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题型:简答题
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简答题

质量为50kg的学生坐在绳长为4.0m的秋千板上,当他经过最低点时,速度的大小为2m/s,g=10m/s2,不计各种阻力.求:

(1)当他经过最低点时,对秋千板的压力为多大?

(2)秋千板能达到的最大高度?

正确答案

(1)在最低点学生受竖直先下的重力mg、秋千板对学生竖直向上的支持力F,

由牛顿第二定律得:F-mg=m,解得:F=mg+m=50kg×10m/s2+50kg×=550N.

由牛顿第三定律得:学生对秋千板的压力F′=F=550N.

(2)以秋千在最低点所在的平面为零势面,在秋千由最低点到最高点的过程中,

由机械能守恒定律得:mv2=mgh,

解得h===0.2m

答:(1)(1)当他经过最低点时,对秋千板的压力是550N.

(2)秋千板能达到的最大高度是0.2m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,位于竖直面内的曲线轨道的最低点B的切线沿水平方向,且与一位于同一竖直面内、半径R=0.40m的光滑圆形轨道平滑连接.现有一质量m=0.10kg的滑块(可视为质点),从位于轨道上的A点由静止开始滑下,滑块经B点后恰好能通过圆形轨道的最高点C.已知A点到B点的高度h=1.5m,重力加速度g=10m/s2,空气阻力可忽略不计,求:

(1)滑块通过C点时的速度大小;

(2)滑块通过圆形轨道B点时对轨道的压力大小;

(3)滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功.

正确答案

解;(1)因滑块恰能通过C点,即在C点滑块所受轨道的压力为零,其只受到重力的作用.

设滑块在C点的速度大小为vC,根据牛顿第二定律,对滑块在C点有

mg=m

解得vC==2.0m/s

(2)设滑块在B点时的速度大小为vB,对于滑块从B点到C点的过程,根据机械能守恒定律有 mvB2=mvC2+mg2R

滑块在B点受重力mg和轨道的支持力FN,根据牛顿第二定律有

FN-mg=m

联立上述两式可解得  FN=6mg=6.0N

根据牛顿第三定律可知,滑块在B点时对轨道的压力大小FN′=6.0N

(3)设滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功为Wf,对于此过程,根据动能定律有  mgh-Wf=mvB2

解得Wf=mgh-mvB2=0.50J

答:(1)滑块通过C点时的速度大小为2m/s.

(2)滑块通过圆形轨道B点时对轨道的压力大小为6.0N.

(3)滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功0.50J.

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题型:简答题
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简答题

如图,轻直杆AB长为2m,两端各连着一个质量为1kg的小球,直杆绕着O点以ω=8rad/s逆时针匀速转动,AO=1.5m,A轨迹的最低点时恰好与一个直角斜面体的顶点相切,斜面的底角为37°和53°,取g=10m/s2

(1)当A球通过最低点时,求B球对直杆的作用力;

(2)若当A球通过最低点时,两球脱离轻杆(不影响两球瞬时速度,此后两球不受杆影响),此后B球恰好击中斜面底部,且两球跟接触面碰后不反弹,试求B在空中飞行的时间;

(3)在(2)的情形下,求两球落点间的距离.

正确答案

(1)设杆对B球的作用力F向下,有mg+F=mω2•OB

解得F=22N,即杆对B的作用力为22N,方向向下

由牛顿第三定律,B球对杆的作用力F′=8N,方向向上

(2)脱离轻杆时vA=ωOA=12m/s,vB=ωOB=4m/s

设在空中飞行时间为t,则有:tan37°=

解得:t=1s

(3)B的水平位移xB=vBt=4m,

A的水平位移xA=vA=m>m,直接落在地面上

因此两球落点间距为l=xA+xB=+4(m)

答:(1)当A球通过最低点时,B球对直杆的作用力为22N,方向向下;

(2)B在空中飞行的时间为1s;

(3)在(2)的情形下,两球落点间的距离为+4m.

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题型:简答题
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简答题

一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆形轨道做特技表演,若车运动的速率恒为20m/s,人与车的总质量为200kg,轮胎与轨道间的摩擦力大小总与它们间的正压力成正比,且比例系数为μ=0.1,车通过最底点B时发动机功率为12kw.

求:(1)车通过最低点B时对轨道的压力?

(2)求车通过最高点A时发动机的功率?

正确答案

(1)在B点,设发动机功率为PB,则 PB=μFBV,

解得车受到的支持力为 FB=6000N,

 由牛顿第三定律可知,车通过最低点B时对轨道的压力 FB=6000N.    

(2)A、B点人车整体所需向心力大小相等,即m=FB-mg=4000N  

在A点,FA+mg=m

解得车通过最高点A时对轨道的压力 FA=m-mg=2000N,

则车通过最高点A时发动机的功率 PA=μFAv=4000w=4kw.  

答:(1)车通过最低点B时对轨道的压力是6000N.

(2)车通过最高点A时发动机的功率是4kw.

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题型:填空题
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填空题

如图所示为一圆拱桥,最高点的半径为40m.一辆质量为1.2×103kg的小车,以10m/s的速度经过拱桥的最高点.此时车对桥顶部的压力大小为______N;当过最高点的车速等于______m/s时,车对桥面的压力恰好为零.(取g=10m/s2

正确答案

当小车以10m/s的速度经过桥顶时,对小车受力分析,如图,小车受重力G和支持力N;

根据向心力公式和牛顿第二定律得到  G-N=m

车对桥顶的压力与桥顶对车的支持力相等 N'=N;

因而,车对桥顶的压力N'=G-m=(1.2×103×10-1.2×103×)N=9.0×103N;

当车对桥面的压力恰好为零,此时支持力减小为零,车只受重力,根据牛顿第二定律,有G=m

得到v2==m/s=20m/s;

故答案为:9.0×103,20.

下一知识点 : 受力分析
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