- 牛顿第三定律
- 共323题
飞船降落过程中,在离地面高度为h处速度为v0,此时开动反冲火箭,使船开始做减速运动,最后落地时的速度减为v.若把这一过程当作为匀减速运动来计算,已知地球表面处的重力加速度为g,航天员的质量为m,在这过程中航天员对坐椅的压力等于______.
正确答案
根据速度位移公式v2-v02=2ax得
最后减速阶段下降的加速度大小a=
对航天员进行受力分析,受重力mg和坐椅的支持力N,
根据牛顿第二定律得:
F合=N-mg=ma
N=ma+mg=m+mg
根据牛顿第三定律得:坐椅对宇航员的支持力大小等于航天员对坐椅的压力大小
所以航天员对坐椅的压力大小是m+mg.
故答案为:m+mg
质量为M的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间t内前进的距离为s.耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的k倍,耙所受阻力恒定,连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变.求:
(1)拖拉机的加速度大小.
(2)拖拉机对连接杆的拉力大小.
(3)时间t内拖拉机对耙做的功.
正确答案
(1)拖拉机在时间t内匀加速前进s,根据位移公式,
x=at2=s ①
解得:a= ②
(2)设连接杆对拖拉机的拉力为T,对拖拉机受力分析:
由牛顿第二定律得,F-kMg-Tcosθ=Ma ③
由②③联立得T= ④
根据牛顿第三定律知,拖拉机对连接杆的拉力大小为T′=T= ⑤
(3)拖拉机对耙所做的功就是通过连接杆的拉力对耙做功.故拖拉机对耙做的功,W=T'scosθ ⑥
由⑤⑥两式得w=[F-M(kg+)]s
答:(1)拖拉机的加速度大小是.
(2)拖拉机对连接杆的拉力大小是.
(3)时间t内拖拉机对耙做的功是[F-M(kg+)]s.
如图所示,一个可视为质点的物块,质量为m=2kg,从光滑四分之一圆弧轨道顶端由静止滑下,到达底端时恰好进入与圆弧轨道底端相切的水平传送带,传送带由一电动机驱动着匀速向左转动,速度大小为u=3m/s.已知圆弧轨道半径R=0.8m,皮带轮的半径r=0.2m,物块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1,两皮带轮之间的距离为L=6m,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)皮带轮转动的角速度多大?
(2)物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的作用力;
(3)物块将从传送带的哪一端离开传送带?物块在传送带上克服摩擦力所做的功为多大?
正确答案
(1)皮带轮转动的角速度,由u=ωr,得ω==15rad/s.
(2)物块滑到圆弧轨道底端的过程中,由动能定理得mgR=m
解得v0==4m/s
在圆弧轨道底端,由牛顿第二定律得 F-mg=m
解得物块所受支持力 F=60N
由牛顿第三定律,物块对轨道的作用力大小为60N,方向竖直向下.
(3)物块滑上传送带后做匀减速直线运动,设加速度大小为a,
由牛顿第二定律得 μmg=ma
解得 a=μg=1m/s2
物块匀减速到速度为零时运动的最大距离为 s0==8m>L=6m
可见,物块将从传送带的右端离开传送带.
物块在传送带上克服摩擦力所做的功为W=μmgL=12J.
答:
(1)皮带轮转动的角速度15rad/s.
(2)物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的作用力为60N;
(3)物块将从传送带的右端离开传送带.物块在传送带上克服摩擦力所做的功为12J
在竖直平面内有一个粗糙的圆弧轨道,其半径R=0.4m,轨道的最低点距地面高度h=0.8m.一质量m=0.1kg的小滑块从轨道的最高点由静止释放,到达最低点时以一定的水平速度离开轨道,落地点距轨道最低点的水平距离x=0.8m.空气阻力不计,g取10m/s2,求:
(1)小滑块离开轨道时的速度大小;
(2)小滑块运动到轨道最低点时,对轨道的压力大小;
(3)小滑块在轨道上运动的过程中,克服摩擦力所做的功.
正确答案
(1)小滑块离开轨道后做平抛运动,设运动时间为t,初速度为v,则
x=vt
h=gt2
解得:v=2.0m/s
(2)小滑块到达轨道最低点时,受重力和轨道对它的弹力为N,根据牛顿第二定律:
N-mg=m
解得:N=2.0N
根据牛顿第三定律,轨道受到的压力大小N'=N=2.0N
(3)在滑块从轨道的最高点到最低点的过程中,根据动能定理:
mgR+Wf=mv2-0
Wf=-0.2J
所以小滑块克服摩擦力做功为0.2J.
答:(1)小滑块离开轨道时的速度大小为2m/s;
(2)小滑块运动到轨道最低点时,对轨道的压力大小为2N;
(3)小滑块在轨道上运动的过程中,克服摩擦力所做的功为0.2J.
如图所示,火箭栽着宇宙探测器飞向某行星,火箭内平台上还放有测试仪器.火箭从地面起飞时,以加速度竖直向上做匀加速直线运动(g0为地面附近的重力加速度),已知地球半径为R.
(1)到某一高度时,测试仪器对平台的压力是刚起飞时压力的,求此时火箭离地面的高度h.
(2)探测器与箭体分离后,进入行星表面附近的预定轨道,进行一系列科学实验和测量,若测得探测器环绕该行星运动的周期为T0,试问:该行星的平均密度为多少?(假定行星为球体,且已知万有引力恒量为G)
正确答案
(1)火箭刚起飞时,以测试仪为研究对象,受地球引力mg0、平台的支持力N1,有:
N1-mg0=ma=m×
N1=mg0
根据牛顿第三定律,起飞时测试仪器对平台的压力大小为N′=mg0.
设火箭离地高为h时,平台对测试仪器的支持力为N2,则有:N2-=m×
,其中G为万有引力恒量,M为地球质量.
在地面附近,有:G=mg0
则:N2=(
R
R+h
)2mg0+=
N1=
×
mg0
于是得到:h=R
(2)设行星质量为M,行星平均密度为ρ,=m
R
又有:M=πR3ρ
得:ρ=.
答(1)到某一高度时,测试仪器对平台的压力是刚起飞时压力的,此时火箭离地面的高度h为
R.
(2)探测器与箭体分离后,进入行星表面附近的预定轨道,进行一系列科学实验和测量,若测得探测器环绕该行星运动的周期为T0,则该行星的平均密度为.
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