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课 题
牛顿第二定律经典例题
一、力的瞬时性
1、无论绳所受拉力多大,绳子的长度不变,由此特点可知,绳子中的张力能够突变.
2、弹簧和橡皮绳受力时,要发生形变需要一段时间,因此弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变,不过,当弹簧或橡皮绳被剪断时,它们所受的弹力立即消失.
【例1】如图3-1-2所示,质量为m的小球与细线和轻弹簧连接后被悬挂起来,静止平衡时AC和BC与过C的竖直线的夹角都是600,则剪断AC线瞬间,求小球的加速度;剪断B处弹簧的瞬间,求小球的加速度.
图3-1-2
例2. 如图所示,电灯的重力G=10N,AO绳与顶板间夹角为,BO绳水平,则AO绳所受的拉力F1= ;BO绳所受的拉力F2= 。
解析:先分析物理现象:为何绳AO、BO受到拉力呢?原因是因为OC绳的拉力产生了两个效果,一是沿AO向下的拉紧AO的分力Fl;二是沿BO向左的拉紧BO绳的分力F2,画出平行四边形,如图所示,因为OC拉力等于电灯重力,因此由几何关系得
,
答案:N 10N
阐明:将一个已知力分解,在理论上是任意的,只要符合平行四边形定则就行,但在实际问题中,首先要搞清所分解的力有哪些效果,再确定各分力的方向,最后应用平行四边形定则求解。
例3. 在倾角的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面之间放有一个重为G=20N光滑圆球,如图甲所示,试求这个球对斜面的压力和对挡板的压力。
解析:先分析物理现象,为何挡板和斜面受压力呢?原因是球受到向下的重力作用,这个重力总是欲使球向下运动,不过因为挡板和斜面的支持,球才保持静止状态,因此球的重力产生了两个作用效果,如图乙所示,故产生两个分力:一是使球垂直压紧挡板的力F1,二是使球垂直压紧斜面的力F2;由几何关系得:,。F1和F2分别等于球对挡板和斜面的压力。
答案:,
阐明:依照力实际产生的效果分解是同学们应当掌握的—项很重要的措施。
例4 如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37o角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg。(g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)
(1)求车厢运动的加速度并阐明车厢的运动情况。
(2)求悬线对球的拉力。
解析 (1)球和车厢相对静止,它们的速度情况相同,因为对球的受力情况懂得的较多,故应以球为研究对象,球受两个力作用:重力mg和线的拉力F,因为球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动,故其加速度沿水平方向,合外力沿水平方向,做出平行四边形如图所示。球所受的合外力为
由牛顿第二定律可求得
球的加速度为
加速度方向水平向右。
车厢也许水平向右做匀加速直线运动,也也许水平向左做匀减速直线运动。
(2)由图示可得,线对球的拉力大小为
答案 见解析。
阐明 本题解题的核心是依照小球的加速度方向,判断出物体所受合外力的方向,然后画出平行四边形,解其中的三角形就可求得成果。
例5 如图所示,一物体质量为m=100kg,放于汽车上,随车一起沿平直公路匀加速运动,加速度大小为,已知物体与车底板间的动摩擦因数为,求物体所受的摩擦力。
解析 物体随车一起向右作匀加速运动,其加速度水平向右,由加速度与合力方向相同可知,此时,物体所受的静摩擦力方向必水平向右,则物体受力如图所示,据牛顿第二定律得。
在水平方向上有:
。
即物体所受静摩擦力大小为100N,方向水平向右。
答案 100N水平向右
阐明 (1)利用牛顿第二定律求静摩擦力的大小和方向较以便。
(2)同学们能够自己利用牛顿第二定律分析一下,当汽车刹车时(货物在车上不滑动)时,货物所受静摩擦力的大小和方向。与用假设接触面光滑法判断静摩擦力方向相比较,利用牛顿第二定律法往往会更以便!
题型1 已知物体的受力情况,求解物体的运动情况
例33. 质量m=4kg的物块,在一个平行于斜面对上的拉力F=40N作用下,从静止开始沿斜面对上运动,如图所示,已知斜面足够长,倾角θ=37°,物块与斜面间的动摩擦因数µ=0.2,力F作用了5s,求物块在5s内的位移及它在5s末的速度。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
解析:
如图,建立直角坐标系,把重力mg沿x轴和y轴的方向分解
Gx=mgsinθ Gy=mgcosθ
y轴 FN=mgcosθ
Fµ=µFn=µmgcosθ
x轴 由牛顿第二定律得
F-Fµ-GX=ma
即 F-µmgcosθ-mgsinθ=ma
a=
=
=2.4m/s2
5s内的位移 x=at2=×2.4×52=30m
5s末的速度 v=at=2.4×5=12m/s
题型2 已知运动情况求物体的受力情况
例34. 如图所示,质量为0.5kg的物体在与水平面成300角的拉力F作用下,沿水平桌面对右做直线运动,通过0.5m的距离速度由0.6m/s变为0.4m/s,已知物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.1,求作用力F的大小。(g=10m/s2)
解析:对物体受力分析,建立直角坐标系如图
由vt2-v02=2ax
a=(vt2-v02)/2x
=(0.42-0.62)/2×0.5
=-0.2m/s2
负号表示加速度方向与速度方向相反,即方向向左。
y轴方向 FN+Fsin30°=mg
FN=mg-Fsin300
Fμ=ΜFN=μ(mg-Fsin30°)
x轴方向 由牛顿第二定律得
Fcos30°-Fμ=ma
即Fcos30°-μ(mg-Fsin30°)=ma
F=m(a+μg)/(cos30°+μsin30°)
=0.5×(-0.2+0.1×10)/(/2+0.1×1/2)
≈0.44N
例6. 如图所示,甲船及人总质量为m1,乙船及人的总质量为m2,已知m1=2m2,甲、乙两船上的人各拉着水平轻绳的一端对绳施力,设甲船上的人施力为F1,乙船上的人施力为F2。甲、乙两船本来都静止在水面上,不考虑水对船的阻力,甲船产生的加速度大小为a1,乙船产生的加速度大小为a2,则F1:F2= ,a1:a2= 。
解析:以绳为研究对象,它受甲船上的人所施的力F1和受乙船上的人所施的力F2。因为绳的质量为零(轻绳),故由牛顿第三定律得F1=F2,因为绳对甲船上的人所施的力F1’与F1,绳对乙船上的人所施的力F2’与F2分别为作用力与反作用力。故由牛顿第三定律可解本题。
有牛顿第三定律可知力的大小应满足关系式F1’=F1,F2’=F2因此F1’=F2/
分别对甲、乙船应用牛顿第二定律得
因为m1=2m2 因此a1:a2=1:2,故F1:F2= 1:1 a1:a2=1:2
例7. 光滑水平面上A、B两物体mA=2kg、mB=3kg,在水平外力F=20N作用下向右加速运动。求
(1)A、B两物体的加速度多大?
(2)A对B的作用力多大?
解:设两物体加速度大小为a,A对B作用力为F1,由牛顿第三定律得B对A的作用力F2=F1。
对A受力如图
由牛顿第二定律F合A=mAa 得:
F-F2=mAa
20-F2=2a ①
对B受力如图
由牛顿第二定律F合B=mBa 得:
F1=mBa
F1=3a ②
由①、②联立得:a=4m/s2 F1=12N
F=20N 而F1=12N ,因此不能说力F通过物体A传递给物体B。分析:(1)
(2)①+②得 F=(mA+mB)a
即:因为A、B具备相同加速度,因此可把A、B看作一个整体应用牛顿第二定律
思考:本题应怎样解更简单?
对AB整体受力如图
竖直方向平衡,故FN=(mA+mB)g
由牛顿第二定律F合=(mA+mB)a得:
a=
对B受力如图
由牛顿第二定律F合B=mBa 得:F1= mBa=34=12N
例8. 如图所示,质量为m的物块放在倾角为的斜面上,斜面体的质量为M,斜面与物块无摩擦,地面光滑,现对斜面施一个水平推力F,要使物块相对斜面静止,力F应多大?
解析:两物体无相对滑动,阐明两物体加速度相同,方向水平。对于物块m,受两个力作用,其合力水平向左。先选用物块m为研究对象,求出它的加速度,它的加速度就是整体加速度,再依照F=(M+m)a求出推力F,步骤如下:
先选择物块为研究对象,受两个力,重力mg、支持力FN,且两力合力方向水平,如图所示,由图可得:
,
再选整体为研究对象,依照牛顿第二定律。
答案:
阐明:(1)本题的解题过程是先部分后整体,但分析思绪却是先整体后部分。要求F,先选整体受力情况最简单但加速度不知,而题意却告诉m与M相对静止,实际上是通知了m的运动状态,这正是处理问题的突破口。
(2)解题的核心是抓住加速度的方向与合外力的方向一致,从而界定了m的合外力方向。
(3)试分析F>或F<时物块相对斜面体将怎样运动?
例9. 一个人站在体重计的测盘上,在人下蹲的过程中,指针示数变化应是
A. 先减小,后还原
B. 先增加,后还原
C. 一直不变
D. 先减小,后增加,再还原
解析:人蹲下的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程。
在加速向下时,人取得向下的加速度a,由牛顿第二定律得:
mg—FN=ma
FN=m(g—a)<mg
由此可知弹力FN将小于重力mg,在向下减速时,人取得向上的加速度a,由牛顿第二定律得:
FN—mg=ma
FN=m(g+a)>mg
弹力FN将不小于mg, 当人静止时,FN=mg
答案:D
阐明 在许多现实生活中,只要留心观测,就会看到超重或失重现象。例如竖直上抛的物体,无论是上升过程还是下降过程,都会出现失重现象。我国用新型运载火箭发射的“神舟号”宇宙飞船,无论是发射过程还是回收过程,都会出现超、失重现象。
例10. 如图所示,一质量为m的小球在水平细线和与竖直方向成角的弹簧作用下处在静止状态,试分析剪断细线的瞬间,小球加速度的大小和方向。
解析:取小球研究,其平衡时的受力示意图所示,细线拉力大小为:
弹簧拉力大小:
若剪断细线,则拉力F’突变为零。但弹簧的伸长量不突变,故弹簧的弹力不突变,此时小球只受两个力的作用。在竖直方向上,弹簧拉力的竖直分量仍等于重力,故竖直方向上仍受力平衡;在水平方向上,弹簧弹力的水平分量:
力Fx提供加速度,故剪断细线瞬间,小球的加速度大小为:
加速度的方向为水平向右。
答案:,方向水平向右。
阐明 若物体受多个力的作用而保持平衡,当去掉一个力的瞬间,在剩余的力不突变的前提下,剩余力的合力大小就等于去掉的那个力的大小,方向与去掉的那个力的方向相反,利用此结论能够很以便地处理类似问题。
拓展应用 若将弹簧也换成细线,在剪断水平细线的瞬间,小球的加速度大小和方向又会怎样?
当水平细线剪断时,连结小球的另一细线的弹力会发生突变。小球受到的合外力与绳垂直,如图所示,合外力,则小球的加速度
例11. 如图 (a)所示,电梯与水平面夹角为30°,当电梯加速向上运动时,人对梯面的压力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?
解析:对人进行受力分析,重力mg,支持力FN,摩擦力F(摩擦力方向一定与接触面平行,由加速度的方向推知F水平向右
建立直角坐标系:取水平向右(即F的方向)为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向,此时只需分解加速度,其中ax=acos30°,ay=asin30°(如图 (b))
依照牛顿第二定律有
x方向:F=max=macos30° ①
y方向:FN-mg=may=masin30° ②
又FN=mg ③
联立①②③得:F=mg。
例12. 如图所示,质量为m的物体通过绳子连接放在倾角为的光滑斜面上,让斜面以加速度a沿图示方向运动时,稳定后,绳子的拉力是多大?
解析:本题中因为加速度a是一个没有确定的量,这就隐含着加速度发生变化的过程中,物体所受的合外力一定发生变化。能够利用极限分析法,当斜面的加速度增大到某一数值时,物体也许离开斜面发生突变。设物体刚要离开斜面,即当斜面对物体支持力FN=0时,其加速度的大小为a0,此时物体受力如图甲所示,在水平方向由牛顿第二定律可得:
因此当a<a0时,物体将一定在斜面上,其受力图如图乙所示。
当a>a0时,物体已离开斜面,此时物体受力图如图丙所示,设此时绳子与水平方向之间的夹角a(a<),然后由牛顿第二定律即可解答,步骤如下:
当初,物体在斜面上,受力图如上图乙所示,建立直角坐标系,依照牛顿第二定律可得
①
②
联立①②可得,即
当a≤gcot时,斜面对物体有支持力,此时绳子的拉力为。
当a>a0=gcot时,物体将离开斜面“飘”起来,其受力分析图如图丙所示。
设此时绳子和水平方向的夹角为a,则牛顿第二定律得:
FT 2sin=mg
FT 2cos=ma
解得FT 2=m,即当a>gcot时,斜面对物体没有支持力,物体离开了斜面“飘”了起来,此时绳子的拉力为m。
例13、一物体质量为10Kg,在40N的水平向右的拉力作用下沿水平桌面由静止开始运动,物体与桌面间的动摩擦因数为0.20,物体受几个力的作用?画出物体的受力图。物体做什么性质的运动?加速度多大?方向怎样? (g=10m/s2)
假如在物体运动后的第5s末把水平拉力撤去, 物体受几个力的作用?画出物体的受力图,物体又做什么性质运动?加速度多大?方向怎样?计算物体从开始运动到停止一共走了多远? (g=10m/s2)
解析:对物体受力分析如图
竖直方向物体处在平衡状态,FN=G 因此F=FN=0.2100=20N
水平方向 F-F=ma
因此a=(F-F)/m=(40-20)/10=2m/s2方向:水平向右
故物体以2m/s2的加速度由静止开始向右做匀加速直线运动。
撤去F后物体受力分析如图
此时F=ma1
a1=F/m=20/10=2m/s2方向:水平向左
物体又以第5s末的速度,以2m/s2的加速度
向右做匀减速直线运动,直至停止。
设水平向右为正,则a=2m/s2 a1=-2m/s2
物体前5s的位移X1==
5s末的速度 v1=at=25=10m/s
撤去F后物体经t1停止 t1=
撤去F后物体的位移 X2=v1t.1+
本题中我们依照物体受力的变化,将运动分为两个阶段,物体在两个阶段的加速度不一样,再由初始情况选择适宜的运动学公式求解。
例14、水平传送带以4m/s的速度匀速运动,传送带两端AB间距为20m,将一质量为2Kg的木块无初速地放在A端,木块与传送带的动摩擦因数为0.2,求木块由A端运动到B端所用的时间。(g=10m/s2)
解析:物体无初速地放在A端则它的初速度为0,而传送带以4m/s的速度匀速运动,因此物体一定要相对传送带向后滑动,故物体受到向右的滑动摩擦力的作用而向右加速运动,但物体由A到B一直都在加速吗?这就需要判断物体速度达成与传送带相同时物体是否抵达B点。
对木块受力分析如图
竖直方向物体处在平衡状态,FN=G
因此F=FN=0.220=4N
由F=ma 得a=F/m=4/2=2m/s2
设经t速度达成4m/s则
v=at t=v/a=4/2=2s
由X1==因此在没有抵达B点此前物体速度达成与传送带相同,剩余距离物体与传送带以相同速度匀速运行。
X2=X-X1=vt1 t1=(X-X1)/v=(20-4)/4=4s
木块由A端运动到B端所用的时间T=t+t1=2+4=6s
例15一水平传送带足够长,以v1=2 m/s的速度匀速运动.将一粉笔头无初速地放在传送带上,达成相对静止时产生的划痕长L1=4 m.求:
(1)粉笔头与传送带间的动摩擦因数;
(2)若关闭发动机让传送带以a2=1.5 m/s2的加速度减速运动,同时将该粉笔头无初速地放在传送带上,求粉笔头相对传送带滑动的位移大小L2.(g取10 m/s2)
分析:(1)粉笔头在摩擦力作用下做匀加速运动,直到速度与传送带速度相等时,一起做匀速直线运动,依照这段时间内的相对位移为4m求解动摩擦因数;
(2)传送带减速运动时,因为a2>μg,故二者不能共速,因此粉笔头先加速到与传送带速度相同,然后以μg的加速度减速到静止,依照运动学基本公式即可求解划痕长度.
解:(1)设粉笔头运动时间t后,速度与传送带速度相等,则达成相对静止时产生的划痕长L1=4m有:
解得:μ=0.05
(2)传送带减速运动时,因为a2>μg,故二者不能共速,因此粉笔头先加速到与传送带速度相同,然后以μg的加速度减速到静止.
设二者达成相同速度为v共,由运动等时性得:
解得:v共=0.5m/s
此过程传送带比粉笔多走的位移为:
粉笔头减速到零的过程粉笔头比传送带多走的位移为:
因此划痕长度为L2=s1-s2=0.83m.
答:(1)粉笔头与传送带间的动摩擦因数为0.05;
(2)粉笔头相对传送带滑动的位移大小为0.83m.
例16、木块A、木板B的质量分别为10Kg和20Kg, A、B间的动摩擦因数为0.20,地面光滑。设A、B间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。木板B长2m,木块A静止在木板B的最右端,现用80N的水平拉力将木板B从木块A下抽出来需要多长时间?
(木块A可视为质点,g=10m/s2)
解析:本题包括两个物体,要求解此类动力学问题,首先要找到AB两个物体运动学量的联系。
由图可知AB两物体在此过程中的位移差是B的长度L。
对A受力如图
竖直方向物体处在平衡状态,FN=G,因此F=FN=0.2100=20N
F=ma1 a1=F/m=20/10=2m/s2
对B受力如图
竖直方向物体处在平衡状态合力为0,
F-F=Ma2 a2=(F-F)/M=(80-20)/20=3m/s2
则代入数据得t=2s
例17、质量为1kg,初速为10m/s的物体,沿粗糙水平面滑行,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数是0.2,同时还受到一个与运动方向相反,大小为3N的外力F 的作用,经3s后撤去外力,求物体滑行的总位移?
解析:对物体受力如图
竖直方向物体处在平衡状态,FN=G
因此F=FN=0.210=2N
F+F=ma1 a1=(F+F)/m=(3+2)/1=5m/s2
设初速方向为正则 a1=-5m/s2
经t1速度减小为0 则 0=v0+a1t1=10-5t1 t1=2s
=102+0.5(-5)22=10m方向向右
2s后物体反向加速运动,受力如图
在第3s内F合=-F+F=-3+2=-1N
a=F合/m=-1m/s2
第3s内的位移 X2==0.5(-1)12=-0.5m
第3s末的速度v2=at2=-11=-1m/s
此后撤去外力,物体受力如图
a2=F/m=2/1=2m/s2
至停止运动需t3 则t3 =(0-v2)/a2=1/2=0.5s
X3=v2t3+=(-1)0.5+0.520.52=-0.25m
X=X1+X2+X3=10+(-0.5)+(-0.25)=9.25m
练习
1、(全国一卷)15.如右图,轻弹簧上端与一质量为的木块1相连,下端与另一质量为的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木坂上,并处在静止状态。现将木板沿水平方向忽然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为、重力加速度大小为则有
A. , B. ,
C. D. ,
2、一物体在几个力的共同作用下处在静止状态.现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零,又立虽然其恢复到原值(方向不变),则( )
A.物体一直向西运动 B.物体先向西运动后向东运动
C.物体的加速度先增大后减小 D.物体的速度先增大后减小
图3-1-14
3、如图3-1-13所示的装置中,中间的弹簧质量忽视不计,两个小球质量皆为m,当剪断上端的绳子OA的瞬间.小球A和B的加速度多大?图3-1-13
4、如图3-1-14所示,在两根轻质弹簧a、b之间系住一小球,弹簧的另外两端分别固定在地面和天花板上同一竖直线上的两点,等小球静止后,忽然撤去弹簧a,则在撤去弹簧后的瞬间,小球加速度的大小为2.5米/秒2,若忽然撤去弹簧b,则在撤去弹簧后的瞬间,小球加速度的大小也许为( )
A.7.5米/秒2,方向竖直向下 B.7.5米/秒2,方向竖直向上
C.12.5米/秒2,方向竖直向下 D.12.5米/秒2,方向竖直向上
二、临界问题的分析与计算
【例2】如图3-2-3所示,斜面是光滑的,一个质量是0.2kg的小球用细绳吊在倾角为53o的斜面顶端.斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行;当斜面以8m/s2的加速度向右做匀加速运动时,求绳子的拉力及斜面对小球的弹力.
图3-2-3
图2
【例】如图2所示,跨过定滑轮的轻绳两端,分别系着物体A和B,物体A放在倾角为α的斜面上,已知物体A的质量为m,物体A和斜面间动摩擦因数为μ(μ<tanθ),滑轮的摩擦不计,要使物体静止在斜面上,求物体B质量的取值范围.
5、一倾角为300的斜面上放一木块,木块上固定一支架,支架末端用丝线悬挂一小球,木块在斜面上下滑时,小球与滑块相对静止共同运动,当细线(1)沿竖直方向;(2)与斜面方向垂直;(3)沿水平方向,求上述三种情况下滑块下滑的加速度.
图3-1-10
6、一根劲度系数为k、质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平的板将物体托住,并使弹簧处在自然长度,如图7所示,现让木板由静止开始以加速度a(a<g)匀加速向下移动,求通过多长时间木板与物体分离。
a
图7
7、如图1所示,质量均为M的两个木块A、B在水平力F的作用下,一起沿光滑的水平面运动,A与B的接触面光滑,且与水平面的夹角为60°,求使A与B一起运动时的水平力F的范围。0≤F≤
B
F
60°
图1
A
三.超重 失重(完全失重)
1、超重时加速度a竖直向上。
2、失重时加速度a竖直向下。当加速度a=g时,FN=0,是完全失重。
【例3】如图3-2-2所示,质量为m的人站在放置在升降机中的体重秤上,求;(1)当升降机静止时,体重计的示数为多少?(2)当升降机以大小为a的加速度竖直加速上升时,体重计的示数为多少?(3)当升降机以大小为a的加速度竖直加速下降时,体重计的示数为多少?(4)当升降机以大小为a的加速度竖直减速下降时,体重计的示数为多少?(5)当升降机以大小为a的加速度竖直减速上升时,体重计的示数为多少?
图3-2-7
练习7:一个质量为50kg的人,站在竖直向上运动着的升降机地板上.他看到升降机上挂着一个重物的弹簧秤上的示数为40N,如图3-2-7所示,该重物的质量为5kg,这时人对升降机地板的压力是多大?(g取l0m/s2)。400N
图3-2-2
图3-
四.整体法与隔离法
1、各物体的运动状态相同时,可用整体法。
2、用整体法或隔离法求物体的加速度。
3、整体法求外力,隔离法求内力。
【例4】如图3-2-4所示,m和M保持相对静止,一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑,则M和m间的摩擦力大小是多少?
图3-2-4
1、如图3-3-6所示,A、B两个物体的质量分别是2m和m,用一根不计质量的轻杆相连,在水平地面上滑行,已知A、B跟地面间的动摩擦因数分别是μ1和μ2,且μ1>μ2,它们开始以速度v向右滑行.
(1)A、B能够在水平面上滑行多远?
B
v
A
μ2
μ1
2m
m
图3-3-6
(2)在滑行过程中,杆受拉力还是压力?大小是多少?
2、如图3-3-8所示,容器置于倾角为θ的光滑固定斜面上时,容器顶面恰好处在水平状态,容器
顶部有竖直侧壁,有一小球与右端竖直侧壁恰好接触.今让系统从静止开始下滑,容器质量为M,
小球质量为m,所有摩擦不计.求m对M侧壁压力的大小.
m
M
θ
图3-3-8
3、有5个质量均为m的相同木块,并列地放在水平地面上,如下图所示。已知木块与地面间的动摩擦因数为μ。当木块1受到水平力F的作用,5个木块同时向右做匀加速运动,求:
1
2
3
4
5
F
(1)匀加速运动的加速度;
(2)第4块木块所受合力;
(3) 第4木块受到第3块木块作用力的大小.
(答案:,)
五、传送带问题(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力的大小)
例1:如图5—1所示,传送带以10m/s的速度顺时针转动,在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已知传送带从A→B的长度L=40m,则物体从A到B需要的时间为多少?)假如提升传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到B处。求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运动速率。
5S 、 4S、20m/s
图5-1
例2:如图5—2所示,传送带与地面成夹角θ=37°,以10m/s的速度顺时针转动,在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已知传送带从A→B的长度L=16m,则物体从A到B需要的时间为多少?4S
图5-2
H
A
例3、如图,一物块沿斜面由H高处
由静止滑下,斜面与水平传送带相连处为光滑
圆弧,物体滑离传送带后做平抛运动,当传送
带静止时,物体恰落在水平地面上的A点,则
下列说法正确的是(BC)。
A.当传送带逆时针转动时,物体落点一定在A点的左侧 B.当传送带逆时针转动时,物体落点一定落在A点
C.当传送带顺时针转动时,物体落点也许落在A点 D.当传送带顺时针转动时,物体落点一定在A点的右侧
图5-4
例4:如图5—4所示,在民航和火车站能够看到用于对行李进行安全检查的水平传送带。当旅客把行李放到传送带上时,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速运动。随即它们保持相对静止,行李随传送带一起前进。 设传送带匀速前进的速度为0.25m/s,把质量为5kg的木箱静止放到传送带上,因为滑动摩擦力的作用,木箱以6m/s2的加速度前进,那么这个木箱放在传送带上后,传送带上将留下一段多长的摩擦痕迹?两种措施:以地面为参考系,以传送带为参考系。0.0052m
例5:一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时,传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度达成v0后,便以此速度做匀速运动。通过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。
六、弹簧问题
例6、如图所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为L、劲度系数为K的轻弹簧连结起来,木块与地面间的动摩擦因数为μ。现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时,两木块之间的距离是:(A )
A. B. C. D.
例7、如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为mA、mB,弹簧劲度系数为k,C为一固定档板,系统处在静止状态。现开始用一恒力F沿斜面方向上提拉物块A使之向上运动,求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d。(重力加速度为g)
,
七、图像问题
1、某升降电梯在下降时速度图象如图所示,一质量为60kg的人随电梯一起下降,对电梯压力最大值、最小值各是多少(g取10m/s2)
780N,420N。
2、(山东卷)17.某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示,据此判断图乙(F表示物体所受合力,x表示物体的位移)四个选项中正确的是答案:B
3、如图所示,一轻绳通过一光滑定滑轮,两端各系一质量为m1和m2的物体,m1放在地面上,当m2的质量发生变化时,m1的加速度a的大小与m2的关系大体如下图中的图( D).
4、一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床对运动员的弹力F随时间的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示。不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,则结合图像可推算出:( AD )
A.运动员的质量为40kg
B.运动员的质量为200 kg
C.运动员跳起的最大高度为20m
D.运动员跳起的最大高度为5m
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