贵州大学物理练习第二章 牛顿定律试题 学生版(3)

2020-04-14 22:25

物体A与小车D之间无相对滑动.(滑轮和绳的质量均不计,绳与滑轮间无相对滑动.) (C类题)

解:建立x,y 坐标. 系统的运动中,物体A、B及小车D的受力如图所示,设小车D受力F 时,连接物体B的绳子与竖直方向成? 角. 当A、D间无相对滑动时,应有如下方程:

T?m1ax ① Tsin??m2ax ② Tcos??m2g?0 ③ F?T?Tsin??Max ④

联立①、②、③式解出: am2gx? ⑤

m2?m212联立①、②、④式解出: F?(m1?m2?M)ax ⑥ ⑤代入⑥

得: F?(m1?m2?M)m2g

m2?m212代入数据得 F?784N

注:⑥式也可由A、B、D作为一个整体系统而直接得

7、如图所示,质量为 m?2kg的物体A放在倾角??30o 的固定斜面上,斜面与物体A之间的摩擦系数

??0.2 .今以水平力 F?19.6N的力作用在A上,求物体A的加速度的大小.(A类题,牛顿运动定律) 解:对物体A应用牛顿第二定律

平行斜面方向: Fcos??mgsin??fr?ma

垂直斜面方向: N?mgcos??Fsin??0

又 fr??N 由上解得

8、如图所示,质量为m 的钢球A 沿着中心为 O、半径为 R的光滑半圆形槽下滑.当A 滑到图示的位置时,其速率为? ,钢球中心与O 的连线OA 和竖直方向成 ?角,求这时钢球对槽的压力和钢球的切向加速度.(A类题,牛顿运动定律)

解:球A 只受法向力N 和重力 mg,根据牛顿第二定律

Fcos??mgsin???(mgcos??Fsin?)?0.91m/s2

m法向: N?mgcos??mv2/R ①

切向: mgsin??mat ②

由①式可得 N?m(gcos??v2/R)

根据牛顿第三定律,球对槽压力大小同上,方向沿半径向外. 由②式得 at?gsin?

9、公路的转弯处是一半径为 200 m的圆形弧线,其内外坡度是按车速60 km/h设计的,此时轮胎不受路面左右方向的力.雪后公路上结冰,若汽车以40 km/h的速度行驶,问车胎与路面间的摩擦系数至少为多大,才能保证汽车在转弯时不至滑出公路?(A类题,牛顿运动定律)

解:设计时轮胎不受路面左右方向的力,而法向力应在水平方向上.因而有

2Nsin??mv1/R

Ncos??mg ∴ tan??

(2)当有横向运动趋势时,轮胎与地面间有摩擦力,最大值为 ?N?, ( N?为该时刻地面对车的支持力)

N?sin???N?cos??mv22/R N?cos???N?sin??mg

?12Rg

Rgsin??v22cos? ∴ ??2

v2sin??Rgcos?将tan???12Rg代入得

22v1?v2 ??22?0.078

v2v1?RgRg

10、弹簧原长等于光滑圆环半径R .当弹簧下端悬挂质量为 m的小环状重物时,弹簧的伸长也为R .现将弹簧一端系于竖直放置的圆环上顶点A ,将重物套在圆环的 B点, AB长为1.6R ,如图所示.放手后重物由静止沿圆环滑动.求当重物滑到最低点 C时,重物的加速度和对圆环压力的大小.

(B类题,牛顿运动定律)

2解:重物在圆环 C处的加速度 anc?vC/R ①

设重物对环的压力为N? .在 C点,由牛顿第二定律

2 N?F?mg?mvC/R ②

其中 F?kR?mg

22得N?mvC/R,N??N?mvC/R

求 ?C,由机械能守恒定律

121122kxB?mg(2R?1.6Rcos?)?mvC?kxC 222 ③

其中 cos??1.6R/2R?0.8, xB?0.6R

2由③式得 vC?0.8gR

2∴ anc?vC/R?0.8g

N??0.8mg

11.质量为 m 的物体,在 F?F0?kt 的外力作用下沿 x 轴运动,已知 t=0 时,x0?0,v0?0, 求:物体在任意时刻的加速度 a,速度 v 和位移 x 。 知识点:牛顿第二定律应用 类型:A类 第二章

?a?FF0?kt?mmdvdt

QF?maFk2v?0t?tm2mvtF0?ktdv?dt??m00?dv?F0?ktdtmv?dxdtdx?vdt

xt

?0dx??(0F0k2t?t)dtm2mx?

F02k3t?t2m6m12. 一质量为m的小球由地面以速度v0竖直上抛,若空气对其阻力的值为

f?mkv2,其中k为常量,求小球在上升过程中任一位置时的速度,及最大上升高度。

知识点:牛顿第二定律应用 类型:A类 第二章

22F?ma??mg?mkv??m(g?kv) 解:(1)

2a??(g?kv) ① 得

a?因为

dvdv?vdtdy ②

yv由①②得

?0?dy??v0vdvg?kv2

解得

v?12g?(g?kv0)e?2kyk

dvdv?mvdtdy

??(2)

?F??mkv2?mg?m??kv2?g?vvdvdv?dy?2kv?g dy ;

?h0?dy??0vvdvkv2?g


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