- 牛顿运动定律
- 共29769题
如题图所示,A、B两个物体靠在一起,放在光滑水平面上,它们的质量分别为mA=3kg,mB=6Kg,今用水平力FA推A,用水平力FB拉B,FA和FB随时间变化关系是FA=9-2t(N),FB=3+2t(N).则从t=0到A、B脱离,它们的位移是______.
正确答案
m
解析
解:以A、B整体为对象:
FA+FB=(mA+mB)a
解得:a=m/s2
A、B脱离时,之间的弹力为零,对物体A,根据牛顿第二定律,有:
FA=mAa=4=9-2t
解得:t=2.5s
从t=0到A、B脱离时,整体做匀加速直线运动,根据位移时间关系公式,有:
x=at2=
×
×(2.5)2=
m
故答案为:m.
某物体从倾角30°,长为15m的斜面顶端匀速下滑,若保持斜面长度不变,将斜面倾角变为60°,则物体从斜面顶端由静止滑至底端所需的时间是______.
正确答案
3s
解析
解:根据共点力平衡得,mgsin30°=μmgcos30°,
解得,
根据牛顿第二定律得,加速度a==gsin60°-μgcos60°=
.
根据L=得,t=
.
故答案为:3s.
如图所示,质量m=2kg 的物体静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.75.一个与水平方向成37°角斜向上、大小F=20N 的力拉物体,使物体匀加速运动,2s后撤去拉力.求物体在整个过程中发生的位移?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
正确答案
解:对物体受力分析并正交分解如图:
则:F1=Fsin37°=0.6F=12N,F2=Fcos37°=0.8F=16N
Y轴:N1+F1=G,可得:N1=G-F1=20-12=8N,又:f=μN1=0.75×8=6N
X轴:F2-f=ma,即:16-6=2×a,解得:a=5m/s2
加速阶段:由:x=得:x1=
=10m,此时速度v=at=5×2=10m/s
撤力后,受力分析如图:
f=μN=0.75×20=15N,所以:a=
由:0-102=2×(-7.5)×x2,解得:x2=
m
所以:物体在整个过程中发生的位移为:x=x1+x2=
答:物体在整个过程中发生的位移为.
解析
解:对物体受力分析并正交分解如图:
则:F1=Fsin37°=0.6F=12N,F2=Fcos37°=0.8F=16N
Y轴:N1+F1=G,可得:N1=G-F1=20-12=8N,又:f=μN1=0.75×8=6N
X轴:F2-f=ma,即:16-6=2×a,解得:a=5m/s2
加速阶段:由:x=得:x1=
=10m,此时速度v=at=5×2=10m/s
撤力后,受力分析如图:
f=μN=0.75×20=15N,所以:a=
由:0-102=2×(-7.5)×x2,解得:x2=
m
所以:物体在整个过程中发生的位移为:x=x1+x2=
答:物体在整个过程中发生的位移为.
杭州滨江区的白金海岸小区吴菊萍徒手勇救小妞妞,被誉为“最美妈妈”. 设妞妞的质量m=10kg,从离地h1=28.5m高的阳台掉下,下落过程中空气阻力约为本身重力的0.4倍;在妞妞开始掉下时,吴菊萍经过0.5s的反应时间后,从静止开始沿直线匀加速奔跑水平距离S=10m到达楼下,张开双臂在距地面高度为h2=1.5m处接住妞妞,缓冲到地面时速度恰好为零,缓冲过程中的空气阻力不计.g=10m/s2.求:
(1)妞妞在被接到前下落的时间;
(2)吴菊萍跑到楼下时的速度;
(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功.
正确答案
解:(1)对妞妞用牛顿第二定律:mg-0.4mg=ma1
求得:a1=6m/s2
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由位移时间关系:
解得:t=3s
(2)吴匀加速运动时间:t1=t-0.5=2.5s
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由平均速度公式:S=1
代入数据可得:v=8m/s
(3)妞妞下落h1的速度:υ1=a1t=18m/s
缓冲过程中,对妞妞由动能定理,得:
解得:W=-1770J
答:(1)妞妞在被接到前下落的时间3s;
(2)吴菊萍跑到楼下时的速度8m/s;
(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功-1770J
解析
解:(1)对妞妞用牛顿第二定律:mg-0.4mg=ma1
求得:a1=6m/s2
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由位移时间关系:
解得:t=3s
(2)吴匀加速运动时间:t1=t-0.5=2.5s
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由平均速度公式:S=1
代入数据可得:v=8m/s
(3)妞妞下落h1的速度:υ1=a1t=18m/s
缓冲过程中,对妞妞由动能定理,得:
解得:W=-1770J
答:(1)妞妞在被接到前下落的时间3s;
(2)吴菊萍跑到楼下时的速度8m/s;
(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功-1770J
(2015秋•金华期末)在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在水平长木板上,如图甲所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大.用特殊的测力仪器测出拉力和摩擦力,并绘制出摩擦力Ff随拉力F变化的图象,如图乙所示.已知木块质量为2kg,取g=10m/s2.
(1)求木块与长木板间的动摩擦因数;
(2)若将实验中的长木板与水平方向成37°角放置,将木块置于其上,木块在平行于木板的恒力F作用下,从静止开始向上做匀变速直线运动,沿斜面向上运动4m,速度达到4m/s,求此拉力F的大小.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:由乙图象可知:Ff的最大值为5N,就是木块受到的最大静摩擦力,木块受到的滑动摩擦力大小为Ff=4N.
(1)设木块与木板间的动摩擦因数为μ,由图乙知木块受到的滑动摩擦力Ff=μFN=μmg=4 N,解得μ=0.2.
(2)设木块在斜面上的加速度为a,由v2=2ax解得a=2 m/s2
对木块受力分析如图所示,建立直角坐标系,由牛顿第二定律得
F-mgsinθ-Ff′=ma
FN′-mgcosθ=0
又F=μF
所以可以解得F=19.2 N.
答:(1)木块与长木板间的动摩擦因数μ=0.2
(2)拉力F的大小为19.2 N.
解析
解:由乙图象可知:Ff的最大值为5N,就是木块受到的最大静摩擦力,木块受到的滑动摩擦力大小为Ff=4N.
(1)设木块与木板间的动摩擦因数为μ,由图乙知木块受到的滑动摩擦力Ff=μFN=μmg=4 N,解得μ=0.2.
(2)设木块在斜面上的加速度为a,由v2=2ax解得a=2 m/s2
对木块受力分析如图所示,建立直角坐标系,由牛顿第二定律得
F-mgsinθ-Ff′=ma
FN′-mgcosθ=0
又F=μF
所以可以解得F=19.2 N.
答:(1)木块与长木板间的动摩擦因数μ=0.2
(2)拉力F的大小为19.2 N.
(2015秋•五华区校级期末)一个滑雪者,质量m=75kg,以2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角为30°,在5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪者受到的阻力(包括空气阻力和滑动摩擦力).
正确答案
解:根据x=得加速度为:a=
.
根据牛顿第二定律得:mgsin30°-f=ma,
解得:f=N=75N.
答:滑雪者受到的阻力为75N.
解析
解:根据x=得加速度为:a=
.
根据牛顿第二定律得:mgsin30°-f=ma,
解得:f=N=75N.
答:滑雪者受到的阻力为75N.
如图所示,固定不动的足够长斜面倾角θ=37°,一个物体以v0=12m/s的初速度,从斜面A点处开始自行沿斜面向上运动,加速度大小为a=8.0m/s2.
(g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)物体沿斜面上升的最大距离
(2)画出物体沿斜面上升的受力分析图,求出物体与斜面间动摩擦因数
(3)据条件判断物体上升到最高点后能否返回?若能,求返回时的加速度.
正确答案
解:(1)上升过程,由
=2ax得:
上升的最大距离
x==
m=9m.
(2)物体上滑时受力情况如图甲所示.
则由牛顿第二定律得:
沿斜面方向上:mgsinθ+Ff=ma…①
垂直斜面方向上:mgcos θ-FN=0…②
又:Ff=μFN…③
由①②③式解得:μ=0.25.
(3)在最高点,因mgsinθ=0.6mg,最大静摩擦力 fm=μmgcosθ=0.25mg•0.8=0.2mg
故mgsinθ>fm,物体能下滑.
物体沿斜面下滑时受力情况如图乙所示
由牛顿第二定律得:
沿斜面方向上:mgsin θ-F′f=ma′
代入数据解得:a′=4 m/s2.
答:
(1)物体沿斜面上升的最大距离是9m.
(2)画出物体沿斜面上升的受力分析图如图,物体与斜面间动摩擦因数是0.25.
(3)物体上升到最高点后能返回,返回时的加速度大小为4 m/s2.
解析
解:(1)上升过程,由
=2ax得:
上升的最大距离
x==
m=9m.
(2)物体上滑时受力情况如图甲所示.
则由牛顿第二定律得:
沿斜面方向上:mgsinθ+Ff=ma…①
垂直斜面方向上:mgcos θ-FN=0…②
又:Ff=μFN…③
由①②③式解得:μ=0.25.
(3)在最高点,因mgsinθ=0.6mg,最大静摩擦力 fm=μmgcosθ=0.25mg•0.8=0.2mg
故mgsinθ>fm,物体能下滑.
物体沿斜面下滑时受力情况如图乙所示
由牛顿第二定律得:
沿斜面方向上:mgsin θ-F′f=ma′
代入数据解得:a′=4 m/s2.
答:
(1)物体沿斜面上升的最大距离是9m.
(2)画出物体沿斜面上升的受力分析图如图,物体与斜面间动摩擦因数是0.25.
(3)物体上升到最高点后能返回,返回时的加速度大小为4 m/s2.
如图所示,一块木板右端固定条形磁铁A,总质量2m.将质量m的条形磁铁B放在木板左端,与A磁铁N、S极相对,与木板间动摩擦因数为0.5.若使整个装置保持水平做自由落体运动,释放的瞬间磁铁B加速度为
,则AB之间的相互作用力大小为______;若B放回左端,将整个装置放在粗糙水平桌面上(动摩擦因数为0.5).给B向左的初速度,同时给木板和A向右的初速度,则此瞬间木板的加速度为______.
正确答案
解析
解:(1)以B为研究对象进行受力分析有如图所示:
由于整个装置处于自由落体运动中,故长木板对B没有支持力,由题意知物体B释放瞬间的加速度为,故物体所受合力:
,如图所示可知
F=
(2)装置放在粗糙的桌面上时,对B受力分析有:
B受到A的吸引力F由(1)分析得F=
,B受到的摩擦力:fB=μN=μmg
再以A和木板整体为研究对象进行受力分析有:
在竖直方向:N=NB+Mg=mg+2mg=3mg
水平方向:桌面的摩擦力:f=μN=μ3mg,
B对木板的摩擦力fB′=fB=μmg,磁铁B对A的吸引力F′=F=
所以整体水平方向所受合力:F合整=F′+f+fB′=
根据牛顿第二定律可得整体的加速度为:
=
故答案为:
如图,两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块m1和m2,质量都为1kg,拉力F1=10N,F2=6N与轻线沿同一水平直线.则在两个物块运动过程中,m1的加速度______,轻线的拉力______.
正确答案
a=2m/s2
F=8N
解析
解:对整体分析,加速度a=;
隔离对m1分析,根据牛顿第二定律得,F1-F=m1a,解得绳子的拉力F=F1-ma=10-1×2N=8N.
故答案为:a=2m/s2,F=8N.
(2015秋•大丰市校级期末)一质量为5kg的滑块在F=15N的水平拉力作用下,由静止开始做匀加速直线运动,若滑块与水平面间的动摩擦因素是0.2,g取10m/s2,问:
(1)滑块运动的加速度是多大?
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是多大?
(3)如果力F作用8s后撤去,则滑块在撤去F后还能滑行多远?
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得,滑块的加速度a==1m/s2.
(2)滑块的位移x=.
(3)8s末的速度v=at=1×8m/s=8m/s,
撤去F后的加速度a′=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
则滑块还能滑行的位移x′=.
答:(1)滑块运动的加速度是1m/s2;
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是12.5m;
(3)如果力F作用8s后撤去,则滑块在撤去F后还能滑行16m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得,滑块的加速度a==1m/s2.
(2)滑块的位移x=.
(3)8s末的速度v=at=1×8m/s=8m/s,
撤去F后的加速度a′=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
则滑块还能滑行的位移x′=.
答:(1)滑块运动的加速度是1m/s2;
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是12.5m;
(3)如果力F作用8s后撤去,则滑块在撤去F后还能滑行16m.
质量为M=1Okg的B板上表面上方,存在一定厚度的相互作用区域.如图中划虚线的部分.当质量为m=1kg的物块P进人相互作用区时,B板便有竖直向上的恒力f=kmg(k=41)作用于物块P,使其刚好不与B板的上表面接触;在水平方向,物块P与B板间没有相互作用力.已知物块P开始自由下落的时刻,B板向右运动的速度为VB=10m/s.物块P从开始下落到刚到达相互作用区所经历的时间为t0=2.0s 设B板足够长,B板与水平面间的动摩擦因数u=0.02,为保证物块P总能落人B板上方的相互作用区.问:
(1)物块P从起始位置下落到刚好与B板不接触的时间t
(2)物块B在上述时间t内速度的改变量
(3)当B板刚好停止运动时,物块P已经回到过初始位置几次(取g=10m/s2)
正确答案
解:(1)物块P刚到达相互作用区时的速度:
v0=gt0…①
物块P进入相互作用区后的加速度:
a1=…②
由①②解得物块P在相互作用区内向下运动的时间:
t1==0.05s
所以物块P从起始位置下落到刚好与B不接触的时间:t=t0+t1=2.05s
(2)板B在物块P未进入作用区的加速度
aB1=μg
速度的改变量△vB1=aB1t0=0.4m/s
当P进入作用区后的加速度
aB2==1.02m/s2
△vB2=aB2t1=0.051m/s
所以速度的改变量△v=△vB1+△vB2=0.451m/s
(3)当物块P的速度减到零后,又开始以加速度为a向上做加速运动,经历时间T,跑出相互作用区,在这段时间内,B板减少的速度仍是△vB2;物块P离开相互作用区后,做加速度为g的减速运动,经历时间T0,回到初始位置,在这段时间内,B板减少的速度为△vB1,以后物块又从起始位置自由落下,重复以前的运动,B板的速度再次不断减少.总结以上分析可知:每当物块P完成一次从起始位置自由下落,进入相互作用区后又离开相互作用区,最后回到起始位置的过程中,B板速度减少的总量为△v=2△vB1+2△vB2=0.902m/s
设在物块P第n次回到起始位置时B刚好停止运动
n=次
答:(1)物块P从起始位置下落到刚好与B板不接触的时间t为2.05s;
(2)物块B在上述时间t内速度的改变量为0.051m/s;
(3)当B板刚好停止运动时,物块P已经回到过初始位置11次.
解析
解:(1)物块P刚到达相互作用区时的速度:
v0=gt0…①
物块P进入相互作用区后的加速度:
a1=…②
由①②解得物块P在相互作用区内向下运动的时间:
t1==0.05s
所以物块P从起始位置下落到刚好与B不接触的时间:t=t0+t1=2.05s
(2)板B在物块P未进入作用区的加速度
aB1=μg
速度的改变量△vB1=aB1t0=0.4m/s
当P进入作用区后的加速度
aB2==1.02m/s2
△vB2=aB2t1=0.051m/s
所以速度的改变量△v=△vB1+△vB2=0.451m/s
(3)当物块P的速度减到零后,又开始以加速度为a向上做加速运动,经历时间T,跑出相互作用区,在这段时间内,B板减少的速度仍是△vB2;物块P离开相互作用区后,做加速度为g的减速运动,经历时间T0,回到初始位置,在这段时间内,B板减少的速度为△vB1,以后物块又从起始位置自由落下,重复以前的运动,B板的速度再次不断减少.总结以上分析可知:每当物块P完成一次从起始位置自由下落,进入相互作用区后又离开相互作用区,最后回到起始位置的过程中,B板速度减少的总量为△v=2△vB1+2△vB2=0.902m/s
设在物块P第n次回到起始位置时B刚好停止运动
n=次
答:(1)物块P从起始位置下落到刚好与B板不接触的时间t为2.05s;
(2)物块B在上述时间t内速度的改变量为0.051m/s;
(3)当B板刚好停止运动时,物块P已经回到过初始位置11次.
用3N的水平恒力,使在水平面上一质量为2kg的物体,从静止开始运动,在2s内通过的位移是2m,则物体的加速度大小和所受摩擦力的大小分别是( )
正确答案
解析
解:物体做匀加速直线运动,根据x=解得:a=1m/s2,
根据牛顿第二定律得:
F-f=ma
解得:f=1N
故选B
如图所示,质量为0.5kg的物体在与水平面成37°角的拉力F作用下,沿水平桌面向右做直线运动,经过0.5m的距离,速度由0.6m/s变为0.4m/s,
已知物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.1,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)物体的加速度.
(2)作用力F的大小.
正确答案
解:(1)物体做匀变速运动,根据匀变速直线运动的速度位移关系:
得物体的加速度=-0.20m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反即水平向左;
(2)如图,建立直角坐标系对物体进行受力分析,取物体运动方向为正方向
y轴方向:FN+Fsin37°-mg=0 ①
x轴方向:Fcos37°-Ff=ma ②
滑动摩擦力Ff=μFN ③
由①②③得 =
答:(1)物体的加速度为0.2m/s2,方向向左;
(2)作用力F的大小为0.47N.
解析
解:(1)物体做匀变速运动,根据匀变速直线运动的速度位移关系:
得物体的加速度=-0.20m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反即水平向左;
(2)如图,建立直角坐标系对物体进行受力分析,取物体运动方向为正方向
y轴方向:FN+Fsin37°-mg=0 ①
x轴方向:Fcos37°-Ff=ma ②
滑动摩擦力Ff=μFN ③
由①②③得 =
答:(1)物体的加速度为0.2m/s2,方向向左;
(2)作用力F的大小为0.47N.
如图所示,质量为m的物体放在光滑的水平地面上,在水平面上,受到三个水平的共点力作用处于静止状态,若把水平作用力F2保持其大小不变,迅速沿顺时针方向转动90°,而其余两个作用力保持不变,则质量为m物体所受到的合力大小为______经过时间t,物体平均速度大小为______.
正确答案
解析
解:物体受三个力处于平衡状态,F2与剩余两个力的合力等值反向,把水平作用力F2保持其大小不变,迅速沿顺时针方向转动90°,则合力,
可知物体的加速度a=,ts末的速度v=at=
,
所以物体的平均速度.
故答案为:,
.
如图所示,长为 L 的轻杆,一端固定一个小球,另一端可绕光滑的水平轴转动,使小球在竖直平面内作圆周运动,关于小球在最高点的速度V,下列说法正确的是:(( )
正确答案
解析
解:A、由于杆能支撑小球,因此v的极小值为零.故A错误.
B、根据向心力公式Fn=m可知,速度逐渐增大,向心力也逐渐增大.故B正确.
C、当v=时,向心力Fn=m
=mg,说明杆对球没有弹力;
v由 逐渐增大时,杆对球有向下的拉力,根据牛顿第二定律得:F+mg=m
,得F=m
-mg,可见,v增大,F增大.故C正确.
D、v由 逐渐减小时,杆对球有向上的支持力,根据牛顿第二定律得
mg-F=m,得F=mg-m
,可见,v减小,F增大.故D错误.
故选:BC
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