- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图甲所示,一质量为M的长木板静置于光滑水平面上,其上放置一质量为m的小滑块.木板受到随时间t变化的水平拉力F作用时,用传感器测出其加速度a,得到如图乙所示的a-F图.取g=10m/s2,则( )
正确答案
解析
解:A、当F等于6N时,加速度为:a=1m/s2,对整体分析,由牛顿第二定律有:F=(M+m)a,代入数据解得:M+m=6kg,当F大于6N时,根据牛顿第二定律得:a==
F-
,由图示图象可知,图线的斜率:k=
=
=
=
,解得:M=2kg,滑块的质量为:m=4kg.故AB错误.
C、根据F大于6N的图线知,F=4时,a=0,即:0=×F-
,代入数据解得:μ=0.1,由图示图象可知,当F=8N时,滑块与木板相对滑动,滑块的加速度为:a=μg=1m/s2.故C错误,D正确.
故选:D.
如图所示,质量分别为M和m的物块由相同的材料制成,且M>m,将它们用通过轻而光滑的定滑轮的细线连接.如果按图甲装置在水平桌面上,两物块刚好做匀速运动.如果互换两物块按图乙装置在同一水平桌面上,它们的共同加速度大小为( )
正确答案
解析
解:由甲图可知,物体m匀速运动,故:T=mg;
物体M匀速运动,故:T=μMg;
联立解得:;
乙图中,对M,有:Mg-T′=Ma;
对m,有:T′-μmg=ma;
联立解得:a=g;
故选C.
如图所示,A球的质量为确定值m0,B球的质量m可以是任意值,忽略阻力以及其他部分的质量,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当B球的质量大于A球的质量时,A向上加速,B向下加速,以整体为研究对象,有:(m-m0)g=(m0+m)a
对B球有:mg-T=ma
联立解得:
故天花板受到的拉力为:F=2T=,故不等于AB的重力,故A错误,B正确;
C、当B球的质量大于m0时,A球向上加速运动,故A球处于超重现象,故C错误;
D、天花板受到的拉力为:F=2T=,不论m的质量如何变化,最大拉力为4m0g,故D正确
故选:BD
一质量为5kg的滑块在F=15N的水平拉力作用下,由静止开始做匀加速直线运动,若滑块与水平面间的动摩擦因素是0.2,g取10m/s2,问:
(1)滑块运动的加速度是多大?
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是多大?
(3)如果力F作用8s后撤去,则滑块在撤去F后还能滑行多远?
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律得
F-μmg=ma
得
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是
(3)撤去力F时物体的速度v=at=1m/s2×8s=8m/s
根据动能定理得:-μmgs=0-
解得,s==
m=16m.
答:(1)滑块运动的加速度是1m/s2.
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是12.5m.
(3)如果力F作用8s后撤去,滑块在撤去F后还能滑行16m.
解析
解:(1)由牛顿第二定律得
F-μmg=ma
得
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是
(3)撤去力F时物体的速度v=at=1m/s2×8s=8m/s
根据动能定理得:-μmgs=0-
解得,s==
m=16m.
答:(1)滑块运动的加速度是1m/s2.
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是12.5m.
(3)如果力F作用8s后撤去,滑块在撤去F后还能滑行16m.
如图所示的是一质量为4千克的物体在只受一个力作用时的速度--时间图象,由图象可知头2秒物体所受作用力F1=______牛,第3秒内物体所受作用力F1=______牛.
正确答案
8
0
解析
解:在前2s内,物体的加速度a=.
根据牛顿第二定律得,F=ma=4×2N=8N.
在第3s内物体做匀速直线运动,加速度为零,在作用力为零.
故答案为:8,0.
如图所示,小球甲从倾角θ=30°的光滑斜面上高h=20cm的A点由静止释放,同时小球乙自C点以速度v0沿光滑水平面向左匀速运动,C点与斜面底端B处的距离L=0.4m,甲滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地朝乙追去,甲释放后经过t=1s刚好追上乙,求乙的速度v0(g=10m/s2).
正确答案
解:设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a,运动时间为t1,运动到B处时的速度为v1,从B处到追上小球乙所用时间为 t2,
则a=gsin30°==5 m/s2
由位移公式
代入数据得出t1=0.4 s,
t2=t-t1=0.6s,
v1=a t1=5×0.4m/s=2m/s
根据v0t+L=v1t2
代入数据解得:v0=0.8 m/s.
答:乙的速度为0.8m/s.
解析
解:设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a,运动时间为t1,运动到B处时的速度为v1,从B处到追上小球乙所用时间为 t2,
则a=gsin30°==5 m/s2
由位移公式
代入数据得出t1=0.4 s,
t2=t-t1=0.6s,
v1=a t1=5×0.4m/s=2m/s
根据v0t+L=v1t2
代入数据解得:v0=0.8 m/s.
答:乙的速度为0.8m/s.
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板.系统处于静止状态.现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,求物块B刚要离开C时物块A受到的合外力和从开始到此时物块A的位移d.(重力加速度为g)
正确答案
解:当物块B刚要离开C时,固定挡板对B的支持力为0,由于系统处于静止状态,则此时B的加速度a=0,
以B为研究对象则有:F1-mBgsinθ=0,
故此时弹簧弹力大小为F1=mBgsinθ.
则A所受的合外力F合=F-F1-mAgsinθ=F-(mA+mB)gsinθ,
在恒力F沿斜面方向拉物块A之前,弹簧的弹力大小为mAgsinθ,
故此时弹簧的压缩量为△x1=,
B刚要离开时,弹簧伸长量△x2=,
所以A的位移d=△x1+△x2=.
答:物块B刚要离开C时物块A受到的合外力F-(mA+mB)gsinθ,
从开始到此时物块A的位移d=△x1+△x2=.
解析
解:当物块B刚要离开C时,固定挡板对B的支持力为0,由于系统处于静止状态,则此时B的加速度a=0,
以B为研究对象则有:F1-mBgsinθ=0,
故此时弹簧弹力大小为F1=mBgsinθ.
则A所受的合外力F合=F-F1-mAgsinθ=F-(mA+mB)gsinθ,
在恒力F沿斜面方向拉物块A之前,弹簧的弹力大小为mAgsinθ,
故此时弹簧的压缩量为△x1=,
B刚要离开时,弹簧伸长量△x2=,
所以A的位移d=△x1+△x2=.
答:物块B刚要离开C时物块A受到的合外力F-(mA+mB)gsinθ,
从开始到此时物块A的位移d=△x1+△x2=.
如图所示,跳伞运动员离开飞机后先做4s自由落体运动,后张开降落伞匀速下降4s,最后再匀减速下降19s,着陆时速度是2m/s,求:(g取10m/s2)
(1)减速下降时加速度的大小;
(2)跳伞员离开飞机时飞机的高度.
正确答案
解:(1)设运动员自由落体历时t1,匀速运动历时t2,减速运动历时t3,4s末的速度为vm,着地速度为v=2m/s,则
vm=gt1=40m/s
∴a==
m/s2=-2m/s2
负号表示方向竖直向上,加速度大小为2m/s2
(2)跳伞运动员先做自由落体运动,加速度为g=10m/s2,4s末的速度为v=gt=40m/s.张开降落伞匀速下降的速度为40m/s,运动时间为4s.最后做19s匀减速下降,初速度为40m/s,末速度为2m/s.v-t图象如图所示.
跳伞员离开飞机时的高度H=t1+vmt2+
t3=639m
答:(1)减速下降时的加速度方向竖直向上,大小为2m/s2;
(2)跳伞员离开直升飞机时距地面的高度是639m.
解析
解:(1)设运动员自由落体历时t1,匀速运动历时t2,减速运动历时t3,4s末的速度为vm,着地速度为v=2m/s,则
vm=gt1=40m/s
∴a==
m/s2=-2m/s2
负号表示方向竖直向上,加速度大小为2m/s2
(2)跳伞运动员先做自由落体运动,加速度为g=10m/s2,4s末的速度为v=gt=40m/s.张开降落伞匀速下降的速度为40m/s,运动时间为4s.最后做19s匀减速下降,初速度为40m/s,末速度为2m/s.v-t图象如图所示.
跳伞员离开飞机时的高度H=t1+vmt2+
t3=639m
答:(1)减速下降时的加速度方向竖直向上,大小为2m/s2;
(2)跳伞员离开直升飞机时距地面的高度是639m.
(2016•江西二模)如图甲所示,物块的质量m=1kg,初速度v0=10m/s,在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动,某时刻后恒力F突然反向,整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示,g=10m/s2.下列选项中正确的是( )
正确答案
解析
解:物体匀减速直线运动的加速度大小为:
匀加速直线运动的加速度大小为:
根据牛顿第二定律得:
F+f=ma1,F-f=ma2
联立两式解得:F=7N,f=3N
则动摩擦因数为:
物体匀减速直线运动的时间为:
.即在0-1s内做匀减速直线运动,1s后恒力F反向,做匀加速直线运动.故B、D正确,A、C错误.
故选:BD.
如图甲所示,水平细杆上套一环A,环A与球B之间用一轻绳相连,A、B的质量均为m.现用水平拉力F1=mg(g为重力加速度)拉A,使环A与球B一起向左运动,此时轻绳始终保持竖直状态;若保持细杆与水平方向的夹角θ=37°不变,当作用在环A上沿杆向下的力恒为F2时,轻绳始终保持水平状态(轻绳与杆在同一竖直平面内),如图乙所示.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求F2的大小.
正确答案
解:由题图甲可知,A、B向左匀速运动,
对A、B整体有:F1=μ•2mg=mg,解得:μ=0.5;
由题图乙可知,A、B沿杆向下匀加速运动,
对A、B整体,由牛顿第二定律有:
F2+2mgsinθ-μ•2mgcosθ=2ma,
对B进行受力分析如图所示:
由牛顿第二定律有:=ma,
解得:F2=mg.
答:F2的大小为mg.
解析
解:由题图甲可知,A、B向左匀速运动,
对A、B整体有:F1=μ•2mg=mg,解得:μ=0.5;
由题图乙可知,A、B沿杆向下匀加速运动,
对A、B整体,由牛顿第二定律有:
F2+2mgsinθ-μ•2mgcosθ=2ma,
对B进行受力分析如图所示:
由牛顿第二定律有:=ma,
解得:F2=mg.
答:F2的大小为mg.
一个5N的力作用在一个物体上,使物体得到加速度是8m/s2,作用在另一个物体上所得到的加速度为24m/s2,如果将两个物体拴在一起,仍用5N的力作用,所产生的加速度等于______ m/s2.
正确答案
6
解析
解:根据牛顿第二定律得:
F=m1a1,F=m2a2
则将两个物体拴在一起时有:F=(m1+m2)a=(+
)a
联立得:a==
=6m/s2.
故答案为:6.
如图所示,在倾角θ=37°的固定斜面上放置一质量M=1kg、长度L=3m的薄平板AB.平板的上表面光滑,其下端B与斜面底端C的距离为16m.在平板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块,开始时使平板和滑块都静止,之后将它们无初速释放.设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,求滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差△t.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
正确答案
解:对薄板,由于Mgsin37°<μ(M+m)gcos37°,故滑块在薄板上滑动时,薄板静止不动,
对滑块:在薄板上滑行时加速度为:a1=gsin37°=6m/s2
到达B点时速度为:=6m/s
滑块由B至C时的加速度为:a2=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
设滑块由B至C所用时间为t,则有:
代入数据可解得:t=2s
对薄板,滑块滑离后才开始运动,加速度为:a3=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
滑至C端所用时间为t‘,则,代入数据可解得:t'=4s
滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为:△t=t'-t=2s.
答:滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为2s.
解析
解:对薄板,由于Mgsin37°<μ(M+m)gcos37°,故滑块在薄板上滑动时,薄板静止不动,
对滑块:在薄板上滑行时加速度为:a1=gsin37°=6m/s2
到达B点时速度为:=6m/s
滑块由B至C时的加速度为:a2=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
设滑块由B至C所用时间为t,则有:
代入数据可解得:t=2s
对薄板,滑块滑离后才开始运动,加速度为:a3=gsin37°-μgcos37°=2m/s2
滑至C端所用时间为t‘,则,代入数据可解得:t'=4s
滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为:△t=t'-t=2s.
答:滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为2s.
如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°(sin37°=0.6;cos37°=0.8)的固定且足够长的粗糙斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,μ=0.5,物体运动的部分v-t图象如图乙所示,g取10m/s2.试求:
(1)求物体的加速度
(2)求拉力F的大小.
(3)t=2s时物体的速度v的大小.
正确答案
解:(1)根据图象可知:a=20m/s2;
(2)设力F作用时物体的加速度为a,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知:
F-mgsinθ-μmgcosθ=ma
代入解得:F=mgsinθ+μmgcosθ+ma=1×10×0.6+0.5×10×0.8+1×20N=30N
(3)根据图象可知,2s末的速度为:v=at=20×2m/s=40m/s
答:(1)物体的加速度a=20m/s2;
(2)拉力F的大小为30N.
(3)t=2s时物体的速度v的大小为40m/s.
解析
解:(1)根据图象可知:a=20m/s2;
(2)设力F作用时物体的加速度为a,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知:
F-mgsinθ-μmgcosθ=ma
代入解得:F=mgsinθ+μmgcosθ+ma=1×10×0.6+0.5×10×0.8+1×20N=30N
(3)根据图象可知,2s末的速度为:v=at=20×2m/s=40m/s
答:(1)物体的加速度a=20m/s2;
(2)拉力F的大小为30N.
(3)t=2s时物体的速度v的大小为40m/s.
一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面,某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图.求:(g取10m/s2)
(1)滑块冲上斜面过程中的加速度大小;
(2)滑块与斜面间的动摩擦因数;
(3)判断滑块最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端时的动能;若不能返回,求出滑块停在什么位置.
正确答案
解:(1)由图示v-t图象可知,滑块的加速度:
a==
=12m/s2;
(2)物体在冲上斜面过程中,由牛顿第二定律得:
mgsin37°+μmgcos37°=ma,解得:μ=0.75;
(3)由于μ=tan37°=0.75,则μmgcos37°=mgsin37°,
滑块速度减小到零后,所受合力为零,滑块将静止在斜面上不变返回;
滑块上滑过程,位移s=t=
×0.5=1.5m,
则滑块将停在距斜面低端1.5m处.
答:(1)滑块冲上斜面过程中的加速度大小为12m/s2;
(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为0.75;
(3)滑块不能返回斜面底端,滑块停在距斜面底端1.5m处.
解析
解:(1)由图示v-t图象可知,滑块的加速度:
a==
=12m/s2;
(2)物体在冲上斜面过程中,由牛顿第二定律得:
mgsin37°+μmgcos37°=ma,解得:μ=0.75;
(3)由于μ=tan37°=0.75,则μmgcos37°=mgsin37°,
滑块速度减小到零后,所受合力为零,滑块将静止在斜面上不变返回;
滑块上滑过程,位移s=t=
×0.5=1.5m,
则滑块将停在距斜面低端1.5m处.
答:(1)滑块冲上斜面过程中的加速度大小为12m/s2;
(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为0.75;
(3)滑块不能返回斜面底端,滑块停在距斜面底端1.5m处.
(2015秋•应城市校级期末)一汽车沿直线由静止开始向右运动,汽车的速度和加速度方向始终向右.汽车速度的平方V2与汽车前进位移X的图象如图所示,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、图线切线的斜率表示瞬时加速度的2倍,图线斜率逐渐增大,知加速度逐渐增大,根据牛顿第二定律知,合力越来越大.故A正确,B错误.
C、物体做加速度逐渐增大的加速运动,作出v-t图线,如图所示,若做匀加速直线运动,平均速度等于
,但是变加速直线运动图线与时间轴围成的面积小于匀加速直线运动图线与时间轴围成的面积,知变加速直线运动的平均速度小于
.故C错误,D正确.
故选AD.
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