- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,许多工厂的流水线上安装有传送带用于传送工件,以提高工作效率.传送带以恒定的速率v=2m/s运送质量为m=0.5kg的工件,工件从A位置放到传送带上,它的初速度忽略不计.工件与传送带之间的动摩擦因数为μ=
,传送带与水平方向夹角是θ=30°,传送带A、B间长度是L=16m;每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时,后一个工件立即放到传送带上,取g=lOm/s2,求:
(1)工件放到传送带后经多长时间停止相对滑动;
(2)在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离;
(3)传送带满载工件比空载时增加多少功率?
(4)如果提高传送带的运行速率,单个工件就能被较快地传送到B处,求工件从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率.
正确答案
解:(1)设工件放在传送带上后经过t时间停止相对运动.
由牛顿第二定律:μmgcosθ-mgsinθ=ma
联立以上两式代入数据得:t=0.8s
(2)由放置相邻两个工件的时间间隔为:t=0.8s,
则:正常运行状态下相邻工件间的距离:x=vt=2×0.8=1.6m
(3)由(2)可知:前一个工件刚与传送带停止相对运动时,有一个工件刚放上去,二者间距,
=10
即:满载时,传送带上有11个工件,前面10个匀速运动,最后一个加速运动.
设满载时比空载增加的功率为△P,
△P=10mgsinθ•v+μmgcosθ•v
得:△P=57.5W
(4)设工件由A处运到B处所需最短时间及对应的最小运行速率为tm,vm.
t=
当:vm=时,时间最短最短时间为:tm=
s
答:(1)工件放到传送带后经0.8s停止相对滑动;
(2)在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离为1.6m;
(3)传送带满载工件比空载时增加57.5W;
(4)如果提高传送带的运行速率,单个工件就能被较快地传送到B处,工件从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率分别为s,
.
解析
解:(1)设工件放在传送带上后经过t时间停止相对运动.
由牛顿第二定律:μmgcosθ-mgsinθ=ma
联立以上两式代入数据得:t=0.8s
(2)由放置相邻两个工件的时间间隔为:t=0.8s,
则:正常运行状态下相邻工件间的距离:x=vt=2×0.8=1.6m
(3)由(2)可知:前一个工件刚与传送带停止相对运动时,有一个工件刚放上去,二者间距,
=10
即:满载时,传送带上有11个工件,前面10个匀速运动,最后一个加速运动.
设满载时比空载增加的功率为△P,
△P=10mgsinθ•v+μmgcosθ•v
得:△P=57.5W
(4)设工件由A处运到B处所需最短时间及对应的最小运行速率为tm,vm.
t=
当:vm=时,时间最短最短时间为:tm=
s
答:(1)工件放到传送带后经0.8s停止相对滑动;
(2)在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离为1.6m;
(3)传送带满载工件比空载时增加57.5W;
(4)如果提高传送带的运行速率,单个工件就能被较快地传送到B处,工件从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率分别为s,
.
如图所示,平行于斜面的细绳把小球系在倾角为θ的斜面上,为使球在光滑斜面上不发生相对运动,斜面体水平向右运动的加速度不得大于______ m/s2,水平向左的加速度不得大于多少______ m/s2.
正确答案
gcotθ
gtanθ
解析
解:当斜面体水平向右的加速度达到最大值时,小球受重力和拉力,支持力为零,如左下图所示.
根据牛顿第二定律得,a==gcotθ.
当斜面体水平向左的加速度达到最大值时,小球受重力和支持力,拉力为零,如右下图所示.
根据牛顿第二定律得,a=.
故答案为:gcotθ,gtanθ.
运动员用手扣一个质量为m的排球,使它产生水平方向大小为2g的加速度,此时手对排球的作用力是______.
正确答案
解析
解:
由于合力沿水平,重力竖直,故球受到的重力,手的作用力与合力构成直角三角形,由牛顿第二定律知:
F合=ma=2mg
力合成的三角形定则可知手对球的作用力:
故答案为:
质量为0.3kg的物体在水平面上运动,图中的两条直线分别表示物体受水平拉力和不受水平拉力的v-t图象,则下列说法中不正确的是( )
正确答案
解析
解:由斜率等于加速度,两图线表示的物体的加速度大小分别为:
aa==
m/s2=
,ab=
=
m/s2=
.
若a是物体受水平拉力时图象,b是不受水平拉力的图象,则得到:
摩擦力大小为f=mab=0.2N.
此时,水平拉力与摩擦力方向相反,则有:f-F=maa,代入得到F=0.1N;
若a是物体不受水平拉力时图象,b是受水平拉力的图象,则得到:
摩擦力大小为f=maa=0.1N.若水平拉力与摩擦力方向相同时,则有:f+F=mab,代入得到F=0.1N;若水平拉力与摩擦力方向相反时,则有:F-f=mab,代入得到F=0.3N,则有F>f,物体将做加速运动,与题图信息矛盾,所以F不可能等于0.3N,故BCD正确,A错误.
本题选错误的,故选:A
同学们小时候都喜欢玩滑梯游戏,如图所示,已知斜面的倾角为θ,斜面长度为L,小孩与斜面的动摩擦因数为μ,小孩可看成质点,不计空气阻力,则下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、对小孩受力分析,受到重力、支持力和摩擦力作用,如图:
则有:N=mgcosθ,
摩擦力f=,故AB正确;
C、根据牛顿第二定律得:a==gsinθ-μgcosθ,故C错误;
D、根据动能定理得:,
解得:v=,故D错误.
故选:AB
三个物体,质量分别为m1=1kg、m2=2kg、m3=3kg,带有滑轮的m3放在光滑水平面上,m1、m2、m3的位置如图所示,滑轮和所有接触面的摩擦以及绳子的质量均忽略不计,向右的水平推力F作用在m3上,m1、m2、m3无相对运动,一起向右运动,则加速度的大小是( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得
对m2研究,m2研究竖直方向上没有加速度,力平衡,则得绳子的拉力大小为T=m2g.
对m1研究,,所以整体的加速度为20m/s2.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
人手里抓住一根长为L的轻质细绳的一端,绳的另一端系着一个质量为m的小球,若要使小球能在竖直面内作圆周运动,它转动的角速度ω应满足的条件是( )
正确答案
解析
解:对小球在最高点进行受力分析,合力提供向心力,则
mg+FN==mω2L
当FN=0时小球的角速度取最小值,故
故选C.
质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其它力的合力提供).今测得当飞机在水平方向的位移为l时,它的上升高度为h.求:飞机受到的升力大小.
正确答案
解:飞机水平方向做匀速运动,竖直方向做匀加速运动,则有
L=v0t
h=at2
又由牛顿第二定律得:a=得F=mg+
答:飞机受到的升力大小为mg+.
解析
解:飞机水平方向做匀速运动,竖直方向做匀加速运动,则有
L=v0t
h=at2
又由牛顿第二定律得:a=得F=mg+
答:飞机受到的升力大小为mg+.
如图所示,两轻质弹簧a、b悬挂一质量为m的小铁球,小铁球处于平衡状态,a弹簧与竖直方向成30°角,b弹簧水平,a、b两弹簧的劲度系数分别为k1、k2,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由受力图知,弹簧a中弹力
,据胡克定律a弹簧的伸长量为
,故A错误;
B、对小球受力分析,受到重力和两个弹簧的弹力,如图
根据平衡条件,有:=
根据胡克定律,有:
F1=k1x1
F2=k2x2
解得:,故B正确;
C、由受力图可知,弹簧b中弹力,若弹簧b的左端松脱,则松脱瞬间a弹簧的弹力不变,故小球所受重力和a弹簧弹力的合力与F2大小相等方向相反,故小球的加速度a=
,故C错误;
D、由受力图知,弹簧a中弹力,若弹簧a的左端松脱,则松脱瞬间b弹簧的弹力不变,故小球所受重力和b弹簧弹力的合力与F1大小相等方向相反,故小球的加速度a=
,故D错误.
故选:B.
如图所示,在光滑的水平地面上,有两个质量相等的物体,中间用劲度系数为k的轻质弹簧相连,在外力作用下运动,已知F1>F2,当运动达到稳定时,弹簧的伸长量为( )
正确答案
解析
解:设A、B的质量为m,当运动达到稳定时,把A、B看出整体进行研究,
对A、B进行受力分析得:A、B整体所受合力为F1-F2
应用牛顿第二定律,A、B整体的加速度a=
因为A、B相对静止,所以整体的加速度也是单个物体的加速度.
在对A进行受力分析:在水平方向上,A受水平向左的弹簧的拉力F拉和水平向右的拉力F1
因为A、B相对静止,所以整体的加速度也是单个物体的加速度.
根据牛顿第二定律得:A的合力F合=ma=F1-F拉
F拉=
根据胡克定律得:
弹簧的伸长量△x=
故选D.
扫码查看完整答案与解析