题目内容
20.(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向;
(2)货车的加速度;
(3)制动坡床的长度.
分析 (1)取货物为研究对象,结合受力分析根据牛顿第二定律可计算出货物的加速度a1
(2)取货车为研究对象,结合受力分析根据牛顿第二定律可计算出货物的加速度a2
(3)结合几何知识和运动学公式可计算出货物在车厢内滑动4m所需的时间t
(4)根据几何知识可计算出制动坡床的长度L
解答 解:(1)设货物的质量为m,则由题意可知货车的质量M=4m,货物在车厢中滑动时其加速度的大小为a1,货物所受滑动摩擦力大小为f1,货物对货车的压力为FN1,货车对货物的支持力为N1.取货物为研究对象,根据牛顿第二定律可得:
mgsinθ+f1=ma1…①
f1=μFN1 …②
FN1=N1…③
N1=mgcosθ…④
由①②③④得:a1=gsinθ+μgcosθ
代入数据可得:a1=5m/s2
(2)设货车的加速度大小为a2,货物对货车的滑动摩擦力为f2,制动坡床对货车的阻力大小为f3;结合题意可知:
f3=0.44(M+m)g,
根据牛顿第三定律可知:
f2=f1=μmgcosθ=4m.
取货车为研究对象,根据牛顿第二定律可得:
Mgsinθ+f3-f2=Ma2…⑤
代入数据可得:4mgsinθ+0.44×(4m+m)g-μmgcosθ=4ma2
代入数据解得:a2=5.5m/s2
(3)设货物在车厢内滑动4m所需时间为t,车尾位于制动坡床的底端时货车的速度为v0,由题意可知v0=23m/s,则根据运动学公式和几何关系可得:
v0t-$\frac{1}{2}$a1t2-(vot-$\frac{1}{2}$a2t2)=4
代入数据解得:t=4s
故制动坡床的长度为:
L=38+12+(vot-$\frac{1}{2}$a2t2)=98m
答:(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小为5m/s2,方向沿制动坡床斜向下;
(2)货车的加速度的大小为5.5m/s2,方向沿制动坡床斜向下;
(3)制动坡床的长度为98m
点评 (1)沿粗糙斜面上滑物体加速度的计算是根据牛顿第二定律计算物体加速度的典型案例,故需熟练掌握
(2)在计算货车加速度大小时不能忽略货物对货车的摩擦力
(3)货物在车厢内滑动的4m是货物与货车的相对位移,而不是货物相对制动坡床的位移
| A. | 增加$\frac{2kQe}{{{L^2}-{R^2}}}$ | B. | 增加$\frac{2kQeR}{{{L^2}-{R^2}}}$ | ||
| C. | 减少$\frac{2kQeR}{{{L^2}+{R^2}}}$ | D. | 减少$\frac{2kQe}{{{L^2}+{R^2}}}$ |
| A. | Ff向右,FN<Mg+mg | B. | Ff向左,FN<Mg+mg | C. | Ff=0,FN=Mg+mg | D. | Ff向左,FN=Mg+mg |
| A. | 2:1 | B. | 1:2 | C. | 1:$\sqrt{3}$ | D. | 1:15 |
| A. | U减小,I增大 | B. | R1消耗的功率增大 | ||
| C. | R2两端的电压变大 | D. | 电源的效率变大 |
| A. | 可由$G\frac{Mm}{R^2}=MR{ω^2}$计算冥王星做圆周运动的角速度 | |
| B. | 可由$G\frac{Mm}{L^2}=M\frac{v^2}{L}$计算冥王星做圆周运动的线速度 | |
| C. | 可由$G\frac{Mm}{L^2}=mr{(\frac{2π}{T})^2}$计算星体卡戎做圆周运动的周期 | |
| D. | 冥王星与星体卡戎绕O点做圆周运动的动量大小相等 |
| A. | 质量一定的物体某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合外力,而与这之前或之后的受力无关 | |
| B. | 物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致 | |
| C. | 公式 F=ma 中,各量的单位可以任意选取 | |
| D. | 一旦物体所受合力为零,则物体的加速度立即为零,速度也立即变为零 |