大小.
答案 (1)50 N 22 N (2)402 N 0
解析 (1)当汽车以a=2 m/s向右匀减速行驶时,小球受力分析如图.
2
由牛顿第二定律得:
T1cos θ=mg,T1sin θ-N=ma
代入数据得:T1=50 N,N=22 N
(2)当汽车向右匀减速行驶时,设车后壁弹力为0时(临界条件)的加速度为a0,受力分析如图所示.
由牛顿第二定律得:T2sin θ=ma0,
T2cos θ=mg
322
代入数据得:a0=gtan θ=10× m/s=7.5 m/s
4因为a=10 m/s>a0
2
所以小球飞起来,N′=0
设此时绳与竖直方向的夹角为α, 由牛顿第二定律得:T2′=
mg2
+ma2
=40 2 N
3.(多过程问题)冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛.她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼.如图7所示,ACD是一滑雪场示意图,其中AC是长L=8 m、倾角θ=37°的斜坡,CD段是与斜坡平滑连接的水平面.人从A点由静止下滑,经过C点时速度大小不变,又在水平面上滑行一段距离后停下.人与接触面间的动摩擦因数均为μ=,不计空气阻力,(取g=10 m/s,sin 37°=,cos 37°=求:
2
图7
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间; (2)人在离C点多远处停下? 答案 (1)2 s (2)12.8 m
解析 (1)人在斜坡上下滑时,受力如图所示.
设人沿斜坡下滑的加速度为a,沿斜坡方向,由牛顿第二定律得
mgsin θ-f=ma f=μN
垂直于斜坡方向有N-mgcos θ=0
12
由匀变速运动规律得L=at
2
联立以上各式得a=gsin θ-μgcos θ=4 m/s
2
t=2 s
(2)人在水平面上滑行时,水平方向只受到地面的摩擦力作用.设在水平面上人减速运动的加速度为a′,由牛顿第二定律得μmg=ma′ 设人到达C处的速度为v,则由匀变速直线运动规律得 人在斜面上下滑的过程:v=2aL 人在水平面上滑行时:0-v=-2a′s 联立以上各式解得s=12.8 m
22
题组一 瞬时加速度问题
1.质量均为m的A、B两球之间系着一个质量不计的轻弹簧并放在光滑水平台面上,A球紧靠墙壁,如图1所示,今用水平力F推B球使其向左压弹簧,平衡后,突然将力F撤去的瞬间( )
图1
A.A的加速度大小为
2mC.B的加速度大小为
2m答案 BD
解析 在将力F撤去的瞬间A球受力情况不变,仍静止,A的加速度为零,选项A错,B对;而B球在撤去力F的瞬间,弹簧的弹力还没来得及发生变化,故B的加速度大小为,选项C错,D对.
2.如图2所示,A、B两球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为θ的斜面光滑.系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,已知重力加速度为g.在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )
FF
B.A的加速度大小为零 D.B的加速度大小为
FmFm
图2
A.两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gsin θ
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