- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,水平传送带以恒定速度v向右运动.将质量为m的物体Q轻轻放在水平传送带的左端A处,经过t时间后,Q的速度也变为v,再经t时间物体Q到达传送带的右端B处,在( )
正确答案
解析
解:A、B、在前t秒内物体受到向右的滑动摩擦力而做匀加速直线运动,后t秒内物体的速度与传送带相同,不受摩擦力而做匀速运动.故A错误,B正确.
C、前t秒内Q的位移与后t秒内Q的位移大小之比为::vt=1:2,故C正确;
D、Q由传送带左端运动到右端的总位移为:x=,传送带的总位移:x1=v•2t=2vt,则相对位移:
,故D正确;
故选:BCD.
在索契冬奥会速降滑雪运动中,当滑雪板压在雪地上时会把雪内的空气压出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”,从而大大减小雪地与滑雪板间的摩擦因数,然而当滑雪板相对雪地速度较小时,滑雪板就会陷入雪地中,使得它们间的动摩擦因数增大.假设滑雪者的速度超过v0=4m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1=0.25变为μ2=0.125,一滑雪者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始自由下滑,滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地BC(BC长度可忽略),不计空气阻力,如图所示,A、B间距离L=20m,滑雪者总质量m=100kg,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2),求:
(1)滑雪者到达B处的速度大小vB;
(2)假设物体从空中下落时,空气对物体的阻力f=kv2(k=2.5kg/m),方向与速度方向相反,滑雪者离开B点沿轨道水平飞出后,由于空气阻力的影响,下落一段距离后将会匀速下落,这个速度被称为收尾速度,求滑雪者的收尾速度v的大小.
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律得:
由v2=2ax得:
速度为4m/s之前的位移为:
滑雪者的速度超过v0=4m/s后前进得位移为:
x2=L-x1=20-2m=18m
滑雪者的速度超过v0=4m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数为:μ2=0.125
由牛顿第二定律得:
=
由得:
滑雪者到达B处的速度大小为:
(2)匀速下落时,物体受力平衡,根据平衡可得:
mg=kv2
解得:
答:(1)滑雪者到达B处的速度大小vB=14m/s
(2)收尾速度为20m/s.
解析
解:(1)由牛顿第二定律得:
由v2=2ax得:
速度为4m/s之前的位移为:
滑雪者的速度超过v0=4m/s后前进得位移为:
x2=L-x1=20-2m=18m
滑雪者的速度超过v0=4m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数为:μ2=0.125
由牛顿第二定律得:
=
由得:
滑雪者到达B处的速度大小为:
(2)匀速下落时,物体受力平衡,根据平衡可得:
mg=kv2
解得:
答:(1)滑雪者到达B处的速度大小vB=14m/s
(2)收尾速度为20m/s.
一气球自身质量不计,载重为,并以加速度加速上升,欲使气球以同样大小的加速度加速下降,气球的载重应增加( )
正确答案
解析
解:加速上升时由牛顿第二定律可知
F-G=a
加速下降时
联立解得m=
故选:D
一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,运动一段时间后关闭发动机,汽车又运动了2s停止,汽车运动图象如图所示,已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车运动过程中所受阻力大小不变,求:
(1)汽车前4秒的加速度大小;
(2)汽车从开始运动到停止运动的位移;
(3)汽车牵引力的大小.
正确答案
解:(1)汽车开始做匀加速直线运动,
所以有:a=.
(2)在v-t图象中位移为与时间轴所围面积故x=
(3)汽车滑行减速过程加速度:
设阻力大小为Ff,由牛顿第二定律有:-Ff=ma2
解得Ff=4×103 N
故汽车运动过程中所受到的阻力大小4×103 N.
由牛顿第二定律有:F-Ff=ma
解得F=Ff+ma1=6×103 N.
故汽车牵引力的大小为6×103 N.
答:(1)汽车前4秒的加速度大小为1m/s2;
(2)汽车从开始运动到停止运动的位移为12m;
(3)汽车牵引力的大小6×103 N.
解析
解:(1)汽车开始做匀加速直线运动,
所以有:a=.
(2)在v-t图象中位移为与时间轴所围面积故x=
(3)汽车滑行减速过程加速度:
设阻力大小为Ff,由牛顿第二定律有:-Ff=ma2
解得Ff=4×103 N
故汽车运动过程中所受到的阻力大小4×103 N.
由牛顿第二定律有:F-Ff=ma
解得F=Ff+ma1=6×103 N.
故汽车牵引力的大小为6×103 N.
答:(1)汽车前4秒的加速度大小为1m/s2;
(2)汽车从开始运动到停止运动的位移为12m;
(3)汽车牵引力的大小6×103 N.
光滑水平地面上静止一块质量为10kg的木板B.有一小铁块A(可看作质点),质量为2kg,以初速度Vo从B的左端向右滑行.已知A、B间的动摩擦因数μ=0.5,则A从B的左端向右滑的过程中,木板的加速度为______m/s2.
正确答案
1
解析
解:A从B的左端向右滑的过程中,木板受到铁块的滑动摩擦力提供加速度,
根据牛顿第二定律得:
a=
故答案为:1
一质量m=10kg的物体静止在水平面上,在F=20N的水平恒力作用下开始运动.g取10m/s2,则:
(1)若水平面光滑,求物体的加速度大小和2s末的速度大小;
(2)若水平面粗糙,且物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,求物体的加速度大小.
正确答案
解:(1)光滑水平面上物体受力分析如图所示:
由牛顿第二定律得:
物体的加速度大小
2s末的速度大小为:v=at=2×2m/s=4m/s
(2)对物体进行受力分析如图所示:
由牛顿第二定律得:
物体的加速度大小
答:(1)若水平面光滑,求物体的加速度大小为2m/s2和2s末的速度大小4m/s;
(2)若水平面粗糙,且物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,求物体的加速度大小1m/s2.
解析
解:(1)光滑水平面上物体受力分析如图所示:
由牛顿第二定律得:
物体的加速度大小
2s末的速度大小为:v=at=2×2m/s=4m/s
(2)对物体进行受力分析如图所示:
由牛顿第二定律得:
物体的加速度大小
答:(1)若水平面光滑,求物体的加速度大小为2m/s2和2s末的速度大小4m/s;
(2)若水平面粗糙,且物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,求物体的加速度大小1m/s2.
如图甲所示,一质量为m=1.0kg的滑块(可视为质点)静止在水平地面上的A点,某时刻开始,滑块受到一个水平向右的拉力F的作用,拉力F随时间t的变化规律如图乙所示,若滑块和地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2,试计算滑块从开始运动到最终停止在水平地面上滑行的距离.
正确答案
解:根据牛顿第二定律得,匀加速运动的加速度为:
,
则匀加速运动的位移为:
,
匀加速直线运动的末速度为:
v1=a1t1=5×1m/s=5m/s,
第2s内F2=μmg,做匀速直线运动,匀速运动的位移为:
x2=v1t2=5×1m=5m,
匀减速运动的加速度为:
,
匀减速运动的位移为:
,
则有:x=x1+x2+x3=2.5+5+2.5m=10m.
答:滑块从开始运动到最终停止在水平地面上滑行的距离为10m.
解析
解:根据牛顿第二定律得,匀加速运动的加速度为:
,
则匀加速运动的位移为:
,
匀加速直线运动的末速度为:
v1=a1t1=5×1m/s=5m/s,
第2s内F2=μmg,做匀速直线运动,匀速运动的位移为:
x2=v1t2=5×1m=5m,
匀减速运动的加速度为:
,
匀减速运动的位移为:
,
则有:x=x1+x2+x3=2.5+5+2.5m=10m.
答:滑块从开始运动到最终停止在水平地面上滑行的距离为10m.
如图所示,小球甲从倾角θ=30°的光滑斜面上高h=5cm的A点由静止释放,同时小球乙自C点以速度v0沿光滑水平面向左匀速运动,C点与斜面底端B处的距离L=0.6m.甲滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地朝乙追去,甲释放后经过t=1s刚好追上乙,求乙的速度v0(g=10m/s2).
正确答案
解:设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a,运动时间为t1,运动到B处时的速度为v1,从B处到追上小球乙所用时间为t2,则
a=gsin 30°=5 m/s2①
由得:t1=0.2 s ②
t2=t-t1=0.8 s ③
v1=at1=1 m/s ④
v0t+L=v1t2⑤
代入数据解得:v0=0.2m/s,方向水平向左.
答:乙的速度为0.2m/s,方向水平向左
解析
解:设小球甲在光滑斜面上运动的加速度为a,运动时间为t1,运动到B处时的速度为v1,从B处到追上小球乙所用时间为t2,则
a=gsin 30°=5 m/s2①
由得:t1=0.2 s ②
t2=t-t1=0.8 s ③
v1=at1=1 m/s ④
v0t+L=v1t2⑤
代入数据解得:v0=0.2m/s,方向水平向左.
答:乙的速度为0.2m/s,方向水平向左
有一个小圆环瓷片最高能从h=0.18m高处静止释放后直接撞击地面而不被摔坏.现让该小圆环瓷片恰好套在一圆柱体上端且可沿圆柱体下滑,瓷片与圆柱体之间的摩擦力是瓷片重力的4.5倍,如图所示.若将该装置从距地面H=4.5m高处从静止开始下落,瓷片落地恰好没摔坏.已知圆柱体与瓷片所受的空气阻力都为自身重力的0.1倍,圆柱体碰地后速度立即变为零且保持竖直方向.(g=10m/s2)
(1)瓷片直接撞击地面而不被摔坏时,瓷片着地时的最大速度为多少?
(2)瓷片随圆柱体从静止到落地,下落总时间为多少?
正确答案
解:(1)瓷片从h=0.18m处下落,加速度为a0,设瓷片质量为m,
根据牛顿第二定律:mg-0.1mg=ma0
得:a0=9m/s2
落地时速度为:v02=2a0h
得:v0==1.8m/s
(2)瓷片随圆柱体一起加速下落,加速度为a1,则有:
a1=a0=9m/s2
圆柱体落地时瓷片速度为:v12=2a1H
得:v1==9m/s
下落时间为:t1==
=1s
瓷片继续沿圆柱体减速下落直到落地,加速度大小为a2
根据牛顿第二定律:4.5mg+0.1mg-mg=ma2
得:a2=3.6g=36m/s2
则瓷片继续下落的时间为:t2==
=0.2s
瓷片随圆柱体从静止到落地,下落总时间为:t=t1+t2=1+0.2=1.2s
答:(1)瓷片直接撞击地面而不被摔坏时,瓷片着地时的最大速度为1.8m/s;
(2)瓷片随圆柱体从静止到落地,下落总时间为1.2s.
解析
解:(1)瓷片从h=0.18m处下落,加速度为a0,设瓷片质量为m,
根据牛顿第二定律:mg-0.1mg=ma0
得:a0=9m/s2
落地时速度为:v02=2a0h
得:v0==1.8m/s
(2)瓷片随圆柱体一起加速下落,加速度为a1,则有:
a1=a0=9m/s2
圆柱体落地时瓷片速度为:v12=2a1H
得:v1==9m/s
下落时间为:t1==
=1s
瓷片继续沿圆柱体减速下落直到落地,加速度大小为a2
根据牛顿第二定律:4.5mg+0.1mg-mg=ma2
得:a2=3.6g=36m/s2
则瓷片继续下落的时间为:t2==
=0.2s
瓷片随圆柱体从静止到落地,下落总时间为:t=t1+t2=1+0.2=1.2s
答:(1)瓷片直接撞击地面而不被摔坏时,瓷片着地时的最大速度为1.8m/s;
(2)瓷片随圆柱体从静止到落地,下落总时间为1.2s.
质量为10kg的环套在杆的底端o处,在F=100N的拉力作用下,沿粗糙直杆由静止开始运动,杆与水平地面的夹角θ=37°,拉力F与杆的夹角也为θ=37°.力F作用10s后撤去,环在杆上继续上滑了1s后,速度减为零.求:
(1)环与杆之间的动摩擦因数μ;
(2)环沿杆向上运动的总距离S;
(3)环滑回到底端时的速度多大(保留小数点后一位数字)?(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:(1)当有F作用时, ①
②
由①、②.得a1=2-2μ③
当撤去F时,有:④
⑤
由④、⑤,得a2=6+8μ ⑥
因为 由 ③/⑥,得μ=0.5
(2)由③式,得
撤去F时,环的速度υ=a1×t1=1×10=10m/s
则
(3)由动能定律,得
代入数据解得υ=14.8m/s
答:(1)环与杆之间的动摩擦因数μ为0.5;
(2)环沿杆向上运动的总距离S为55m;
(3)环滑回到底端时的速度为14.8m/s.
解析
解:(1)当有F作用时, ①
②
由①、②.得a1=2-2μ③
当撤去F时,有:④
⑤
由④、⑤,得a2=6+8μ ⑥
因为 由 ③/⑥,得μ=0.5
(2)由③式,得
撤去F时,环的速度υ=a1×t1=1×10=10m/s
则
(3)由动能定律,得
代入数据解得υ=14.8m/s
答:(1)环与杆之间的动摩擦因数μ为0.5;
(2)环沿杆向上运动的总距离S为55m;
(3)环滑回到底端时的速度为14.8m/s.
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