- 牛顿第二定律
- 共12933题
客运电梯简化模型如图甲所示,电梯的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示.已知电梯在t=0时由静止开始上升,电梯总质最m=2.0×103kg,忽略一切阻力.电梯在上升过程中受到的最大拉力F=______N,电梯在前2s内的速度改变量△v=______m/s.
正确答案
解:图象可以看出,加速上升阶段的最大加速度为1m/s2,根据牛顿第二定律,有:F-mg=ma
解得:F=m(g+a)=2.0×103kg×(10m/s2+1m/s2)=2.2×104N;
速度改变量等于图象与时间轴包围的面积,故:
故答案为:2.2×104,1.5.
解析
解:图象可以看出,加速上升阶段的最大加速度为1m/s2,根据牛顿第二定律,有:F-mg=ma
解得:F=m(g+a)=2.0×103kg×(10m/s2+1m/s2)=2.2×104N;
速度改变量等于图象与时间轴包围的面积,故:
故答案为:2.2×104,1.5.
如图所示,在飞船与空间站对接后,测出5s内飞船和空间站速度变化是0.05m/s,则飞船和空间站的加速度大小为( )
正确答案
解析
解:已知速度的变化量△v=0.05m/s,所用的时间△t=5s
则飞船和空间站的加速度大小为:a==
=0.01m/s2;
故选:B.
如图,质量M=8kg的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8N.当小车向右运动速度达到3m/s时,在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,假定小车足够长,试求:
(1)经过多长时间物块停止与小车间的相对运动?
(2)小物块从放在车上开始经过t0=3.0s所通过的位移是多少?(g取10m/s2)
正确答案
解:(1)对物块:μmg=ma1
∴a1=μg=2m/s2
对小车:F-μmg=Ma2
∴a2=0.5m/s2
物块在小车上停止相对滑动时,速度相同
则有:a1t1=υ0+a2t1
∴t1==
s=2s
(2)t1物块位移x1=
t1时刻物块速度υ1=a1t1=4m/s
t1后M,m有相同的加速度,对M,m 整体有:F=(M+m)a3
∴a3=0.8m/s2
∴x2=υ1(t-t1)+a3
=4.4m
∴3S内物块位移x=x1+x2=8.4m
答:(1)经过2s物块停止在小车上相对滑动;
(2)小物块从放在车上开始,经过t=3.0s,通过的位移是8.4m.
解析
解:(1)对物块:μmg=ma1
∴a1=μg=2m/s2
对小车:F-μmg=Ma2
∴a2=0.5m/s2
物块在小车上停止相对滑动时,速度相同
则有:a1t1=υ0+a2t1
∴t1==
s=2s
(2)t1物块位移x1=
t1时刻物块速度υ1=a1t1=4m/s
t1后M,m有相同的加速度,对M,m 整体有:F=(M+m)a3
∴a3=0.8m/s2
∴x2=υ1(t-t1)+a3
=4.4m
∴3S内物块位移x=x1+x2=8.4m
答:(1)经过2s物块停止在小车上相对滑动;
(2)小物块从放在车上开始,经过t=3.0s,通过的位移是8.4m.
如图所示,A、B、C三物的质量相等,A、B之间用弹簧连接,开始时,系统静止,剪断悬绳的瞬间,A的加速度aA=______,C的加速度ac=______.
正确答案
0
解析
解:物体A受重力和弹簧弹力,在细绳剪断瞬间,重力和弹力都没发生改变,所以A仍受两个力,仍受力平衡,所以a=0;当剪断悬绳的瞬间,BC的加速度相等,将B,C看作一个整体,受重力和弹簧的压力,弹簧的压力等于A物体的重力,故整体的加速度为:a=.
故答案为:0,.
用8N的水平拉力,可以使重为20N的木板在水平地面上匀速滑动.如果在此木板上放一个重为80N的箱子,如图.那么必须用多大的水平拉力才能使箱子匀速滑动?
正确答案
解:对木板分析,根据平衡有:F1=μMg,
解得:,
对整体分析,根据平衡有:F2=μ(M+m)g=0.4×100N=40N.
答:必须用40N的水平拉力才能使箱子匀速滑动.
解析
解:对木板分析,根据平衡有:F1=μMg,
解得:,
对整体分析,根据平衡有:F2=μ(M+m)g=0.4×100N=40N.
答:必须用40N的水平拉力才能使箱子匀速滑动.
从静止开始做匀加速直线运动的汽车,经过t=10s,发生位移x=30m.已知汽车的质量m=4×103kg,牵引力F=5.2×103N.求:
(1)汽车运动的加速度大小;
(2)运动过程中汽车所受的阻力大小.
正确答案
解:(1)汽车做匀加速直线运动,初速度为0,由位移公式
可得:=
=0.6m/s2
汽车受牵引力和阻力,根据牛顿第二定律可得:F-f=ma
代入数据,解得:f=2800N
答:(1)汽车运动的加速度大小为0.6m/s2;
(2)运动过程中汽车所受的阻力大小为2800N
解析
解:(1)汽车做匀加速直线运动,初速度为0,由位移公式
可得:=
=0.6m/s2
汽车受牵引力和阻力,根据牛顿第二定律可得:F-f=ma
代入数据,解得:f=2800N
答:(1)汽车运动的加速度大小为0.6m/s2;
(2)运动过程中汽车所受的阻力大小为2800N
如图所示,长直杆CPD与水平面成45°,由不同材料拼接面成,P为两材料分界点,DP>CP.一个圆环套在长直杆上,让圆环无初速从顶端滑到底端(如图1);再将长直杆两端对调放置,让圆环无初速从顶端滑到底端(如图2),两种情况下圆环从开始运动到经过P点的时间相同.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、第一种情况:从C到P过程,=
=
第二种情况:从D到P过程,=
=
∵<
∴μ1>μ2,即圆环与直杆CP段的动摩擦因数大于圆环与直杆DP段之间的动摩擦因数,故A错误;
B、从C到D和从D到C过程中摩擦力做功相等,重力做功相等,根据动能定理可知,两次滑动中物块到达底端速度相等,故B正确.
C、由题意可知,小物块两次滑动经过P点的时间相同,且DP>CP,因此从D到P的平均速度大于从C到P的平均速度,设从C到P点时速度为v1,从D到P时速度为v2,则根据匀变速直线运动特点有:>
,即从D到P点速度大于从C到P点的速度,则得v1<v2.
设圆环滑到底端的速度大小为v.则
第一种情况:从P到D过程,=
第二种情况:从P到C过程,=
∵>
,v1<v2.
∴t1>t2.则得第一次圆环到达底端所用时间长.故C错误.
D、两次滑下的过程中摩擦力做功相同,物块机械能的损失相等,摩擦产生的热量相等.故D正确.
故选BD.
如图,一轻绳绕过天花板上光滑定滑轮,两端各系质量分别为m1、m2的两物体A、B,B静止在车厢地板上.当车厢以加速度a向右匀加速运动时,B仍在原处不动,则此时B对地板的压力为______,B与地板的动摩擦因数至少应为______.
正确答案
解析
解:A、B与车厢具有相同的加速度,
隔离对A分析,根据平行四边形定则知,绳子的拉力T==
.
隔离对B分析,竖直方向上平衡,有:T+N=m2g,解得支持力N=,
根据牛顿第三定律知,B对地板的压力为,
根据f=m2a=μN得,B与地板的动摩擦因数至少为μ=.
故答案为:,
.
如图,水平面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球,静止时,箱子顶部与球接触但无压力,箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总路程为s,运动过程中的最大速度为v.
(1)求箱子加速阶段的加速度为a′.
(2)若a>gtanθ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力.
正确答案
解:(1)设加速度为a′,由匀变速直线运动的公式:
得:
解得:
(2)设小球不受车厢的作用力,应满足:Nsinθ=ma
Ncosθ=mg
解得:a=gtanθ
减速时加速度的方向向左,此加速度有斜面的支持力N与左壁支持力共同提供,当a>gtanθ 时,
左壁的支持力等于0,此时小球的受力如图,
则:Nsinθ=ma
Ncosθ-F=mg
解得:F=macotθ-mg
答:(1)箱子加速阶段的加速度为;
(2)若a>gtanθ,减速阶段球受到箱子左壁的作用力是0,顶部的作用力是macotθ-mg.
解析
解:(1)设加速度为a′,由匀变速直线运动的公式:
得:
解得:
(2)设小球不受车厢的作用力,应满足:Nsinθ=ma
Ncosθ=mg
解得:a=gtanθ
减速时加速度的方向向左,此加速度有斜面的支持力N与左壁支持力共同提供,当a>gtanθ 时,
左壁的支持力等于0,此时小球的受力如图,
则:Nsinθ=ma
Ncosθ-F=mg
解得:F=macotθ-mg
答:(1)箱子加速阶段的加速度为;
(2)若a>gtanθ,减速阶段球受到箱子左壁的作用力是0,顶部的作用力是macotθ-mg.
如图所示,质量为m的小球用一根细线和一根轻弹簧悬挂起来,小球静止时,细线水平,而弹簧与竖直成θ角.现将细线剪断,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据共点力的平衡,求得弹簧的弹力F=,绳子的弹力为T=mgtanθ.故A错误,B正确.
C、剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,小球所受的合力为重力和弹簧弹力的合力,与细线的拉力大小相等,方向相反,即为mgtanθ,故C错误,D正确.
故选:BD.
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