- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示,小球以某一初速度v0沿固定光滑斜面从底端向上运动,已知斜面倾角为θ=30°,小球经过时间t返回到原出点,那么,小球到达最大高度一半处的速度大小为( )
正确答案
解析
解:由题得知,小球运动具有对称性,则小球下滑的时间为.由牛顿第二定律得,小球在斜面上运动的加速度大小为:a=
=0.5g
则斜面的长度为:L==
当小球到达最大高度一半时,离斜面顶端的距离为,设此时速度大小为v,则有:
得:v==
=
选项ABD错误,C正确.
故选C
质量为2kg的物体,在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图所示.g取10m/s2,则物体与水平面间的动摩擦因数μ=______; 水平推力F=______N.
正确答案
0.2
6
解析
解:(1)设物体做匀减速直线运动的时间为△t2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2,
则:=-2m/s2…①
设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律,有:
Ff=ma2…②
Ff=-μmg…③
联立①②③得:…④
(2)设物体做匀加速直线运动的时间为△t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1,则:
…⑤
根据牛顿第二定律,有F+Ff=ma1…⑥
联立③⑤⑥得:F=μmg+ma1=6N
故答案为:0.2,6
如图所示,A、B为两个质量相等的小球,由细线相连,再用轻质弹簧悬挂起来,在A、B间细线烧断后的瞬间,A、B的加速度分别是( )
正确答案
解析
解:对整体分析,弹簧的拉力为F′=2mg,细线的弹力F=mg,剪断细绳的瞬间,对A,瞬间加速度,方向竖直向上.
对B,只受重力的作用,故加速度的大小为,方向向下,故C正确,ABD错误.
故选:C.
传送带AB始终保持v=1m/s的速度水平移动,将一物块从离皮带很近处轻轻放在A点,物体与皮带间的动摩擦因数为0.1,AB之间的距离L=2.5m.求物体由A运动到B所用的时间.
正确答案
解:物体的加速度:a=,
当速度达到1m/s时,物块的位移:x=m=0.5m<2.5m.
物块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动.
则匀加速直线运动的时间:t1==1s,
匀速直线运动的时间:t2==2s;
物体从A点运动到B点所经历的时间:t=t1+t2=3s.
答:物体由A运动到B所用的时间为3s
解析
解:物体的加速度:a=,
当速度达到1m/s时,物块的位移:x=m=0.5m<2.5m.
物块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动.
则匀加速直线运动的时间:t1==1s,
匀速直线运动的时间:t2==2s;
物体从A点运动到B点所经历的时间:t=t1+t2=3s.
答:物体由A运动到B所用的时间为3s
海豚靠尾部来推动下部的水,能够从水中高高跃起,被誉为“会飞的鱼”.一身长L1=1.8m,质量m=65kg的海豚,跃起后从h1=1.0m的高度处自由落下,尾部接触水面后经过时间t=0.25s身体速度降为零.假设下降阶段尾部与水面的作用力是恒力,求下降阶段尾部与水面的作用力F和鱼在下降阶段在水中下降的高度.(取g=10m/s2)
正确答案
解:自由下落1m的末速度为:
m/s
在减速时间为0.25s的匀减速阶段,重心下落的高度:
h=
加速度:a==8
m/s2
设尾部与水面的作用力为F,由牛顿第二定律,有:
F-mg=ma
解得:
F=m(g+a)=65×(10+8)=1230N
答:下降阶段尾部与水面的作用力F为1230N,鱼在下降阶段在水中下降的高度为0.56m.
解析
解:自由下落1m的末速度为:
m/s
在减速时间为0.25s的匀减速阶段,重心下落的高度:
h=
加速度:a==8
m/s2
设尾部与水面的作用力为F,由牛顿第二定律,有:
F-mg=ma
解得:
F=m(g+a)=65×(10+8)=1230N
答:下降阶段尾部与水面的作用力F为1230N,鱼在下降阶段在水中下降的高度为0.56m.
如图所示,质量为30kg的小孩坐在10kg的雪橇上,大人用与水平方向成37°斜向上的大小为100N的拉力拉雪橇,使雪橇沿水平地面向右匀速运动(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10N/kg),求:
(1)地面对雪橇的支持力;
(2)地面对雪橇的摩擦力;
(3)地面与雪橇之间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)以小孩和雪橇整体为研究对象,总重力G=(30+10)×10N=400N
分析整体的受力情况如图,
由于雪橇沿水平地面做匀速直线运动,则有
N+Fsin37°=G
得地面对雪橇的支持力N=G-Fsin37°=400N-100N×0.6=340N
(2)雪橇所受的滑动摩擦力大小为f=Fcos37°=100×0.8N=80N
(3)由f=μN得:μ==
≈0.24
答:(1)地面对雪橇的支持力是340N.
(2)地面对雪橇的摩擦力是80N;
(3)地面与雪橇之间的动摩擦因数是0.24.
解析
解:(1)以小孩和雪橇整体为研究对象,总重力G=(30+10)×10N=400N
分析整体的受力情况如图,
由于雪橇沿水平地面做匀速直线运动,则有
N+Fsin37°=G
得地面对雪橇的支持力N=G-Fsin37°=400N-100N×0.6=340N
(2)雪橇所受的滑动摩擦力大小为f=Fcos37°=100×0.8N=80N
(3)由f=μN得:μ==
≈0.24
答:(1)地面对雪橇的支持力是340N.
(2)地面对雪橇的摩擦力是80N;
(3)地面与雪橇之间的动摩擦因数是0.24.
如图所示,小球A、B、C的质量均为m,A、B间用细线相连,B、C间用轻质弹簧k1相连,然后用轻质弹簧k2悬挂而静止,则在剪断A、B间细线的瞬间,A、B、C的加速度分别是( )
正确答案
解析
解:剪断细线前,对ABC整体分析,弹簧1的弹力F1=3mg,对C分析,弹簧2的弹力F2=mg,
剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,隔离对A分析,,隔离对B分析,
,C所受的合力仍然为零,则aC=0,故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
水平传送带长10m,以2m/s速度匀速运动.若被传送物体从静止开始放上其左端,则经______s将过另一端,已知μ=0.1,取g=10m/s2.
正确答案
6
解析
解:根据牛顿第二定律得,物体做匀加速直线运动的加速度a=μg=1m/s2,速度达到传送带速度的时间,匀加速直线运动的位移
,则匀速直线运动的位移x2=10-2m=8m,则匀速直线运动的时间
.则t=t1+t2=6s.
故答案为:6
一质量为m的物体,沿半径为R的向下凹的圆形轨道滑行,如图所示,经过最低点的速度为v,物体与轨道之间的动摩檫因数为μ,则它在最低点时受到的摩檫力为( )
正确答案
解析
解:物块滑到轨道最低点时,由重力和轨道的支持力提供物块的向心力,由牛顿第二定律得
FN-mg=m 得到FN=m(g+
)
则当小物块滑到最低点时受到的摩擦力为f=μFN=μm(g+).
故选C
如图所示,质量相同的木块A、B用轻弹簧相连,静止在光滑水平面上.弹簧处于自然状态.现用水平恒力F向右推A,则从开始推A到弹簧第一次被压缩到最短的过程中,当两木块速度相同时,加速度aA______aB;当两木块加速度相同时,速度vA______vB.(选填>、=、<)
正确答案
<
>
解析
解:开始时(t=0时刻),物体A的加速度为,物体B的加速度为零,故物体A的速度会大于B的速度,弹簧会被压缩,弹力会不断增加,故物体A的加速度逐渐减小,而B的加速度逐渐增大.在 aA=aB 之前,A的加速度总大于B的加速度,所以aA=aB时,vA>VB.
此后A的加速度继续减小,B的加速度继续增大,所以vA=vB时,aB>aA.
故答案为:<,>.
一质量M=0.2kg的长木板静止在水平面上,长木板与水平面间的滑动摩擦因数μ1=0.1,一质量m=0.2kg的小滑块以v0=1.2m/s的速度从长木板的左端滑上长木板,滑块与长木板间滑动摩擦因数μ2=0.4(如图所示).求:
(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相同?
(2)从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块滑动的距离为多少?(滑块始终没有滑离长木块)
正确答案
解:(1)小滑块受到的滑动摩擦力为f2,方向向左
f2=μ2mg=0.8N,
长木板受到小滑块给予的滑动摩擦力f2′,方向向右
f2′=f2=0.8N
长木板受地面的滑动摩擦力f1=μ1(m+M)g=0.4N.
f1方向向左,f2′>f1,长木板向右加速,小滑块向右做减速运动,长木块的加速度为a1,小滑块加速度为a2,根据牛顿第二定律
a1=μ2g=2m/s2,a2==4m/s2,
当小滑块与长木板的速度相等时,v0-a2t=a1t,
所以t=0.2s
即经过0.2s的时间小滑块与长木板速度相同.
(2)由于小滑块与长木板相对静止,它们一起做匀减速运动,设共同加速度大小为a,一起做匀减速运动的距离为S2
f1=μ1(m+M)g=(m+M)a
故
a=μ1g=1m/s2
一起减速的初速度为木块加速运动的末速度,故减速的初速度为v=0.4m/s
S2==0.08m
设相对运动过程小滑块运动的距离为S1
S1=v0t-a2t2=0.16m
整个过程中,小滑块滑动运动的距离S
S=S1+S2=0.24m
即从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块滑动的距离为0.24m.
解析
解:(1)小滑块受到的滑动摩擦力为f2,方向向左
f2=μ2mg=0.8N,
长木板受到小滑块给予的滑动摩擦力f2′,方向向右
f2′=f2=0.8N
长木板受地面的滑动摩擦力f1=μ1(m+M)g=0.4N.
f1方向向左,f2′>f1,长木板向右加速,小滑块向右做减速运动,长木块的加速度为a1,小滑块加速度为a2,根据牛顿第二定律
a1=μ2g=2m/s2,a2==4m/s2,
当小滑块与长木板的速度相等时,v0-a2t=a1t,
所以t=0.2s
即经过0.2s的时间小滑块与长木板速度相同.
(2)由于小滑块与长木板相对静止,它们一起做匀减速运动,设共同加速度大小为a,一起做匀减速运动的距离为S2
f1=μ1(m+M)g=(m+M)a
故
a=μ1g=1m/s2
一起减速的初速度为木块加速运动的末速度,故减速的初速度为v=0.4m/s
S2==0.08m
设相对运动过程小滑块运动的距离为S1
S1=v0t-a2t2=0.16m
整个过程中,小滑块滑动运动的距离S
S=S1+S2=0.24m
即从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块滑动的距离为0.24m.
(2015秋•红桥区期末)如图所示,光滑水平面上,甲、乙物体在F1、F2二力作用下运动,已知F1<F2,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B撤去作用力之前,由牛顿第二定律得:
对整体:a=…①
对乙:F2-F=m2a…②
联立得:甲对乙的作用力F=;
A、由①知,若撤去F1,加速度一定增大,故A正确.
B、由①知,若撤去F2,由于F2-F1与F1的大小关系无法确定,所以乙的加速度不一定增大,故B错误;
C、由②知,若撤去F1,甲对乙的作用力一定减少,乙对甲的作用力也减小,故C正确.
D、由②知,若撤去F2,甲对乙的作用力一定减少,乙对甲的作用力一定减少,故D正确.
故选:ACD.
如图所示,放在水平地面上的长木板B,长为:l m.,质量为2kg,B与地面之间的动摩擦因数为0.2.一质量为3kg的小铅块A,放在B的左端,A、B之间的动摩擦因数为0.4,当A以3m/s的初速度向右运动之后,求最终A对地的位移和A对B的位移.
正确答案
解:对A:=-4m/s2.
对B:=1m/s2.
A对地做匀减速运动,B对地做匀加速运动,设经过时间t,A的位移为xA,B的位移为xB,两者达到共同速度v,然后共同做匀减速运动,最后停止.
对A:v=v0+aAt
对B:v=aBt
代入数据,得:v=0.6m/s,t=0.6s,xA=1.08m,xB=0.18m
A对B的位移△x=xA-xB=0.9m
A、B共同运动的加速度=-2m/s2.
x0==0.09m.
最终A对地的位移x总=xA+x0=1.17m.
故最终A对地的位移1.17m.A对B的位移为0.9m.
解析
解:对A:=-4m/s2.
对B:=1m/s2.
A对地做匀减速运动,B对地做匀加速运动,设经过时间t,A的位移为xA,B的位移为xB,两者达到共同速度v,然后共同做匀减速运动,最后停止.
对A:v=v0+aAt
对B:v=aBt
代入数据,得:v=0.6m/s,t=0.6s,xA=1.08m,xB=0.18m
A对B的位移△x=xA-xB=0.9m
A、B共同运动的加速度=-2m/s2.
x0==0.09m.
最终A对地的位移x总=xA+x0=1.17m.
故最终A对地的位移1.17m.A对B的位移为0.9m.
如图所示,甲为操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空,为了研究学生沿竿下滑的情况,在竿的顶部装有一拉力传感器,可显示竿的顶端所受拉力的大小.现有一学生手握滑竿,从竿的上端由静止开始下滑,下滑5s后这个学生的下滑速度为零,并用手紧握住滑竿保持静止不动.以这个学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的力随时间变化的情况如图乙所示.求:
(1)该学生下滑过程中的最大速度;
(2)5s内该学生下滑的距离.
正确答案
解:(1)因为杆顶端所受拉力大小与杆对这名学生拉力的大小相等,所以传感器显示的力大小即为杆对这名学生的拉力.
由图象可知,0~1s内,杆对学生的拉力F1=380N;第5s后,杆内学生的拉力F3=500N,此时学生处于静止状态.
设学生在0~1s内的加速度为a,取向下为正方向,由牛顿第二定律知,
在0~1s内:mg-F1=ma…①
第5s后:mg-F3=0…②
由①②可解得:a=2.4m/s2
可知,这名学生在下滑的第1秒内做匀加速直线运动.而由图象可知,第1~5s内,杆对学生的拉力F2>mg,加速度方向竖直向上,学生做匀减速直线运动,所以第1s末,这名学生达到最大速度v=at=2.4m/s
(2)设这名学生第1s内加速下滑的距离为x1,第1~5s内减速下滑的距离为x2,则有
所以5s内该学生下滑的距离x=x1+x2=6.0m
答:
(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;
(2)5s内该学生下滑的距离为6m.
解析
解:(1)因为杆顶端所受拉力大小与杆对这名学生拉力的大小相等,所以传感器显示的力大小即为杆对这名学生的拉力.
由图象可知,0~1s内,杆对学生的拉力F1=380N;第5s后,杆内学生的拉力F3=500N,此时学生处于静止状态.
设学生在0~1s内的加速度为a,取向下为正方向,由牛顿第二定律知,
在0~1s内:mg-F1=ma…①
第5s后:mg-F3=0…②
由①②可解得:a=2.4m/s2
可知,这名学生在下滑的第1秒内做匀加速直线运动.而由图象可知,第1~5s内,杆对学生的拉力F2>mg,加速度方向竖直向上,学生做匀减速直线运动,所以第1s末,这名学生达到最大速度v=at=2.4m/s
(2)设这名学生第1s内加速下滑的距离为x1,第1~5s内减速下滑的距离为x2,则有
所以5s内该学生下滑的距离x=x1+x2=6.0m
答:
(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;
(2)5s内该学生下滑的距离为6m.
重物A和滑块B用细线跨过定滑轮相连,A距地面高为H,B可在细线牵引下沿水平足够长的木板上滑动,如图1所示.滑块B上面固定了了一个力传感器,可以测定细线对滑块的拉力,C为运动传感器,可以测定滑块运动的υ-t图象.从某时刻起释放滑块B,测得滑块B所受拉力F随时间t变化的图象和滑块B的υ-t图象,如图2所示.(取g=10m/s2)
(1)由图可知,滑块与长木板间的动摩擦因数是多少?
(2)试通过分析讨论,当增大滑块B的质量时,它的υ-t图象可能如何变化.并在υ-t图中用铅笔线画出.
正确答案
解:(1)0.6s末滑块A落地,滑块B做匀减速运动,加速度大小为:
a2=μg=3m/s2,
由牛顿第二定律得:μmBg=mBa2,
B与长木板间的动摩擦因数为:μ==
.
(2)若B的质量增加,由能量转化和守恒可知,由于A减小的重力势能是固定的,则A落地时B获得的动能会比原来小,运动时间比原来也短;而摩擦力又增大了,A落地后B的加速度比原来大,停止时间比原来要长,由于v-t图象面积表示位移,总位移是不变的,综合以上分析可知v-t图象变化如图所示.
答:
(1)由图可知,滑块与长木板间的动摩擦因数是0.3.
(2)试通过分析讨论,当增大滑块B的质量时,它的υ-t图象如图.
解析
解:(1)0.6s末滑块A落地,滑块B做匀减速运动,加速度大小为:
a2=μg=3m/s2,
由牛顿第二定律得:μmBg=mBa2,
B与长木板间的动摩擦因数为:μ==
.
(2)若B的质量增加,由能量转化和守恒可知,由于A减小的重力势能是固定的,则A落地时B获得的动能会比原来小,运动时间比原来也短;而摩擦力又增大了,A落地后B的加速度比原来大,停止时间比原来要长,由于v-t图象面积表示位移,总位移是不变的,综合以上分析可知v-t图象变化如图所示.
答:
(1)由图可知,滑块与长木板间的动摩擦因数是0.3.
(2)试通过分析讨论,当增大滑块B的质量时,它的υ-t图象如图.
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