- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示,A、B两物体在同一直线上运动,当它们相距s=7m时,A在水平拉力和摩擦力的作用下,正以4m/s的速度向右做匀速运动,而物体B此时速度为10m/s,方向向右,它在摩擦力作用下做匀减速运动,加速度大小为2m/s2,则A追上B用的时间为( )
正确答案
解析
解:物体A做匀速直线运动,位移为:xA=vAt=4t
物体B做匀减速直线运动减速过程的位移为:=10t-t2
设速度减为零的时间为t1,有
在t1=5s的时间内,物体B的位移为xB1=25m,物体A的位移为xA1=20m,由于xA1<xB1+S,故物体A未追上物体B;
5s后,物体B静止不动,故物体A追上物体B的总时间为:=
故选:C.
质量m=1.5kg的物体,在水平恒力F=15N的作用下,从静止开始运动0.5s后撤去该力,物体继续滑行一段时间后停下来.已知物体与水平面的动摩擦因数为μ=0.2,g取10m/s2,求:
(1)恒力作用于物体时的加速度大小;
(2)撤去恒力后物体继续滑行的时间;
(3)物体从开始运动到停下来的总位移大小.
正确答案
解:(1)以m为研究对象,受力情况如图所示:设物体在恒力作用下的加速度为a1,
根据牛顿运动定律:=8m/s2.
(2)0.5s时的速度:v=a1t=8×0.5m/s=4m/s
撤去恒力后的加速度大小:,
则撤去恒力后物体继续滑行的时间:t′=.
(3)匀加速直线运动的位移:.
匀减速直线运动的位移:.
则总位移:x=x1+x2=1+4m=5m.
答:(1)恒力作用于物体时的加速度大小为8m/s2.
(2)撤去恒力后物体继续滑行的时间为2s.
(3)物体从开始运动到停下来的总位移大小为5m.
解析
解:(1)以m为研究对象,受力情况如图所示:设物体在恒力作用下的加速度为a1,
根据牛顿运动定律:=8m/s2.
(2)0.5s时的速度:v=a1t=8×0.5m/s=4m/s
撤去恒力后的加速度大小:,
则撤去恒力后物体继续滑行的时间:t′=.
(3)匀加速直线运动的位移:.
匀减速直线运动的位移:.
则总位移:x=x1+x2=1+4m=5m.
答:(1)恒力作用于物体时的加速度大小为8m/s2.
(2)撤去恒力后物体继续滑行的时间为2s.
(3)物体从开始运动到停下来的总位移大小为5m.
一物体沿斜面向上以12m/s的初速度开始滑动,它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v-t图象如图所示,g取10m/s2,求斜面的倾角以及物体与斜面的动摩擦因数.
正确答案
解:由题图可知上滑过程的加速度a=
则:a上= m/s2=6 m/s2,
下滑过程的加速度a下= m/s2=4 m/s2
上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图
上滑过程
a上==gsinθ+μgcosθ
下滑过程a下=gsinθ-μgcosθ,
联立解得θ=30°,μ=
答:斜面的倾角30°,物体与斜面间的动摩擦因数 μ=.
解析
解:由题图可知上滑过程的加速度a=
则:a上= m/s2=6 m/s2,
下滑过程的加速度a下= m/s2=4 m/s2
上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图
上滑过程
a上==gsinθ+μgcosθ
下滑过程a下=gsinθ-μgcosθ,
联立解得θ=30°,μ=
答:斜面的倾角30°,物体与斜面间的动摩擦因数 μ=.
(2015秋•济宁期末)如图所示,物块A叠放在木板B上,且均处于静止状态,已知水平地面光滑,A、B间的动摩擦因数μ=0.2,现对A施加一水平向右的拉力F,测得B的加速度a与拉力F的关系如图乙所示,下列说法正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:A、当A与B间的摩擦力达到最大静摩擦力后,A、B会发生相对滑动,由图可知,B的最大加速度为4m/s2,即拉力F>24N时,A相对B发生滑动,当F<24N时,A、B保持相对静止,一起做匀加速直线运动,故A错误,B正确.
C、对B,根据牛顿第二定律得,,对A,根据牛顿第二定律得,
=4m/s2,F=24N,解得mA=4kg,mB=2kg,故C正确,D错误.
故选:BC.
如图所示,一高度为h=0.8m粗糙的水平面在B点处与一倾角为θ=30°光滑的斜面BC连接,一小滑块从水平面上的A点以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动.运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑.已知AB间的距离s=5m,求:
(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数;
(2)小滑块从A点运动到地面所需的时间;
(3)若小滑块从水平面上的A点以v1=5m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动,运动到B点时小滑块将做什么运动?并求出小滑块从A点运动到地面所需的时间.(取g=10m/s2).
正确答案
解:(1)小滑块运动到B点时速度恰为零,设小滑块在水平面上运动的加速度大小为a,
据牛顿第二定律可得 μmg=ma ①
由运动学公式得-v02=-2as②
解得 μ=0.09③
故小滑块与水平面间的动摩擦因数为0.09.
(2)小滑块运动到B点 t1==3.3s ④
在斜面上运动的加速度a=gsinθ,
运动的时间 t2=⑤
小滑块从A点运动到地面所需的时间为 t=t1+t2=4.1s ⑥
故小滑块从A点运动到地面所需的时间为4.1s.
(3)若小滑块从水平面上的A点以v1=5m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动,运动到B点时的速度为,
由vB2-v12=-2as得vB==4m/s
小滑块将做平抛运动.
假设小滑块不会落到斜面上,则经过,由于水平运动的位移x=vBt3=1.67m>
=1.36m
所以假设正确.
小滑块从A点运动到地面所需的时间为t=s ⑨
故小滑块从A点运动到地面所需的时间为1.5s.
解析
解:(1)小滑块运动到B点时速度恰为零,设小滑块在水平面上运动的加速度大小为a,
据牛顿第二定律可得 μmg=ma ①
由运动学公式得-v02=-2as②
解得 μ=0.09③
故小滑块与水平面间的动摩擦因数为0.09.
(2)小滑块运动到B点 t1==3.3s ④
在斜面上运动的加速度a=gsinθ,
运动的时间 t2=⑤
小滑块从A点运动到地面所需的时间为 t=t1+t2=4.1s ⑥
故小滑块从A点运动到地面所需的时间为4.1s.
(3)若小滑块从水平面上的A点以v1=5m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动,运动到B点时的速度为,
由vB2-v12=-2as得vB==4m/s
小滑块将做平抛运动.
假设小滑块不会落到斜面上,则经过,由于水平运动的位移x=vBt3=1.67m>
=1.36m
所以假设正确.
小滑块从A点运动到地面所需的时间为t=s ⑨
故小滑块从A点运动到地面所需的时间为1.5s.
如图在小木板上固定一个弹簧秤(弹簧秤的质量可忽略不计),弹簧秤下吊一光滑小球一起放在斜面上,木板固定时,弹簧秤的示数为F1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧秤的示数是F2,测的斜面的倾角为θ.则( )
正确答案
解析
解:设小球的质量为m,木扳与小球的总质量为M,木板与斜面间的动摩擦因数为µ,由题意得:
木板固定时有:F1=mgsinθ…①
放手后,木板和小球沿斜面向下一起匀加速运动,由牛顿第二定律得:
Mgsinθ-µMgcosθ=Ma…②
对小球有:
mgsinθ-F2=ma…③
解①②③得:
a=gsinθ-μgcosθ
μ==
因为F2>0,是拉力,故弹簧依然伸长.
所以AC正确,B错误,D因为题中没有给出小球的质量故D不选.
故选:AC.
质量为200kg的物体,置于升降机内的台秤上,从静止开始上升.运动过程中台秤的示数F与时间t的关系如图所示,求升降机在7s钟内上升的高度(取g=lOm/s2)
正确答案
解:如图所示,作出的物体的速度一时间图象,O一2s
内物体向上的加速度
.
2s末速度v=at=5×2m/s=10m/s
2~5 s内作匀速运动
5-7 s内作匀减速运动,加速度
上升的总高度
h=m=50m.
答:升降机在7s钟内上升的高度为50m.
解析
解:如图所示,作出的物体的速度一时间图象,O一2s
内物体向上的加速度
.
2s末速度v=at=5×2m/s=10m/s
2~5 s内作匀速运动
5-7 s内作匀减速运动,加速度
上升的总高度
h=m=50m.
答:升降机在7s钟内上升的高度为50m.
如图所示,质量为5Kg的物体在与水平方向成37°角的拉力作用下在水平地面上向右运动,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5,F=30N.(cos37°=0.8,sin37°=0.6,g=10m/s2)
(1)求出拉力在水平和竖直方向的分力大小;
(2)物体在运动中受到摩擦力的大小;
(3)物体运动的加速度为多少?
正确答案
解:(1)将物体受到的拉力F沿水平方向与竖直方向分解,得:
F水平=Fcosθ=30×cos37°=24N
F竖直=Fsinθ=30×sin37°=18N
(2)受力分析如图所示.
在竖直方向有:N+Fsinθ=mg
又有:f=μN=16N
(3)由牛顿第二定律得:Fcosθ-f=ma
代入数据得:a=1.6m/s2,
(3)5s内的位移为:s=at2=
×6×(25-16)m=27m
答:(1)求出拉力在水平和竖直方向的分力大小分别为24N和18N;
(2)物体在运动中受到摩擦力的大小是16N;
(3)物体运动的加速度为1.6m/s2.
解析
解:(1)将物体受到的拉力F沿水平方向与竖直方向分解,得:
F水平=Fcosθ=30×cos37°=24N
F竖直=Fsinθ=30×sin37°=18N
(2)受力分析如图所示.
在竖直方向有:N+Fsinθ=mg
又有:f=μN=16N
(3)由牛顿第二定律得:Fcosθ-f=ma
代入数据得:a=1.6m/s2,
(3)5s内的位移为:s=at2=
×6×(25-16)m=27m
答:(1)求出拉力在水平和竖直方向的分力大小分别为24N和18N;
(2)物体在运动中受到摩擦力的大小是16N;
(3)物体运动的加速度为1.6m/s2.
运动员手持网球拍托球沿水平面匀加速跑,设球拍和球质量分别为M、m,球拍平面和水平面之间夹角为θ,球拍与球保持相对静止,它们间摩擦及空气阻力不计,则( )
正确答案
解析
解:A、B、C对网球:受到重力mg和球拍的支持力N,作出力图如图,
根据牛顿第二定律得:
Nsinθ=ma
Ncosθ=mg
解得,a=gtanθ,N=
以球拍和球整体为研究对象,如图2,根据牛顿第二定律得:
运动员对球拍的作用力为F=
故AC错误,B正确.
D、当a>gtanθ时,网球将向上运动,由于gsinθ与gtanθ的大小关系未知,故球不一定沿球拍向上运动.故D错误.
故选B
如图所示,质量为2kg的物块在水平面上向左运动,已知物块与水平面间的摩擦因数为0.4,当物块受大小为6N、水平向右的力F作用时,物块的加速度为( )
正确答案
解析
解:物体在水平方向运动,竖直方向受到重力和地面的支持力相互平衡,合力为零.水平方向受到向右的滑动摩擦力f和水平力F作用,其中f=μN=μmg
根据牛顿第二定律得,F+f=ma得,a==
,方向水平向右.
故选C
在光滑水平面上用一根劲度系数为k的轻弹簧拴住一块质量为m的木块,用一水平外力F推木块压缩弹簧,处于静止状态.当突然撤去外力F的瞬间,本块的速度为______,加速度为______,最初阶段木块作______运动.
正确答案
0
加速度减小的加速
解析
解:撤去木块前,木块受重力、支持力、推力和弹簧的弹力,根据平衡条件,弹簧弹力为:
F′=F
突然撤去外力F的瞬间,重力、支持力、弹簧的弹力不变,故合力为F′=F,根据牛顿第二定律,加速度为:
a=
在弹簧逐渐恢复原长的过程中,弹力减小,加速度减小,故木块做加速度减小的加速;
故答案为:0,,加速度减小的加速.
如图所示,质量相等的A、B两物块放在匀速转动的水平圆盘上,随圆盘一起做匀速圆周运动,则下列关系中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、对两物块进行受力分析知:水平方向只受静摩擦力,故由静摩擦力提供向心力,则f=mω2r,由于A、B在同一转盘上无相对运动,因此它们的角速度相等,又因为RA>RB,故fA>fB,故A正确;
B、由v=ωr,ωA=ωB,RA>RB,可知:vA>vB,故B错误;
C、根据T=,ωA=ωB,可知:TA=TB,故C错误;
D、由于A、B在同一转盘上无相对运动,因此它们的角速度相等,故D错误;
故选A.
在升降机内,一个人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了20%,于是他做出了下列判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:人站在磅秤上受重力和支持力,发现了自已的体重减少了20%,处于失重状态,具有向下的加速度,
根据牛顿第二定律得出:a==0.2g,方向向下,
那么此时的运动可能是以0.2g的加速度减速上升,也可能是以0.2g的加速度加速下降,
故选:BC.
如图所示,一质量为M,长为l的长方形木板B放在光滑的水平面上,其右端放一质量为m的可视为质点小物体A(m<M).现以地面为参照系,给A和B以大小相等,方向相反的初速度使A开始向左运动,B开始向右运动,但最后A刚好没有滑离B板.
(1)若已知A和B的初速度大小为v0,求它们最后的速度大小和方向;
(2)若初速度的大小未知,求小木块A向左运动到达最远处(从地面上看)离出发点距离.
正确答案
解:(1)因M>m,则其方向为正,又因系统置于光滑水平面,其所受合外力为零,故AB相对滑动时,系统总动量守恒AB相对静止后设速度为v,则系统动量为(M+m)v.方向也为正,则v方向为正,即水平向右.
且Mv0-Mv0=(M+m)v
解得:v= ①
方向与B的初速度方向相同
(2)恰好没有滑离,则Q=fl=-
②
A向左运动到达最远处时速度为0,对由动能定理得:-fs=0- ③
由①②③得:
s=
答:(1)若已知A和B的初速度大小为v0,它们最后的速度大小为,方向与B的初速度方向相同;
(2)若初速度的大小未知,小木块A向左运动到达最远处(从地面上看)离出发点距离为.
解析
解:(1)因M>m,则其方向为正,又因系统置于光滑水平面,其所受合外力为零,故AB相对滑动时,系统总动量守恒AB相对静止后设速度为v,则系统动量为(M+m)v.方向也为正,则v方向为正,即水平向右.
且Mv0-Mv0=(M+m)v
解得:v= ①
方向与B的初速度方向相同
(2)恰好没有滑离,则Q=fl=-
②
A向左运动到达最远处时速度为0,对由动能定理得:-fs=0- ③
由①②③得:
s=
答:(1)若已知A和B的初速度大小为v0,它们最后的速度大小为,方向与B的初速度方向相同;
(2)若初速度的大小未知,小木块A向左运动到达最远处(从地面上看)离出发点距离为.
质量为m=1kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.2,最大静摩擦力为fm,且2N<fm<3N.现对物体施加一个大小变化、方向不变的水平力F,为使物体在3t0时间内发生的位移最大,力F的大小应如图中的哪一幅所示( )
正确答案
解析
解:物体的最大静摩擦力为f=μmg=2N
A、在0-1s内,拉力小于最大静摩擦力,物体静止,1-2s内,a=,位移
,v1=at=1m/s;
2-3s内,a=,位移
=2.5m,所以总位移为0.5+2.5m=3m;
B、在0-1s内,a=,位移
,v1=at=1m/s;1-2s内,a=
,
位移=0.5m,v2=v1+a1t=1-1=0;2-3s内,a=
,位移
,
总位移为:0.5+0.5+1.5m=2.5m;
C、在0-1s内,拉力小于最大静摩擦力,物体静止,1-2s内,a=,位移
,v1=at=3m/s;2-3s内,
a=,位移
=3.5m,总位移为:1.5+3.5m=5m;
D、在0-1s内,a=,位移
,v1=at=3m/s;1-2s内,
a=,位移
=3.5m,v2=v1+at=3+1m/s=4m/s;2-3s内,a=
,
位移=3.5m,总位移为:1.5+3.5+3.5m=8.5m;
所以D发生的位移最大.
故选:D
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