- 牛顿第二定律
- 共12933题
滑板运动是非常受欢迎的运动,如图所示为滑板运动训练轨道简化图,装置由AB、BC、CD三段轨道组成,轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接(图中未画出),轨道与滑板间的动摩擦因数都相同,为方便训练AB轨道可以适当调整,CD轨道固定.若运动员从A静止开始下滑则刚好能到达D,那么将AB轨道向右平移后从A正上方A1静止滑下,则( )
正确答案
解析
解:设斜面AB的倾角为α,CD的倾角为β,AD与水平方向的夹角为θ.A、D离地面的高度分别为hA、hD.在水平面上的运行位移为x,动摩擦因数为μ.A、D间水平位移为s.
运动员从A到D过程,由动能定理得:mg(hA-hD)-μmgcosα-μmgx-μmgcosβ•
=0
结合几何关系整理得:hA-hD=μs
又tanθ=,得 tanθ=μ
同理得,A1D1与水平方向夹角的正切也等于μ,所以若能经过D刚好到达D1,一定有AD∥A1D1.故C正确.
故选:C.
质量为m的滑块沿倾角为θ的固定光滑斜面下滑时(如图所示),滑块对斜面的压力大小为F1;另一同样的滑块放在另一个同样光滑的斜面上,在外力F推动下,滑块与斜面恰好保持相对静止共同向右加速运动,这时滑块对斜面的压力大小为F2.则F1:F2等于( )
正确答案
解析
解:斜面固定时,滑块加速下滑,在垂直斜面方向上合力为零,则F1=mgcosθ.
斜面体和滑块一起匀加速运动时,滑块的合力水平向右,受力如图,根据平行四边形定则得,.
所以.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
如图所示,重物G=260N,搁放在粗糙的水平面上,在一与水平面成37°角斜向上的拉力F=100N的作用下,沿水平面做匀速直线运动.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
求:
(1)地面对物体的支持力多大?
(2)木块与地面之间的动摩擦因数是多少?
正确答案
解:(1)对物体受力分析如图所示,由平衡条件得:
Ff=Fcosα
G=FN+Fsinα
可得:FN=G-Fsinα=260-100×sin37°=200N
Ff=80N
(2)由 Ff=μFN
得:μ==
=0.4
答:
(1)地面对物体的支持力是200N.
(2)木块与地面之间的动摩擦因数是0.4.
解析
解:(1)对物体受力分析如图所示,由平衡条件得:
Ff=Fcosα
G=FN+Fsinα
可得:FN=G-Fsinα=260-100×sin37°=200N
Ff=80N
(2)由 Ff=μFN
得:μ==
=0.4
答:
(1)地面对物体的支持力是200N.
(2)木块与地面之间的动摩擦因数是0.4.
一水平传送带以2.0m/s的速度匀速运动,某工件与传送带间的动摩擦因数为0.2,现将该工件轻放到传送
带上,此时工件的加速度为______m/s2,经过时间______s工件的速度达到2.0m/s.(g取10m/s2)
正确答案
2
1
解析
解:工件轻放到传送带上,初速度为零,做初速度为零的匀加速运动;
受重力、支持力和向前的滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
N=mg
f=ma
其中:f=μN
联立解得:a=μg=0.2×10=2m/s2
根据速度时间关系公式,有:
v=at
解得:t=
故答案为:2,1.
(2016•扬州模拟)质量m=5kg的物体,在水平向右的F=20N的恒力作用下从静止开始,经过t=2s时速度达到v=2m/s,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)物体运动的加速度的大小;
(2)物体所受的摩擦力的大小;
(3)物体与水平面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)物体的加速度为:a==
m/s2=1m/s2
(2)在水平面上受拉力和摩擦力的作用,对物体由牛顿第二定律得:F-f=ma
所以摩擦力为:f=F-ma=20-5×1=15 N
(3)物体受到的滑动摩擦力为:f=μmg=5×10μ
所以有:μ==0.3
答:(1)物体运动的加速度的大小为1m/s2;
(2)物体所受的摩擦力的大小为15N;
(3)物体与水平面间的动摩擦因数为0.3.
解析
解:(1)物体的加速度为:a==
m/s2=1m/s2
(2)在水平面上受拉力和摩擦力的作用,对物体由牛顿第二定律得:F-f=ma
所以摩擦力为:f=F-ma=20-5×1=15 N
(3)物体受到的滑动摩擦力为:f=μmg=5×10μ
所以有:μ==0.3
答:(1)物体运动的加速度的大小为1m/s2;
(2)物体所受的摩擦力的大小为15N;
(3)物体与水平面间的动摩擦因数为0.3.
如图(甲)所示,一根质量分布均匀的粗绳AB长为l,在水平恒力F的作用下沿水平面运动.绳上距A端x处的张力T与x的关系如图(乙)所示(F和l为已知量).下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、绳单位长度质量为 λ=,先对整个绳子有 F-f=ma,可得绳子加速度为 a=
=
-μg,再对绳子左端部分研究,应有
T-μλ(l-x)g=λ(l-x)a,整理可得T=-x+F,由图线可得出拉力和绳长的大小,但无法确定是否受到摩擦力,故A错误.
B、若只增大恒力F,由上式知,增大,即T-x直线斜率的绝对值变大,故B正确.
C、若已知粗绳的质量,动摩擦因数μ未知,无法求出粗绳运动的加速度大小.故C错误.
D、同理,若已知粗绳运动的加速度,动摩擦因数μ未知,无法求出粗绳的质量,故D错误.
故选:B.
如图所示,固定在水平面上的光滑斜面的倾角为θ,其顶端装有光滑小滑轮,绕过滑轮的轻绳一端连接一物块B,另一端被人拉着且人、滑轮间的轻绳平行于斜面.人的质量为M,B物块的质量为m,重力加速度为g,当人拉着绳子以a1大小的加速度沿斜面向上运动时,B物块运动的加速度大小为a2,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、对人受力分析,有牛顿第二定律可知
F-Mgsinθ=Ma1
F=Mgsinθ+Ma1
若F>mg,则物体B加速上升,若F<mg,则物体B加速下降,若F=mg,物体B静止,故A错误;
B、人要能够沿斜面向上加速运动,只需满足F>Mgsinθ即可,故B错误;
C、若a2=0,故F=mg,故mg-Mgsinθ=Ma1,a1=,故C正确,D错误;
故选:C
图示为某探究活动小组设计的节能运动系统.斜面轨道倾角为30°,质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为
.木箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量为m的货物装入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程.下列选项正确的是( )
正确答案
解析
解:A、下滑时木箱与货物整体受重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:(M+m)gsinθ+μ(M+m)gcosθ=(M+m)a
解得:a=g(sinθ-μcosθ),故A正确;
B、箱单独弹回过程,受重力、支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:Mgsinθ+μMgcosθ=Ma′
解得:a′=g(sinθ+μcosθ),故B错误;
C、木箱被弹回到顶端时速度为零,但不能保持静止,故加速度不为零,故C错误;
D、上滑过程和下滑过程重力不同,故压力不同,滑动摩擦力也不同,故D错误;
故选A.
如图,质量m=2.0kg的物体在水平外力的作用下在水平面上运动,物体和水平面间的动摩擦因数μ=0.05,已知物体运动过程中的坐标与时间的关系为
,g=10m/s2.根据以上条件求:
(1)t=10s时刻物体的位置坐标;
(2)t=10s时刻物体的速度和加速度的大小和方向;
(3)t=10s时刻水平外力的大小.
正确答案
解:(1)x=3t=3×10m=30m y=0.2t2=0.2×102m=20m
即t=10s 时刻物体的位置坐标为(30m,20m)
(2)根据x=3t,y=0.2t2判断:物体在x轴方向做匀速直线运动,在y轴方向做初速度为0的匀加速直线运动.
且vx=3m/s,a=0.4m/s2,vy=at=0.4×10m/s=4m/s
则v=
设v方向与x轴正方向夹角为θ
则tanθ=,θ=53°
(3)如图,摩擦力方向与物体运动方向相反,外力与摩擦力的合力使物体加速.
应用正交分解法 Ff=μmg,Ffx=0.6 Ff=0.6N,Ffy=0.8 Ff=0.8N
根据牛顿第二定律,得Fx-Ffx=0,Fx=o,6N
Fy-Ffy=ma,Fy=1.6N
则F=
答:(1)t=10s时刻物体的位置坐标(30m,20m)
(2)t=10s时刻物体的速度的大小为5m/s,方向与x轴正方向夹角为53°;加速度的大小为0.4m/s2,方向为y轴正方向.
(3)t=10s时刻水平外力的大小为1.7N.
解析
解:(1)x=3t=3×10m=30m y=0.2t2=0.2×102m=20m
即t=10s 时刻物体的位置坐标为(30m,20m)
(2)根据x=3t,y=0.2t2判断:物体在x轴方向做匀速直线运动,在y轴方向做初速度为0的匀加速直线运动.
且vx=3m/s,a=0.4m/s2,vy=at=0.4×10m/s=4m/s
则v=
设v方向与x轴正方向夹角为θ
则tanθ=,θ=53°
(3)如图,摩擦力方向与物体运动方向相反,外力与摩擦力的合力使物体加速.
应用正交分解法 Ff=μmg,Ffx=0.6 Ff=0.6N,Ffy=0.8 Ff=0.8N
根据牛顿第二定律,得Fx-Ffx=0,Fx=o,6N
Fy-Ffy=ma,Fy=1.6N
则F=
答:(1)t=10s时刻物体的位置坐标(30m,20m)
(2)t=10s时刻物体的速度的大小为5m/s,方向与x轴正方向夹角为53°;加速度的大小为0.4m/s2,方向为y轴正方向.
(3)t=10s时刻水平外力的大小为1.7N.
一个质量为1500kg行星探测器从某行星表面竖直升空,发射时发动机推力恒定,发射升空后8s末,发动机突然间发生故障而关闭;如图所示为探测器从发射到落回出发点全过程的速度图象;已知该行星表面没有大气,不考虑探测器总质量的变化;求:
(1)探测器在行星表面上升达到的最大高度;
(2)探测器落回出发点时的速度;
(3)探测器发动机正常工作时的推力.
正确答案
解:(1)24s末达到最高点,由于图线与坐标轴包围的面积,故H=
(2)发动机关闭后,探测器减速上升的过程中,只受重力,加速度大小为g=
探测器返回地面的过程有:v2=2gh
解得:v=32m/s
(3)加速过程,加速度大小为a1=
根据牛顿第二定律,有
F-mg=ma1
解得 F=m(g+a1)=18000N
答:(1)探测器在行星表面上升达到的最大高度为768m;
(2)探测器落回出发点时的速度为32m/s;
(3)探测器发动机正常工作时的推力为18000N.
解析
解:(1)24s末达到最高点,由于图线与坐标轴包围的面积,故H=
(2)发动机关闭后,探测器减速上升的过程中,只受重力,加速度大小为g=
探测器返回地面的过程有:v2=2gh
解得:v=32m/s
(3)加速过程,加速度大小为a1=
根据牛顿第二定律,有
F-mg=ma1
解得 F=m(g+a1)=18000N
答:(1)探测器在行星表面上升达到的最大高度为768m;
(2)探测器落回出发点时的速度为32m/s;
(3)探测器发动机正常工作时的推力为18000N.
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