- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,质量为M的木板放在倾角为θ的光滑斜面上,质量为m的人在木板上跑,假如脚与板接触处不打滑.要保持木板相对斜面静止,人应以______的加速度沿斜面向______方向跑动.
正确答案
向下
解析
解:设此时人与木板间的摩擦力为F,人沿斜面向下运动的加速度为a人,现对人和木板分别应用平衡条件和牛顿第二定律有
对木板:Mgsinθ=F
对人:mgsinθ+F=ma人
联立以上解得:a人=,方向沿斜面向下
故答案为:;向下.
在水平地面上有质量为4kg的物体,在水平拉力F作用下由静止开始运动,经过10s时间拉力减小为
F,再经过20s时间物体刚好静止.该物体的v-t图象如图所示,则由图可知水平拉力F=______,物体与地面间的动摩擦因数为______.
正确答案
9N
0.125
解析
解:由v-t图象可知:物体在前10s内的加速度为:,
物体在10-30s内的加速度为:
对物块进行受力分析,由牛顿第二定律可知:
F-μmg=ma1…①
…②
代入m和a1、a2可解得:
F=9N,μ=0.125
故答案为:9N,0.125.
在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m=2kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示,此时小球处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零.当剪断轻绳的瞬间,取g=10m/s2,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在剪断轻绳前,小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡,根据共点力平衡得,弹簧的弹力:
F=mgtan45°=20×1=20N,故A正确;
B、剪断轻绳的瞬间,弹簧的弹力仍然为20N,小球此时受重力、支持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用;
小球所受的最大静摩擦力为:f=μmg=0.2×20N=4N,根据牛顿第二定律得小球的加速度为:a==
;
合力方向向左,所以向左加速.故B正确;
C、D、剪断弹簧的瞬间,轻绳对小球的拉力瞬间为零,此时小球所受的合力为零,则小球的加速度为零,故C错误,D正确;
故选:ABD.
(2014秋•邢台校级期末)从牛顿第二定律知( )
正确答案
解析
解:A、根据牛顿第二定律F合=ma得知,同一物体的运动速度变化越快,加速度越大,受到的合力也越大.故A正确.
B、根据牛顿第二定律F合=ma得知,同一物体的运动速度变化量越小,如果需要的时间短,根据a=知加速度可能较大,受到的合力也可能较大.故B错误.
C、质量有物体本身有关,与其它因素无关.故C错误.
D、同一物体的运动速度越大,加速度不一定大,合外力不一定大.故D错误.
故选:A
如图甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空.为了研究学生沿竿的下滑情况,在竿顶部装有一拉力传感器,可显示竿顶端所受拉力的大小.现有一质量为50kg的学生(可视为质点)从上端由静止开始滑下,5s末滑到竿底时速度恰好为零.以学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的拉力随时间变化情况如图乙所示,g取10m/s2.
求:
(1)该学生下滑过程中的最大速度;
(2)滑竿的长度.
正确答案
解:(1)由图读出人的重力G=500N,人的质量为m=.在0-1s内,人的重力大于摩擦力,人做匀加速运动,1-5s内,人的重力小于摩擦力,人做匀减速运动,则在t=1s末人的速度最大.设在0-1s内人的加速度大小分别为a1,根据牛顿第二定律
G-F1=ma1
得到=
m/s2=2.4m/s2
t=1s末人的速度最大,最大速度为
vmax=a1t1=2.4×1m/s=2.4m/s
(2)人在0-1s内位移为=
m=1.2m,人在1-5s时间内的位移为
=
所以滑杆的长度为L=x1+x2=6m
答:
(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;
(2)滑竿的长度为6m.
解析
解:(1)由图读出人的重力G=500N,人的质量为m=.在0-1s内,人的重力大于摩擦力,人做匀加速运动,1-5s内,人的重力小于摩擦力,人做匀减速运动,则在t=1s末人的速度最大.设在0-1s内人的加速度大小分别为a1,根据牛顿第二定律
G-F1=ma1
得到=
m/s2=2.4m/s2
t=1s末人的速度最大,最大速度为
vmax=a1t1=2.4×1m/s=2.4m/s
(2)人在0-1s内位移为=
m=1.2m,人在1-5s时间内的位移为
=
所以滑杆的长度为L=x1+x2=6m
答:
(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;
(2)滑竿的长度为6m.
(2015秋•许昌期末)如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定斜面上,有一质量m=1kg的物体,物体与斜面间动摩擦因数μ=0.2.物体受到沿平行于斜面向上的轻细线的拉力F=9.6N的作用,从静止开始运动,经2s绳子突然断了.求绳断后多长时间物体速度大小为22m/s.(结果保留两位有效数字,已知sin37°=0.6,g取10m/s2)
正确答案
解:第一阶段:在最初2 s内,物体在F=9.6N的拉力作用下,从静止开始沿斜面做匀加速运动,受力如图所示,有:沿斜面方向F-mgsinθ-Ff=ma1
沿垂直斜面方向FN=mgcosθ
且Ff=μFN
由①②③得:a1==2m/s2
2 s末绳断时瞬时速度v1=a1t1=4 m/s
第二阶段:从撤去F到物体继续沿斜面向上运动到达速度为零的过程,设加速度为a2,则:
a2==-7.6 m/s2
设从断绳到物体达最高点所需时间为t2,据运动学公式v2=v1+a2t2,得t2═0.53 s
第三阶段:物体从最高点沿斜面下滑,在第三阶段物体加速度为a3,所需时间为t3.由牛顿定律知:
a3==4.4 m/s2
速度达v3=22 m/s,所需时间t3==5s
综上所述,从绳断到速度为22m/s所经历的总时间t=t2+t3=0.53s+5s≈5.5s.
解析
解:第一阶段:在最初2 s内,物体在F=9.6N的拉力作用下,从静止开始沿斜面做匀加速运动,受力如图所示,有:沿斜面方向F-mgsinθ-Ff=ma1
沿垂直斜面方向FN=mgcosθ
且Ff=μFN
由①②③得:a1==2m/s2
2 s末绳断时瞬时速度v1=a1t1=4 m/s
第二阶段:从撤去F到物体继续沿斜面向上运动到达速度为零的过程,设加速度为a2,则:
a2==-7.6 m/s2
设从断绳到物体达最高点所需时间为t2,据运动学公式v2=v1+a2t2,得t2═0.53 s
第三阶段:物体从最高点沿斜面下滑,在第三阶段物体加速度为a3,所需时间为t3.由牛顿定律知:
a3==4.4 m/s2
速度达v3=22 m/s,所需时间t3==5s
综上所述,从绳断到速度为22m/s所经历的总时间t=t2+t3=0.53s+5s≈5.5s.
如图甲所示,一物块在t=0时刻,以初速度v0=4m/s从足够长的粗糙斜面底端向上滑行,物块速度随时间变化的图象如图乙所示,t=0.5s时刻物块到达最高点,t=1.5s时刻物块又 返回底端.求:
(1)物块上滑和下滑的加速度大小a1,、a2;
(2)斜面的倾角θ及物块与斜面间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)由图象可得:
设物块返回底端时的速度为v则有:
代入数据可得:v=2m/s
所以物体下滑时的加速度大小为:=2m/s2
(2)物块上滑时对物块进行受力分析根据牛顿第二定律有:
mgsinθ+μmgcosθ=ma1 ①
物块下滑时对物块进行受力分析根据牛顿第二定律有:
mgsinθ-μmgcosθ=ma2 ②
代入a1和a2由①和②式可解得:
答:(1)物体上滑时加速度大小为8m/s2,下滑时加速度大小为2m/s2;
(2)斜面的倾角为θ=30°,物块与斜面间的动摩擦因数为
解析
解:(1)由图象可得:
设物块返回底端时的速度为v则有:
代入数据可得:v=2m/s
所以物体下滑时的加速度大小为:=2m/s2
(2)物块上滑时对物块进行受力分析根据牛顿第二定律有:
mgsinθ+μmgcosθ=ma1 ①
物块下滑时对物块进行受力分析根据牛顿第二定律有:
mgsinθ-μmgcosθ=ma2 ②
代入a1和a2由①和②式可解得:
答:(1)物体上滑时加速度大小为8m/s2,下滑时加速度大小为2m/s2;
(2)斜面的倾角为θ=30°,物块与斜面间的动摩擦因数为
(2015秋•吉林校级期末)一辆速度为4m/s的自行车,在水平公路上匀减速滑行40m停止,如果自行车和人的总质量是100kg,自行车受到的阻力是多大?
正确答案
解:根据速度位移公式得,自行车减速运动的加速度a=,
根据牛顿第二定律得,F=ma=100×0.2N=20N.
答:自行车受到的阻力为20N.
解析
解:根据速度位移公式得,自行车减速运动的加速度a=,
根据牛顿第二定律得,F=ma=100×0.2N=20N.
答:自行车受到的阻力为20N.
(2015秋•眉山期末)如图所示,斜面和水平面由一小段光滑圆弧连接,斜面的倾角θ=37°,一质量m=0.5kg的物块从距斜面底端B点5m处的A点由静止释放,最后停在水平面上的C点.已知物块与水平面和斜面的动摩擦因数均为0.3.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)求物块在水平面上滑行的时间及距离.
(2)现用与水平方向成37°的恒力F斜向右上拉该物块,使物块由静止开始沿水平直线CB运动到B点时立即撤去拉力.为了让物块还能回到A点,求恒力F的范围.
正确答案
解:(1)物块先沿斜面匀加速下滑,设AB长度为xAB,根据牛顿第二定律,有:
μmgsinθ-μmgcosθ=ma1…①
根据速度位移公式,有:
…②
物块在水平面上:
μmg=ma2…③
根据运动学公式,有:
vB=a2t…④
…⑤
联立解得:
t=2s
xBC=6m
(2)当F有最小值F1时,物体到达A点的速度刚好为零;
物体C到B加速:
N+F1sin37°=mg…⑥
…⑦
根据运动学公式,有:
v2=2a3xCB…⑧
滑上斜面:
mgsinθ+μmgcosθ=ma4…⑨
v2=2a4xBA…⑩
解得:
N
当F有最大值F2时,水平地面对物体的支持力为零,则:
解得:
N
综上所述:
答:(1)物块在水平面上滑行的时间为2s,距离为6m.
(2)恒力F的范围为.
解析
解:(1)物块先沿斜面匀加速下滑,设AB长度为xAB,根据牛顿第二定律,有:
μmgsinθ-μmgcosθ=ma1…①
根据速度位移公式,有:
…②
物块在水平面上:
μmg=ma2…③
根据运动学公式,有:
vB=a2t…④
…⑤
联立解得:
t=2s
xBC=6m
(2)当F有最小值F1时,物体到达A点的速度刚好为零;
物体C到B加速:
N+F1sin37°=mg…⑥
…⑦
根据运动学公式,有:
v2=2a3xCB…⑧
滑上斜面:
mgsinθ+μmgcosθ=ma4…⑨
v2=2a4xBA…⑩
解得:
N
当F有最大值F2时,水平地面对物体的支持力为零,则:
解得:
N
综上所述:
答:(1)物块在水平面上滑行的时间为2s,距离为6m.
(2)恒力F的范围为.
如图所示,一辆长L=2m,高 h=0.8m,质量为 M=12kg 的平顶车,车顶面光滑,在牵引力为零时,仍在向前运动,设车运动时受到的阻力与它对地面的压力成正比,且比例系数μ=0.3.当车速为 v0=7m/s 时,把一个质量为 m=1kg 的物块(视为质点)轻轻放在车顶的前端,并开始计时.那么,经过t=______s物块离开平顶车;物块落地时,落地点距车前端的距离为s=______m.
正确答案
0.31
4.16
解析
解:由于m与M无摩擦,所以开始物块m在车上静止,离开车后做自由落体运动,放上m后地面对M的摩擦力F1=μ(m+M)g,
则M的加速度a1==3.25 m/s2-------①
m离开M前,M做减速运动,位移s1=L,
则有:L=v0t-a1t2
带入数据解得:t=0.31s
设m即将落地时车速度为v,则由运动学公式
v02-v2=2a1L,得
v=6 m/s
物块m下落时间
t1=s=0.4 s
m离开M后,M的加速度
a2=μg=3 m/s2
在0.4 s内车前进的距离
s2=v t-a2t2=2.16 m
所以,物体落地点离车前端距离
s=s2+L=2.16 m+2 m=4.16 m.
故物块落地时,落地点距车前端4.16m.
故答案为:0.31;4.16
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