- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示,两相同小球a,b用轻弹簧A,B连接并悬挂在天花板上保持静止,水平力F作用在a上并缓慢拉a,当B与竖直方向夹角为60°时,A、B伸长量刚好相同,若A,B的劲度系数分别为k1、k2,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、先对b球受力分析,受重力和拉力,根据平衡条件,有:
F1=mg
再对a、b球整体受力分析,受重力、拉力和弹簧的拉力,如图所示:
根据平衡条件,有:
F2==4mg
根据胡克定律,有:
F1=k1x
F2=k2x
故,故A错误,B正确;
C、由图可知,F==2
mg;则a球的加速度为:2
g;故C正确;
D、球a受重力、拉力和两个弹簧的拉力,撤去拉力F瞬间,其余3个力不变,故加速度一定不为零,故D错误;
故选:BC.
汽车以25m/s的速度匀速直线行驶,在它后面有一辆摩托车,当两车相距1000m时,摩托车从静止起动做匀加速运动追赶汽车,摩托车的最大速度可达30m/s,若使摩托车在4min时刚好追上汽车.求:
(1)摩托车做匀加速运动的加速度a.
(2)摩托车追上汽车前两车相距最大距离x.
正确答案
解:(1)设摩托车在追上之前还没达到最大速度,则有:
即:
解得:a=0.243m/s2
此时摩托车的速度为:v=at=0.243×240m/s=58.33m/s,故可知摩托车不是一直加速,
设在t0时,摩托车达到最大速度,此后摩托车匀速运动,则有:
其中:
代入数据解得:a=2.25m/s2
(2)速度相等时距离最大,即:v2=at1,
解得:t1=
则最大距离为:
=1000+25×
=1138.89m
答:(1)摩托车做匀加速运动的加速度为2.25m/s2.
(2)摩托车追上汽车前两车相距最大距离为1138.89m.
解析
解:(1)设摩托车在追上之前还没达到最大速度,则有:
即:
解得:a=0.243m/s2
此时摩托车的速度为:v=at=0.243×240m/s=58.33m/s,故可知摩托车不是一直加速,
设在t0时,摩托车达到最大速度,此后摩托车匀速运动,则有:
其中:
代入数据解得:a=2.25m/s2
(2)速度相等时距离最大,即:v2=at1,
解得:t1=
则最大距离为:
=1000+25×
=1138.89m
答:(1)摩托车做匀加速运动的加速度为2.25m/s2.
(2)摩托车追上汽车前两车相距最大距离为1138.89m.
一个质量m=2kg的物体从空中由静止下落,已知物体所受空气阻力大小Ff=10N,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)物体下落时的加速度大小;
(2)物体下落时间t=2s时(物体未着地)的位移大小.
正确答案
解析
解:(1)物体受重力和阻力,根据牛顿第二定律,有:
(2)物体下落时间t=2s时(物体未着地)的位移大小:
答:(1)物体下落时的加速度大小为5m/s2;
(2)物体下落时间t=2s时(物体未着地)的位移大小为10m.
如图所示,已知斜面O处的竖直杆OA与斜面的OB部分的长度均为L,在光滑杆AB上的圆环从A端由静止开始滑下,圆环滑到B端的时间为______.
正确答案
解析
解:设AB和竖直方向的夹角为θ,根据牛顿第二定律得,圆环在AB杆上下滑的加速度a=,
根据几何关系知,AB的长度x=2Lcosθ,
根据x=得,t=
.
故答案为:.
长度为L的轻质细杆,一端固定有一质量为m的小球,则小球以轻质细杆的另一端为圆心在竖直面内刚好做圆周运动时在最高点的最小速度为______,若把轻质细杆改成细绳,则小球在竖直面内刚好做圆周运动时在最高点的最小速度又为______.
正确答案
零
解析
解:轻杆带着物体做圆周运动,只要物体能够到达最高点就可以了,所以速度可以为零,故在最高点的最小速度为零;
若把轻质细杆改成细绳,小球在最高点绳子的拉力与重力的合力提供向心力,当绳子的拉力为零时,刚好做圆周运动,速度最小,则有;
v=
故答案为:零;
两个完全相同的物块A、B,质量均为m=1kg,沿同一粗糙水平面以相同的初速度从同一位置开始运动.它们速度随时间的变化关系如图所示,图中的两条直线分别表示A物块受到水平拉力F作用和B物块不受拉力作用的v-t图象.求:
(1)4s末物块A、B之间的距离x;
(2)物块A所受拉力F的大小.
正确答案
解:(1)设A、B两物块4s内的位移分别为x1、x2由图象得:
所以有:x=x1-x2=19 m
(2)设A、B两物块的加速度分别为a1、a2,由v-t图象可知:A、B的初速度v0=6m/s,A物体的末速度v1=8m/s,B物体的末速度v2=0,
a1=…①
a2=…②
负号表示加速度方向与初速度方向相反.对A、B两物块分别由牛顿第二定律得:
F-Ff=ma1…③
-Ff=ma2…④
由①~④式可得:F=2.5N
答:(1)4s末物块A、B之间的距离为19m.
(2)物块A所受拉力F的大小为2.5N
解析
解:(1)设A、B两物块4s内的位移分别为x1、x2由图象得:
所以有:x=x1-x2=19 m
(2)设A、B两物块的加速度分别为a1、a2,由v-t图象可知:A、B的初速度v0=6m/s,A物体的末速度v1=8m/s,B物体的末速度v2=0,
a1=…①
a2=…②
负号表示加速度方向与初速度方向相反.对A、B两物块分别由牛顿第二定律得:
F-Ff=ma1…③
-Ff=ma2…④
由①~④式可得:F=2.5N
答:(1)4s末物块A、B之间的距离为19m.
(2)物块A所受拉力F的大小为2.5N
如图,质量为M、长为L、高为h的矩形滑块置于水平地面上,滑块与地面间动摩擦因数为μ;滑块上表面光滑,其右端放置一个质量为m的小球.用水平外力击打滑块左端,使其在极短时间内获得向右的速度v0,经过一段时间后小球落地.求小球落地时距滑块左端的水平距离.
正确答案
解:滑块的左端到达小球正上方这段时间内,小球速度始终为零,而滑块与地面间的压力为:FN=(m+M)g
由牛顿第二定律滑块加速度为:,
小球到达滑块前方时,滑块的速度为:.
滑块的左端到达小球正上方后,小球掉落做自由落体,时间,
滑块的加速度a′=μg
①若此时滑块的速度没有减小到零,在t时间内滑块向右运动的距离为:=
②若在t时间内滑块已经停下来,则:
答:若滑块停止前小球已经掉落,则其位移为:s=
若滑块停止前小球没有掉下来,则其位移为:s′=
解析
解:滑块的左端到达小球正上方这段时间内,小球速度始终为零,而滑块与地面间的压力为:FN=(m+M)g
由牛顿第二定律滑块加速度为:,
小球到达滑块前方时,滑块的速度为:.
滑块的左端到达小球正上方后,小球掉落做自由落体,时间,
滑块的加速度a′=μg
①若此时滑块的速度没有减小到零,在t时间内滑块向右运动的距离为:=
②若在t时间内滑块已经停下来,则:
答:若滑块停止前小球已经掉落,则其位移为:s=
若滑块停止前小球没有掉下来,则其位移为:s′=
水平地面上有一个质量m=10Kg的物体,在F=10N水平向右拉力作用下,向右作匀速直线运动,那么在刚刚撤去水平拉力F时,物体的加速度大小及方向是( )
正确答案
解析
解:在F=10N水平向右拉力作用下,向右匀速运动,此时物体受力平衡,当撤去F时物体的加速度为:a==
m/s2=1m/s2
方向水平向左.
故选:B
一质量为m的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度的大小为g,g为重力加速度.人对电梯底部的压力为( )
正确答案
解析
解:对人分析,根据牛顿第二定律得,N-mg=ma,解得N=,所以人对电梯底部的压力为
.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ(设μ为定值),某同学经查阅资料知道:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复原长过程中,弹力所做的功为
kx2.于是他设计了下述实验:
第一步:如图所示,将弹簧的一端固定在竖直墙上,使滑块紧靠弹簧将其压缩,松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止;
第二步:将滑块挂在竖直放置的弹簧下,弹簧伸长后保持静止状态.
回答下列问题:
(1)对于松手后滑块在水平桌面上滑动过程中有关物理量的描述,下列说法正确的是______
A.当弹簧恢复原长时,滑块的加速度达最大值
B.当弹簧恢复原长时,滑块的速度达最大值
C.滑块的加速度先增大后减小,然后保持不变
D.滑块的加速度先减小后增大,然后保持不变
(2)你认为该同学应该用刻度尺直接测量的物理量是(写出名称并用符号表示):_______.
(3)用直接测得的物理量表示滑块与水平桌面间动摩擦因数μ的计算式μ=______.
正确答案
D
弹簧的原长L0,弹簧被压缩时的长度L1,滑块滑行的距离S,弹簧悬挂滑块时的长度L2,
解析
解:(1)松手后滑块在水平桌面上滑动过程中受到弹簧弹力和摩擦力的作用,根据牛顿第二定律得:
a=,滑块向右运动时,弹力减小,加速度减小,当弹力等于摩擦力时,加速度为零,速度达到最大值,木块继续向右运动,弹力进一步减小,加速度反向增大,木块做减速运动,当速度等于零时,加速度为零,故D正确,ABC错误.
故选D
(2)该过程中,物体运动克服摩擦力做功,消耗弹性势能,即弹簧弹力做的正功等于克服摩擦力做功,所以要求弹簧弹力做功的大小,根据W=kx2,需要测量弹簧的形变量,即原长和压缩后的长度的差值,需要测量弹簧的劲度系数,可以根据弹簧挂物体时处的平衡状态求出劲度系数,
在整个过程中根据功能关系有:kx2=mgμS,所以要测量物体滑行的距离S,
(3)根据题意,弹簧弹力做功为:W=kx2=
k(l0-l1)2 ①
设滑块质量为m,有:kx=mg,即:k(l2-l0)=mg ②
根据功能关系有:W=k(l0-l1)2=mgμS ③
联立①②③解得:μ=
故答案为:(1)D;(2)弹簧的原长L0,弹簧被压缩时的长度L1,滑块滑行的距离S,弹簧悬挂滑块时的长度L2,(3)
民航客机一般都有紧急出口,发生意外情况紧急着陆后,打开紧急出口,狭长的气囊会自动充气,生成一条连接出口与地面的斜面,人员可沿斜面滑行到地上.若机舱口下沿距地面4m,气囊所构成的斜面长度为5m,一个质量为60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N,人滑至气囊底端时速度有多大?
正确答案
解:根据牛顿第二定律得,mgsinθ-f=ma.
解得a==4m/s2.
根据速度位移公式得,v2=2ax
解得v=.
答:人滑至气囊底端时速度为m/s.
解析
解:根据牛顿第二定律得,mgsinθ-f=ma.
解得a==4m/s2.
根据速度位移公式得,v2=2ax
解得v=.
答:人滑至气囊底端时速度为m/s.
如图所示,贴着竖直墙面的物体A的质量mA=1.0kg,放在水平面上的物体B的质量mB=1.0g,绳和滑轮间的摩擦均不计,且绳的OB部分水平,OA部分竖直,A和B恰好作匀加速运动,加速度大小为2m/s2,g取10m/s2,求:
(1)物体B与桌面间的动摩擦因数为多大?
(2)若A离地高度为0.6m,由静止释放B,当A落地之后立即停止运动,且整个过程中B不会与定滑轮相碰,则B滑行的总距离为多少?
正确答案
解:(1)A、B一起匀加速运动时,由整体的牛顿第二定律得:
mg-μmg=2ma①
联立解得:μ=0.6②
(2)对于从释放到A落地运动过程,设落地速度为v,由动能定理得:
mgh-③
A落地后,B做匀减速运动,加速度大小为:
a=μg④
B物体匀减速运动的位移为:s=⑤
B滑行的总距离为:x=h+s⑥
联立②③④⑤⑥得,x=0.8m
答:(1)物体B与桌面间的动摩擦因数为0.6;
(2)滑行的总距离为0.8m.
解析
解:(1)A、B一起匀加速运动时,由整体的牛顿第二定律得:
mg-μmg=2ma①
联立解得:μ=0.6②
(2)对于从释放到A落地运动过程,设落地速度为v,由动能定理得:
mgh-③
A落地后,B做匀减速运动,加速度大小为:
a=μg④
B物体匀减速运动的位移为:s=⑤
B滑行的总距离为:x=h+s⑥
联立②③④⑤⑥得,x=0.8m
答:(1)物体B与桌面间的动摩擦因数为0.6;
(2)滑行的总距离为0.8m.
如图所示,质量mA=3.0kg的物体A和质量为mB=2.0kg的物体B紧靠着放在光滑水平面上.从某一时刻t=0起,对B施加向右的水平恒力F2=4.0N,同时对A施加向右的水平变力F1,当t=0时,F1为24N,以后每秒钟均匀减小2.0N,即F1=24-2t(N).那么在2秒末两物体的加速度a2=______m/s2; 从t=0起,经过______s时间两物体分离.
正确答案
4.8
9
解析
解:当A、B恰好分离时,之间的弹力减为零,加速度相同,对物体B受力分析,受重力、支持力和拉力F2,根据牛顿第二定律,有:F2=mBa,
解得:;
此时A受重力、支持力和推力F1,根据牛顿第二定律,有:F1=mAa=3×2=6N;
由于F1=24-2t(N),故t=9s;
2s时AB整体受重力、支持力、两个推力,根据牛顿第二定律,有:
F1+F2=(mA+mB)a′
解得:a′==4.8m/s2;
故答案为:4.8,9.
杂技中的“顶竿”由两个演员共同表演:站在地面上的演员肩部顶住一根长竹竿,另一演员爬至竹竿顶端由静止开始下滑,滑到竹竿底部时速度正好为零.若通过传感器测出竿上演员自竿顶滑下过程中顶竿人肩部的受力情况如图(a)所示.已知竹竿上演员质量为m1=40kg,竹竿质量m2=l0kg,竹竿始终保持竖直,g=l0m/s2.
(1)取向下为正方向,请在图(b)画出竹竿上的人下滑过程中的加速度a随时间t变化的图象(不要求写出计算过程);
(2)估测出竹竿的长度h.
正确答案
解:(1)以人为研究对象,人加速下滑过程中受重力mg和杆对人的作用力F1,由题图可知,在0-4s内人加速下滑,此过程中杆对人的作用力
F1=460-100=360 N.
由牛顿第二定律得
mg-F1=ma1,
则a1=1m/s2.方向竖直向下.
在4-6s内人减速下滑,此过程中杆对人的作用力
F1=580-100=480 N.
由牛顿第二定律得
F1-mg=ma2,
则a2=2m/s2.方向竖直向上.
所以竹竿上的人下滑过程中的加速度a随时间t变化的图象如图所示;
(2)4s末人的速度达到最大,则v=a1t1=4 m/s.
0-4s内,下滑的距离为:h1=t1=8m
4-6s内,下滑的距离为:h2=t2=4m
杆的长度h=h1+h2=12m.
答:(1)如下如图所示;
(2)竹竿的长度h为12m.
解析
解:(1)以人为研究对象,人加速下滑过程中受重力mg和杆对人的作用力F1,由题图可知,在0-4s内人加速下滑,此过程中杆对人的作用力
F1=460-100=360 N.
由牛顿第二定律得
mg-F1=ma1,
则a1=1m/s2.方向竖直向下.
在4-6s内人减速下滑,此过程中杆对人的作用力
F1=580-100=480 N.
由牛顿第二定律得
F1-mg=ma2,
则a2=2m/s2.方向竖直向上.
所以竹竿上的人下滑过程中的加速度a随时间t变化的图象如图所示;
(2)4s末人的速度达到最大,则v=a1t1=4 m/s.
0-4s内,下滑的距离为:h1=t1=8m
4-6s内,下滑的距离为:h2=t2=4m
杆的长度h=h1+h2=12m.
答:(1)如下如图所示;
(2)竹竿的长度h为12m.
水平传送带两传动轮之间的距离为L,传送带以恒定速率v水平向右传送,在其左端无初速度释放一小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为 μ,则木块从左端运动到右端的时间不可能是( )
正确答案
解析
解:若木块沿着传送带的运动是一直加速,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma ①
根据位移时间公式,有L= ②
由①②解得
.故C正确.
若木块沿着传送带的运动是先加速后匀速,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma ③
根据速度时间公式,有
v=at1 ④
根据速度位移公式,有
v2=2ax1 ⑤
匀速运动过程,有
L-x1=vt2 ⑥
由③④⑤⑥解得
t=t1+t2=.故A正确.
如果物体滑到最右端时,速度恰好增加到v,根据平均速度公式,有
L=v平均t=
故
t=.故D正确.
因为物块不可能一直做匀速直线运动,所以运动的时间不可能为.故B错误.
本题选不可能的,故选B.
扫码查看完整答案与解析