- 匀变速直线运动的位移与速度的关系
- 共395题
如图所示,一个质量m = 20kg的物块,在F = 60N的水平拉力作用下,从静止开始沿水平地面向右做匀加速直线运动。物块与地面间的动摩擦因数μ = 0.10。取重力加速度g = 10m/s2。
(1)画出物块的受力示意图;
(2)求物块运动的加速度大小;
(3)求物块速度达到v = 6.0m/s时移动的距离。
正确答案
解:(1)受力如图所示
(2)建立如图所示的直角坐标系,根据牛顿第二定律,
x方向:F-Ff = ma
y方向:FN-mg = 0
摩擦力:Ff =μFN 解得 a = 2.0m/s2
(3)根据,解得 x = 9.0m 。
如图所示,某货场需将质量为m1=100kg的货物(可视为质点)从高处运送至地面,为避免货物与地面发生撞击,现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道,使货物由轨道顶端无初速滑下,轨道半径R=1.8m。地面上紧靠轨道依次排放两块完全相同的木板A、B,长度均为l=2m,质量均为m2=100kg,木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2。(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10 m/s2)
(1)求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。
(2)若货物滑上木板A时,木板不动,而滑上木板B时,木板B开始滑动,求μ1应满足的条件。
(3)若μ1=0.5,求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。
正确答案
解:(1)设货物滑到圆轨道末端时的速度为v0,对货物的下滑过程,
根据机械能守恒定律得①
设货物在轨道末端所受支持力的大小为FN,根据牛顿第二定律得②
联立①②式,代入数据得 FN=3000N③
根据牛顿第三定律,货物对轨道的压力大小为3000N,方向竖直向下。
(2)若滑上木板A时,木板不动,由受力分析得 μ1m1g≤μ2(m1+2m2)g④
若滑上木板B时,木板B开始滑动,由受力分析得 μ1m1g>μ2(m1+m2)g⑤
联立④⑤式,代入数据得 0.4<μ1≤0.6⑥
(3)μ1=0.5,由⑥式可知,货物在木板A上滑动时,木板不动。
设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得μ1m1g=m1a1⑦
设货物滑到木板A末端时的速度为v1,由运动学公式得v12-v02=-2a1l⑧
联立①⑦⑧式,代入数据得v1=4m/s⑨
设在木板A上运动的时间为t,由运动学公式得v1=v0-a1t⑩
联立①⑦⑨⑩式,代入数据得t=0.4s
2011年初,我国南方多次遭受严重的冰灾,给交通运输带来巨大的影响.已知汽车橡胶轮胎与普通路面的动摩擦因数为0.7,与冰面的动摩擦因数为0.1.当汽车以某一速度沿水平普通路面行驶时,急刹车后(设车轮立即停止转动),汽车要滑行14m才能停下.那么,在冰冻天气,该汽车若以同样速度在结了冰的水平路面上行驶,急刹车后汽车继续滑行的距离增大了多少?
正确答案
设初速度为v0.当汽车在水平普通路面上急刹车时,
由牛顿第二定律得 μ1mg=ma1
得a1=μ1g=7 m/s2
又v02=2a1x1
得v0==14m/s
当汽车在水平冰面上急刹车时,
μ2mg=ma2
得a2=μ2g=1 m/s2
又v02=2a2x2
得x2=98 m
所以急刹车后汽车继续滑行的距离增大了
△x=x2-x1=84m
答:以同样速度在结了冰的水平路面上行驶,急刹车后汽车继续滑行的距离增大了84m.
如图所示,一长木板质量为M=4 kg,木板与地面的动摩擦因数μ1=0.2,质量为m=2kg的小滑块放在木板的右端,小滑块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4。开始时木板与滑块都处于静止状态,木板的右端与右侧竖直墙壁的距离L=2.7 m,现给木板以水平向右的初速度v0=6 m/s使木板向右运动,设木板与墙壁碰撞时间极短,且碰后以原速率弹回,取g=10 m/s2,求:
(1)木板与墙壁碰撞时,木板和滑块的瞬时速度各是多大?
(2)木板与墙壁碰撞后,经过多长时间小滑块停在木板上?
正确答案
解:(1)木板获得初速度后,与小滑块发生相对滑动,木板向右做匀减速运动,滑块向右做匀加速运动,加速度大小分别为
设木板与墙碰撞时,木板的速度为vM,小滑块的速度为vm,根据运动学公式有
解得vM=3 m/s
时间
故vm=amt1=2.4 m/s
(2)设木板反弹后,小滑块与木板达到共同速度所需时间为t2,共同速度为v,以水平向左为正方向
对木板有v=vM-aMt2对滑块有v=-vm+amt2代入数据解得t2=0.6 s
民用航空客机的机舱,除了有正常的舱门和舷梯连接,供旅客上下飞机,一般还设有紧急出口。发生意外情况的飞机在着陆后,打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊构成的斜面,机舱中的人可沿该斜面滑行到地面上来,示意图如图所示。某机舱离气囊底端的竖直高度AB=3.0m,气囊构成的斜面长AC = 5.0 m,CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=60kg的人从气囊上由静止开始滑下,人与气囊、地面间的动摩擦因数均为= 0.5。不计空气阻力,g=10m/s2。求:
(1)人从斜坡上滑下时的加速度大小;
(2)人滑到斜坡底端时的速度大小;
(3)人离开C点后还要在地面上滑行多远才能停下?
正确答案
解:(1)物体受力如图所示。
由牛顿运动定律:mgsin-
N = ma
N - mgcos= 0
解得:a = gsin-
gcos
=2m/s2(2)由vc2= 2as,
求出:vc = 2m/s
(3)由牛顿运动定律:
由0 - vc2 = 2(- )
解得:= 2.0m
扫码查看完整答案与解析