- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,A、B质量均为m,中间有一轻质弹簧相连,A用绳悬于O点,当突然剪断OA绳时,关于A、B物体的加速度,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:剪断绳子前,弹簧的弹力F=mg,
剪断绳子的瞬间,弹簧的弹力不变,隔离对B分析,合力为零,加速度a2=0,
以向上为正方向,对A分析,,故C正确,A、B、D错误.
故选:C
如图甲所示,一质量为m=1kg的小物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物体在受如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动,第3s末物块运动到B点时速度刚好为零,第5s末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数μ=0.2.(g取10m/s2)则
(1)前3秒内物体速度与加速度大小发生了什么变化;(定性说明大体变化即可)
(2)AB间的距离为多少;
(3)物体在0~3s时间内的平均速度大小为多少;
(4)物体在0~5s时间内的最大速率为多少.
正确答案
解:(1)小物块速度先增大后减小,加速度先减小后增大;
(2)在3s~5s时间内物块在水平恒力F作用下由B点匀加速直线运动到A点,设加速度为a,AB间的距离为x
则F-μmg=ma
解得:a=
由x=得:
x=4m;
(3)由v=解得:平均速度
=
m/s;
(4)5s末物体的速度最大,3-5秒内做初速度为零的匀加速直线运动,则
v=at′=2=4m/s;
答:(1)小物块速度先增大后减小,加速度先减小后增大;
(2)AB间的距离为4m;
(3)物体在0~3s时间内的平均速度大小为m/s;
(4)物体在0~5s时间内的最大速率为4m/s.
解析
解:(1)小物块速度先增大后减小,加速度先减小后增大;
(2)在3s~5s时间内物块在水平恒力F作用下由B点匀加速直线运动到A点,设加速度为a,AB间的距离为x
则F-μmg=ma
解得:a=
由x=得:
x=4m;
(3)由v=解得:平均速度
=
m/s;
(4)5s末物体的速度最大,3-5秒内做初速度为零的匀加速直线运动,则
v=at′=2=4m/s;
答:(1)小物块速度先增大后减小,加速度先减小后增大;
(2)AB间的距离为4m;
(3)物体在0~3s时间内的平均速度大小为m/s;
(4)物体在0~5s时间内的最大速率为4m/s.
如图所示,质量均为m的A、B两物块置于水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数均为μ,物块间用一水平轻绳相连,绳中无拉力.现用水平力F向右拉物块A,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.重力加速度为g.下列说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、当0<F≤μmg时,A受到拉力与静摩擦力的作用,二者可以平衡,绳中拉力为0.故A正确;
B、当μmg<F≤2μmg时,整体受到拉力与摩擦力的作用,二者平衡,所以整体处于静止状态.此时A受到的静摩擦力到达最大即μmg,所以绳中拉力为F-μmg.故B正确;
C、当F>2μmg时,对整体:,对B:
,联立解得绳中拉力为
.故C正确;
D、由B的分析可知,当μmg<F≤2μmg时绳中拉力为F-μmg,绳中拉力可能等于.故D错误.
本题选择错误的,故选:D
在质量为M的电动机飞轮上固定着一个质量为m的重物,重物到转轴的距离为r,如图所示,为了使放在地面上的电动机不会跳起,电动机飞轮的角速度不能超过( )
正确答案
解析
解:重物转到飞轮的最高点时,电动机刚要跳起时,重物对飞轮的作用力F恰好等于电动机的重力Mg,即F=Mg.
以重物为研究对象,由牛顿第二定律得
Mg+mg=mω2r,解得ω=
故选B
在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/h.汽车在这种水平路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍,试求:
(1)如果汽车在这种高速路的水平路面弯道上转弯,其弯道的最小半径是多少?
(2)如果弯道的路面设计为倾斜,弯道半径为360m,要使汽车通过此弯道时不产生侧向摩擦力,则弯道路面的倾斜角度是多少?(用三角函数表示)
正确答案
解:(1)汽车在水平路面上转弯时,可视为匀速圆周运动,其向心力由汽车与路面间的静摩擦力提供,当静摩擦力达到最大值时,对应的半径最小r,
有fm=0.6mg=
又 υ=30m/s
解得:r=150m
故弯道的最小半径为150m.
(2)设弯道倾斜角度为θ,汽车通过此弯道时向心力由重力及支持力的合力提供,有
解得弯道路面倾斜角度的正切值:.
解析
解:(1)汽车在水平路面上转弯时,可视为匀速圆周运动,其向心力由汽车与路面间的静摩擦力提供,当静摩擦力达到最大值时,对应的半径最小r,
有fm=0.6mg=
又 υ=30m/s
解得:r=150m
故弯道的最小半径为150m.
(2)设弯道倾斜角度为θ,汽车通过此弯道时向心力由重力及支持力的合力提供,有
解得弯道路面倾斜角度的正切值:.
放在粗糙水平面上的物块A、B用轻质弹簧秤相连,如图所示,物块与水平面间的动摩擦因数均为μ,今对物块A施加一水平向左的恒力F,使A、B一起向左做匀加速运动,设A、B的质量分别为m、M,则弹簧秤的示数为( )
正确答案
解析
解:以两物块A、B整体为研究对象,根据牛顿第二定律得
加速度a==
再以物块B为研究对象,由牛顿第二定律得
T-μMg=Ma
得到T=μMg+Ma=
故选A
如图甲所示,质量m=2kg的物块在平行斜面向上的拉力F作用下从静止开始沿斜面向上运动,t=0.5s时撤去拉力,利用速度传感器得到其速度随时间的变化关系图象(v-t图象)如图乙所示,g取10m/s2,求:
(1)2s内物块的位移大小s和通过的路程L;
(2)沿斜面向上运动两个阶段加速度大小a1、a2和拉力大小F.
正确答案
解:(1)由图乙知
物块沿斜面上升的位移: …①
物块沿斜面下滑的距离: …②
所以位移s=s1-s2==
…③
路程L=s1+s2= …④
(2)由图乙知,各阶段加速度的大小
a1=6m/s2 …⑤
a2=12m/s2 …⑥
设斜面倾角为θ,斜面对物块的摩擦力为f,根据牛顿第二定律
0~0.5s内 F-Ff-mgsinθ=ma1 …⑦
0.5~0.75s内 Ff+mgsinθ=ma2 …⑧
由⑤⑥⑦⑧得:F=36N …⑨
答:(1)2s内物块的位移大小s为,通过的路程L为
m;
(2)沿斜面向上运动两个阶段加速度大小a1、a2分别为6m/s2、12m/s2,拉力大小为36N.
解析
解:(1)由图乙知
物块沿斜面上升的位移: …①
物块沿斜面下滑的距离: …②
所以位移s=s1-s2==
…③
路程L=s1+s2= …④
(2)由图乙知,各阶段加速度的大小
a1=6m/s2 …⑤
a2=12m/s2 …⑥
设斜面倾角为θ,斜面对物块的摩擦力为f,根据牛顿第二定律
0~0.5s内 F-Ff-mgsinθ=ma1 …⑦
0.5~0.75s内 Ff+mgsinθ=ma2 …⑧
由⑤⑥⑦⑧得:F=36N …⑨
答:(1)2s内物块的位移大小s为,通过的路程L为
m;
(2)沿斜面向上运动两个阶段加速度大小a1、a2分别为6m/s2、12m/s2,拉力大小为36N.
皮带运输机是靠货物和传送带之间的摩擦力把货物送往别处的.如图所示,已知传送带与水平面的倾角为θ=37°,以4m/s的速率向上运行,在传送带的底端A处无初速地放上一质量为0.5kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数为0.8.若传送带底端A到顶端B的长度为25m,则物体从A到B的时间为多少?(取g=10m/s2,sin37°=0.6)
正确答案
解:以运送物体为研究对象,受重力、弹力和摩擦力,如图所示.
由牛顿第二定律知:
f-mgsinθ=ma…①
f=μN=μmgcosθ…②
由①②得:
a=μgcosθ-gsinθ═0.8×10×0.8-10×0.6=0.4m/s2
物体从0加速到4m/s,做匀加速运动
由vt=v0+at知:t==10s
所以:S=at2=
×0.4×102m=20m.
由于还剩下5m做速度为4m/s的匀速运动,所以时间为:t1==
=1.25s.
所以共用时间t总=11.25s.
答:物体从A到B的时间为11.25s.
解析
解:以运送物体为研究对象,受重力、弹力和摩擦力,如图所示.
由牛顿第二定律知:
f-mgsinθ=ma…①
f=μN=μmgcosθ…②
由①②得:
a=μgcosθ-gsinθ═0.8×10×0.8-10×0.6=0.4m/s2
物体从0加速到4m/s,做匀加速运动
由vt=v0+at知:t==10s
所以:S=at2=
×0.4×102m=20m.
由于还剩下5m做速度为4m/s的匀速运动,所以时间为:t1==
=1.25s.
所以共用时间t总=11.25s.
答:物体从A到B的时间为11.25s.
某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角α=60°,使飞行器恰沿与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行.经时间t1=4s后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器在飞行过程中所受空气阻力不计.g=10m/s2求:
(1)t1=4s时刻飞行器的速率;
(2)整个过程中飞行器离地的最大高度.
正确答案
解:(1)起飞时,飞行器受推力和重力,两力的合力与水平方向成30°角斜向上,设动力为F,合力为Fb,如图所示.
在△OFFb中,由几何关系得Fb=mg
由牛顿第二定律得飞行器的加速度为
则t时刻的速率:v=a1t1=40m/s
(2)推力方向逆时针旋转60°,合力的方向与水平方向成30°斜向下,推力F‘跟合力F'h垂直,如图所示,
此时合力大小为:F'h=mgsin30°
飞行器的加速度大小为:
到最高点的时间为:
飞行的总位移为:
飞行器上升的最大高度为:hm=s•sin30°=120m
答:(1)t1=4s时刻飞行器的速率为40m/s;
(2)整个过程中飞行器离地的最大高度为120m.
解析
解:(1)起飞时,飞行器受推力和重力,两力的合力与水平方向成30°角斜向上,设动力为F,合力为Fb,如图所示.
在△OFFb中,由几何关系得Fb=mg
由牛顿第二定律得飞行器的加速度为
则t时刻的速率:v=a1t1=40m/s
(2)推力方向逆时针旋转60°,合力的方向与水平方向成30°斜向下,推力F‘跟合力F'h垂直,如图所示,
此时合力大小为:F'h=mgsin30°
飞行器的加速度大小为:
到最高点的时间为:
飞行的总位移为:
飞行器上升的最大高度为:hm=s•sin30°=120m
答:(1)t1=4s时刻飞行器的速率为40m/s;
(2)整个过程中飞行器离地的最大高度为120m.
如图所示,一根轻绳跨过定滑轮,两端分别系着质量分别为m1、m2的小物块A和B,A放在地面上,B离地面有一定高度.当B的质量发生变化时,A上升的加速度a和拉A绳的拉力F也将随之变化(全过程A始终未碰到滑轮,B始终未触地).已知重力加速度为g,不计轻绳和滑轮之间的摩擦,则下列关于a与m2及F与m2关系的图象,描述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当m2≤m1时,m1仍处于静止状态,没有加速度.当m2>m1时,m1有向上的加速度,
根据牛顿第二定律得:对m1:T-m1g=m1a 对m2:m2g-T=m2a,
联立解得:a=g,根据数学知识得知,当m2>>m1时,a→g,故A正确,B错误;
C、当m2≤m1时,F=m2g,随m2的增大F增大,当m2>m1时,B向下A向上做加速运动,由牛顿第二定律得:F=m1a=,故C正确,D错误;
故选:AC.
扫码查看完整答案与解析