- 牛顿第三定律
- 共323题
在电梯上一个质量为m的人,站在电子秤上.电梯运动过程中电子秤的示数分别如图甲、乙、丙所示.其中甲、乙、丙三图分别是匀加速运动、匀速直线运动、匀减速直线运动时体重计的示数(g取10m/s2).请计算:
(1)人的质量m;
(2)电梯在变速运动过程中的加速度分别是多大.
正确答案
(1)由于乙图秤的示数F=600N,
由牛顿第三定律可得秤对人的支持力为F′=600N
又因为匀速运动所以F′=mg=600N所以人的质量 m=60kg
(2)对于甲图是匀加速过程中秤的示数F1=720N
由牛顿第三定律可得秤对人的支持力为F1′=720N.
由牛顿第二定律的 F1′-mg=ma
加速度a=2m/s2
对于丙图是匀减速过程中秤的示数F2=480N
由牛顿第三定律可得秤对人的支持力为F2′=480N.
由牛顿第二定律的 mg-F2′=ma
加速度大小a=2m/s2答:(1)人的质量为60kg;(2)电梯在变甲图中的加速度小大为2m/s2,在丙图中的加速度大小为2m/s2.
如图,某同学站在物块A上,轻杆与物块B固连,已知人、物块A、物块B质量均为m,A与地面动摩擦因数为μ,B与地面动摩擦因数为2μ,开始时物块A、B相距S.人通过一条轻绳以恒力F=4μmg拉物块B,运动过程中人和A始终相对静止,若人一直持续拉动,求A、B相遇时A走过的距离.
正确答案
对B,运用牛顿第二定律得,F-2μ•mg=maB,解得:aB=2μg
对A,运用牛顿第二定律得,F-μ•2mg=2maA,解得:aA=μg.
因为aAt2+
aBt2=s
解得:sA=s.
答:A、B相遇时A走过的距离为s.
如图所示,竖直固定放置的粗糙斜面AB的下端与光滑的圆弧BCD的B点相切,圆弧轨道的半径为R,圆心O与A、D在同一水平面上,∠COB=θ,现有质量为m的小物体从距D点为的地方无初速的释放,已知物体恰能从D点进入圆轨道.求:
(1)为使小物体不会从A点冲出斜面,小物体与斜面间的动摩擦因数至少为多少?
(2)若小物体与斜面间的动摩擦因数μ=,则小物体在斜面上通过的总路程大小?
(3)小物体通过圆弧轨道最低点C时,对C的最大压力和最小压力各是多少?
正确答案
(1)为使小物体不会从A点冲出斜面,由动能定理得mg-μmgcosθ
=0
解得动摩擦因数至少为:μ=
(2)分析运动过程可得,最终小物体将从B点开始做往复的运动,由动能定理得
mg(+Rcosθ)-μmgScosθ=0
解得小物体在斜面上通过的总路程为:S=
(3)由于小物体第一次通过最低点时速度最大,此时压力最大,由动能定理,得
mg(+R)=
mv2
由牛顿第二定律,得
Nmax-mg=m
解得Nmax=3mg+mgcosθ
最终小物体将从B点开始做往复的运动,则有
mgR(1-cosθ)=mv′2
Nmin-mg=m
联立以上两式解得Nmin=mg(3-2cosθ)
由牛顿第三定律,得小物体通过圆弧轨道最低点C时对C的最大压力
Nmax′=3mg+mgcosθ,
最小压力Nmin′=mg(3-2cosθ).
如图所示,AB为光滑1/4圆弧轨道,半径R=0.8m,BC是动摩擦因数为u=0.4的水平轨道,今有质量m=1kg的物体,从A点静止开始下滑到C点刚好停止(g=10m/s2 ).求:
(1)物体刚到B点时对轨道的压力.
(2)水平轨道BC长度是多少.
正确答案
(1)从A到B的运动过程运用动能定理得:
mvB2=mgR
vB==4m/s
根据圆周运动向心力公式得:
NB-mg=m
解得:NB=30N
根据牛顿第三定律可知,物体对轨道的压力等于轨道对物体的支持力为30N;
(2)从A到C的运动的过程运用动能定理得:
mgR-μmgs=0-0
解得:s==2m.
答:(1)物体刚到B点时对轨道的压力为30N;(2)水平轨道BC长度为2m.
如图所示,粗糙的斜面AB下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B,整个装置竖直放置,C是最低点,圆心角∠BOC=37°,D与圆心O等高.圆弧轨道半径R=0.5m,斜面长L=2M.现有一个质量m=0.1kg的小物体P从斜面AB上端A点无初速下滑,物体P与斜面AB之间的动摩擦因数为μ=0.25.求:
(1)物体P第一次通过C点时的速度大小和对C点处轨道的压力各为多大?
(2)物体P第一次离开D点后在空中做竖直上抛运动,不计空气阻力,则最高点E和D点之间的高度差为多大?
(3)物体P从空中又返回到圆轨道和斜面.多次反复,在整个运动过程中,物体P对C点处轨道的最小压力为多大?(取g=10m/s2,)
正确答案
(1)物体P从A下滑经B到C过程中根据动能定理:mυ02-0=mg(Lsin37°+R-Rcos37°)-μmgLcos37°
υ0==
m/s=4.24m/s
经C点时N0-mg=mNc=mg+m
=4.6N
根据牛顿第三定律,P对C点的压力N′c=Nc=4.6N
(2))从C到E机械能守恒m
=mg(R+hED)
E与D间高度差hED=--R=0.4m
(3)物体P最后在B与其等高的圆弧轨道上来回运动时,经C点压力最小,由B到C根据机械能守恒mgR(1-cos37°)=mυ
υc==
m/s
Ncz=mg+m=0.1×10+0.1×
=1.4N
根据牛顿第三定律压力N'c2=Nc2=1.4N
答:(1)速度大小为4.24m/s,压力为4.6N.
(2)D到 E的高度为0.4m.
(3)最小压力为1.4N.
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