- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示,小球以5m/s的初速度自由冲上光滑的斜面(设斜面足够长),2s末速度大小变为1m/s,求这段时间内的加速度.
正确答案
解:以初速度v0的方向为正,
当v与v0同向时,a1==
m/s2=-2m/s2;
负号表示加速度方向与初速度方向相反,即沿斜面向下;
当v与v0反向时,a2==
m/s2=-3m/s2,
所以加速度可能为-2m/s2也可能为-3m/s2.负号表示加速度方向与初速度方向相反,即沿斜面向下.
答:这段时间内的加速度大小可能为2m/s2,方向沿斜面向下;可能为3m/s2,方向沿斜面向下.
解析
解:以初速度v0的方向为正,
当v与v0同向时,a1==
m/s2=-2m/s2;
负号表示加速度方向与初速度方向相反,即沿斜面向下;
当v与v0反向时,a2==
m/s2=-3m/s2,
所以加速度可能为-2m/s2也可能为-3m/s2.负号表示加速度方向与初速度方向相反,即沿斜面向下.
答:这段时间内的加速度大小可能为2m/s2,方向沿斜面向下;可能为3m/s2,方向沿斜面向下.
中央电视台推出了一个游戏节目--推矿泉水瓶.选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后不能停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下,均视为失败.其简化模型如图所示,AC是长度为L1=5m的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶,BC为有效区域.已知BC长度为L2=1m,瓶子质量为m=0.5kg,瓶子与桌面间的动摩擦因数μ=0.4.某选手作用在瓶子上的水平推力F=20N,瓶子沿AC做直线运动(g取10m/s2),假设瓶子可视为质点,那么该选手要想游戏获得成功,试问:
(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少?
(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少?
正确答案
解:(1)要想游戏获得成功,瓶滑到C点速度正好为零时,推力作用时间最长,设最长作用时间为t1,有推力作用时瓶做匀加速运动,设加速度为a1,t1时刻瓶的速度为v,推力停止作用后瓶做匀减速运动,设此时加速度大小为a2,
由牛顿第二定律得:F-μmg=ma1,μmg=ma2
加速运动过程中的位移x1=
减速运动过程中的位移x2=
位移关系满足:x1+x2=L1,又:v=a1t1
由以上各式解得:t1= s
(2)要想游戏获得成功,瓶滑到B点速度正好为零时,推力作用距离最小,设最小距离为d,则:+
=L1-L2
v′2=2a1d,联立解得:d=0.4 m.
答:(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过
(2)推力作用在瓶子上的距离最小为0.4m
解析
解:(1)要想游戏获得成功,瓶滑到C点速度正好为零时,推力作用时间最长,设最长作用时间为t1,有推力作用时瓶做匀加速运动,设加速度为a1,t1时刻瓶的速度为v,推力停止作用后瓶做匀减速运动,设此时加速度大小为a2,
由牛顿第二定律得:F-μmg=ma1,μmg=ma2
加速运动过程中的位移x1=
减速运动过程中的位移x2=
位移关系满足:x1+x2=L1,又:v=a1t1
由以上各式解得:t1= s
(2)要想游戏获得成功,瓶滑到B点速度正好为零时,推力作用距离最小,设最小距离为d,则:+
=L1-L2
v′2=2a1d,联立解得:d=0.4 m.
答:(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过
(2)推力作用在瓶子上的距离最小为0.4m
一质量为m=10kg的物体静止在水平面上,物块与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2,现给物体施加如图所示的水平外力,物体在外力作用下开始运动.求:
(1)物体在2s内的位移以及第2s末的速度
(2)物体在4s内的位移以及第4s末的速度.(g取10m/s2)
正确答案
解:
(1)当施加水平外力F1=40N时,物体开始做匀加速运动,其加速度为
a1==
物体在前2秒的位移为s1==
×2×22m=4m
物体在第2s末的速度为v1=a1t1=2×2m/s=4m/s
(2)当施加反向的外力F2=20N时,物体开始做匀减速运动,其加速度大小为
a2==
m/s2=4m/s2
所以物体匀减速运动的时间t2==1s
故物体在4s内的位移为s=s1+s2=s1=4m+
=6m
物体在第4s末的速度为零.
答:
(1)物体在2s内的位移是4m,第2s末的速度是4m/s.
(2)物体在4s内的位移是6m,第4s末的速度为零.
解析
解:
(1)当施加水平外力F1=40N时,物体开始做匀加速运动,其加速度为
a1==
物体在前2秒的位移为s1==
×2×22m=4m
物体在第2s末的速度为v1=a1t1=2×2m/s=4m/s
(2)当施加反向的外力F2=20N时,物体开始做匀减速运动,其加速度大小为
a2==
m/s2=4m/s2
所以物体匀减速运动的时间t2==1s
故物体在4s内的位移为s=s1+s2=s1=4m+
=6m
物体在第4s末的速度为零.
答:
(1)物体在2s内的位移是4m,第2s末的速度是4m/s.
(2)物体在4s内的位移是6m,第4s末的速度为零.
如图所示,可视为质点的滑块P从光滑斜面上的A点由静止开始下滑,经过B点后滑至水平面上,最后停在了C点.对上述过程,在某次实验中,以P刚开始下滑的时刻作为计时的起点(t=0),每隔0.1s通过速度传感器测量物体的瞬时速度,得出的部分测量数据如下表.假设经过B点前后的瞬间,P的速度大小不变,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)斜面的倾角α.
(2)滑块P与水平面之间的动摩擦因数μ.
(3)A点的高度h.
正确答案
解:(1)根据表格知在斜面上加速度a1=m/s2=5m/s2
根据受力分析知a==10sinθ
即得θ=30°
(2)根据表格知在水平面上加速度a2==3m/s
根据受力分析知a2==μg=10μ
解得μ=0.3
(3)设物体在斜面上到达B点时的时间为tB,则物体到达B时的速度为:
vB=a1tB ①
由图表可知当t=0.9s时,速度v=2.1m/s,此时有:
v=vB-a2(t-tB) ②
联立①②带入数据得:tB=0.6s,vB=3m/s
h=xsin30°=a1tB2sin30°=
5×0.62×
=0.45m
答:(1)斜面的倾角α为30°.
(2)滑块P与水平面之间的动摩擦因数μ为0.3.
(3)A点的高度h为0.45m.
解析
解:(1)根据表格知在斜面上加速度a1=m/s2=5m/s2
根据受力分析知a==10sinθ
即得θ=30°
(2)根据表格知在水平面上加速度a2==3m/s
根据受力分析知a2==μg=10μ
解得μ=0.3
(3)设物体在斜面上到达B点时的时间为tB,则物体到达B时的速度为:
vB=a1tB ①
由图表可知当t=0.9s时,速度v=2.1m/s,此时有:
v=vB-a2(t-tB) ②
联立①②带入数据得:tB=0.6s,vB=3m/s
h=xsin30°=a1tB2sin30°=
5×0.62×
=0.45m
答:(1)斜面的倾角α为30°.
(2)滑块P与水平面之间的动摩擦因数μ为0.3.
(3)A点的高度h为0.45m.
一质量为M=2.0kg的小物块随足够长的水平传送带一起向右匀速运动,被一水平向左飞来的子弹击中,且子弹从小物块中穿过,子弹和小物块的作用时间极短,如图甲所示.地面观察者记录的小物块被击中后的速度随时间变化关系如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向).已知传送带的速度保持不变,g取10m/s2.求:
(1)传送带的速度v的大小;
(2)小物块与传送带之间的动摩擦因数μ;
(3)传送带对小物块所做的功.
正确答案
解:(1)小物块最后与传送带的运动速度相同,从图象上可读出传送带的速度v的大小为2.0m/s.
(2)由速度图象可得,小物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度为a=△v/△t=2.0m/s2,
由牛顿第二定律得:f=μMg=Ma
得到小物块与传送带之间的动摩擦因数:μ==0.2
(3)从子弹离开小物块到小物块与传送带一起匀速运动的过程中,设传送带对小物块所做的功为W,由动能定理得:W=△Ek=-
从速度图象可知:v1=4.0m/s v2=v=2.0m/s
解得:W=-12J.
答:(1)传送带的速度v的大小2.0m/s;
(2)小物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2;
(3)传送带对小物块所做的功-12J
解析
解:(1)小物块最后与传送带的运动速度相同,从图象上可读出传送带的速度v的大小为2.0m/s.
(2)由速度图象可得,小物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度为a=△v/△t=2.0m/s2,
由牛顿第二定律得:f=μMg=Ma
得到小物块与传送带之间的动摩擦因数:μ==0.2
(3)从子弹离开小物块到小物块与传送带一起匀速运动的过程中,设传送带对小物块所做的功为W,由动能定理得:W=△Ek=-
从速度图象可知:v1=4.0m/s v2=v=2.0m/s
解得:W=-12J.
答:(1)传送带的速度v的大小2.0m/s;
(2)小物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2;
(3)传送带对小物块所做的功-12J
如图所示,质量均为m的木块A和B,用劲度系数为k的轻质弹簧连接,最初系统静止.现用大小F=2mg、方向竖直向上的恒力拉A直到B,刚好离开地面,则在此过程中( )
正确答案
解析
解:
A未加力F时,受力平衡,此时弹簧压缩量为x1,有平衡得:mg=kx1 ①
B刚好离开地面时弹簧的伸长量为x2,有平衡得:mg=kx2 ②
A、A上升的初受重力,弹簧弹力和拉力,由牛顿第二定律得加速度大小为:a==
=2g,故A正确;
B、作用力和反作用力是物体之间的相互作用力,弹簧对A和对B的弹力存在三个物体之间,故B错误;
C、由上面分析可得物块A上升的最大高度为:x=x1+x2==2
,故C错误;
D、A上升过程弹簧压缩量先减小,此时合力向上减小,做加速度减小的加速运动,后弹簧被拉长,伸长量增加,弹力增大.合力仍向上且减小,所以物体继续加速上升,整个过程速度一直增大,故D错误;
故选:A
如图物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上.A,B质量分别为mA=6kg,mB=2kg,A,B之间的动摩擦因数μ=0.2,开始时F=10N,此后逐渐增加,在增大到45N的过程中,则( )
正确答案
解析
解:隔离对B分析,当AB间摩擦力达到最大静摩擦力时,A、B发生相对滑动,则.
再对整体分析F=(mA+mB)a=8×6N=48N.知当拉力达到48N时,A、B才发生相对滑动.在F小于12N时,两者是保持相对静止的,相对于地面是运动的.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
如图所示,平板A长l=10m,质量M=4kg,放在光滑的水平面上.在A上最右端放一物块B(大小可忽略),其质量m=2kg.已知A、B间动摩擦因数μ=0.4,开始时A、B都处于静止状态(取g=10m/s2).则
(1)若加在平板A上的水平恒力F=6N时,平板A与物块B的加速度大小各为多少?
(2)要将A从物块B下抽出来,则加在平板A上的水平恒力F至少为多大?
(3)若加在平板A上的水平恒力F=40N时,要使物块B从平板A上掉下来F至少作用多长时间?
正确答案
解:对系统,假设AB之间不发生滑动.则
F=(M+m)a
解得a=
对B而言,ma<μmg
所以假设成立.
平板A与物块B的加速度大小为
(2)对B,根据牛顿第二定律有μmg=ma0
解得.
对系统:F=(M+m)a0=(4+2)×4N=24N.
所以加在平板A上的水平恒力F至少为24N
(3)设F的作用时间为t1,撤去F后,经过t2时间达到相同速度.
对B:
对A:
则A的位移
因为sA-sB=10m,
解得.
答:(1)平板A与物块B的加速度大小都为1m/s2.
(2)加在平板A上的水平恒力F至少为24N.
(3)要使物块B从平板A上掉下来F至少为.
解析
解:对系统,假设AB之间不发生滑动.则
F=(M+m)a
解得a=
对B而言,ma<μmg
所以假设成立.
平板A与物块B的加速度大小为
(2)对B,根据牛顿第二定律有μmg=ma0
解得.
对系统:F=(M+m)a0=(4+2)×4N=24N.
所以加在平板A上的水平恒力F至少为24N
(3)设F的作用时间为t1,撤去F后,经过t2时间达到相同速度.
对B:
对A:
则A的位移
因为sA-sB=10m,
解得.
答:(1)平板A与物块B的加速度大小都为1m/s2.
(2)加在平板A上的水平恒力F至少为24N.
(3)要使物块B从平板A上掉下来F至少为.
一个放在水平面上的木块质量m为2kg.在水平方向受到F1、F2的作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=8N,动摩擦因数μ=0.2.重力加速度g=10m/s2,求
(1)木块受到的摩擦力的大小、方向;
(2)撤去力F2后,木块的加速度的大小和方向;
(3)若撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块.则木块要经过多少时间能追上该小动物.
正确答案
解:(1)木块在水平方向受到F1、F2的作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=8N,根据平衡条件,静摩擦力为:
f0=F1-F2=10-8=2N 与F2同向,向左;
(2)滑动摩擦力:f=μN=μmg=0.2×2×10=4N
撤去力F2后,物体受重力、支持力、推力F1、滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
F1-f=ma
解得:
a= 向右
(3)撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块,追赶过程,有:
vt=
解得:
t=0(开始时刻)或t=
答:(1)木块受到的摩擦力的大小为2N,方向向左;
(2)撤去力F2后,木块的加速度的大小为3m/s2,方向向右;
(3)若撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块.则木块要经过4s时间能追上该小动物.
解析
解:(1)木块在水平方向受到F1、F2的作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=8N,根据平衡条件,静摩擦力为:
f0=F1-F2=10-8=2N 与F2同向,向左;
(2)滑动摩擦力:f=μN=μmg=0.2×2×10=4N
撤去力F2后,物体受重力、支持力、推力F1、滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
F1-f=ma
解得:
a= 向右
(3)撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块,追赶过程,有:
vt=
解得:
t=0(开始时刻)或t=
答:(1)木块受到的摩擦力的大小为2N,方向向左;
(2)撤去力F2后,木块的加速度的大小为3m/s2,方向向右;
(3)若撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块.则木块要经过4s时间能追上该小动物.
如图所示,物体A放在物体B上,物体B放在光滑的水平面上,已知mA=6kg,mB=2kg,A、B间动摩擦因数μ=0.2,A物上系一细线,细线能承受的最大拉力是20N,水平向右拉细线,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下述中正确的是(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:当A、B发生相对运动时的加速度为:a==6m/s2
则发生相对运动时最大拉力为:F=(mA+mB)a=8×6N=48N.知在绳子承受的最大拉力范围内,A、B始终保持静止.故AB错误,D正确
当F=16N时,整体的加速度a′==2m/s2
则B受A的摩擦力f=mBa′=4N,故C正确;
故选:CD.
如图甲所示,用一水平外力F推着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示,若重力加速度g取10m/s2.根据图乙中所提供的信息可以计算出(sin37°=0.6)( )
正确答案
解析
解:物体受重力、拉力和支持力,根据牛顿第二定律.图线的纵轴截距为-6m/s2,则gsinθ=6,解得斜面的倾角θ=37°.
图线的斜率:,因为sinθ=0.6,则cosθ=0.8,所以m=2kg.
物体刚好静止在斜面上时,a=0,故,
解得F=mgtanθ=15N;
故A、B、C正确,D错误.
故选:ABC
(2015秋•抚顺校级月考)质量为2kg、长度为2.5m的长木板B在光滑的水平地面上以4m/s的速度向右运动,将一可视为质点的物体A轻放在B的右端,若A与B之间的动摩擦因数为0.2,A的质量为m=1kg.g=10m/s2,求
(1)说明此后A、B的运动性质;
(2)分别求出A、B的加速度;
(3)经过多少时间A从B上滑下;
(4)A滑离B时,A、B的速度分别为多大?A、B的位移分别为多大?
(5)若木板B足够长,最后A、B的共同速度;
(6)当木板B为多长时,A恰好没从B上滑下(B木板至少为多长,A才不会从B上滑下?)
正确答案
解:(1)A在水平方向上受到向右的摩擦力,做匀加速直线运动,B在水平方向上受到向左的摩擦力,做匀减速直线运动.
(2)根据牛顿第二定律得,=2m/s2;B的加速度大小
.
(3)根据得,
代入数据解得t=1s.
(4)A滑离B时,A的速度vA=aAt=2×1m/s=2m/s,B的速度vB=v0-aBt=4-1×1m/s=3m/s.
A的位移,B的位移
m=3.5m.
(5)设经过t′时间,A、B的速度相等,则有aAt′=v0-aBt′,
解得,
则A、B的共同速度,
(6)木板的至少长度L==
m=
.
答:(1)A做匀加速直线运动,B做匀减速直线运动.
(2)A、B的加速度分别为2m/s2、1m/s2.
(3)经过1s时间A从B上滑下;
(4)A滑离B时,A、B的速度分别为2m/s、3m/s,位移分别为1m、3.5m.
(5)最后A、B的共同速度为.
(6)当木板B为时,A恰好没从B上滑下.
解析
解:(1)A在水平方向上受到向右的摩擦力,做匀加速直线运动,B在水平方向上受到向左的摩擦力,做匀减速直线运动.
(2)根据牛顿第二定律得,=2m/s2;B的加速度大小
.
(3)根据得,
代入数据解得t=1s.
(4)A滑离B时,A的速度vA=aAt=2×1m/s=2m/s,B的速度vB=v0-aBt=4-1×1m/s=3m/s.
A的位移,B的位移
m=3.5m.
(5)设经过t′时间,A、B的速度相等,则有aAt′=v0-aBt′,
解得,
则A、B的共同速度,
(6)木板的至少长度L==
m=
.
答:(1)A做匀加速直线运动,B做匀减速直线运动.
(2)A、B的加速度分别为2m/s2、1m/s2.
(3)经过1s时间A从B上滑下;
(4)A滑离B时,A、B的速度分别为2m/s、3m/s,位移分别为1m、3.5m.
(5)最后A、B的共同速度为.
(6)当木板B为时,A恰好没从B上滑下.
如图AB两滑环分别套在间距为1m的两根光滑平直杆上,A和B的质量之比为1:3,用一自然长度为1m的轻弹簧将两环相连,在 A环上作用一沿杆方向大小为20N的拉力F,当两环都沿杆以相同的加速度a运动时,弹簧与杆夹角为53°.(cos53°=0.6)求:
(1)弹簧的劲度系数为多少?
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,A的加速度为a′,a′与a之间比为多少?
正确答案
解:(1)设A和B的质量分别为m和3m.以两球和弹簧组成的整体为研究对象,根据牛顿第二定律得
a==
再以A球为研究对象,则有
解得F弹=25N
弹簧伸长的长度为x=
由胡克定律得,F弹=kx
解得k=100N/m
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,弹簧的弹力没有来得及变化,
根据牛顿第二定律得
对A:F弹cos53°=ma1
对B:F弹cos53°=3ma2
得到a1:a2=3:1
答:
(1)弹簧的劲度系数为100N/m.
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,A的加速度为a′,a′与a之比为3:1.
解析
解:(1)设A和B的质量分别为m和3m.以两球和弹簧组成的整体为研究对象,根据牛顿第二定律得
a==
再以A球为研究对象,则有
解得F弹=25N
弹簧伸长的长度为x=
由胡克定律得,F弹=kx
解得k=100N/m
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,弹簧的弹力没有来得及变化,
根据牛顿第二定律得
对A:F弹cos53°=ma1
对B:F弹cos53°=3ma2
得到a1:a2=3:1
答:
(1)弹簧的劲度系数为100N/m.
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,A的加速度为a′,a′与a之比为3:1.
如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其它外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A受到其它土豆对它的总作用力大小应是( )
正确答案
解析
解:对整体分析,a==μg,方向水平向左.
隔离对土豆分析,土豆受重力、其它土豆对它的作用力,如右图所示:
根据牛顿第二定律得:F合=ma=μmg.
根据平行四边形定则,其它土豆对它的作用力为:
F==
.
故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
如图所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB、BC两段,AB=2BC.小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2.已知P由静止开始从A点释放,恰好能滑到C点而停下,那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是( )
正确答案
解析
解:A点释放,恰好能滑动到C点,物块受重力、支持力、滑动摩擦力.
设斜面AC长为L,
运用动能定理研究A点释放,恰好能滑动到C点而停下,列出等式:
mgLsinθ-μ1mgcosθ×-μ2mgcosθ×
=0-0
解得:.
故选:C.
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