擦力为

(3)此时小球对悬线的拉力为1.25mg.

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题型: 单选题
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单选题

物体A、B、C均静止在同一水平面上,它们的质量分别为mA、mB、mC,与水平面的动摩擦因素分别为μA、μB、μC,用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C,所得加速度a 与拉力F的关系图线如图所对应的直线甲、乙、丙所示,甲、乙两直线平行,则以下说法正确的是(  )

AμA<μB  mA=mB

BμB>μC  mB>m C

CμBC  mB>mC

DμA<μC mA>mC

正确答案

A

解析

解:根据牛顿第二定律得,F-μmg=ma,解得a=

则图线的斜率表示,纵轴截距大小表示μg,

因为甲乙的图线斜率相等,大于丙图线的斜率,则mA=mB<mC

乙丙的纵轴截距大小相等,大于甲图线的纵轴截距大小,则μBC>μA.故A正确,B、C、D错误.

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

传送带以恒定速度v=4m/s顺时针运行,传送带与水平面的夹角θ=37°,物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.现将质量m=2kg的小物块轻放在其底端(小物块可看成质点),平台上的人通过一根轻绳用恒力F=20N拉小物块,若在物块与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,求物块从低端到达离地面高为H=1.8m的平台上所用的时间.

正确答案

解:物块与传送带速度相等前,物块做匀加速运动,由牛顿第二定律有:

 F+μmgcos37°-mgsin37°=ma1

解得 a1=8m/s2

由v=a1t1得  t1=0.5s

位移 x1=a1t12=1 m

物块与传送带速度相等撤去恒力F后,由牛顿第二定律有:

  μmgcos37°-mgsin37°=ma2

可得 a2=-2m/s2

设物块又运动时间t2到达平台上端.

由x2=vt2+a2t22

又 x2=-x1=-1=2m

解得t2=(2-)s

运动的总时间 t=t1+t2=(2.5-)s

答:物块从低端到达离地面高为H=1.8m的平台上所用的时间为(2.5-)s.

解析

解:物块与传送带速度相等前,物块做匀加速运动,由牛顿第二定律有:

 F+μmgcos37°-mgsin37°=ma1

解得 a1=8m/s2

由v=a1t1得  t1=0.5s

位移 x1=a1t12=1 m

物块与传送带速度相等撤去恒力F后,由牛顿第二定律有:

  μmgcos37°-mgsin37°=ma2

可得 a2=-2m/s2

设物块又运动时间t2到达平台上端.

由x2=vt2+a2t22

又 x2=-x1=-1=2m

解得t2=(2-)s

运动的总时间 t=t1+t2=(2.5-)s

答:物块从低端到达离地面高为H=1.8m的平台上所用的时间为(2.5-)s.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,三个物块质量分别为m1、m2、M,M与m1用弹簧联结,m2放在m1上,用足够大的外力F竖直向下压缩弹簧,且弹力作用在弹性限度以内,弹簧的自然长度为L.则撤去外力F,当m2离开m1时弹簧的长度为______,当M与地面间的相互作用力刚为零时,m1的加速度为______

正确答案

L

解析

解:当m2离开m1时应该是弹簧恢复到原长的位置时,故此时弹簧的长度为L;

当M与地面间的相互作用力刚为零时弹簧的拉力为Mg,m1的加速度为a=

故答案为:L;

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题型:简答题
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简答题

一物体沿一直线从静止开始运动且同时开始计时,其加速度随时间周期性变化的关系图线(a-t图)如图所示,求:

(1)物体在第4s末的速度;

(2)物体在前3s内的位移;

(3)物体在第4s内的位移.

正确答案

解:(1)根据加速度图象的物理意义,0~1s内物体加速度a1=8m/s2

1s末物体速度为v1=a1t1=8m/s,1~3s内物体加速度a2=-4m/s2

3s末物体速度为v2=v1+a2t2=8m/s-4×2m/s=0,3~4s内物体加速度a3=-8m/s2

4s末物体速度为v3=v2+a3t3=0+8×1m/s=8m/s.

(2)0~1s内物体位移x1= a1t12=×8×12m=4m,

1~3s内物体位移x2=v1 t2+a2t22=8×2m-×4×22m=8m,

物体在前3s内的位移x=x1+x2=4m+8m=12m.

(3)3s末物体速度为v2=0,物体在第4s内的位移x4=a3t32=×8×12m=4m.

答:(1)物体在第4s末的速度为8m/s;

(2)物体在前3s内的位移为12m;

(3)物体在第4s内的位移4m.

解析

解:(1)根据加速度图象的物理意义,0~1s内物体加速度a1=8m/s2

1s末物体速度为v1=a1t1=8m/s,1~3s内物体加速度a2=-4m/s2

3s末物体速度为v2=v1+a2t2=8m/s-4×2m/s=0,3~4s内物体加速度a3=-8m/s2

4s末物体速度为v3=v2+a3t3=0+8×1m/s=8m/s.

(2)0~1s内物体位移x1= a1t12=×8×12m=4m,

1~3s内物体位移x2=v1 t2+a2t22=8×2m-×4×22m=8m,

物体在前3s内的位移x=x1+x2=4m+8m=12m.

(3)3s末物体速度为v2=0,物体在第4s内的位移x4=a3t32=×8×12m=4m.

答:(1)物体在第4s末的速度为8m/s;

(2)物体在前3s内的位移为12m;

(3)物体在第4s内的位移4m.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,质量为m的三角形木楔A置于倾角为θ的固定斜面上,它与斜面间的动摩擦因数为μ,一水平力F作用在木楔A的竖直平面上.在力F的推动下,木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动,则F的大小为(  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:木楔A上滑时,共受四个力F、N、mg和f,其中沿垂直斜面方向合力为零,有

  N=mgcosθ+Fsinθ       ①

而沿斜面方向有Fcosθ-f-mgsinθ=ma      ②

又因为f=μN③

由①②③得 F=,所以C正确.

故选C.

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