- 牛顿第二定律
- 共12933题
静止置于水平地面的一物体质量为m=57kg,与水平地面间的动摩擦因数为0.43,在F=287N的水平拉力作用下做匀变速直线运动,则由此可知物体在运动过程中第5个7秒内的位移与第11个3秒内的位移比为( )
正确答案
解析
解:物体水平方向受到水平拉力F和滑动摩擦力作用而做初速度为零的匀加速直线运动.
设物体的加速度大小为a,第1s内的位移为x,
根据位移公式x=得知,物体在第1个7秒内的位移为x1=49x,第1个3秒内的位移为x2=9x,
根据初速度为零的匀加速直线运动的推论得知,第5个7秒内的位移为x3=(2×5-1)x1=9x1=9×49x,第11个3秒内的位移为x4=(2×11-1)x2=21x2=21×9x,
所以第5个7秒内的位移与第11个3秒内的位移之比为x3:x4=(9×49x):(21×9x)=7:3.
故选C
在水平地面上有一木块,质量为m,它与地面间的滑动摩擦系数为μ.物体在水平恒力F的作用下由静止开始运动,经过时间t后撤去力F物体又前进了时间2t才停下来.这个力F的大小为______.
正确答案
3μmg
解析
解:在F作用下的加速度为:=
,
撤去F后的加速度大小为:,
根据v=at知,因为加速的时间和减速的时间之比为1:2,则匀加速和匀减速运动的加速度大小为2:1,
所以,
解得:F=3μmg.
故答案为:3μmg.
如图,质量m为10kg的物体,放在水平地面上,在20N的水平拉力F1作用下,物体沿水平地面做匀速直线运动,若改用与水平方向成37°斜向上的拉力F2,则要使物体仍保
持匀速直线运动,求物体与水平地面间的动摩擦因数及拉力F2的大小(g=10m/s2).
正确答案
解:用水平力拉物体时,物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力,根据平衡条件,有:F1=f
又 f=μmg,
解得:μ==
=0.2
改用斜向上的拉力F2拉物体时,对物块受力分析,由平衡条件得:
水平方向有:Fcos37°=f′…①
竖直方向有:N′+Fsin37°=mg…②
又 f′=μN′…③
解以上各式得:F=
代入数据,解得:F2=N
答:物体与水平地面间的动摩擦因数是0.2,拉力F2的大小是N.
解析
解:用水平力拉物体时,物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力,根据平衡条件,有:F1=f
又 f=μmg,
解得:μ==
=0.2
改用斜向上的拉力F2拉物体时,对物块受力分析,由平衡条件得:
水平方向有:Fcos37°=f′…①
竖直方向有:N′+Fsin37°=mg…②
又 f′=μN′…③
解以上各式得:F=
代入数据,解得:F2=N
答:物体与水平地面间的动摩擦因数是0.2,拉力F2的大小是N.
一物体置于光滑水平面上,受24N水平拉力作用,从静止出发经过2s速度增加到24m/s,则此物体的质量为______kg.
正确答案
2
解析
解:物体在水平拉力作用下做匀加速直线运动,加速度为:
a==
=12m/s2,
由牛顿第二定律得:F=ma
所以此物体的质量为:m==
=2kg
故答案为:2
如图甲所示,物体原来静止在水平面上,用一水平力F拉物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,物体先静止后又做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示.根据图乙中所标出的数据可计算出( )
正确答案
解析
解:A、物体受重力、地面的支持力、向右的拉力和向左的摩擦力,
根据牛顿第二定律得:F-μmg=ma,解得:a=-μg,
由a与F图线,得到:0.5=-10μ ①,4=
-10μ ②,
①②联立得,m=2Kg,μ=0.3,故AB正确;
C、由于物体先静止后又做变加速运动,无法利用匀变速直线运动规律求速度和位移,又F为变力无法求F得功,从而也无法根据动能定理求速度,故CD错误;
故选AB.
如图所示,一水平传送装置由轮半径均为R=
m的主动轮Q1和从动轮Q2及传送带等构成.两轮轴心相距lAB=8.0m,轮与传送带不打滑.现用此装置运送一袋面粉,已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数μ=0.4,这袋面粉中的面粉可不断地从袋中渗出.(g取10m/s2)
(1)当传送带以4.0m/s的速度匀速运动时,将这袋面粉由左端Q2正上方的A点轻放在传送带上后,这袋面粉由A端运送到Q1正上方的B端所用的时间为多少?
(2)要想尽快将这袋面粉由A端送到B端(设初速度仍为零),主动轮Q1的转速至少应为多大?
(3)由于面粉的渗漏,在运送这袋面粉的过程中会在深色传送带上留下白色痕迹,这袋面粉在传送带上留下的痕迹最长能有多长(设袋的初速度仍为零)?此时主动轮的转速应满足何种条件?
正确答案
解:设面粉袋的质量为m,其在与传送带产生相对滑动的过程中所受的摩擦力f=μmg
故而其加速度为:a==μg=4.0 m/s2.
(1)若传送带的速度v带=4.0 m/s,则:
面粉袋加速运动的时间t1==1.0 s
在t1时间内面粉袋的位移s1=at
=2.0 m
其后以v=4.0 m/s的速度做匀速运动
s2=lAB-s1=vt2
解得:t2=1.5 s
故这袋面粉运动的总时间为:t=t1+t2=2.5 s.
(2)要想时间最短,面粉袋应一直向B端做加速运动,由lAB=at′2可得:t′=2.0 s
此时传送带的运转速度最小为:v′=at′=8.0 m/s
v=ωr=2πnR可得:转速的最小值n=240 r/min(或4 r/s).
(3)传送带的速度越大,“痕迹”越长.当面粉的痕迹布满整条传送带时,痕迹达到最长.即痕迹长△s=2l+2πR=18.0 m
在面粉袋由A端运动到B端的时间内,传送带运转的距离s带=△s+lAB=26.0 m
又由(2)已知t′=2.0 s
故而有:2πn′R≥
则:n′≥390 r/min(或6.5 r/s).
答:(1)这袋面粉由A端运送到Q1正上方的B端所用的时间为2.5s.
(2)转速的最小值n=240 r/min.
(3)这袋面粉在传送带上留下的痕迹最长能有18.0m,此时主动轮的转速n′≥390 r/min.
解析
解:设面粉袋的质量为m,其在与传送带产生相对滑动的过程中所受的摩擦力f=μmg
故而其加速度为:a==μg=4.0 m/s2.
(1)若传送带的速度v带=4.0 m/s,则:
面粉袋加速运动的时间t1==1.0 s
在t1时间内面粉袋的位移s1=at
=2.0 m
其后以v=4.0 m/s的速度做匀速运动
s2=lAB-s1=vt2
解得:t2=1.5 s
故这袋面粉运动的总时间为:t=t1+t2=2.5 s.
(2)要想时间最短,面粉袋应一直向B端做加速运动,由lAB=at′2可得:t′=2.0 s
此时传送带的运转速度最小为:v′=at′=8.0 m/s
v=ωr=2πnR可得:转速的最小值n=240 r/min(或4 r/s).
(3)传送带的速度越大,“痕迹”越长.当面粉的痕迹布满整条传送带时,痕迹达到最长.即痕迹长△s=2l+2πR=18.0 m
在面粉袋由A端运动到B端的时间内,传送带运转的距离s带=△s+lAB=26.0 m
又由(2)已知t′=2.0 s
故而有:2πn′R≥
则:n′≥390 r/min(或6.5 r/s).
答:(1)这袋面粉由A端运送到Q1正上方的B端所用的时间为2.5s.
(2)转速的最小值n=240 r/min.
(3)这袋面粉在传送带上留下的痕迹最长能有18.0m,此时主动轮的转速n′≥390 r/min.
(2015秋•兰州校级期末)A、B两球的质量均为m,两球之间用轻弹簧相连,放在光滑的水平地面上,A球左侧靠墙.用力F向左推B球将弹簧压缩,如图所示.然后突然将力F撤去,在撤去力F的瞬间,A、B两球的加速度分别为( )
正确答案
解析
解:开始弹簧的弹力F弹=F,
撤去F后,弹簧的弹力不变,对A分析,在水平方向上受弹簧的弹力和墙壁的弹力,合力为零,则A的加速度为零.
对B,根据牛顿第二定律得,,方向向右.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
(2015秋•寿县校级期末)一传送带装置如图所示,其中AB段是水平的,长度LAB=4m,BC段是倾斜的,长度LBC=5m,倾角为θ=37°,AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接(图中未画出圆弧),传送带以v=4m/s的恒定速率顺时针运转.已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2.现将一个工件(可看作质点)无初速地放在A点.求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)工件第一次到达B点所用的时间;
(2)工件运动了23s时距A点右侧的水平距离.
正确答案
解:(1)工件刚放在水平传送带上的加速度为a1
由牛顿第二定律得μmg=ma1
解得a1=μg=5 m/s2
经t1时间与传送带的速度相同,则t1==0.8 s
前进的位移为x1=a1t12=1.6 m
此后工件将与传送带一起匀速运动至B点,用时t2==0.6 s
所以工件第一次到达B点所用的时间t=t1+t2=1.4 s
(2)设工件上升的最大高度为h,由动能定理得
(μmgcos θ-mgsin θ)•=0-
解得h=2.4 m
工件沿传送带向上运动的时间为t3==2 s
此后由于工件在传送带的倾斜段运动时的加速度相同,在传送带的水平段运动时的加速度也相同,故工件将在传送带上做往复运动,其周期为T
T=2t1+2t3=5.6 s
工件从开始运动到第一次返回传送带的水平部分,且速度变为零所需时间
t0=2t1+t2+2t3=6.2 s
而23 s=t0+3T
这说明经23 s工件恰好运动到传送带的水平部分,且速度为零.
故工件在A点右侧,到A点的距离x=LAB-x1=2.4 m
答:(1)工件第一次到达B点所用的时间是1.4 s
(2)工件运动了23s时所在的位置是工件在A点右侧,到A点的距离是2.4 m.
解析
解:(1)工件刚放在水平传送带上的加速度为a1
由牛顿第二定律得μmg=ma1
解得a1=μg=5 m/s2
经t1时间与传送带的速度相同,则t1==0.8 s
前进的位移为x1=a1t12=1.6 m
此后工件将与传送带一起匀速运动至B点,用时t2==0.6 s
所以工件第一次到达B点所用的时间t=t1+t2=1.4 s
(2)设工件上升的最大高度为h,由动能定理得
(μmgcos θ-mgsin θ)•=0-
解得h=2.4 m
工件沿传送带向上运动的时间为t3==2 s
此后由于工件在传送带的倾斜段运动时的加速度相同,在传送带的水平段运动时的加速度也相同,故工件将在传送带上做往复运动,其周期为T
T=2t1+2t3=5.6 s
工件从开始运动到第一次返回传送带的水平部分,且速度变为零所需时间
t0=2t1+t2+2t3=6.2 s
而23 s=t0+3T
这说明经23 s工件恰好运动到传送带的水平部分,且速度为零.
故工件在A点右侧,到A点的距离x=LAB-x1=2.4 m
答:(1)工件第一次到达B点所用的时间是1.4 s
(2)工件运动了23s时所在的位置是工件在A点右侧,到A点的距离是2.4 m.
如图所示,工人用绳索拉铸件,铸件的质量是20kg,铸件与地面间的动摩擦因数是0.25.工人用80N的力拉动铸件,从静止开始在水平面上前进,绳与水平方向的夹角为θ=37°并保持不变,经4s后松手.(g=10m/s2)求:
(1)松手前铸件的加速度;
(2)松手后铸件还能前进的距离.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得,松手前铸件的加速度a==
m/s2=1.3m/s2.
(2)松手时铸件的速度v=a1t=1.3×4m/s=5.2m/s,
松手后的加速度大小,
则松手后铸件还能滑行的距离x=.
答:(1)松手前铸件的加速度为1.3m/s2;
(2)松手后铸件还能前进的距离为5.408m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得,松手前铸件的加速度a==
m/s2=1.3m/s2.
(2)松手时铸件的速度v=a1t=1.3×4m/s=5.2m/s,
松手后的加速度大小,
则松手后铸件还能滑行的距离x=.
答:(1)松手前铸件的加速度为1.3m/s2;
(2)松手后铸件还能前进的距离为5.408m.
法国人劳伦特•菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界进行了超高空特技跳水表演,他从30m高的塔上跳下,假设他以5m/s的初速度竖直向下离开塔顶,并准确地落入水池中.已知:他在空气中运行时,空气对他的阻力是他重力的0.2倍;落入水中后,水对他的阻力(包括浮力)是他重力的3.5倍.试计算需要准备一个至少多深的水池?(菲舍尔可视为质点,g取10m/s2)
正确答案
解:当人在空气中时,受到重力和空气阻力的作用,由牛顿第二定律得:
mg-f=ma1,
解得加速度:
m/s2.
在空气向下运动的过程中,由运动学公式:
,
解得到达水面时的速度:
m2/s2.
人在水中时,受到重力和水的阻力的作用,由牛顿第二定律得:
f′-mg=ma2,
得加速度:
m/s2
在水中向下运动的过程中,由运动学公式:
v2=2a2h2,
得进入水下的深度为:
.
故水池最小深度应该为10.1m.
答:应准备一个至少10.1m深的水池.
解析
解:当人在空气中时,受到重力和空气阻力的作用,由牛顿第二定律得:
mg-f=ma1,
解得加速度:
m/s2.
在空气向下运动的过程中,由运动学公式:
,
解得到达水面时的速度:
m2/s2.
人在水中时,受到重力和水的阻力的作用,由牛顿第二定律得:
f′-mg=ma2,
得加速度:
m/s2
在水中向下运动的过程中,由运动学公式:
v2=2a2h2,
得进入水下的深度为:
.
故水池最小深度应该为10.1m.
答:应准备一个至少10.1m深的水池.
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