- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示,在水平地面放一质量为1.0kg的木块,木块与地面间的动摩擦因数为0.6,在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2,已知Fl=3.0N,F2=4.0N,g取10N/kg,则:
(1)木块受到的摩擦力为多少?
(2)若将F2顺时针转90°,此时木块在水平方向上受的合力大小为多少?加速度是多少?
正确答案
解:据题意知,当物体运动时滑动摩擦力为:f=μmg=6N
(1)由图可知,根据力的平行四边形定则,可得两个拉力的合力大小为:F==5N
由于两拉力的合力小于滑动摩擦力,所以物体静止.
根据受力平衡条件,则有木块受到的摩擦力为5N;
(2)当将F2顺时针转90°,则两个拉力的合力大小为7N,所以此时木块在水平方向受到的合力大小也为7N,大于滑动摩擦力.
所以物体的合力为:F合=7N-6N=1N
得:a==
=1m/s2
答:(1)木块受到的摩擦力为5N.
(2)若将F2顺时针转90°,此时木块在水平方向上受的合力大小为1N.加速度是1m/s2
解析
解:据题意知,当物体运动时滑动摩擦力为:f=μmg=6N
(1)由图可知,根据力的平行四边形定则,可得两个拉力的合力大小为:F==5N
由于两拉力的合力小于滑动摩擦力,所以物体静止.
根据受力平衡条件,则有木块受到的摩擦力为5N;
(2)当将F2顺时针转90°,则两个拉力的合力大小为7N,所以此时木块在水平方向受到的合力大小也为7N,大于滑动摩擦力.
所以物体的合力为:F合=7N-6N=1N
得:a==
=1m/s2
答:(1)木块受到的摩擦力为5N.
(2)若将F2顺时针转90°,此时木块在水平方向上受的合力大小为1N.加速度是1m/s2
因搬家要把一质量为300kg钢琴从阳台上降落到地面,用一绳吊着钢琴先以0.5m/s匀速降落,当钢琴底部距地面高h时,又以大小为1m/s2的加速度匀减速运动,钢琴落地时速度刚好为零(g取10m/s2).
求:(1)钢琴匀减速运动时所受的合外力;
(2)钢琴做匀减速运动的时间t;
(3)匀减速运动的距离h.
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律得:F合=ma
代入数据:F合=300×1=300N
(2)由运动学公式可得:vt=v0+at
即:0=0.5-1t解得:t=0.5s
(3)
代入数据:
答:(1)钢琴匀减速运动时所受的合外力为300N;
(2)钢琴做匀减速运动的时间t为0.5s;
(3)匀减速运动的距离h为0.125m.
解析
解:(1)由牛顿第二定律得:F合=ma
代入数据:F合=300×1=300N
(2)由运动学公式可得:vt=v0+at
即:0=0.5-1t解得:t=0.5s
(3)
代入数据:
答:(1)钢琴匀减速运动时所受的合外力为300N;
(2)钢琴做匀减速运动的时间t为0.5s;
(3)匀减速运动的距离h为0.125m.
如图所示,在真空中足够大的绝缘水平面上,有一质量为0.20kg的带电小物块处于静止状态.从t=0时刻开始,在水平面上方空间加一个范围足够大,方向水平的匀强电场,使小物块由静止开始向右做匀加速直线运动,当小物块1.0s时撤去该电场,已知小物块受到的电场力大小为0.60N,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.10,取重力加速度g=10m/s2.求小物块:
(1)在1.0s末的速度大小;
(2)运动的总位移大小.
正确答案
解:(1)小物块受电场力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律有qE-μmg=ma1
a1==2m/s2
根据运动学公式t1=1.0s时小物块的速度大小有:
v1=a1t1=2×1=2m/s
(2)小物块t1=1.0s内位移的大小m
撤去电场后小物块做匀减速运动,根据牛顿第二定律有μmg=ma2
由v2=2a2x2可知;
撤去拉力后小物块又前进的位移为:
x2==
=2m;
小物块运动的总位移大小x=x1+x2=1+2=3m
答:(1)小物块运动1.0s时速度v的大小为2m/s;
(2)小物块运动总位移x的大小为3m;
解析
解:(1)小物块受电场力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律有qE-μmg=ma1
a1==2m/s2
根据运动学公式t1=1.0s时小物块的速度大小有:
v1=a1t1=2×1=2m/s
(2)小物块t1=1.0s内位移的大小m
撤去电场后小物块做匀减速运动,根据牛顿第二定律有μmg=ma2
由v2=2a2x2可知;
撤去拉力后小物块又前进的位移为:
x2==
=2m;
小物块运动的总位移大小x=x1+x2=1+2=3m
答:(1)小物块运动1.0s时速度v的大小为2m/s;
(2)小物块运动总位移x的大小为3m;
如图所示,长为L=2m、质量为M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右运动的速度v=6m/s时,在木板前端轻放一个大小不计,质量为m=2kg的小物块.木板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2,g=10m/s2,求:
(1)物块及木板的加速度;
(2)物块滑离木板时的速度.
正确答案
解:(1)物块与木板间的摩擦作用使得物块与木板一起运动
加速度am=μg=2m/s2
木板的加速度设为aM,则:μmg+μ(m+M)g=MaM
解得:aM=3m/s2
(2)木块离开木板的条件是,两者的相对位移至少是L,
设物块经ts从木板上滑落,则 L=v0t--
代入数据,解得:t=0.4s或t=2s(舍去)
故滑离时物块的速度:v=amt=2×0.4=0.8m/s
答:(1)物块的加速度为2m/s2,木板的加速度为3m/s2;
(2)物块滑离木板时的速度为0.8m/s.
解析
解:(1)物块与木板间的摩擦作用使得物块与木板一起运动
加速度am=μg=2m/s2
木板的加速度设为aM,则:μmg+μ(m+M)g=MaM
解得:aM=3m/s2
(2)木块离开木板的条件是,两者的相对位移至少是L,
设物块经ts从木板上滑落,则 L=v0t--
代入数据,解得:t=0.4s或t=2s(舍去)
故滑离时物块的速度:v=amt=2×0.4=0.8m/s
答:(1)物块的加速度为2m/s2,木板的加速度为3m/s2;
(2)物块滑离木板时的速度为0.8m/s.
如图所示为阿特伍德设计的装置,不考虑绳与滑轮的质量,不计轴承摩擦、绳与滑轮间的摩擦.初始时两人均站在水平地面上;当位于左侧的甲用力向上攀爬时,位于右侧的乙始终用力抓住绳子,最终至少一人能到达滑轮.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对甲有:F-mAg=mAaA,解得,对乙有:F-mBg=mBaB,解得:
.
当甲的质量大,则甲的加速度小,根据l=知,甲的运动时间长,所以乙先到达滑轮.
当甲乙的质量相等,则运动时间相同,同时到达滑轮.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8m,B点距C点的距离L=2.0m.(滑块经过B点时没有能量损失,g=10m/s2),求:
(1)滑块在运动过程中的最大速度;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ;
(3)滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小.
正确答案
解:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1
根据牛顿第二定律,有
mgsin30°=ma1
根据运动学公式,有
解得:vm=4m/s
即滑块在运动过程中的最大速度为4m/s.
(2)滑块在水平面上运动的加速度大小为a2
根据牛顿第二定律,有
μmg=ma2
根据运动学公式,有
vm2=2a2L
解得:μ=0.4
即滑块与水平面间的动摩擦因数μ为0.4.
(3)滑块在斜面上运动的时间为t1
根据运动学公式,有
vm=a1t1
得t1=0.8s
由于t>t1,
故滑块已经经过B点,做匀减速运动t-t1=0.2s
设t=1.0s时速度大小为v
根据运动学公式,有
v=vm-a2(t-t1)
解得:v=3.2m/s
滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小为3.2m/s.
解析
解:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1
根据牛顿第二定律,有
mgsin30°=ma1
根据运动学公式,有
解得:vm=4m/s
即滑块在运动过程中的最大速度为4m/s.
(2)滑块在水平面上运动的加速度大小为a2
根据牛顿第二定律,有
μmg=ma2
根据运动学公式,有
vm2=2a2L
解得:μ=0.4
即滑块与水平面间的动摩擦因数μ为0.4.
(3)滑块在斜面上运动的时间为t1
根据运动学公式,有
vm=a1t1
得t1=0.8s
由于t>t1,
故滑块已经经过B点,做匀减速运动t-t1=0.2s
设t=1.0s时速度大小为v
根据运动学公式,有
v=vm-a2(t-t1)
解得:v=3.2m/s
滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小为3.2m/s.
一长轻质木板置于光滑水平地面上,木板上放质量分别为mA=1kg和mB=2kg的A、B两物块,A、B与木板之间的动摩擦因数都为μ=0.2,水平恒力F作用在A物块上,如图所示(重力加速度g取10m/s2).则( )
正确答案
解析
解:A与木板间的最大静摩擦力fA=μmAg=0.2×1×10N=2N,
B与木板间的最大静摩擦力fB=μmBg=0.2×2×10N=4N,
A、F=1N<fA,所以AB即木板保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,故A错误;
B、若F=1.5N<fA,所以AB即木板保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,根据牛顿第二定律得:
F-f=mAa,所以A物块所受摩擦力f<F=1.5N,故B错误;
C、F=4N>fA,所以A在木板上滑动,B和木板整体受到摩擦力2N,轻质木板,质量不计,所以B的加速度a==
=1m/s2
对B进行受力分析,摩擦力提供加速度,f′=mBa=2×1=2N,故C错误;
D、F=8N>fA,所以A相对于木板滑动,B和木板整体受到摩擦力2N,轻质木板,质量不计,所以B的加速度a==
=1m/s2故D正确.
故选:D.
在平直铁轨上以60m/s速度行驶的动车组车箱内,乘客突然发现,悬挂在箱顶上的物体悬线向车前进方向偏离竖直方向θ=14°角,如图所示,从此刻起动车组保持该情形不变,求:(tan14°=0.25,g=10m/s2)
(1)动车组是匀加速直线运动还是匀减速直线运动;
(2)动车组的加速度大小;
(3)动车组若作匀减速直线运动,30s内运动的距离.
正确答案
解:
(1)由图可知,合力方向水平向左,而速度水平向右,动车组做匀减速直线运动;
(2)球所受合外力为:F=mgtanθ,故其加速度为:a==gtan14°=2.5m/s2
车与球的加速相同,也是2.5m/s2
(3)设经过时间t车停止,则有:
故24s以后,车就停止了,30s内的位移为:
答:
(1)动车组是匀减速直线运动;
(2)车的加速度为2.5m/s2
(3)动车组若作匀减速直线运动,30s内运动的距离为720m
解析
解:
(1)由图可知,合力方向水平向左,而速度水平向右,动车组做匀减速直线运动;
(2)球所受合外力为:F=mgtanθ,故其加速度为:a==gtan14°=2.5m/s2
车与球的加速相同,也是2.5m/s2
(3)设经过时间t车停止,则有:
故24s以后,车就停止了,30s内的位移为:
答:
(1)动车组是匀减速直线运动;
(2)车的加速度为2.5m/s2
(3)动车组若作匀减速直线运动,30s内运动的距离为720m
一弹簧上端固定,下端挂一质量200克的物体,平衡时弹簧伸长1厘米,弹簧的劲度系数K=______N/m,现把物体再往下拉1厘米然后放手,刚放手瞬间,物体的加速度a=______,加速度方向向______.(取10m/s2)
正确答案
200
10m/s2
竖直向上
解析
解:当物体悬挂在弹簧下时,弹簧伸长量为1cm,此时物体处于平衡状态,弹簧拉力与重力大小相等故有:F=mg=0.2×10N=2N,又此时弹簧伸长量x=1cm=0.01m,根据胡克定律F=kx有,此时弹簧的劲度系数为:;
当再把物体下拉1cm时,此时弹簧伸长量为:x′=2cm=0.02m,
弹力大小为:F′=kx′=200×0.02N=4N
此时物体受弹簧拉力和重力作用,合力大小为:F合=F′-mg=4-0.2×10N=2N
根据牛顿第二定律物体产生的加速度为:
由于合力与弹簧弹力方向一致,故加速度方向竖直向上.
故答案为:200,10m/s2,竖直向上.
A、B两球的质量均为m,两球之间用轻弹簧相连,放在倾角为30°的光滑斜面上,A球左侧靠墙,用大小为mg沿斜面向下的力F推B球,A、B静止,如图所示.然后突然将力F撤去,在撤去力F的瞬间,A、B两球的加速度分别为( )
正确答案
解析
解:开始弹簧的弹力F弹=mg+mgsin30°=1.5mg,
撤去F后,弹簧的弹力不变,对A分析,在沿斜面方向上受弹簧的弹力和墙壁的弹力,合力为零,则A的加速度为零.
对B,根据牛顿第二定律得:,故C正确,A、B、D错误.
故选:C
物体由静止开始运动,所受合力变化如图所示,则在3s内物体位移最大的是( )
正确答案
解析
解:由图示图象可知,物体在每秒内所受的合力大小分别为1N、3N、5N,
开始时的合力越大,物体的加速度越大,每秒结束时的速度越大,
由x=v0t+at2可知,物体在相等时间(t=1s内)的位移越大,
因此第一秒内合力为5N、第二秒内合力为3N、第三秒内合力为1N时,物体的位移最大;
故选:B.
(2015秋•潮州期末)如图所示,一个物体由A点出发分别到达C1,C2,C3,物体在三条轨道上的摩擦不计,则下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:ACD、设任一斜面的倾角为θ,斜面的高为h.
根据牛顿第二定律得:a==gsinθ,则在AC1上运动的加速度最大;AC3上运动的加速度最小
位移大小为:x=,根据x=
gsinθt2
得:t=,则可知,θ越大,t越短,可知到AC1的时间最短,故A错误,CD正确.
B、物体下滑过程中,机械能守恒,则知在 C1、C2、C3处的动能相等,速度大小相等.故B错误.
本题选错误的;故选:AB.
如图所示,传送带的水平部分长为L,运动速率恒为v,在其左端放上一无初速的小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左到右的运动时间不可能为( )
正确答案
解析
解:①当木块一直做匀加速直线运动.
若木块一直做匀加速直线运动到达右端时的速度还未达到v.
根据牛顿第二定律得,a=μg.
根据L=,解得
.
若木块一直做匀加速直线运动到达右端时的速度刚好为v.
根据L=
解得t=
②当木块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动.
匀加速直线运动的时间,匀加速直线运动的位移
则匀速直线运动的位移
则匀速直线运动的时间
则总时间为t=.故B、C、D正确,A错误.
本题选不可能的,故选A.
如图所示,一质量为m的物块放在水平地面上,现在对物块施加一个大小为F的水平恒力,使物块从静止开始向右移动距离s后立即撤去F,物块与水平地面的动摩擦因数为μ求:
(1)撤去F时,物块的速度大小;
(2)撤去F后,物块还能滑行多远?
正确答案
解:
(1)力F作用过程中,物块速度为v,由(F-μmg)s=mv2-0
所以v=
(2)设撤去后滑行距离为s′
全过程(F-μmg)s-μmgs′=0-0
解得:s′=(-1)s
答:(1)撤去F时,物块的速度大小;
(2)撤去F后,物块还能滑行(-1)s.
解析
解:
(1)力F作用过程中,物块速度为v,由(F-μmg)s=mv2-0
所以v=
(2)设撤去后滑行距离为s′
全过程(F-μmg)s-μmgs′=0-0
解得:s′=(-1)s
答:(1)撤去F时,物块的速度大小;
(2)撤去F后,物块还能滑行(-1)s.
质量为m的子弹以v0的初速度打击重沙袋,已知射入沙袋中所受平均阻力为f,求:在沙袋中能前进的距离.
正确答案
解:子弹射入重沙袋的过程中,做匀减速直线运动,
根据牛顿第二定律得:
a=
根据匀变速直线运动位移速度公式得:
x=
答:在沙袋中能前进的距离为.
解析
解:子弹射入重沙袋的过程中,做匀减速直线运动,
根据牛顿第二定律得:
a=
根据匀变速直线运动位移速度公式得:
x=
答:在沙袋中能前进的距离为.
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