F=N=
答:力F和FN的大小分别为
、.
20.质量是60kg的人站在升降机中的体重计上如图所示,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少?(g=10m/s2) (1)升降机匀速上升;
(2)升降机以4m/s2的加速度上升; (3)升降机以5m/s2的加速度下降; (4)升降机以重力加速度g加速下降.
【考点】牛顿第二定律.
【分析】(1)体重计的读数等于升降机对人的支持力的大小; (2)升降机匀速上升时,人受力平衡,支持力等于重力;
(3)当升降机以不同的加速度运动时,可根据牛顿第二定律求解. 【解答】解:(1)升降机匀速上升,受力平衡,则FN=mg=600N (2)升降机加速上升,加速度方向向上,支持力大于重力 根据牛顿第二定律得: FN1﹣mg=ma1 FN1=m(g+a1)=840N
(3)升降机加速下降,加速度方向向下,支持力小于重力 根据牛顿第二定律得: mg﹣FN2=ma2
FN2=m(g﹣a2)=300N
(4)升降机以重力加速度g加速下降,物体处于完全失重状态,FN3=0,
也可根据牛顿第二定律得: mg﹣FN3=ma3 FN3=m(g﹣a3)=0
答:(1)升降机匀速上升时体重计的读数是600N;(2)升降机以4m/s2的加速度上升时体重计的读数是840N;(3)升降机以5m/s2的加速度下降时体重计的读数是300N;(4)升降机以重力加速度g加速下降时体重计的读数是0.
21.汽车刹车前的速度为10m/s,刹车获得的加速度大小为2m/s2,求: (1)汽车刹车开始后10s时的速度; (2)汽车刹车开始后20s内滑行的距离; (3)汽车静止前最后2.5s内滑行的距离.
【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的速度与时间的关系.
【分析】(1)根据速度时间公式判断出减速到零所需时间,根据速度时间公式求的速度.
(2)根据匀变速直线运动的速度时间公式求出刹车到停止所需的时间,结合运动学公式求出刹车后10s内的位移.
(3)根据逆向思维,通过位移时间公式求出汽车静止前2.5s内滑行的距离. 【解答】解:设汽车初速度方向为正方向,则有:v0=10m/s a=﹣2m/s2 由vt=v0+at得汽车速度减为0时间为:t=
s<20s
(1)因汽车在t=5s时已经静止,则汽车在t=10s末时的速度为0
(2)因为汽车在t=5s时已经处于静止,汽车在t=20s内的位移等于5s内的位移,则由:
得: m
(3)由逆向思维,汽车做初速度为零的匀加速直线运动,则有汽车静止前2.5s内滑行的距离为:
m
答:(1)汽车刹车开始后10s时的速度是0; (2)汽车刹车开始后20s内滑行的距离是25m; (3)汽车静止前最后2.5s内滑行的距离是6.25m.
22.如图所示,质量为1kg的物体放在水平地板上,用一原长为8cm的轻质弹簧水平拉该物体,当其刚开始运动时,弹簧的长度为11cm,当弹簧拉着物体匀速前进时,弹簧的长度为10.5cm,已知弹簧的劲度系数k=200N/m.求: (1)物体所受的最大静摩擦力为多大?
(2)物体与地板间的动摩擦因数是多少?(g均取10m/s2)
(3)当用力使弹簧伸长为20.5cm并使物块由静止开始运动,5s后物块的速度和位移各是多少?
【考点】牛顿第二定律;胡克定律.
【分析】(1)(2)通过弹簧的伸长,由胡克定律来计算出物体刚开始运动的摩擦力大小,与物体正在运动的摩擦力大小.滑动摩擦力等于动摩擦力因数与正压力的乘积
(3)根据牛顿第二定律求得加速度,根据运动学公式求得速度和位移. 【解答】解:
(1)物体所受的最大静摩擦力就等于物体刚开始滑动时的弹簧拉力大小, 由胡克定律可求得:f=kx1=6N,因此最大静摩擦力大小为6N. (2)匀速前进时,弹簧伸长2.5cm.则弹簧的拉力等于滑动摩擦力. 所以滑动摩擦力f=K△x=200×0.025=5N μ=
=0.5
(3)根据牛顿第二定律可知)F﹣f=ma解得 a=2m/s2 5s末的速度为 v=at=10m/s 5s内的位移为 x=at2=25m
答:(1)物体所受的最大静摩擦力为6N (2)物体与地板间的动摩擦因数是0.5
(3)当用力使弹簧伸长为20.5cm并使物块由静止开始运动,5s后物块的速度和位移各是5m/s和25m
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