- 牛顿运动定律
- 共29769题
质量为3kg的长木板A置于光滑的水平地面上,质量为2kg木块B(可视为质点)置于木板A的左端,在水平向右的力F作用下由静止开始运动,如图甲所示.A、B运动的加速度随时间变化的图象如图乙所示.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10m/s2)求:
(1)若6s末木板和木块刚好分离,则木板的长度为多少?
(2)4s末A、B的速度.
正确答案
解:(1)4到6s末,经历时间为:t2=2s
物体A运动的位移为:xA=vt2+aAt22=4×2+
×2×22=12m
B的位移为:xB=vt2+aBt22=4×2+
=16m
板的长度为:l=xB-xA=4m.
(2)a-t图象与时间轴围成图形的面积等于速度大小,则由图象知,在t=4s末,物体A、B的速度为:
v=at1=
=4m/s
答:(1)若6s末木板和木块刚好分离,则木板的长度为4m.
(2)4s末A、B的速度为4m/s.
解析
解:(1)4到6s末,经历时间为:t2=2s
物体A运动的位移为:xA=vt2+aAt22=4×2+
×2×22=12m
B的位移为:xB=vt2+aBt22=4×2+
=16m
板的长度为:l=xB-xA=4m.
(2)a-t图象与时间轴围成图形的面积等于速度大小,则由图象知,在t=4s末,物体A、B的速度为:
v=at1=
=4m/s
答:(1)若6s末木板和木块刚好分离,则木板的长度为4m.
(2)4s末A、B的速度为4m/s.
如图所示,半径为R的半圆轨道BC竖直放置.一个质量为m 的小球以某一初速度从A点出发,经AB段进入半圆轨道,在B点时对轨道的压力为7mg,之后向上运动完成半个圆周运动恰好到达C点.试求:
(1)小球上升过程中克服阻力做功;
(2)小球从C点飞出后,触地时重力的功率.
正确答案
解:(1)在B点,由轨道的支持力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
由题意:FN=7mg
解得:vB=
在C点,由重力提供向心力,同理可得:
mg=m
解得:vc=
从B到C的过程,由动能定理得:
Wf-2mgR=
解得:Wf=-0.5mgR
故克服阻力做功为0.5mgR.
(2)小球在C点飞出后以vC做平抛运动,设小球落地时竖直分速度大小为v,则根据平抛运动的规律得:
竖直方向有:v2=2g•2R
得:v=2
所以小球触地时重力的功率为:P=mgv=2mg
答:(1)小球上升过程中克服阻力做功是0.5mgR;
(2)小球从C点飞出后,触地时重力的功率是2mg.
解析
解:(1)在B点,由轨道的支持力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
由题意:FN=7mg
解得:vB=
在C点,由重力提供向心力,同理可得:
mg=m
解得:vc=
从B到C的过程,由动能定理得:
Wf-2mgR=
解得:Wf=-0.5mgR
故克服阻力做功为0.5mgR.
(2)小球在C点飞出后以vC做平抛运动,设小球落地时竖直分速度大小为v,则根据平抛运动的规律得:
竖直方向有:v2=2g•2R
得:v=2
所以小球触地时重力的功率为:P=mgv=2mg
答:(1)小球上升过程中克服阻力做功是0.5mgR;
(2)小球从C点飞出后,触地时重力的功率是2mg.
如图位于竖直平面上半径为R的
圆弧光滑轨道AB,A点距离地面高度为H,质量为m的小球从A点由静止释放,通过B点对轨道的压力为3mg,最后落在地面C处,不计空气阻力,求:
(1)小球通过B点的速度
(2)小球落地点C与B点的水平距离x.
正确答案
解:(1)在B点对小球由牛顿第二定律得:…①
由牛顿第三定律得:N=N′=3mg…②
解得:
(2)小球从B至C做平抛运动:
水平方向:x=vt…③
竖直方向:…④
解得:
答:(1)小球通过B点的速度为;
(2)小球落地点C与B点的水平距离x为.
解析
解:(1)在B点对小球由牛顿第二定律得:…①
由牛顿第三定律得:N=N′=3mg…②
解得:
(2)小球从B至C做平抛运动:
水平方向:x=vt…③
竖直方向:…④
解得:
答:(1)小球通过B点的速度为;
(2)小球落地点C与B点的水平距离x为.
如图所示,光滑斜面固定在水平面上,顶端O有一小球,从静止释放,运动到底端B的时间是t1;若给小球不同的水平初速度,使小球分别落到斜面上的A点,经过的时间是t2;落到斜面底端B点,经过的时间是t3;落到水平面上的C点,经过的时间是t4,则( )
正确答案
解析
解:A、小球沿斜面下滑时:,由于a<g,l>h,所以沿斜面下滑时间大于平抛运动到C点的时间,故A正确;
B、小球做平抛运动时:,因此下落高度大的时间长故有t2<t3=t4,由A分析可知,t1>t2,故B错误;
C、平抛至B和C小球在竖直方向下落的距离相同,故小球运动时间相同,故C错误;
D、由B分析知,小球落在A点在竖直方向下落的高度小于落在B点时在竖直方向下落的高度,故D错误.
故选:A.
甲、乙两辆小车,在相同力的作用下,甲车产生了1.5m/s2的加速度,乙车产生了4.5m/s2的加速度,则甲车质量与乙车质量之比为______.
正确答案
3:1
解析
解:根据牛顿第二定律F=ma,
对甲:F=m甲a甲,
对乙:F=m乙a乙,
根据关系得:m甲a甲=m乙a乙,即
故答案为:3:1
一个质量为0.3kg的物体沿水平面做直线运动,如图所示,图线a表示物体受水平拉力时的v-t图象,图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的v-t图象,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据速度图象的斜率等于加速度,得物体的加速度大小为:
0-3s内:a1==
=
3-6s内:a2==
m/s2=
根据牛顿第二定律得:3-6s内:摩擦力大小为f=ma2=0.1N
0-3s内:F+f=ma1,F=0.1N,方向与摩擦力方向相同.故A正确.
B、0-3s内,物体的位移为x=m=12m,水平拉力对物体做功为W=-Fx=-0.1×12m=-1.2J.即水平拉力对物体做功的数值为1.2J.故B正确.
C、设撤去拉力后物体还能滑行距离为s,则由动能定理得
-fs=0-
得,s==
=13.5m.故C错误.
D、由f=μmg得,μ≈0.03.故D错误.
故选AB
一个静止的物体,质量是7Kg,只受14N恒力的作用下运动,求:
(1)3s末的速度大小;
(2)3s内的位移大小;
(3)第4s秒内的位移大小.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得:
物体加速度 a==
=2m/s2;
3s末的速度为 v3=at=6m/s
(2)3s内的位移为 x3==
=9m
(3)第4s内的位移 S4=v3t4+=6×1+
=7m
答:
(1)3s末的速度大小为6m/s;
(2)3s内的位移大小是9m;
(3)第4s秒内的位移大小是7m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得:
物体加速度 a==
=2m/s2;
3s末的速度为 v3=at=6m/s
(2)3s内的位移为 x3==
=9m
(3)第4s内的位移 S4=v3t4+=6×1+
=7m
答:
(1)3s末的速度大小为6m/s;
(2)3s内的位移大小是9m;
(3)第4s秒内的位移大小是7m.
如图所示,由倾角45°光滑斜面和半径为R的
光滑圆周组成的轨道固定在竖直平面内,斜面和圆周之间有小圆弧平滑连接.小球(半径较小)以一定的初速度在斜面的最高点沿斜面释放,小球始终贴着轨道内侧过最高点做完整的顺时针运动,已知重力加速度为g,则小球通过斜面的最长时间为( )
正确答案
解析
解:小球在最高点的速度最小时,通过斜面的时间最长.根据mg=
得:,
设到达斜面顶端的速度为v2,根据动能定理得:
mgR=
解得:v2=.
小球在斜面上运动的加速度为:a==
根据
得:t=
故选:B.
如图质量为m的物体放在光滑的水平面上,在与水平方向成θ角的拉力F的作用下沿水平面运动,则物体对水平面的压力为______,物体运动的加速度为______.
正确答案
mg-Fsinθ
解析
解:竖直方向:压力为:N=mg-Fsinθ,
水平方向由牛顿第二定律有:Fcosθ=ma,
得加速度为:a=
故答案为:mg-Fsinθ,
(2015秋•长沙校级月考)如图是汽车运送圆柱形工件的示意图,图中P、Q、N是固定在车体上的压力传感器,假设圆柱形工件表面光滑,汽车静止不动时Q传感器示数为零,P、N传感器示数不为零.当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零.已知sin15°=0.26,cos15°=0.97,tan15°=0.27,g=10m/s2.则汽车向左匀加速启动的加速度可能为( )
正确答案
解析
解:当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零,受力分析如图.
根据牛顿第二定律得
FQ+mg=FNcos15°…①
F合=FNsin15°=ma…②
由①②知:a=tan15°=
×0.27+10×0.27=0.27
+2.7≥2.7m/s2,故可能的为AB选项.
故选:AB
小车上有一根固定的水平横杆,横杆左端固定的斜杆与竖直方向成θ角,斜杆下端连接一质量为m的小铁球.横杆右端用一根轻质细线悬挂一相同的小铁球,当小车在水平面上做直线运动时,细线保持与竖直方向成α角(α≠0),设斜杆对小球的作用力为F.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对右边的小铁球研究,受重力和细线的拉力,如图
根据牛顿第二定律,得:
mgtanα=ma
得到:
a=gtanα …①
对左边的小铁球研究,受重力和细杆的弹力,如图,设轻杆对小球的弹力方向与竖直方向夹角为β
由牛顿第二定律,得:
m′gtanβ=m′a′…②
F′=…③
因为a=a′,得到β=α≠θ,则:
轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上,大小为:F=F′=;
故A正确,BCD错误;
故选:A.
如图所示,光滑水平面上有质量分别为m1=2Kg和m2=4Kg的两个物体,物体之间用一根细线连结,其中m2受到一个9N的拉力作用,整个系统由静止开始匀加速运动.则两物体运动的加速度大小为______m/s2,连结两个物体的细线上的拉力大小为______N.
正确答案
1.5
3
解析
解:两物体在光滑的水平面上受到水平恒力作用由静止开始加速运动,以整体为研究对象根据牛顿第二定律知,整体产生的加速度
再以m1为研究对象,绳对它的作用力使其产生加速度,根据牛顿第二定律知,
m1受到绳的拉力T=m1a=2×1.5N=3N
故答案为:1.5,3.
如图所示,在倾角θ=37°的粗糙斜面上距离斜面底端s=4m处,有一质量m=1kg的物块,受水平恒力F作用由静止开始沿斜面下滑,到达底端时即撤去水平恒力F,然后在水平面上滑动一段距离后停止.每隔0.2s通过传感器测得物块的瞬时速度,下表给出了部分测量数据.若物块与各接触面之间的动摩擦因数均相等,不计物块撞击水平面时的能量损失,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)撤去水平恒力F时物块的速度;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数;
(3)水平恒力F的大小.
正确答案
解:(1)由表中数据可得:
物块沿斜面加速下滑的加速度大小a1==2m/s2
由v2=2a1s
代入数据,解得v==4m/s
(2)物块沿水平面减速滑行时,加速度大小a2==2m/s2
在水平面上由牛顿第二定律得μmg=ma2
解得μ==0.2
(3)物块沿斜面加速下滑时
mgsinθ-Fcosθ-μ(mgcosθ+Fsinθ)=ma1
代入数据,解得F=2.6N
答:(1)撤去水平恒力F时物块的速度为4m/s;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数为0.2;
(3)水平恒力F的大小为2.6N.
解析
解:(1)由表中数据可得:
物块沿斜面加速下滑的加速度大小a1==2m/s2
由v2=2a1s
代入数据,解得v==4m/s
(2)物块沿水平面减速滑行时,加速度大小a2==2m/s2
在水平面上由牛顿第二定律得μmg=ma2
解得μ==0.2
(3)物块沿斜面加速下滑时
mgsinθ-Fcosθ-μ(mgcosθ+Fsinθ)=ma1
代入数据,解得F=2.6N
答:(1)撤去水平恒力F时物块的速度为4m/s;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数为0.2;
(3)水平恒力F的大小为2.6N.
质量为2kg的物体,一共受到3个力的作用,大小分别为20N、22N、40N,物体产生的加速度最大值为______m/s2,加速度最小值为______m/s2.
正确答案
41
0
解析
解:当三个力同向时,合力最大,最大为82N,则最大加速度.
三个力的合力可以为零,则合力的最小值为零,所以最小加速度为0.
故答案为:41 m/s2,0 m/s2
物体A、B的质量之比为mA:mB=4:1,使它们以相同的初速度沿水平地面滑行,若它们受到的阻力相等,那么它们停下来所用的时间之比为tA:tB=______,若两物体与地面的动摩擦因数相同,那么它们停下来所用的时间之比为tA:tB=______.
正确答案
4:1
1:1
解析
解:若A、B所受的阻力相等,根据牛顿第二定律得:a=,知
.由v=at得:t=
,知
.
若动摩擦因数相同,根据牛顿第二定律得:a==μg,知加速度相等,由t=
知所用时间相等,即:tA:tB=1:1.
故答案为:4:1,1:1.
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