- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,一质量m=2kg的小物块静止放在水平面上的A点,t=0时,物块在水平恒力F的作用下由静止开始运动.1s末到达B点时速度为8m/s,在B点立即撤去恒力F,最后在3s末停在C点,重力加速度取g=l0m/s2,求:
(1)从第1s末到第2s末,物体运动的距离
(2)恒力F的大小.
正确答案
解:(1)撤去F后物体的加速度大小为a2==
则从第1s末到第2s末,物体运动的距离为
S=vBt-=8×1m
m=6m
(2)在0-1s时间内,物体的加速度大小为:a1==8m/s2,
根据牛顿第二定律得:F-f=ma1,
在2-3s内,有f=ma2,
则得:F=ma1+ma2=24N
答:
(1)从第1s末到第2s末,物体运动的距离是6m.
(2)恒力F的大小是24N.
解析
解:(1)撤去F后物体的加速度大小为a2==
则从第1s末到第2s末,物体运动的距离为
S=vBt-=8×1m
m=6m
(2)在0-1s时间内,物体的加速度大小为:a1==8m/s2,
根据牛顿第二定律得:F-f=ma1,
在2-3s内,有f=ma2,
则得:F=ma1+ma2=24N
答:
(1)从第1s末到第2s末,物体运动的距离是6m.
(2)恒力F的大小是24N.
质量为40kg的雪撬在倾角θ=37°的斜面上向下滑动(如图甲所示),所受的空气阻力与速度成正比.今测得雪撬运动的v-t图象如图乙所示,且AB是曲线的切线,B点坐标为(4,15),CD是曲线的渐近线.根据以上信息,可以确定下列哪些物理量( )
正确答案
解析
解:在A点时,加速度为:
aA=m/s2=2.5m/s2.
速度为:vA=5m/s
根据牛顿第二定律得运动以后的加速度为:a=…①
当加速度a=0时,速度达到最大,vm=10m/s.
有:mgsinθ-μmgcosθ-kvm=0…②
联立①②解得:μ=,k=20N/m.s-1
由于该运动是加速度变化的加速运动,故无法求出雪橇到达最大速度所用的时间.故A、B、C正确,D错误.
故选ABC.
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一起向左匀加速运动,设A、B的质量分别为m、M,则弹簧秤的示数( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得:
对整体:a==
对B:F弹-μMg=Ma
解得,F弹=μMg+Ma=μMg+M()=
故选:B
(2014秋•萧山区期末)如图所示,斜面上铺有动物毛皮.由于毛皮表面的特殊性,引起物体的运动有如下特点:①顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略;②逆着毛的生长方向运动会受到来自毛皮的滑动摩擦力.一滑块从斜面底端以初速v0=3.6m/s冲上足够长的斜面,斜面的倾斜角为θ=37°,过了t=1.8s后滑块回到出发点.若认为毛皮产生滑动摩擦力时,动摩擦因数μ为定值,g取10m/s2,
(1)试判断如图所示情况下,物体在上滑还是下滑时会受到摩擦力?
(2)μ的值为多少?
(3)斜面底端有一块弹性挡板P,滑块撞击挡板前后速度大小不变,方向相反,则滑块运动的总路程为多少?
正确答案
解:(1)由图可以发现,动物的毛是向上的,所以向上运动时可以忽略阻力,下滑时是逆着毛的生长方向的,此时会受到摩擦力.
(2)由牛顿第二定律得:
上滑时:a==6m/s2,
上滑的运动时间:t1==0.6s,
上滑的位移:x==1.08m,
滑块向下滑行的时间:t2=t-t1=1.2s,
下滑时的加速度:a′==1.5m/s2,
由牛顿第二定律得:a′=,
解得:μ=0.5625;
(3)对整个过程,由动能定理得:
-μmgcos37°×s=0-mv02,解得:s=1.44m,
总路程:s′=2s=2.88m;
答:(1)物体在下滑时会受到摩擦力;
(2)μ的值为0.5625;
(3)滑块运动的总路程为2.88m.
解析
解:(1)由图可以发现,动物的毛是向上的,所以向上运动时可以忽略阻力,下滑时是逆着毛的生长方向的,此时会受到摩擦力.
(2)由牛顿第二定律得:
上滑时:a==6m/s2,
上滑的运动时间:t1==0.6s,
上滑的位移:x==1.08m,
滑块向下滑行的时间:t2=t-t1=1.2s,
下滑时的加速度:a′==1.5m/s2,
由牛顿第二定律得:a′=,
解得:μ=0.5625;
(3)对整个过程,由动能定理得:
-μmgcos37°×s=0-mv02,解得:s=1.44m,
总路程:s′=2s=2.88m;
答:(1)物体在下滑时会受到摩擦力;
(2)μ的值为0.5625;
(3)滑块运动的总路程为2.88m.
如图所示,质量为60kg的滑雪运动员,在倾角θ为30°的斜坡顶端,从静止开始匀加速下滑90m到达坡底,用时10s.若g取10m/s2,求
(1)运动员下滑过程中的加速度大小;
(2)运动员到达坡底时的速度大小;
(3)运动员受到的合外力大小.
正确答案
解:(1)根据位移时间公式,有
x=at2
解得
a==
=1.8m/s2
即运动员下滑过程中的加速度大小为1.8m/s2.
(2)根据速度时间公式
v=at=1.8×10=18m/s
即运动员到达坡底时的速度大小为18m/s.
(3)根据牛顿第二定律,有
F=ma=60×1.8=108N
即运动员受到的合外力大小为108N.
解析
解:(1)根据位移时间公式,有
x=at2
解得
a==
=1.8m/s2
即运动员下滑过程中的加速度大小为1.8m/s2.
(2)根据速度时间公式
v=at=1.8×10=18m/s
即运动员到达坡底时的速度大小为18m/s.
(3)根据牛顿第二定律,有
F=ma=60×1.8=108N
即运动员受到的合外力大小为108N.
如图所示,水平传送带以恒定的速度v顺时针转动,将工件轻轻放在传送带的左端,由于摩擦力的作用,工件做匀加速运动,经过时间t,速度变为v;再经时间2t,工件到达传送带的右端,求:
(1)工件在水平传送带上滑动时的加速度
(2)工件与水平传送带间的动摩擦因数
(3)工件从水平传送带的左端到达右端通过的距离.
正确答案
解:(1)匀加速过程,有
v=at
故,工件的加速度 .
(2)工件加速过程,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma
解得:µ=
故动摩擦因素为.
(3)工件从左端到达右端通过的距离
x=x1+x2==2.5vt
故传送带长度为2.5vt.
解析
解:(1)匀加速过程,有
v=at
故,工件的加速度 .
(2)工件加速过程,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma
解得:µ=
故动摩擦因素为.
(3)工件从左端到达右端通过的距离
x=x1+x2==2.5vt
故传送带长度为2.5vt.
如图所示,倾角为37°,长为l=16m的传送带,转动速度为v=10m/s,动摩擦因数μ=0.5,在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m=0.5kg的物体.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2.求:
(1)传送带顺时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间;
(2)传送带逆时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间.
正确答案
解:(1)传送带顺时针转动时,物体相对传送带向下运动,则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上,相对传送带向下匀加速运动,由牛顿第二定律得:
mg(sin 37°-μcos 37°)=ma,
代入数据得:a=2m/s2,
由匀变速运动的位移公式得:l=at2,
代入数据得:t=4 s.
(2)传送带逆时针转动,当物体下滑速度小于传送带转动速度时,物体相对传送带向上运动,则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下,设物体的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得:
mgsin 37°+μmgcos 37°=ma1,
代入数据得:a1=10 m/s2,
设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t1,位移为x1,则有:
t1==
s=1 s,
x1=a1t2=5 m<l=16 m,
当物体运动速度等于传送带速度瞬间,有mgsin 37°>μmgcos 37°,
则下一时刻物体相对传送带向下运动,受到传送带向上的滑动摩擦力--摩擦力发生突变.
设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a2,由牛顿第二定律得:
a2=,
代入数据得:a2=2 m/s2,
位移:x2=l-x1=16-5=11m,
又因为x2=vt2+a2t2,则有:10t2+t2=11,
解得:t2=1 s(t2=-11 s舍去)
所以有:t总=t1+t2=2 s.
答:(1)若传送带顺时针转动,物体由A滑到B的时间为4s.
(2)若传送带逆时针转动,物体从A到B需要的时间为2s.
解析
解:(1)传送带顺时针转动时,物体相对传送带向下运动,则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上,相对传送带向下匀加速运动,由牛顿第二定律得:
mg(sin 37°-μcos 37°)=ma,
代入数据得:a=2m/s2,
由匀变速运动的位移公式得:l=at2,
代入数据得:t=4 s.
(2)传送带逆时针转动,当物体下滑速度小于传送带转动速度时,物体相对传送带向上运动,则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下,设物体的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得:
mgsin 37°+μmgcos 37°=ma1,
代入数据得:a1=10 m/s2,
设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t1,位移为x1,则有:
t1==
s=1 s,
x1=a1t2=5 m<l=16 m,
当物体运动速度等于传送带速度瞬间,有mgsin 37°>μmgcos 37°,
则下一时刻物体相对传送带向下运动,受到传送带向上的滑动摩擦力--摩擦力发生突变.
设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a2,由牛顿第二定律得:
a2=,
代入数据得:a2=2 m/s2,
位移:x2=l-x1=16-5=11m,
又因为x2=vt2+a2t2,则有:10t2+t2=11,
解得:t2=1 s(t2=-11 s舍去)
所以有:t总=t1+t2=2 s.
答:(1)若传送带顺时针转动,物体由A滑到B的时间为4s.
(2)若传送带逆时针转动,物体从A到B需要的时间为2s.
如图所示,木板A静止在粗糙水平地面上,有一个可视为质点的物块B从木板左端水平冲上木板.物块和木板的v-t图象分别如图中的折线bcd和ocd所示,b、c、d、o点的坐标分别为b(0,10)、c(1,4)、d(3,0)、o(0,0),求
(1)木板A做匀加速直线运动时的加速度大小;
(2)物块相对木板滑行的距离;
(3)物块质量m与木板质量M之比.
正确答案
解:(1)木板A做匀加速直线运动时的加速度大小:a==
=4m/s2;
(2)由v-t图象的物理意义可得,物块在木板上滑行的距离等于△boc的面积:
△s=-
×1m=5m.
(3)设物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小为a1,木板做匀加速直线运动的加速度大小为a2,达相同速度后一起匀减速直线运动的加速度大小为a,
根据牛顿第二定律对物块:μ1mg=ma1,①
对木板:μ1mg-μ2(m+M)g=Ma2,②
对整体:μ2(m+M)g=(M+m)a,③
由图象得:
a1=6m/s2,a2=4m/s2,a=2m/s2.
由以上各式解得:
m:M=3:2
答:(1)木板A做匀加速直线运动时的加速度大小为4m/s2;
(2)物块相对木板滑行的距离为5m;
(3)物块质量m与木板质量M之比为3:2.
解析
解:(1)木板A做匀加速直线运动时的加速度大小:a==
=4m/s2;
(2)由v-t图象的物理意义可得,物块在木板上滑行的距离等于△boc的面积:
△s=-
×1m=5m.
(3)设物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小为a1,木板做匀加速直线运动的加速度大小为a2,达相同速度后一起匀减速直线运动的加速度大小为a,
根据牛顿第二定律对物块:μ1mg=ma1,①
对木板:μ1mg-μ2(m+M)g=Ma2,②
对整体:μ2(m+M)g=(M+m)a,③
由图象得:
a1=6m/s2,a2=4m/s2,a=2m/s2.
由以上各式解得:
m:M=3:2
答:(1)木板A做匀加速直线运动时的加速度大小为4m/s2;
(2)物块相对木板滑行的距离为5m;
(3)物块质量m与木板质量M之比为3:2.
如图甲所示为一皮带传送装置,皮带保持匀速率运动,货物由静止放到皮带顶端,被皮带向下传送,其运动的v-t图象如图乙所示,g=10m/s2.
求:(1)皮带的速率;
(2)皮带与水平面间的夹角(及货物与皮带之间的动摩擦因数);
(3)如果货物是用麻袋装载的石灰粉,当第一件货物被运送后,发现皮带上留有一段8.0m长的白色痕迹,请由此推断每件货物的传送时间和传送距离.
正确答案
解:(1)根据图象可知,皮带的速度为6.0 m/s,方向沿斜面向下.
(2)由货物运动的v-t图象得:a1==6.0 m/s2,a2=
=4.0 m/s2.
在0~1.0 s:皮带对物体的滑动摩擦力沿斜面向下,由牛顿第二定律得:mg•simθ+μmg•cosθ=ma1.
在1.0 s~2.0 s:皮带对物体的滑动摩擦力沿斜面向上,由牛顿第二定律得:mg•sinθ-μmg•cosθ=ma2.
联立得:θ=30°,μ=.
(3)由v-t图象知货物在1.0时间内加速到与皮带相同的速度6.0 m/s,皮带发生的位移s带=v1t=6.0 m,货物发生的位移s物=•t=3.0 m,此时间内皮带上痕迹的长度:△s=s带-s物=3.0 m<l=8.0 m.
此后货物速度超过皮带速度,物体向底端运动过程中发生的距离比皮带多8.0 m(其中有3.0 m为痕迹重叠区域).设从1.0秒末开始,货物的传送到底端的时间为t1、货物到底端的距离为S,则:
对皮带S-8=v1t1,对货物S=v1t1+,
联立以上两式得:t1=2s,S=15 m,
故每件货物的传送时间:T=t1+t=1+2=3s,传送距离:L=s物+S=23m.
答:(l)皮带的速度为6.0m/s;
(2)皮带与水半面间的夹角为30度,货物与皮带之间的动摩擦因数μ的大小为;
(3)每件货物的传送时间为3s,传送距离为23m.
解析
解:(1)根据图象可知,皮带的速度为6.0 m/s,方向沿斜面向下.
(2)由货物运动的v-t图象得:a1==6.0 m/s2,a2=
=4.0 m/s2.
在0~1.0 s:皮带对物体的滑动摩擦力沿斜面向下,由牛顿第二定律得:mg•simθ+μmg•cosθ=ma1.
在1.0 s~2.0 s:皮带对物体的滑动摩擦力沿斜面向上,由牛顿第二定律得:mg•sinθ-μmg•cosθ=ma2.
联立得:θ=30°,μ=.
(3)由v-t图象知货物在1.0时间内加速到与皮带相同的速度6.0 m/s,皮带发生的位移s带=v1t=6.0 m,货物发生的位移s物=•t=3.0 m,此时间内皮带上痕迹的长度:△s=s带-s物=3.0 m<l=8.0 m.
此后货物速度超过皮带速度,物体向底端运动过程中发生的距离比皮带多8.0 m(其中有3.0 m为痕迹重叠区域).设从1.0秒末开始,货物的传送到底端的时间为t1、货物到底端的距离为S,则:
对皮带S-8=v1t1,对货物S=v1t1+,
联立以上两式得:t1=2s,S=15 m,
故每件货物的传送时间:T=t1+t=1+2=3s,传送距离:L=s物+S=23m.
答:(l)皮带的速度为6.0m/s;
(2)皮带与水半面间的夹角为30度,货物与皮带之间的动摩擦因数μ的大小为;
(3)每件货物的传送时间为3s,传送距离为23m.
质量为m=2kg的物体置于水平地面上,用F=10N的水平拉力使它从静止开始运动,第3s末物体的速度达到v=6m/s,此时撤去外力,重力加速度g取10m/s2;求:
(1)物体在运动过程中受到的地面摩擦力大小;
(2)撤去拉力后物体能继续滑行的距离.
正确答案
解:(1)物体的加速度:a==
=2m/s2,
由牛顿第二定律得:F-f=ma,代入数据解得:f=6N;
(2)撤去拉力后,设加速度为a′则
a′==
=3m/s2,
匀变速运动的速度位移公式得:
物体的位移:s==
=6m;
答:(1)物体在运动过程中受到的地面摩擦力为6N;
(2)撤去拉力后物体能继续滑行的距离为6m.
解析
解:(1)物体的加速度:a==
=2m/s2,
由牛顿第二定律得:F-f=ma,代入数据解得:f=6N;
(2)撤去拉力后,设加速度为a′则
a′==
=3m/s2,
匀变速运动的速度位移公式得:
物体的位移:s==
=6m;
答:(1)物体在运动过程中受到的地面摩擦力为6N;
(2)撤去拉力后物体能继续滑行的距离为6m.
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