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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为80kg的滑雪运动员,在倾角θ为30°的斜坡顶端,从静止开始匀加速下滑50m到达坡底,用时10s.若g取10m/s2,求:

(1)运动员下滑过程中的加速度大小;

(2)运动员到达坡底时的速度大小;

(3)运动员受到的阻力大小.

正确答案

解:(1)根据位移时间公式得:

所以有:.                    

(2)运动员到达坡底的速度为:

v=at=1×10m/s=10m/s

(3)根据牛顿第二定律得:

mgsinθ-f=ma

代入数据解得:f=320N.

答:(1)运动员下滑过程中的加速度大小为1m/s2

(2)运动员到达坡底时的速度大小为10m/s;

(3)运动员受到的阻力大小为320N.

解析

解:(1)根据位移时间公式得:

所以有:.                    

(2)运动员到达坡底的速度为:

v=at=1×10m/s=10m/s

(3)根据牛顿第二定律得:

mgsinθ-f=ma

代入数据解得:f=320N.

答:(1)运动员下滑过程中的加速度大小为1m/s2

(2)运动员到达坡底时的速度大小为10m/s;

(3)运动员受到的阻力大小为320N.

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题型:简答题
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简答题

质量为100t的机车从停车场出发,做匀加速直线运动,经225m后速度达到54km/h.此时司机关闭发动机,让机车做匀减速直线运动进站,机车又行驶了125m才停在站台上.设机车在运动过程中所受阻力不变,求:机车关闭发动机前所受的牵引力.

正确答案

解:在匀加速阶段:

v2-0=2a1s1      

解得:a1=m/s2=0.5 m/s2  

由牛顿第二定律得

F-f=ma1=100×103×0.5 N=5×104 N  ①

减速阶段:初速度v1=15m/s 未速度v2=0 位移S2=125

由v22-v12=2as2

加速度a==-0.9m/s2

负号表示a2方向与v1方向相反

由牛顿第二定律得

f=ma2=-105×0.9N=-9×104 N  ②

由①②得:机车的牵引力F=1.4×105 N   

答:机车关闭发动机前所受的牵引力为1.4×105 N.

解析

解:在匀加速阶段:

v2-0=2a1s1      

解得:a1=m/s2=0.5 m/s2  

由牛顿第二定律得

F-f=ma1=100×103×0.5 N=5×104 N  ①

减速阶段:初速度v1=15m/s 未速度v2=0 位移S2=125

由v22-v12=2as2

加速度a==-0.9m/s2

负号表示a2方向与v1方向相反

由牛顿第二定律得

f=ma2=-105×0.9N=-9×104 N  ②

由①②得:机车的牵引力F=1.4×105 N   

答:机车关闭发动机前所受的牵引力为1.4×105 N.

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题型:简答题
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简答题

如图,用一劲度系数k=100N/m的轻质弹簧秤水平拉着质量m=1kg的物体向右做匀速直线运动,此时弹簧秤示数F=2N.

(1)画出此时的受力分析图,并求弹簧秤的形变量x1和物体与地面间的动摩擦系数μ.

(2)如果弹簧秤突然变为竖直向上拉物体,使物体继续维持原来的匀速直线运动,则此时的弹簧秤形变量x2为多少?物体与地面间的动摩擦系数又为多少?

正确答案

解:(1)物体在竖直方向受重力和支持力作用,大小均为G=mg=1kg×10N/kg=10N,水平方向受到的拉力F和摩擦力f是平衡力,大小相等,方向相反如图所示:

根据胡克定律得:

F=kx1

解得:

f=F=μmg

解得:μ=

(2)如果弹簧秤突然变为竖直向上拉物体,使物体继续维持原来的匀速直线运动,则竖直方向弹力等于重力,水平方向不受力,即:

F2=mg=10N

则有:

物体与地面间的动摩擦系数不变,仍为0.2.

答:(1)受力分析图如图所示,弹簧秤的形变量x1为0.02m,物体与地面间的动摩擦系数μ为0.2.

(2)此时的弹簧秤形变量x2为0.1m,物体与地面间的动摩擦系数为0.2.

解析

解:(1)物体在竖直方向受重力和支持力作用,大小均为G=mg=1kg×10N/kg=10N,水平方向受到的拉力F和摩擦力f是平衡力,大小相等,方向相反如图所示:

根据胡克定律得:

F=kx1

解得:

f=F=μmg

解得:μ=

(2)如果弹簧秤突然变为竖直向上拉物体,使物体继续维持原来的匀速直线运动,则竖直方向弹力等于重力,水平方向不受力,即:

F2=mg=10N

则有:

物体与地面间的动摩擦系数不变,仍为0.2.

答:(1)受力分析图如图所示,弹簧秤的形变量x1为0.02m,物体与地面间的动摩擦系数μ为0.2.

(2)此时的弹簧秤形变量x2为0.1m,物体与地面间的动摩擦系数为0.2.

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•宿迁校级期末)如图所示,A和B的质量分别是1kg和2kg,弹簧和悬线的质量不计,在A上面的悬线烧断的瞬间(  )

AA的加速度等于3g

BA的加速度等于g

CB的加速度为2g

DB的加速度为g

正确答案

A

解析

解:悬线烧断弹簧前,由B平衡得到,弹簧的弹力大小F=mBg.悬线烧断的瞬间,弹簧的弹力没有来得及变化,大小仍为F=mBg,此瞬间B物体受到的弹力与重力仍平衡,合力为零,则B的加速度为零.A受到重力和向下的弹力,由牛顿第二定律得,=g+=3g,方向向下.

故选A

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量分别为m1=1kg和m2=2kg的A、B两物块并排放在光滑水平面上,若对A、B分别施加大小随时间变化的水平外力F1和F2,若F1=(9-2t)N,F2=(3+2t)N,设F1、F2的方向不变.则:

(1)经多长时间t0两物块开始分离?

(2)在同一坐标中画出A、B两物块的加速度a1和a2随时间变化的图象?

(3)速度的定义为V=,“V-t”图象下的“面积”在数值上等于位移△s;加速度的定义为a=,则“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于什么?

正确答案

解:(1)对A、B整体,有:F1+F2=(m1+m2)a

当A、B间Nab=0时,对A,有:F1=m1a

即:9-2t0=4∴t0=2.5s  即:2.5s时开始分离.

(2)t0=2.5s以后,

对A:9-2t=m1a1

∴a1=9-2t

对B:3+2t=m2a2

∴a2==1.5+t;

据此作图,如图所示:

(3)由题,速度的定义为v=,“v-t”图象下的“面积”在数值上等于位移△x;加速度的定义为a=,则“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于速度的变化量△v

答:

(1)经2.5s时间两物块开始分离.

(2)在图乙的坐标系中画出两物块的加速度a1和a2随时间变化的图象如图所示.

(3)“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于面积是速度的变化量△v.

解析

解:(1)对A、B整体,有:F1+F2=(m1+m2)a

当A、B间Nab=0时,对A,有:F1=m1a

即:9-2t0=4∴t0=2.5s  即:2.5s时开始分离.

(2)t0=2.5s以后,

对A:9-2t=m1a1

∴a1=9-2t

对B:3+2t=m2a2

∴a2==1.5+t;

据此作图,如图所示:

(3)由题,速度的定义为v=,“v-t”图象下的“面积”在数值上等于位移△x;加速度的定义为a=,则“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于速度的变化量△v

答:

(1)经2.5s时间两物块开始分离.

(2)在图乙的坐标系中画出两物块的加速度a1和a2随时间变化的图象如图所示.

(3)“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于面积是速度的变化量△v.

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题型:简答题
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简答题

小车在水平面上向左作直线运动,车厢内用OA、OB两细线系住小球.球的质量m=4千克.线OA与竖直方向成θ=37°角.如图所示.g取10米/秒2

求:(1)小车以5米/秒的速度作匀速直线运动,求OA、OB两绳的张力?

(2)小车以5米/秒的速度作匀速直线运动,当小车改作匀减速直线运动,并在12.5米距离内速度降为零的过程中,OA、OB两绳张力各多大?

(3)小车如何运动时,可使OB绳所受拉力开始为零?

正确答案

解:依题意(1)选小球为研究对象,

X轴方向水平向左,根据平衡条件:

X轴:TAOsinθ-TBO=0

Y轴:TAOcosθ-mg=0

解得:TAO=50N  TBO=30N;

(2)设小车运动方向为正方向,作匀减速的初速度v0=5m/s,末速度为0,s=12.5m

得小车做匀减速的加速度为:a=-1m/s2

X轴:TAOsinθ-TBO=ma

Y轴:TAOcosθ-mg=0

解得:TAO=50N;TBO=34N;

(3)当绳子OB所受拉力恰好为零时,则

X轴:TAOsinθ=ma

Y轴:TAOcosθ-mg=0

解得a=7.5m/s2

即小车向左做加速度大于a=7.5m/s2的运动;

答:(1)小车以5米/秒的速度作匀速直线运动,OA、OB两绳的张力分别为50N、30N.

(2)小车以5米/秒的速度作匀速直线运动,当小车改作匀减速直线运动,并在12.5米距离内速度降为零的过程中,OA、OB两绳张力分别为50N、34N.

(3)小车向左做加速度大于a=7.5m/s2的运动,可使OB绳所受拉力开始为零.

解析

解:依题意(1)选小球为研究对象,

X轴方向水平向左,根据平衡条件:

X轴:TAOsinθ-TBO=0

Y轴:TAOcosθ-mg=0

解得:TAO=50N  TBO=30N;

(2)设小车运动方向为正方向,作匀减速的初速度v0=5m/s,末速度为0,s=12.5m

得小车做匀减速的加速度为:a=-1m/s2

X轴:TAOsinθ-TBO=ma

Y轴:TAOcosθ-mg=0

解得:TAO=50N;TBO=34N;

(3)当绳子OB所受拉力恰好为零时,则

X轴:TAOsinθ=ma

Y轴:TAOcosθ-mg=0

解得a=7.5m/s2

即小车向左做加速度大于a=7.5m/s2的运动;

答:(1)小车以5米/秒的速度作匀速直线运动,OA、OB两绳的张力分别为50N、30N.

(2)小车以5米/秒的速度作匀速直线运动,当小车改作匀减速直线运动,并在12.5米距离内速度降为零的过程中,OA、OB两绳张力分别为50N、34N.

(3)小车向左做加速度大于a=7.5m/s2的运动,可使OB绳所受拉力开始为零.

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题型:简答题
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简答题

在某一旅游景区,建有一山坡滑雪运动项目.某段斜坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名滑雪者总质量m=80kg,他在这段斜坡上从静止开始匀加速下滑50m时,其速度增大到20m/s,(不计空气阻力,取g=10m/s2)问:

(1)滑雪者在下滑过程中受到的摩擦力f为多大?

(2)滑板与雪地之间的动摩擦因数μ为多大?

正确答案

解:(1)以滑雪者为研究对象,其受力情况如图所示,受到重力G=mg,斜坡的支持力N和摩擦力f. 

将重力G沿斜面和垂直斜面方向分解为G1和G2

由几何知识得:

G1=mgsinθ

G2=mgcosθ

设下滑的加速度为a,由公式可得:

由牛顿第二定律得:F=ma=80×4N=320N

由受力分析图可知:F=G1-f=mgsinθ-f

联立解得:f=80N

(2)斜面的支持力 N=G2=mgcosθ

滑动摩擦力公式 f=μN

两式联立解得:μ=0.12

答:(1)滑雪者在下滑过程中受到的摩擦力f为80N;

(2)滑板与雪地之间的动摩擦因数μ为0.12.

解析

解:(1)以滑雪者为研究对象,其受力情况如图所示,受到重力G=mg,斜坡的支持力N和摩擦力f. 

将重力G沿斜面和垂直斜面方向分解为G1和G2

由几何知识得:

G1=mgsinθ

G2=mgcosθ

设下滑的加速度为a,由公式可得:

由牛顿第二定律得:F=ma=80×4N=320N

由受力分析图可知:F=G1-f=mgsinθ-f

联立解得:f=80N

(2)斜面的支持力 N=G2=mgcosθ

滑动摩擦力公式 f=μN

两式联立解得:μ=0.12

答:(1)滑雪者在下滑过程中受到的摩擦力f为80N;

(2)滑板与雪地之间的动摩擦因数μ为0.12.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,已知一足够长粗糙斜面倾角为θ=37°,一质量m=15kg物体,在斜面底部受到一个沿斜面向上的F=300N的力作用由静止开始运动,物体在2秒内位移为20m,2秒末撤销力F,求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2

(1)物体与斜面间的动摩擦因数?

(2)从撤销力F开始2秒末物体的速度?

正确答案

解:(1)设力F作用时物体的加速度为a1,t1=2s,

由:s=a1t12得:a1===10m/s2

有力F作用时,由牛顿第二定律得:

F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1,解得:μ=0.5;                                       

(2)设撤销力F的瞬间物体的速度为v1,则v1=a1t1=20m/s            

设撤销力F以后,物体沿斜面减速上滑的加速度为a2,依牛顿第二定律有:

mgsinθ+μmgcosθ=ma2,解得:a2=10m/s2               

撤销力F后物体做匀减速直线运动,速度减为零需要的时间:t2===2s,

故撤销力F后2s末物体的速度为:v=0m/s;           

答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.5;

(2)从撤销力F开始2秒末物体的速度v为0m/s.

解析

解:(1)设力F作用时物体的加速度为a1,t1=2s,

由:s=a1t12得:a1===10m/s2

有力F作用时,由牛顿第二定律得:

F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1,解得:μ=0.5;                                       

(2)设撤销力F的瞬间物体的速度为v1,则v1=a1t1=20m/s            

设撤销力F以后,物体沿斜面减速上滑的加速度为a2,依牛顿第二定律有:

mgsinθ+μmgcosθ=ma2,解得:a2=10m/s2               

撤销力F后物体做匀减速直线运动,速度减为零需要的时间:t2===2s,

故撤销力F后2s末物体的速度为:v=0m/s;           

答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.5;

(2)从撤销力F开始2秒末物体的速度v为0m/s.

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题型:填空题
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填空题

一物体在倾角为37°的足够长斜面上,以初速度10m/s沿斜面上滑,物体跟斜面间的动摩擦因数为0.5,则它返回到出发点时的速度大小______m/s.

正确答案

解析

解:对物体进行受力分析,根据牛顿第二定律得:

a1=gsinθ+μgcosθ=10m/s2               

根据位移速度公式得:2a1s=v02 

解得:s=5m;

根据牛顿第二定律可知下滑时:

a2=gsinθ-μgcosθ=2m/s2   

根据位移速度公式得:v2=2a2

解得:v=2m/s

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

为了使航天员适应在失重环境下环境下的工作和生活,国家航天局对航天员进行失重训练,如图所示,训练机沿30°倾角爬升到7000m高空后,向上拉起,沿竖直方向向上作匀减速运动,拉起后向上的初速度为200m/s,加速度大小为g,当训练机上升到最高点后立即掉头向下,做竖直向下的加速运动,加速度大小仍为g,在此段时间内模拟出完全失重,为了安全,当训练机离地2000m高时必须拉起,且训练机速度达到350m/s后必须终止失重训练,取g=10m/s2,求:

(1)训练机上升过程中离地的最大高度

(2)训练机运动过程中,模拟完全失重的时间.

正确答案

解:(1)上升时间为:

上升高度为:

离地高度为:hm=h+h0=9000m

(2)判断当速度达到350m/s时,下落高度为:

此时离地高度为:h+h-h=7000+2000-6125=2875>2000m

所以一次上下创造的完全失重的时间为:T=t+t=55s

答:(1)训练机上升过程中离地的最大高度为9000m

(2)训练机运动过程中,模拟完全失重的时间为55s

解析

解:(1)上升时间为:

上升高度为:

离地高度为:hm=h+h0=9000m

(2)判断当速度达到350m/s时,下落高度为:

此时离地高度为:h+h-h=7000+2000-6125=2875>2000m

所以一次上下创造的完全失重的时间为:T=t+t=55s

答:(1)训练机上升过程中离地的最大高度为9000m

(2)训练机运动过程中,模拟完全失重的时间为55s

下一知识点 : 力学单位制
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