- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,水平地面上有A、B两点,且两点间距离LAB=6m,质量m=2kg的物体(可视为质点)静止在A点,地面与物块的滑动摩擦因数μ=0.2,为使物体运动到B点,现给物体施加一水平F=10N的拉力,g取10m/s2,求
(1)物体运动到B点的时间;
(2)拉力F作用的最短时间.
正确答案
解:(1)由F-μmg=ma1得:
a1=
在水平地面上做初速度为零的匀加速直线运动,位移有:
解得:t=2s
(2)要使F作用时间最短,则F作用一段最短时间t1后撤去该力,使物体匀减速运动t2时间在B点恰好停止.设撤去F后物体做匀减速直线运动的加速度大小为a2,时间为t2,位移为s2,由题意可得:
μmg=ma2
a2=2m/s2
a1t1=a2t2
s1+s2=LAB
联立解得最短的时间
答:(1)物体运动到B点的时间为2s
(2)拉力F作用的最短时间为.
解析
解:(1)由F-μmg=ma1得:
a1=
在水平地面上做初速度为零的匀加速直线运动,位移有:
解得:t=2s
(2)要使F作用时间最短,则F作用一段最短时间t1后撤去该力,使物体匀减速运动t2时间在B点恰好停止.设撤去F后物体做匀减速直线运动的加速度大小为a2,时间为t2,位移为s2,由题意可得:
μmg=ma2
a2=2m/s2
a1t1=a2t2
s1+s2=LAB
联立解得最短的时间
答:(1)物体运动到B点的时间为2s
(2)拉力F作用的最短时间为.
如图所示,光滑水平面上有一块木板,质量M=2.0kg,长度L=1.0m.在木板的最右端有一个小滑块(可视为质点),质量m=1.0kg.小滑块与木板之间的动摩擦因数μ=0.2.开始时它们都处于静止状态.某时刻起对小滑块施加一个F=5.0N水平向左的恒力,此后小滑块将相对木板滑动.取g=10m/s2.求:
(1)小滑块从木板右端运动到左端所用的时间t;
(2)小滑块从木板右端运动到左端的过程中,恒力F对小滑块所做的功W;
(3)如果想缩短小滑块从木板右端运动到左端所用的时间t,只改变木板的质量M,请你通过计算,判断木板的质量M应该增大还是减小?
正确答案
解:(1)小滑块受到水平向左的恒力F和水平向右的滑动摩擦力作用,向左做匀加速直线运动,所受滑动摩擦力f=μmg=0.2×1.0×10=2.0N
根据牛顿第二定律,小滑块的加速度m/s2
木板所受向左的滑动摩擦力f′=f向左做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律,木板的加速度m/s2
在小滑块从木板右端运动到左端所用的时间为t内
小滑块的位移
木板的位移
由几何关系可知L=x1-x2
解得t=1.0s
(2)小滑块的位移=1.5m
恒力F对小滑块所做的功W=Fx1=5.0×1.5=7.5J
(3)由于x1-x2=L,即
将(1)中各式代入,有
若只改变M,则M增加时,t减小
答:(1)小滑块从木板右端运动到左端所用的时间为1s;
(2)小滑块从木板右端运动到左端的过程中,恒力F对小滑块所做的功为7.5J;
(3)木板的质量M应该增大.
解析
解:(1)小滑块受到水平向左的恒力F和水平向右的滑动摩擦力作用,向左做匀加速直线运动,所受滑动摩擦力f=μmg=0.2×1.0×10=2.0N
根据牛顿第二定律,小滑块的加速度m/s2
木板所受向左的滑动摩擦力f′=f向左做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律,木板的加速度m/s2
在小滑块从木板右端运动到左端所用的时间为t内
小滑块的位移
木板的位移
由几何关系可知L=x1-x2
解得t=1.0s
(2)小滑块的位移=1.5m
恒力F对小滑块所做的功W=Fx1=5.0×1.5=7.5J
(3)由于x1-x2=L,即
将(1)中各式代入,有
若只改变M,则M增加时,t减小
答:(1)小滑块从木板右端运动到左端所用的时间为1s;
(2)小滑块从木板右端运动到左端的过程中,恒力F对小滑块所做的功为7.5J;
(3)木板的质量M应该增大.
质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面作直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图.g取10m/s2,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)水平推力F的大小;
(3)在0~6s内物体运动平均速度的大小.
正确答案
解:(1)由题意可知:物体在4~6s内受力如图(1)所示,F合=Ff=μFN=μmg
由牛顿第二定律得物体的加速度a1=
又由v-t图象可知:物体在4~6s内加速度a1==5m/s2
所以μg=5m/s2,可得:μ=0.5
即物体与水平面间的动摩擦因数μ为0.5.
(2)由v-t图象可知:物体在0~4s内加速度:a2==2.5m/s2
又由题意可知:物体在0~4s内受力如图(2)所示,
F合=F-Ff=F-μmg=ma2
F=μmg+ma2,代入数据得:F=15N
即水平推力F的大小为15N.
(3)物体在0~6s内的位移大小在数值上为图象和时间轴包围的面积,
x=×6×10m=30m
平均速度=
=5m/s
即在0~6s内物体运动平均速度的大小为5m/s.
解析
解:(1)由题意可知:物体在4~6s内受力如图(1)所示,F合=Ff=μFN=μmg
由牛顿第二定律得物体的加速度a1=
又由v-t图象可知:物体在4~6s内加速度a1==5m/s2
所以μg=5m/s2,可得:μ=0.5
即物体与水平面间的动摩擦因数μ为0.5.
(2)由v-t图象可知:物体在0~4s内加速度:a2==2.5m/s2
又由题意可知:物体在0~4s内受力如图(2)所示,
F合=F-Ff=F-μmg=ma2
F=μmg+ma2,代入数据得:F=15N
即水平推力F的大小为15N.
(3)物体在0~6s内的位移大小在数值上为图象和时间轴包围的面积,
x=×6×10m=30m
平均速度=
=5m/s
即在0~6s内物体运动平均速度的大小为5m/s.
如图所示,两个完全相同的小球用两根弹簧连接后,悬挂在天花板上保持静止状态.现将下面的一根弹簧剪断,在剪断的瞬间,A球的加速度大小为______,方向为______.
正确答案
g
竖直向上
解析
解:剪断下方弹簧前,上方的弹簧对整体的拉力是2mg,下方的弹簧对B球拉力是mg;
剪断下方弹簧后,上方弹簧的拉力不突变,球A受重力和上方弹簧的拉力,合力为F合=F-mg=2mg-mg=mg,向上,故加速度为a==g,竖直向上;
故答案为:g,竖直向上.
如图所示,一质量M=50kg、长L=3m的平板车静止在光滑的水平地面上,平板车上表面距地面的高度h=1.8m.一质量m=10kg可视为质点的滑块,以v0=7.5m/s的初速度从左端滑上平板车,滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2.
(1)分别求出滑块在平板车上滑行时,滑块与平板车的加速度大小;
(2)计算说明滑块能否从平板车的右端滑出.
(3)若不能滑出,求出物块停在小车上的位置.若能滑出,求出物块落地时与车相距的距离x=?
正确答案
解析
解:(1)对滑块,μmg=ma1,a1=μg=5m/s2
对平板车,μmg=Ma2,解得,
(2)设经过t时间滑块从平板车上滑出.
木块的位移,车的位移
x1-x1′=L
∴t1=0.5s或2s
因为0.5s时已经滑到右侧,故2s舍去.
此时,v1=v0-a1t1=5m/s,v1′=a2t1=0.5m/s;所以,滑块能从平板车的右端滑出.
(3)在滑块平抛运动的过程中,h=,
解得t2=0.6
所以x=x2-x2′=v1t2-v1′t2=(5-0.5)×0.6m=2.7m
答:(1)滑块在平板车上滑行时,滑块的加速度大小为5m/s2,平板车的加速度大小为1m/s2;
(2)滑块能从平板车的右端滑出;
(3)物块落地时与车相距的距离为2.7m.
如图所示,传送带与水平面的夹角为θ=37°,其以4m/s的速度向上运行,在传送带的底端A处无初速度地放一个质量为0.5kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,AB间(B为顶端)长度为25m.试回答下列问题:
(1)说明物体的运动性质(相对地球);
(2)物体从A到B的时间为多少?(g=10m/s2)
正确答案
解:(1)物体刚放上传送带,受力如图:
垂直传送带由平衡得:N=mgcosθ…①
沿传送带由牛顿第二定律得:f-mgsinθ=ma…②
f=μN…③
由①②③得:a=0.4/s2.
设工件达到4m/s位移为s,则有:
s==
=20m<25m,
然后物体与传送带一起做匀速直线运动,先做匀加速运动再做匀速运动.
(2)物体匀加速运动的时间为:t1==
=10s,
物体匀速运动的时间为:t2==
=1.25s,
物体从A点运动到B点所用时间为:t=t1+t2=10s+1.25s=11.25s;
答:(1)物体先做匀加速运动再做匀速运动.
(2)物体从A点运动到B点所用的时间11.25s.
解析
解:(1)物体刚放上传送带,受力如图:
垂直传送带由平衡得:N=mgcosθ…①
沿传送带由牛顿第二定律得:f-mgsinθ=ma…②
f=μN…③
由①②③得:a=0.4/s2.
设工件达到4m/s位移为s,则有:
s==
=20m<25m,
然后物体与传送带一起做匀速直线运动,先做匀加速运动再做匀速运动.
(2)物体匀加速运动的时间为:t1==
=10s,
物体匀速运动的时间为:t2==
=1.25s,
物体从A点运动到B点所用时间为:t=t1+t2=10s+1.25s=11.25s;
答:(1)物体先做匀加速运动再做匀速运动.
(2)物体从A点运动到B点所用的时间11.25s.
如图传送带保持1m/s运动,现将某0.5kg的小物体从左端放上,设物体与皮带间动摩擦因数为0.1,AB长为2.5m,则求物体从A到B的时间为______S.
正确答案
3
解析
解:物体的加速度:a==μg=1m/s2,
当速度达到1m/s时,物块的位移:x==
m=0.5m<2.5m.
物块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动.
则匀加速直线运动的时间:t1==
=1s,
匀速直线运动的时间:t2==
=2s;
物体从A点运动到B点所经历的时间:t=t1+t2=3s.
故答案为:3.
如图所示,一个V形槽直立固定在小车上,槽内嵌有一个质量为m的球,它与槽间的动摩擦因数为μ.V形槽的两个斜面与小车前后两侧面的夹角均为45°(右图为俯视图).当小车向右在水平路面上作匀加速直线运动时、球有可能竖直向下作匀速直线运动,此时槽每一面对小球的弹力为______,小车的加速度为______.(重力加速度为g)
正确答案
解析
解:以小球为研究对象,分水平面(俯视图)和竖直面作出小球受力图.
设槽每一面对小球的弹力和摩擦力分别为FN和Ff,则
竖直面:2Ff=mg,Ff=
又Ff=μFN,得FN=
根据牛顿第二定律,得
FN=ma,
解得a=
故答案为:,
英国特技演员史蒂夫•特鲁加里亚曾飞车挑战世界最大环形车道.如图所示,环形车道竖直放置,直径达12m,若汽车在车道上以12m/s恒定的速率运动,演员与汽车的总质量为1000kg,重力加速度g取10m/s2,则( )
正确答案
解析
解:A、汽车通过最低点时,加速度方向竖直向上,演员处于超重状态.故A正确.
B、根据牛顿第二定律得:N+mg=m,解得:N=
,代入数据得:N=14000N.故B正确.
C、要想通过最高点,临界情况是轨道对汽车的压力为零,根据牛顿第二定律得:mg=,解得:v=
m/s.即最小速度为
m/s.故C错误.
D、汽车在环形车道上的角速度为:rad/s.故D错误.
故选:AB.
先后用相同材料制成的橡皮条彼此平行地沿水平方向拉同一质量为m的物块,且每次使橡皮条的伸长量均相同,物块m在橡皮条的拉力作用下所产生的加速度a与所拉橡皮条的数目n的关系如图所示.若更换物块所在水平面的材料,在重复这个实验,则图中直线与水平轴间的夹角θ将( )
正确答案
解析
解:设每根橡皮条拉力大小为F,物块与水平面间的动摩擦因数为μ,由牛顿第二定律得
nF-μmg=ma,
得a=g
由数学知识得知,a-n图象的斜率等于,由题意知,F、m不变,图象的斜率保持不变,则直线与水平轴间的夹角θ保持不变.故B正确.
故选:B.
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