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题型:简答题
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简答题

北京时间2013年4月20日8时02分,在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震.地震引发多处山体崩塌,严重危害灾区人民的生命和财产安全.研究崩塌体的运动时可建立如图所示的简化模型:当崩塌体速度较小、坡面较缓时,崩塌体的运动可视为滑动(崩塌体可视为质点).假设某崩塌体质量为m,初速度为零,当地重力加速度为g,θ为坡面与水平面的夹角,H为崩塌体距水平面的高度,μ为崩塌体与坡面以及地面间的动摩擦因数.不考虑崩塌体途经A处时的速度大小变化.求:

(1)崩塌体滑动到坡底A点时的速度大小;

(2)水平面上安全位置距A点的最小距离.

正确答案

解:(1)设崩塌体滑到A点的速度为v,则由动能定理得:

mgH-μmgcosθ=-0

解得:v=                        

(2)设最小安全距离为x,则由动能定理得:

-μmgx=0-       

解得:                       

答:(1)崩塌体滑动到坡底A点时的速度大小是

(2)水平面上安全位置距A点的最小距离是

解析

解:(1)设崩塌体滑到A点的速度为v,则由动能定理得:

mgH-μmgcosθ=-0

解得:v=                        

(2)设最小安全距离为x,则由动能定理得:

-μmgx=0-       

解得:                       

答:(1)崩塌体滑动到坡底A点时的速度大小是

(2)水平面上安全位置距A点的最小距离是

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•延边州校级期末)2012年10月,奥地利极限运动员菲利克斯•鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下,经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处,打开降落伞并成功落地,打破了跳伞运动的多项世界纪录,取重力加速度的大小g=10m/s2

(1)忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落到1.5km高度处所需要的时间及其在此处速度的大小;

(2)实际上物体在空气中运动时会受到空气阻力,高速运动受阻力大小可近似表示为f=kv2,其中v为速率,k为阻力系数,其数值与物体的形状,横截面积及空气密度有关,已知该运动员在某段时间内高速下落的v-t图象如图所示,着陆过程中,运动员和所携装备的总质量m=100kg,试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数(结果保留1位有效数字)

正确答案

解:(1)设运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t,下落距离为S,在1.5km高度处的速度为v,根据运动学公式,有:

v=gt…①

s=…②

根据题意,有:

s=39km-1.5km=37.5km=37500m…③

联立①②③解得:

t=87s,

v=870m/s;

(2)该运动员达到最大速度vmax时,加速度为零,根据牛顿第二定律,有:

mg=k…④

由所给的v-t图象可读出:

vmax≈360m/s…⑤

联立④⑤解得:

k=0.008kg/m.

答:(1)忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落到1.5km高度处所需要的时间及其在此处速度的大小为870m/s;

(2)该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数0.008kg/m.

解析

解:(1)设运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t,下落距离为S,在1.5km高度处的速度为v,根据运动学公式,有:

v=gt…①

s=…②

根据题意,有:

s=39km-1.5km=37.5km=37500m…③

联立①②③解得:

t=87s,

v=870m/s;

(2)该运动员达到最大速度vmax时,加速度为零,根据牛顿第二定律,有:

mg=k…④

由所给的v-t图象可读出:

vmax≈360m/s…⑤

联立④⑤解得:

k=0.008kg/m.

答:(1)忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落到1.5km高度处所需要的时间及其在此处速度的大小为870m/s;

(2)该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数0.008kg/m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示的传送带以速率v=2m/s匀速运行,AB部分水平,BC部分与水平面之间的夹角为30°,AB间与BC间距离都等于12m,工件与传送带间的动摩擦因数为μ=,现将质量为5kg的工件轻轻放在传送带的A端,假设工件始终没有离开传送带,g取10m/s2,求:工件滑至C点时的速度大小.

正确答案

解:工件刚放上传送带时,在水平传送带上做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:

 a1==μg=m/s2

设物体速度达到 v=2m/s时,滑行的距离为 S1,则

  S1==m=0.69m

随后物体在AB部分以速度2m/s匀速运动,当物体滑到斜面上时,加速度为

  a2==2.5m/s2

设斜面长为L,则工件滑至C点时的速度 vC===8m/s

答:工件滑至C点时的速度是8m/s.

解析

解:工件刚放上传送带时,在水平传送带上做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得:

 a1==μg=m/s2

设物体速度达到 v=2m/s时,滑行的距离为 S1,则

  S1==m=0.69m

随后物体在AB部分以速度2m/s匀速运动,当物体滑到斜面上时,加速度为

  a2==2.5m/s2

设斜面长为L,则工件滑至C点时的速度 vC===8m/s

答:工件滑至C点时的速度是8m/s.

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•秦皇岛校级期中)倾角为θ的斜面固定在水平面上,一小物块在平行斜面向上的拉力F作用下能沿斜面匀速上滑.如果改为对物块施加沿斜面向下的大小为的推力,物块能沿斜面匀速下滑,则物块与斜面间的动摩擦因数为(  )

Atanθ

B2tanθ

C3tanθ

D4tanθ

正确答案

C

解析

解:物体做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得:

向上滑动时:F=mgsinθ+μmgcosθ,

向下滑动时:mgsinθ+=μmgcosθ,

解得,动摩擦因数:μ=3tanθ;

故选:C.

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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M和m的两个小物块用轻绳连接,绳跨过斜面顶端的轻定滑轮,绳平行于斜面,滑轮与转轴之间的摩擦不计,已知M=2m.开始时,用手托物块M,使M离水平面的高度为h=0.5m,物块m静止在斜面底端.撤去手,使M和m从静止开始做匀加速直线运动,经过t=0.5s,M落到水平面上,停止运动,由于绳子松弛,之后物块m不再受到绳子的拉力作用.求:(g取10m/s2

(1)物块M竖直向下运动过程加速度的大小;

(2)物块m沿斜面运动的最大距离?(假设斜面足够长)

正确答案

解:(1)根据匀变速直线运动的位移时间公式得,h=at2

代入数据解得:a=4m/s2

(2)对M:Mg-T=Ma

对m:T-mgsinα-f=ma

绳子松弛后,对m:mgsinα+f=maˊ

代入数据,联立三式解得aˊ=8m/s2

M着地时m的速度υ=at=2m/s,

m继续滑行的距离s==

sm=h+s=0.75m.

答:(1)物块M竖直向下运动过程加速度的大小为4m/s2

(2)物块m沿斜面运动的最大距离为0.75m.

解析

解:(1)根据匀变速直线运动的位移时间公式得,h=at2

代入数据解得:a=4m/s2

(2)对M:Mg-T=Ma

对m:T-mgsinα-f=ma

绳子松弛后,对m:mgsinα+f=maˊ

代入数据,联立三式解得aˊ=8m/s2

M着地时m的速度υ=at=2m/s,

m继续滑行的距离s==

sm=h+s=0.75m.

答:(1)物块M竖直向下运动过程加速度的大小为4m/s2

(2)物块m沿斜面运动的最大距离为0.75m.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,水平光滑绝缘杆从物体A中心的孔穿过,A的质量为M,用绝缘细线将另一质量为m的小球B与A连接,M>m,整个装置所在空间存在水平向右的匀强电场E.现仅使B带正电且电荷量大小为Q,发现A、B一起以加速度a向右运动,细线与竖直方向成α角.若仅使A带负电且电荷量大小为Q’,则A、B一起以加速度a′向左运动时,细线与竖直方向也成α角,则(  )

Aa′=a,Q′=Q

Ba′>a,Q′=Q

Ca′<a,Q′<Q

Da′>a,Q′>Q

正确答案

D

解析

解:当B带正电荷时分别对AB受力分析,由牛顿第二定律可知

对B:QE-mgtanα=ma   ①

对A:mgtanα=Ma    ②

当A带负电荷时分别对AB受力分析,由牛顿第二定律可知

mgtanα=ma′③

Q′E-mgtanα=Ma′④

由①②③④联立解得

a=

a′=gtanα

Q′=mgtanα+Mgtanα

因M>m,故a′>a,Q′>Q

故选:D

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题型:简答题
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简答题

如图甲所示,质量M=1kg的薄木板静止在水平面上,质量m=1kg的铁块静止在木板的右端,可视为质点.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2.现给铁块施加一个水平向左的力F.

(1)若力F从零开始逐渐增加,且铁块始终在木板上没有掉下来.铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象如图乙所示,求木板与水平面间的动摩擦因数μ1,铁块与木板之间的动摩擦因数μ2

(2)在第(1)问的基础上,若力F为恒力4N,作用1s后撤去F,最终发现铁块恰好能运动到木板的左端,求木板的长度L.

正确答案

解:(1)从图乙中可以看出,当F从3N逐渐增加到4.5N时,f不变,说明此时的f是滑动摩擦力,即f=μ2mg=2  

可得:μ2==0.2

根据分析还可以知道,当力F从1N逐渐增加到3N时,铁块和木板相对静止,并且一起加速运动,以F=3N为例,此时铁块所受摩擦力为f=2N,因此可求出铁块的加速度为:am===1 m/s2

对于木板,它的加速度此时也为这个值aM=am

即:MaM=f-μ1(mg+Mg)

可得:μ1==0.05

(2)F=4N时,铁块的加速度为:am===2m/s2

木板的加速度为:aM=1 m/s2

因此1s后,Sm=amt2==1 m    

 vm=amt=2m/s

SM=aMt2==0.5 m   

vM=aMt=1m/s

此时铁块在木板上滑动了L1=0.5m

这之后,铁块减速,其加速度为:a′m2g=2m/s2

木板加速,其加速度为:a′M=1 m/s2

共速时,vm-a′mt′=vM+a′M t′

得t′=s,共速的速度为 m/s

从撤去力F到共速期间,铁块的位移:S′m=  m,

木板的位移:S′M=  m

这段时间的相对位移为:L2=m

共速后,铁块与木板相对静止,一起减速到零,因此木板长度:

L=L1+L2=0.5+= m

答:(1)木板与水平面间的动摩擦因数0.05,铁块与木板之间的动摩擦因数0.2;

(2)木板的长度m.

解析

解:(1)从图乙中可以看出,当F从3N逐渐增加到4.5N时,f不变,说明此时的f是滑动摩擦力,即f=μ2mg=2  

可得:μ2==0.2

根据分析还可以知道,当力F从1N逐渐增加到3N时,铁块和木板相对静止,并且一起加速运动,以F=3N为例,此时铁块所受摩擦力为f=2N,因此可求出铁块的加速度为:am===1 m/s2

对于木板,它的加速度此时也为这个值aM=am

即:MaM=f-μ1(mg+Mg)

可得:μ1==0.05

(2)F=4N时,铁块的加速度为:am===2m/s2

木板的加速度为:aM=1 m/s2

因此1s后,Sm=amt2==1 m    

 vm=amt=2m/s

SM=aMt2==0.5 m   

vM=aMt=1m/s

此时铁块在木板上滑动了L1=0.5m

这之后,铁块减速,其加速度为:a′m2g=2m/s2

木板加速,其加速度为:a′M=1 m/s2

共速时,vm-a′mt′=vM+a′M t′

得t′=s,共速的速度为 m/s

从撤去力F到共速期间,铁块的位移:S′m=  m,

木板的位移:S′M=  m

这段时间的相对位移为:L2=m

共速后,铁块与木板相对静止,一起减速到零,因此木板长度:

L=L1+L2=0.5+= m

答:(1)木板与水平面间的动摩擦因数0.05,铁块与木板之间的动摩擦因数0.2;

(2)木板的长度m.

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题型:简答题
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简答题

从空中落下的质量是0.01kg的小球经A、B两点用了0.5s.如测得小球在A点的速度是4.5m/s,在B点的速度是9.0m/s,求小球在下落过程中受到的空气阻力的大小?

正确答案

解:小球经A、B两点用了0.5s,在A点的速度是4.5m/s,在B点的速度是9.0m/s,故加速度为:

a=

小球受重力和阻力,根据牛顿第二定律,有:

mg-f=ma

解得:f=m(g-a)=0.01×(10-9)=0.01N

答:小球在下落过程中受到的空气阻力的大小为0.01N.

解析

解:小球经A、B两点用了0.5s,在A点的速度是4.5m/s,在B点的速度是9.0m/s,故加速度为:

a=

小球受重力和阻力,根据牛顿第二定律,有:

mg-f=ma

解得:f=m(g-a)=0.01×(10-9)=0.01N

答:小球在下落过程中受到的空气阻力的大小为0.01N.

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题型:填空题
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填空题

一辆汽车的质量是1.0×103kg,行驶速度是15m/s紧急刹车时受到的阻力是6.0×103N,刹车后5.0s内的位移为______m.

正确答案

18.7

解析

解:(1)物体受重力、支持力和阻力,根据牛顿第二定律,有f=ma

解得:

设汽车从刹车到停止的时间为t,

有:

刹车后4s汽车已停下,所以5s内汽车通过的位移等于运动总位移,为:

 

故答案为:18.7.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一个质量为2kg的物体静止在光滑水平面上.现沿水平方向对物体施加8N的拉力,g取10m/s2,求:

(1)物体运动时加速度的大小;

(2)物体运动3s时速度的大小;

(3)物体从开始运动到位移为8m时经历的时间.

正确答案

解:(1)如图,对物体进行受力分析有:

可知物体受到合力F=F

根据牛顿第二定律知,物体产生的加速度为:

=4m/s2

(2)根据速度时间关系知,物体3s末的速度为:

v=at=4×3m/s=12m/s;

(3)根据位移时间关系知,物体产生位移8m时所经历的时间满足:

所以与:

答:(1)物体运动时加速度的大小为4m/s2

(2)物体运动3s时速度的大小为12m/s;

(3)物体从开始运动到位移为8m时经历的时间为2s.

解析

解:(1)如图,对物体进行受力分析有:

可知物体受到合力F=F

根据牛顿第二定律知,物体产生的加速度为:

=4m/s2

(2)根据速度时间关系知,物体3s末的速度为:

v=at=4×3m/s=12m/s;

(3)根据位移时间关系知,物体产生位移8m时所经历的时间满足:

所以与:

答:(1)物体运动时加速度的大小为4m/s2

(2)物体运动3s时速度的大小为12m/s;

(3)物体从开始运动到位移为8m时经历的时间为2s.

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