- 牛顿第二定律
- 共12933题
质量为m的物体由静止开始做直线运动,物体所受合力F随时间t变化的图象如图所示.关于物体在0~8s内的运动,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在0∽2s内,物体受到向正方向的恒力,物体向正方向做匀加速直线运动,在2~4s内,物体受到向负方向的恒力,物体继续向正方向做匀减速直线运动.故A错误.
B、4s末物体的速度为零,4s末物体的运动方向改变.故B错误;
C、在4∽6s内,物体受到向负方向的恒力,物体向负方向做匀加速直线运动.在6~8s内,物体受到向正方向的恒力,物体继续向负方向做匀减速直线运动,8s末速度为零.综上,物体在4s末离出发点最远.故C错误.
D、根据动量定理可得:物体在4s末物体的速度为零,第6s末速度的大小为=
.故D正确.
故选:D
如图所示,水平面上放有质量均为m=1kg的物块A和B,A、B与地面的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.1,相距l=0.75m.现给物块A一初速度使之向B运动,与此同时给物块B一个F=3N水平向右的力由静止开始运动,经过一段时间A恰好追上B.g=10m/s2.求:
(1)物块B运动的加速度大小
(2)物块A初速度大小
(3)从开始到物块A追上物块B的过程中,力F对物块B所做的功.
正确答案
解:(1)对B,由牛顿第二定律:F-μ2mg=maB
解得:
即物块B运动的加速度大小为2 m/s2.
(2)设物块A经过t时间追上物块B,对物块A,由牛顿第二定律得:
μ1mg=maA
A做匀减速直线运动,B做初速度为零的匀加速直线运动,则有:
恰好追上的条件为:
v0-aAt=aBt
xA-xB=l
联立各式并代入数据解得:t=0.5 s,v0=3 m/s.
即若要使A恰能追上B,A的初速度v0应等于3m/s.
(3)由以上数据可知,B的位移为
=
所以F对B做功为:
W=FxB=3×0.25J=0.75J.
答:(1)物块B运动的加速度大小为2m/s2.
(2)物块A初速度大小为3m/s.
(3)从开始到物块A追上物块B的过程中,力F对物块B所做的功0.75J.
解析
解:(1)对B,由牛顿第二定律:F-μ2mg=maB
解得:
即物块B运动的加速度大小为2 m/s2.
(2)设物块A经过t时间追上物块B,对物块A,由牛顿第二定律得:
μ1mg=maA
A做匀减速直线运动,B做初速度为零的匀加速直线运动,则有:
恰好追上的条件为:
v0-aAt=aBt
xA-xB=l
联立各式并代入数据解得:t=0.5 s,v0=3 m/s.
即若要使A恰能追上B,A的初速度v0应等于3m/s.
(3)由以上数据可知,B的位移为
=
所以F对B做功为:
W=FxB=3×0.25J=0.75J.
答:(1)物块B运动的加速度大小为2m/s2.
(2)物块A初速度大小为3m/s.
(3)从开始到物块A追上物块B的过程中,力F对物块B所做的功0.75J.
如图所示,一轻弹簧竖直固定在地面上,上端放一质量为m的小球,小球与弹簧不拴接,平衡时弹簧被压缩x0,现用力F缓慢下压小球,使弹簧在弹性限度内再被压缩x0后撤去力F,小球立即向上弹起,上升的最大高度为4x0,重力加速度为g.在小球上升的过程中有( )
正确答案
解析
解:A、球开始受到重力、推力F和弹簧的支持力,三力平衡,撤去推力后,小球先向上做加速度不断减小的加速运动,后做加速度不断变大的减速运动,当小球离开弹簧后,做上抛运动,加速度不变,做匀减速运动,故A正确;
B、上升的最大高度为4x0,所以小球做匀减速直线运动的位移为h=4x0-2x0=2x0,则小球作匀减速运动的时间t=,故B错误;
C、小球上升过程受到重力和弹簧的弹力,当弹力大于重力时,小球向上加速,当弹力小于重力后,小球开始减速,所以当弹力等于重力时,
速度最大,此过程中,克服重力做的功为mgx0,故C错误;
D、用力F缓慢下压小球,使弹簧在弹性限度内再被压缩x0,根据F=kx可知,F=mg,撤去压力时,重力和弹力的合力大小等于F,根据牛顿第二定律可知a=,故D正确;
故选:AD.
如图所示,长L=1.5m、质量M=3kg的木板静止放在水平面上,质量m=1kg 的小物块(可视为质点)放在木板的右端,木板和物块间的动摩擦因数μ1=0.1,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2.现对木板施加一水平向右的恒定拉力F,取g=10m/s2.
(1)求使物块不掉下去的最大拉力F0(物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力).
(2)如果拉力F=21N恒定不变,则小物块所能获得的最大速度是多少?
正确答案
解:(1)物块刚好不掉下去,则物块与木板达到最大静摩擦力,且具有相同的最大加速度a1.对物块有牛顿第二定律得:
a1==μ1g=0.1×10m/s2=1 m/s2
对整体:F0-μ2(M+m)g=(M+m)a1
解得:F0=μ2(M+m)g+(M+m)a1=0.2×(3+1)×10+(3+1)×1N=12 N
(2)当拉力F=21 N>F0时,物块相对木板滑动.
由牛顿第二定律得:木板的加速度:=4 m/s2
设小物块滑离时经历的时间为t,则:
a2t2-
a1t2=L
解得:
此时有:vm=a1t=1×1m/s=1 m/s.
答:(1)求使物块不掉下去的最大拉力F0=12N
(2)如果拉力F=21N恒定不变,则小物块所能获得的最大速度是1m/s.
解析
解:(1)物块刚好不掉下去,则物块与木板达到最大静摩擦力,且具有相同的最大加速度a1.对物块有牛顿第二定律得:
a1==μ1g=0.1×10m/s2=1 m/s2
对整体:F0-μ2(M+m)g=(M+m)a1
解得:F0=μ2(M+m)g+(M+m)a1=0.2×(3+1)×10+(3+1)×1N=12 N
(2)当拉力F=21 N>F0时,物块相对木板滑动.
由牛顿第二定律得:木板的加速度:=4 m/s2
设小物块滑离时经历的时间为t,则:
a2t2-
a1t2=L
解得:
此时有:vm=a1t=1×1m/s=1 m/s.
答:(1)求使物块不掉下去的最大拉力F0=12N
(2)如果拉力F=21N恒定不变,则小物块所能获得的最大速度是1m/s.
将一个小铁块(可看成质点)以一定的初速度沿倾角可在0-90°之间任意调整的木板向上滑动,设它沿木板向上能达到的最大位移为x,若木板倾角不同时对应的最大位移x与木板倾角α的关系如图所示,g=10m/s2.则( )
正确答案
解析
解:A、根据动能定理,物体沿斜面上滑过程有:
-mgsinα•x-μmgcosα•x=0-m
解得:x=…①
由图可得,当α=90°时x=1.25m,根据v02=2gx,代入数据得:v0=5m/s,故A正确;
B、由图可得,α=30°时,x=1.25,①式代入数据得:μ=,故B正确;
C、把把α=60°代入①,解得:x=m,由动能定理得:-μmgcosα•2x=
,代入数据得:
,故C错误;
D、下滑的加速度为:a=g(sinα-μcosα),当α=60°时,代入数据得:a=m/s2,故D错误;
故选:AB.
如图所示,用细绳拉着小球A向上做加速运动,小球A、B间用弹簧相连,二球的质量分别为m和2m,加速度的大小为a,若拉力F突然撤去,则A、B两球的加速度分别是______和______.
正确答案
3g+2a
a
解析
解:F撤去前,对B有:F弹-2mg=2ma,解得F弹=2mg+2ma.
撤去F后,A受重力和向下的弹力,根据牛顿第二定律得,a,方向向下.
B受重力和向上的弹力,根据牛顿第二定律得,,方向向上.
故答案为:3g+2a a.
(2015秋•平泉县月考)质量为40kg的雪橇在倾角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.今测得雪橇运动的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,g取10m/s2.根据以上信息,不可以确定下列哪个物理量( )
正确答案
解析
解:在A点时,加速度为:
aA=.
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:,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.
本题选不能确定的,故选D.
如图所示,质量为M倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上,底部与地面的动摩擦因数足够大,斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为m的物块.压缩弹簧使其长度为
L时将物块由静止开始释放,物块将在某一平衡位置两侧做简谐运动,在运动过程中斜面体始终处于静止状态,重力加速度为g,求:
(1)物块处于平衡位置时弹簧的伸长量;
(2)依据简谐运动的对称性,求物块m在运动的最低点的加速度的大小;
(3)若在斜面体的正下方安装一个压力传感器,求在物块m运动的全过程中,此压力传感器的最大示数.
正确答案
解:(1)物体平衡时,受重力、支持力和弹簧的弹力,根据平衡条件,有:
mgsinα=k•△l
解得:
△l=
(2)根据简谐运动的对称性,最低点和最高点的加速度相等,在最高点,根据牛顿第二定律,有:
mgsinα+k•=ma
解得:
a=gsinα+
(3)由于斜面受力平衡,则在竖直方向上有:
其中:
F-mgsinα=ma
根据牛顿第三定律,有:
解得:
答:(1)物块处于平衡位置时弹簧的伸长量为;
(2)依据简谐运动的对称性,物块m在运动的最低点的加速度的大小为gsinα+;
(3)在物块m运动的全过程中,此压力传感器的最大示数为.
解析
解:(1)物体平衡时,受重力、支持力和弹簧的弹力,根据平衡条件,有:
mgsinα=k•△l
解得:
△l=
(2)根据简谐运动的对称性,最低点和最高点的加速度相等,在最高点,根据牛顿第二定律,有:
mgsinα+k•=ma
解得:
a=gsinα+
(3)由于斜面受力平衡,则在竖直方向上有:
其中:
F-mgsinα=ma
根据牛顿第三定律,有:
解得:
答:(1)物块处于平衡位置时弹簧的伸长量为;
(2)依据简谐运动的对称性,物块m在运动的最低点的加速度的大小为gsinα+;
(3)在物块m运动的全过程中,此压力传感器的最大示数为.
一个物体(可视为质点)从长为L,高为h的光滑斜面顶端A由静止开始下滑,如图所示,物体在斜面上下滑的加速度大小为______,滑到斜面下端时的速度大小为______.
正确答案
解析
解:设斜面的倾角为θ,根据牛顿第二定律得,a=.
根据v2=2aL得,v=.
故答案为:,
.
如图所示,放在水平地面上质量均为1kg的两个小物体A、B相距8m,它们与水平地面的动摩擦因数均为μ=0.2,现使它们分别以初速度vA=6m/s和vB=2m/s同时相向运动,直到它们相遇时,经历的时间是______s(结果可以保留根号),二者相遇位置距A出发点的距离为______m.(重力加速度g=10m/s2)
正确答案
解:根据牛顿第二定律得,A、B匀减速运动的加速度大小均为:
a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
则B速度减为零的时间为:
,
此时B的位移为:
,
A的位移为:
=
,
此时两者还相距:△x=8-5-1m=2m,
可知相遇时A的位移为:xA′=7m,
根据得代入数据解得:t=(3-
)s; 此时相遇的位置距离A出发点为7m.
故答案为:3-; 7
解析
解:根据牛顿第二定律得,A、B匀减速运动的加速度大小均为:
a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
则B速度减为零的时间为:
,
此时B的位移为:
,
A的位移为:
=
,
此时两者还相距:△x=8-5-1m=2m,
可知相遇时A的位移为:xA′=7m,
根据得代入数据解得:t=(3-
)s; 此时相遇的位置距离A出发点为7m.
故答案为:3-; 7
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