- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,质量为m的物体A放在光滑水平桌面上,用一根细绳系住,若在绳的另一端用Mg牛顿的拉力拉物体A 时,A的加速度为a1=______,若在绳的另一端挂一质量为M的物体时,物体的加速度为a2=______.
正确答案
解析
解:当在B端施以F=Mg的竖直向下的拉力作用时,对A分析,有:Mg=ma1,
得:a1=
当在绳的B端挂一质量为M的物体时,对整体分析,有:Mg=(M+m)a2,
得:a2=
故答案为:,
质量为200kg的物体置于升降机内的台秤上,从静止开始上升,运动过程中台秤示数F与时间t的关系如图所示.求各段时间内升降机的加速度和整个过程中升机上升的高度(g取10m/s2).
正确答案
解:0-2s内 F1=3000N,
由牛顿第二定律得:F1-mg=ma 解得:a=5m/s2方向竖直向上
位移,
2s-5s内,a=0
位移X2=V1t=a1t1t2=30m;
5s-7s 内 F3=1000N
由牛顿第二定律得:F3-mg=ma2 解得:a2=-5m/s2方向竖直向下
位移
整个过程上升的高度H=X1+X2+X3=50m
答:0-2s内加速度大小为5m/s2方向竖直向上;2s-5s内,a=0;5s-7s 内加速度大小为5m/s2方向竖直向下;整个过程中升机上升的高度为50m.
解析
解:0-2s内 F1=3000N,
由牛顿第二定律得:F1-mg=ma 解得:a=5m/s2方向竖直向上
位移,
2s-5s内,a=0
位移X2=V1t=a1t1t2=30m;
5s-7s 内 F3=1000N
由牛顿第二定律得:F3-mg=ma2 解得:a2=-5m/s2方向竖直向下
位移
整个过程上升的高度H=X1+X2+X3=50m
答:0-2s内加速度大小为5m/s2方向竖直向上;2s-5s内,a=0;5s-7s 内加速度大小为5m/s2方向竖直向下;整个过程中升机上升的高度为50m.
如图所示,两上下底面平行的滑块重叠在一起,置于固定的、倾角为θ的斜面上,滑块A、B的质量分别为M、m,A与斜面间的动摩擦因数为μ1,B与A之间的动摩擦因数为μ2.已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下,则滑块B受到的摩擦力( )
正确答案
解析
解:以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得:
加速度a==g(sinθ-μ1cosθ)
设A对B的摩擦力方向沿斜面向下,大小为f,则有
mgsinθ+f=ma,得到f=ma-mgsinθ=-μ1mgcosθ,负号表示摩擦力方向沿斜面向上.
故选BC
如图所示,在一辆足够长的小车上,有质量为m1、m2的两个滑块(m1>m2)原来随车一起运动,两滑块与车接触面的动摩擦因数相同,当车突然停止后,则两个滑块( )
正确答案
解析
解:车停止前,两个滑块和小车一起作匀速直线运动,并且两个滑块和小车具有共同的速度,当小车突然停止时,由于两滑块与车接触面的动摩擦因数相同,根据牛顿第二定律,,两个滑块相当于车的加速度是相同的,由于两球的初速度相同,所以相等时间内通过的位移相等,因此两个小球间的距离不变,一定不会相碰.
故选:B.
如图所示,水平轨道上停放着一辆质量为5.0×102kg的小车A,在A的右方L=8.0m处,另一辆小车B正以速度v0=4.0m/s向右做匀速运动远离A车,为使A车经过t=10.0s时间追上B上,立即给A适当施加向右水平推力使小车做匀变速直线运动,设小车A受到水平轨道的阻力是车重的0.1倍,试问:在此追及过程中,推力至少需要做______功.(g=10m/s2)
正确答案
47040
解析
解:A车经过t=10.0s时间追上B,根据运动学公式,有:
代入数据解得:
a=;
根据牛顿第二定律,有:
F-0.1mg=ma
解得:
F=m(0.1g+a)=5.0×102×(0.1×10+0.96)=980N;
推力的功为:W=F•()=980N×(
)=47040J;
答:推力至少需要做47040J的功.
如图所示,质量为m=2.0kg的木块静止在高为h=1.8m的水平台面上,木块距平台右边缘的距离为 s=7.75m.用水平力 F=20N拉动木块,木块从A点向右运动了4.0m时撤去力F,此后木块继续运动,木块从B点离开平台落到地面时,距平台右边缘的水平距离为4.2m.不计空气阻力,g取10m/s2.则( )
正确答案
解析
解:A、木块离开平台后做平抛运动,根据平抛运动的分位移公式,有:
x=vt
y=
联立解得:v=x=4.2×
=7m/s
故动能Ek==
,故A正确;
B、木块从A点运动到B点的过程中,水平力F做功为:W=Fl=20N×4m=80J,故B错误;
C、对加速过程和减速过程运用动能定理,有:
Fl-fS=Ek-0
解得:f==4N
故C错误;
D、从撤去F到物块离开平台边缘时,系统损失的机械能等于克服摩擦力做的功,为:△E=f(S-l)=4×(7.75-4)=15J,故D正确;
故选AD.
一架质量为50t的飞机着陆后做匀减速直线运动,在跑道上滑行了600m后停止,如果滑行时飞机受到的阻力是1.5×105N,飞机着陆时的速度是______m/s.滑行过程中加速度为______m/s2.
正确答案
60
-3
解析
解:根据牛顿第二定律得:
a=
根据2ax=得:
故答案为:60;-3
(2015秋•成都校级期末)传送带以稳定的速度v=6m/s顺时针转动,传送带与水平面的夹角θ=37°,现在将一质量m=2kg的物体(可以看作质点)轻放在其底端,传送带顶端平台上的人通过轻绳以恒定的拉力F=20N拉物体,经过一段时间物体被拉到斜面顶端,如图所示,已知传送带底端与顶端的竖直高度H=6m,物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.25,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.( g取10m/s2,sin 37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)从底端开始经多长时间物体与传送速度相同?
(2)若达到共速后保持拉力不变,物体还需多长时间到达斜面顶端?
(3)若物体与传送带达到速度相等的瞬间,突然撤去拉力,物体还需要多长时间离开传送带?(结果可用根式表示)
正确答案
解:(1)物体在达到与传送带速度v=6m/s相等前,有:
F+μmgcos37°-mgsin37°=ma1
解得a1=6m/s2
由v=a1t1,得:t1=1s
位移 x1==
=3m
(2)达到共速后,在拉力作用下继续加速,则所受摩擦力沿斜面向下,根据牛顿第二定律有:F-μmgcos37°-mgsin37°=ma2
解得a2=2m/s2,物体匀加速上滑
位移x2=-3m=7m
则 x2=vt2+a2t22
解得t2=1s;
(3)在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,
由于μmgcos37°=4N,mgsin37°=12N,
故mgsin37°>μmgcos37°,则此后物体做匀减速运动,加速度大小为a3
mgsin37°-μmgcos37°=ma3
解得:a3=4m/s2
设再过t3时间物体的速度减为零,则a3t3=v,得:t3==1.5s
此过程物体通过的位移为:
x3==4.5m;
由于传送带总长为10m,x1+x3=3m+4.5m=7.5m<10m,说明此后物体速度减速为零后沿传送带以a3加速下滑.
设下滑的时间为t4,则有:7.5m=a3t42
代入数据得:t4=s;
故撤去拉力,物体还需要时间t′=t3+t4=(+
)s
答:(1)从底端开始经1s时间物体与传送速度相同.
(2)若达到共速后保持拉力不变,物体还需1时间到达斜面顶端.
(3)若物体与传送带达到速度相等的瞬间,突然撤去拉力,物体还需要s时间离开传送带.
解析
解:(1)物体在达到与传送带速度v=6m/s相等前,有:
F+μmgcos37°-mgsin37°=ma1
解得a1=6m/s2
由v=a1t1,得:t1=1s
位移 x1==
=3m
(2)达到共速后,在拉力作用下继续加速,则所受摩擦力沿斜面向下,根据牛顿第二定律有:F-μmgcos37°-mgsin37°=ma2
解得a2=2m/s2,物体匀加速上滑
位移x2=-3m=7m
则 x2=vt2+a2t22
解得t2=1s;
(3)在物品与传送带达到同速瞬间撤去恒力F,
由于μmgcos37°=4N,mgsin37°=12N,
故mgsin37°>μmgcos37°,则此后物体做匀减速运动,加速度大小为a3
mgsin37°-μmgcos37°=ma3
解得:a3=4m/s2
设再过t3时间物体的速度减为零,则a3t3=v,得:t3==1.5s
此过程物体通过的位移为:
x3==4.5m;
由于传送带总长为10m,x1+x3=3m+4.5m=7.5m<10m,说明此后物体速度减速为零后沿传送带以a3加速下滑.
设下滑的时间为t4,则有:7.5m=a3t42
代入数据得:t4=s;
故撤去拉力,物体还需要时间t′=t3+t4=(+
)s
答:(1)从底端开始经1s时间物体与传送速度相同.
(2)若达到共速后保持拉力不变,物体还需1时间到达斜面顶端.
(3)若物体与传送带达到速度相等的瞬间,突然撤去拉力,物体还需要s时间离开传送带.
如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定斜面底端有一质量m=1.0kg的物体,物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25,现用平行斜面向上拉力F=10N将物体由静止沿斜面向上拉动,经时间t=4.0s撤去F,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)撤去力F时物体的速度大小.
(2)物体从撤去外力之后沿斜面上滑的最大距离.
正确答案
解:(1)对物体受力分析如图所示,将重力进行正交分解,
F1=mgsin37°
FN=F2=mgcos37°
由牛顿第二定律可得:F-f-F1=ma1
f=μFN=μmgcos37°
解得:a=2m/s2
由运动学方程:v=a1t=8m/s
(2)撤去外力后,受力分析如图所示,
由牛顿第二定律得:-(F+f)=ma2
解得:
撤去外力之后,物体做匀速直线运动,
由运动学方程:
答:(1)撤去力F时物体的速度大小8m/s;
(2)物体从撤去外力之后沿斜面上滑的最大距离4m.
解析
解:(1)对物体受力分析如图所示,将重力进行正交分解,
F1=mgsin37°
FN=F2=mgcos37°
由牛顿第二定律可得:F-f-F1=ma1
f=μFN=μmgcos37°
解得:a=2m/s2
由运动学方程:v=a1t=8m/s
(2)撤去外力后,受力分析如图所示,
由牛顿第二定律得:-(F+f)=ma2
解得:
撤去外力之后,物体做匀速直线运动,
由运动学方程:
答:(1)撤去力F时物体的速度大小8m/s;
(2)物体从撤去外力之后沿斜面上滑的最大距离4m.
冰壶赛场在比赛前需要调试赛道的冰面情况.设冰壶质量为m,冰壶与合格冰道的动摩擦因数为μ.调试时,测出冰壶在合格赛道末端速度为初速度的0.9倍,总耗时为t.假设冰道内有一处的冰面出现异常,异常冰面长度未知且与冰壶的动摩擦因数为2μ,且测出赛道末速度为初速度的0.8倍,总耗时为1.2t,设两次调试时冰壶初速度均相同.根据以上信息,试求:
(1)赛道的总长度L.
(2)调试冰壶的初速度v0.
(3)不规则冰面的长度.
正确答案
解:设冰壶初速度为v,赛道总长度为L,不规则冰面的长度为d.
(1)(2)冰壶在正常冰面上滑行时,由动能定理有:
①
在此过程中由动量定理有:
-μmgt=m•0.9v0-mv0 ②
由①和②解得:
v0=10μgt
L=
(3)不规则冰面存在时根据动能定理得:
代入v0和L可解得d=
答:(1)赛道的总长度L=.(2)调试冰壶的初速度v0=10μgt;(3)不规则冰面的长度
.
解析
解:设冰壶初速度为v,赛道总长度为L,不规则冰面的长度为d.
(1)(2)冰壶在正常冰面上滑行时,由动能定理有:
①
在此过程中由动量定理有:
-μmgt=m•0.9v0-mv0 ②
由①和②解得:
v0=10μgt
L=
(3)不规则冰面存在时根据动能定理得:
代入v0和L可解得d=
答:(1)赛道的总长度L=.(2)调试冰壶的初速度v0=10μgt;(3)不规则冰面的长度
.
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