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用牛顿运动定律解决问题

 森空海地 2017-06-06
1、
    如图所示,一长为L=18 m的传送带水平放置,可以看成质点的物块静止于传送带的左端,物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2.(g=10 m/s2)  (1) 若传送带突然以v=4 m/s的速度顺时针匀速转动,求物块在传送带上运动的时间;(2) 若传送带先以a=3 m/s2的加速度顺时针匀加速启动,2 s后改做匀速运动.求物块在传送带上运动的时间.
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2、
    如图所示,水平传送带AB长L=6m,以v0=3m/s的恒定速度转动.水平光滑台面与传送带平滑连接于B点,竖直平面内的半圆形光滑轨道半径R=0.4m,与水平台面相切于C点.一质量m=1kg的物块(可视为质点),从A点无初速释放,当它运动到A、B中点位置时,刚好与传送带保持相对静止.重力加速度g=10m/s2.试求:⑴ 物块与传送带之间的动摩擦因数 ;⑵ 物块刚滑过C点时对轨道的压力FN;⑶ 物块在A点至少要具有多大的速度,才能通过半圆形轨道的最高点D (结果可用根式表示).
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.一个物体以某一初速度v0沿一粗糙斜面向上滑动,经时间t1上升到某处后又沿该斜面向下在时刻t2滑动到原处.在滑动中物体只受重力作用和斜面对它的力的作用,则该物体运动的速度图象可能是图中四个图中的哪一个( )
\

答案:B

物体从静止开始由光滑斜面顶端下滑,保持斜面底边长不变,逐渐增加斜面长度以增加斜面倾角,则斜面倾角增加的过程中,物体的加速度和运动到底端所用的时间分别( )

A.增大,增大

B.增大,先增大后减小

C.增大,减小

D.增大,先减小后增大

答案:D

如图9所示,平板车长为L=6m,质量为M=10kg,上表面距离水平地面高为h=1.25m,在水平面上向右做直线运动,AB是其左右两个端点.某时刻小车速度为v0=7.2m/s,在此时刻对平板车施加一个方向水平向左的恒力F=50N,与此同时,将一个质量m=1kg为小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),,经过一段时间,小球脱离平板车落到地面.车与地面的动摩擦因数为0.2,其他摩擦均不计.取g=10m/s2.求:

 

1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间;

2)小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间;       

3)从小球轻放上平板车到落地瞬间,平板车的位移大小.

 

 


9

.受到的空气阻力与雨点的横截面积S成正比,与雨点下落的速度v的平方成正比,即(其中k为比例系数).雨点接近地面时近似看做匀速直线运动,重力加速度为g.若把雨点看做球形,其半径为r,球的体积为,设雨点的密度为,求:

(1)每个雨点最终的运动速度(用rgk表示);

(2)雨点的速度达到时,雨点的加速度a为多大?

3.在农村人们盖房打地基叫打夯,夯锤的结构如图10所示,打夯共有5人,四个人分别握住夯锤的一个把手,一文本框: 图10个人负责喊号,喊号人一声号子,四个人同时向上用力将夯锤提起,号音一落四人同时松手,夯锤落至地面将地基砸实。某次打夯时,设夯锤的质量为80kg,将夯锤提起时,每个人都对夯锤施加竖直向上的力,大小均为250N,力的持续时间为0.6s,然后松手。夯锤落地时将地面砸出2cm深的一个凹痕。求:(1)夯锤能够上升的最大高度?

2)夯锤落地时对地面的平均作用力为多大?(g=10m/s2              

 

 

4.如图11所示,倾角a = 37°的固定斜面上放一块质量M = 1 kg,长度 L = 3 m的薄平板AB。平板的上表面光滑,其下端B与斜面底端C的距离为7m。在平板的上端A处放一质量m = 0.6kg的滑块,开始时使平板和滑块都静止,        

11

之后将它们无初速释放。假设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为m = 0.5,求滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是多少?(sin37=0.6  cos37=0.8  g=10m/s

 

5.如图12所示,一滑块以的速度从A点开始进入轨道ABC.已知AB段斜面倾角为53°,BC段斜面倾角为37°,滑块与AB斜面的动摩擦因数为,滑块与BC段动摩擦因数为A点离B点所在水平面的高度,滑块运动中始终未脱离轨道,不计在B点的机械能损失,最大静摩擦力等于滑动摩擦力(取°=0.6°=0.8)求:                                           12

1)求滑块到达B点时速度大小.(2)从滑块到达B点时起,1秒内发生的位移

 

6.某物体静止在水平面上,现用平行于水平面的

F拉该物体,得到加速度a和拉力F的关系图象如图13

示。试求:(取g=10m/s2

   1)该物体的质量。

   2)该物体与水平面之间的动摩擦因数。

                                                                 13

 

 

7.图14为仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,AB两端相距3m,另一台倾斜,传送带与地面的倾角,C, D两端相距4. 45mB, C相距很近。水平传送以5m/s的速度沿顺时针方向转动,

现将质量为10kg的一袋大米无初速度地放在A段,它随传送带到达B端后,速度大小不变地传到倾斜送带的C点,米袋

与两传送带间的动摩擦因数均为0.5g10m/s2sin37?=0.6cos

37=0.8                                         

 (1)CD部分传送带不运转,求米袋沿传送带在CD上所能上升的最大距离。

 (2)若倾斜部分CD4ms的速率顺时针方向转动,求米袋从C运动到D所用的时

间。

 

8.如图15所示,一块质量为M、长为l的匀质板放在很长的水平桌面上,板的左端有一质量为m的物块,物块上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮并与桌面平行,某人以恒定的速度v向下拉绳,物块最多只能到达板的中点,且此时板的右端距离桌边定滑轮足够远.求:

1)若板与桌面间光滑,物块与板的动摩擦因数及物块刚到达板的中点时板的位移.

2)若板与桌面间有摩擦,为使物块能到达板右端,板与桌面的动摩擦因数的范围.                                                                                                                      15

 

9.为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验:一质量为m=50kg的甲同学站在体重计上,乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中,体重计示数随时间变化的情况,并作出了如图16所示的图像,已知t=0时,电梯静止不动,从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层.求:

1)电梯启动和制动时的加速度大小

2)该大楼的层高

 

 

 

 

 

                                         16

 

10.一同学家住在23层高楼的顶楼.他想研究一下电梯上升的运动过程.某天他乘电梯上楼时携带了一个质量为5kg的重物和一个量程足够大的台秤,他将重物放在台秤上.电梯从第1层开始启动,一直运动到第23层停止.在这个过程中,他记录了台秤在不同时段内的读数如下表所示。根据表格中的数据,求:

1)电梯在最初加速阶段和最后减速阶段的加速度大小;

时间/s

台秤示数/N

电梯启动前

50.0

03.0

58.0

3.013.0

50.0

13.019.0

46.0

19.0以后

50.0

2)电梯在中间阶段上升的速度大小;

3)该楼房平均每层楼的高度.

 

 

答案:

1.【解析】1小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间

                                  

    2   小球放到平板车后相对地面静止,小车的加速度为

          

    小车向右运动的距离为            

   小于4m,所以小球不会从车的左端掉下.小车向右运动的时间为                    

    小车向左运动的加速度为

              

     小车向左运动的距离为             

    小车向左运动的时间为              

  3) 小球刚离开平板车瞬间,小车的速度方向向左,大小为

                           

小球离开车子后,车的加速度为              

     车子向左运动的距离为      

     从小球轻放上平板车到落地瞬间,平板车的位移大小X= x+ x2+ x=5.175m

【答案】5.175m                                 

2.【解析】(1)f=mg时,雨点达到最终速度,则

                

                            

 (2由牛顿第二定律得               

                               

解得,即                     

【答案】

3.【解析】①

       

     

    ②落地时速度     

     

【答案】

4.【解析】对薄板由于Mgsin37m(M+m)gcos37故滑块在薄板上滑动时,薄板静止不动对滑块:在薄板上滑行时加速度a=gsin37=6m/s,至B点时速度V==6m/s

滑块由BC时的加速度a= gsin37-mgcos37=2 m/s,滑块由BC用时t,L=Vt+att+6t-7=0  解得t=1s

对薄板:滑块滑离后才开始运动,加速度a= gsin37-mgcos37=2 m/s,滑至C端用时t==s

故滑块、平板下端B到达斜面底端C的时间差是△t= t-t=-1=1.65s

【答案】1.65s

 

5.【解析】(1由动能定理

                         

解得                                             

2)滑块沿BC段向上运动的加速度大小滑块做减速运动,速度为0时所用的时间                     对滑块受力分析:

                     所以后滑块静止在斜面上

                 

【答案】

6.【解析】(1)由图像可知:物体所受摩擦力f=3N

由牛顿第二定律F-f=ma;可得

   2N=mg=10N,μ

【答案】1kg   

7.【解析】(1)米袋在AB上加速时的加速度

米袋的速度达到=5ms时,滑行的距离,因此米加速

一段后与传送带一起匀速运动到达B点,到达C点时速度v0=5ms,设米袋在CD上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得 

  代人数据得a=10ms2

  所以,它能上滑的最大距离

  (2顺斜部分传送带沿顺时针方向转动时,米袋速度减为4ms之前的加速度为

  …………

  速度减为4m / s时上滑位移为

  米袋速度等于4ms时,滑动摩擦力方向改变,由于故米继续向上减速运动…

    米袋速度小于4ms减为零前的加速度为-

    

    速度减到0时上滑位移为

    可见,米袋速度减速到0时,恰好运行到D点。

    米袋从C运动到D所用的时间

【答案】

8.【解析】(1)板在摩擦力作用下向右做匀加速运动直至与物块速度相同,此时物块刚到达板的中点,设木板加速度为a1,运动时间为t1

对木板有 μ1mg = Mav = a1t1                        t1 =          

设在此过程中物块前进位移为s1,板前进位移为s2,则

s1 = vt1  s2 = t1    又因为s1 - s2 = -

由以上几式可得

物块与板间的动摩擦因数μ1、板的位移s2 = 

2)设板与桌面间的动摩擦因数为μ2,物块在板上滑行的时间为t2,木板的加速度为a2,对板有 μ1mg — μ2(m + M) g  =Ma2  

v = a2t2  解得t2 = 

又设物块从板的左端运动到右端的时间为t3

vt3 t3 = l    t3 =      --

为了使物块能到达板的右端,必须满足 t2 ≥ t3 

,则μ2  -

所以为了使物块能到达板的右端,板与桌面间的摩擦因数μ2 -

【答案】

9.【解析】对于启动状态有:                   

对于制动状态有:                                                

2)电梯匀速运动的速度          

从图中读得,电梯匀速上升的时间t2=26s,电梯运动的总时间t=28s

所以总位移         层高                                  

【答案】

10.【解析】(1)电梯在最初加速阶段03.0S内加速度为,重物受到的支持力为,根据牛顿第二定律,得:

最后减速阶段13.019.0s内,重物加速度大小为,重物受到的支持力为,根据牛顿第二定律,得:

                                          

(2)在三秒末重物的速度:m/s                      

     (3)设在全程内电梯的位移为,电梯加速、匀速、减速运动所用的时间为,得:

                                            

代入数据得:                                               

       则平均每层楼高为=316                           

【答案】(1  2m/s(3316

 

 

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