- 牛顿第二定律
- 共12933题
(2015秋•宜昌期末)如图所示,质量为m=20kg的物体,在F=100N水平向右的拉力作用下,由静止开始运动.设物体与水平面之间的动摩擦因数µ=0.4,求:
(1)物体所滑动受摩擦力为多大?
(2)物体的加速度为多大?
(3)物体在3s内的位移为多大?
正确答案
解:(1)物体所受滑动受摩擦力大小:Fµ=µFN=µmg=0.4×20×10N=80N
(2)由牛顿第二定律:
(3)物体在3s内的位移:.
答:(1)物体所滑动受到的摩擦力为80N.
(2)物体的加速度为1m/s2.
(3)物体在3s内的位移为4.5m.
解析
解:(1)物体所受滑动受摩擦力大小:Fµ=µFN=µmg=0.4×20×10N=80N
(2)由牛顿第二定律:
(3)物体在3s内的位移:.
答:(1)物体所滑动受到的摩擦力为80N.
(2)物体的加速度为1m/s2.
(3)物体在3s内的位移为4.5m.
如图所示,质量为4kg的小球用轻质细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上.细绳的延长线通过小球的球心O,且与竖直方向的夹角为θ=37°.已知g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)汽车匀速运动时,细线对小球的拉力和车后壁对小球的压力;
(2)若要始终保持θ=37°,则汽车刹车时的加速度最大不能超过多少?
正确答案
解:(1)对小球受力分析如图,将细线拉力T分解有:
Ty=Tcosθ
Tx=Tytanθ
由二力平衡可得:Ty=mg
Tx=N
解得细线拉力T==
=50N
车壁对小球的压力N=mgtanθ=30N;
(2)设汽车刹车时的最大加速度为a,此时车壁对小球弹力N=0,
由牛顿第二定律有 Tx=ma 即
mgtanθ=ma
解得:a=7.5m/s2
即汽车刹车时的速度最大不能超过7.5m/s2
答:(1)汽车匀速运动时,细线对小球的拉力为50N和车后壁对小球的压力为30N;
(2)若要始终保持θ=37°,则汽车刹车时的加速度最大不能超过7.5m/s2
解析
解:(1)对小球受力分析如图,将细线拉力T分解有:
Ty=Tcosθ
Tx=Tytanθ
由二力平衡可得:Ty=mg
Tx=N
解得细线拉力T==
=50N
车壁对小球的压力N=mgtanθ=30N;
(2)设汽车刹车时的最大加速度为a,此时车壁对小球弹力N=0,
由牛顿第二定律有 Tx=ma 即
mgtanθ=ma
解得:a=7.5m/s2
即汽车刹车时的速度最大不能超过7.5m/s2
答:(1)汽车匀速运动时,细线对小球的拉力为50N和车后壁对小球的压力为30N;
(2)若要始终保持θ=37°,则汽车刹车时的加速度最大不能超过7.5m/s2
某物体由静止开始做直线运动,物体所受合力F随时间t变化的图象如图所示,研究物体在0~8秒内的运动,下面判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物体在0~2s内F逐渐增大,根据牛顿第二定律a=得知,加速度逐渐增大,做变加速直线运动,故A错误.
B、C、D在2~4s内F逐渐减小,加速度逐渐减小,但方向没有改变,所以物体沿原方向做加速度减小的加速运动;
在4~6s内F反向逐渐增大,加速度也反向逐渐增大,物体沿原方向做加速度增大的减速运动;
在6~8s内F渐减小,加速度也逐渐减小,物体沿原方向做加速度减小的减速运动;根据对称性可知,8s末物体的速度为零.
由上分析可知,物体在第4s末速度最大,在第8s末离出发点最远,做单向直线运动,速度方向没有改变,故BD错误,C正确.
故选C
用一个力作用在A物体上产生的加速度为a1,作用于B物体上产生的加速度为a2,若将该力同时作用在A、B两物体上时,A、B的加速度为______.
正确答案
解析
解:由牛顿第二定律,有对m1,F=m1a1…①
对m2,F=m2a2…②
对m1+m2,F=(m1+m2)a…③
解得a=;
故答案为:.
民航客机一般都有紧急出口,发生意外情况的飞机紧急着陆后,打开紧急出口,狭长的气囊会自动充气,生成一条连接出口与地面的斜面,人员可沿斜面滑行到地上.若机舱口下沿距地面3.2m,气囊所构成的斜面长度为4.0m,一个质量为60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N.求:
(1)人下滑过程中的加速度为多大?
(2)人滑至气囊底端时速度有多大?
正确答案
解:(1)人运动过程由受力分析可知,
由牛顿第二定律F=ma可得:
沿斜面方向:mgsinθ-f=ma
由上式可得人在气囊上下滑的加速度为:
(2)由运动学公式可得
人滑至气囊底端时速度为:
答:(1)人下滑过程中的加速度为4m/s2(2)人滑至气囊底端时速度有5.7m/s
解析
解:(1)人运动过程由受力分析可知,
由牛顿第二定律F=ma可得:
沿斜面方向:mgsinθ-f=ma
由上式可得人在气囊上下滑的加速度为:
(2)由运动学公式可得
人滑至气囊底端时速度为:
答:(1)人下滑过程中的加速度为4m/s2(2)人滑至气囊底端时速度有5.7m/s
如图所示,一个物体由A点出发分别沿三条光滑轨道到达C1,C2,C3,则( )
正确答案
解析
解:A、物体下滑过程中,机械能守恒,则知在 C1、C2、C3处的动能相等;在C1、C2、C3处的动能相等,速率相等,但速度方向不同.故A错误.
D、设斜面的倾角为α,由牛顿第二定律得:mgsinα=ma
解得:a=gsinα,斜面倾角越大,加速度越大,故物体在三个斜面上的运动都是匀加速运动,在AC3上下滑时加速度最大.故D错误.
B、C、设斜面的高度为h,则有:
=
at2=
(gsinα)t2
则得:t=
可见,斜面倾角越大,时间越短,故在AC3上下滑时所用时间最少.故B错误,C正确.
故选:C.
(2015秋•深圳校级期末)在2006年的冬奥会上,张丹和张昊一起以完美表演赢得了双人滑比赛的银牌.在滑冰表演刚开始时他们静止不动,随着音乐响起后在相互猛推一下后分别向相反方向运动.设两人的冰刀与冰面间的摩擦因数相同,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在比赛中张丹和张昊两人的推力为相互作用,故两人之间的力为作用力与反作用力,大小相等、方向相反;同时产生、同时消失;故A错误;B正确,C错误;
D、因二者之间的作用力是相等的,则加速度:,可知二人加速度相等的条件是二人的质量相等,该条件未知,所以不能判定二人的加速度关系;故D错误;
故选:B.
在轨道上稳定运行的空间站中,有如图所示的装置,半径分别为r和R(R>r)的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上,轨道之间有一条水平轨道CD相通,宇航员让一小球以一定的速度先滑上甲轨道,通过粗糙的CD段,又滑上乙轨道,最后离开两圆轨道,那么下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球处于完全失重状态,对直轨道无压力,不受摩擦力,做匀速直线运动.故A错误.
B、小球处于完全失重状态,在圆轨道中做匀速圆周运动,只要有速度,就能通过圆轨道.故B、C错误.
D、在圆轨道中做匀速圆周运动,靠轨道的压力提供向心力,即N=m,半径小,则对轨道的压力大.故D正确.
故选D.
“10米折返跑”的成绩反应了人体的灵敏素质.测定时,在平直跑道上,受试者以站立式起跑姿势站在起点终点线前,当听到“跑”的口令后,全力跑向正前方10米处的折返线,测试员同时开始计时.受试者到达折返线处时,用手触摸折返线处的物体(如木箱),再转身跑向起点终点线,当胸部到达起点终点线的垂直面时,测试员停表,所用时间即为“10米折返跑”的成绩.设受试者起跑的加速度为4m/s2,运动过程中的最大速度为4m/s,快到达折返线处时需减速到零,加速度的大小为8m/s2,返回时达到最大速度后不需减速,保持最大速度冲线.受试者在加速和减速阶段运动均可视为匀变速直线运动.问该受试者“10米折返跑”的成绩为多少秒?
正确答案
解:对受试者,由起点终点线向折返线运动的过程中
加速阶段:s,
m
减速阶段:s,
m
匀速阶段:s
由折返线向起点终点线运动的过程中
加速阶段:s,
m
匀速阶段:s
故受试者10米折返跑的成绩为:t=t1+t2+…+t5=6.25s.
解析
解:对受试者,由起点终点线向折返线运动的过程中
加速阶段:s,
m
减速阶段:s,
m
匀速阶段:s
由折返线向起点终点线运动的过程中
加速阶段:s,
m
匀速阶段:s
故受试者10米折返跑的成绩为:t=t1+t2+…+t5=6.25s.
一种氢气燃料的汽车,质量为m=2.0×103kg,发动机的额定输出功率为80kW,行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍.若汽车从静止开始先匀加速启动,加速度的大小为a=1.0m/s2.达到额定输出功率后,汽车保持功率不变又加速行驶了800m,直到获得最大速度后才匀速行驶.试求:
(1)汽车的最大行驶速度;
(2)当汽车的速度为32m/s时的加速度;
(3)汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间.
正确答案
解:(1)汽车做匀速直线运动,牵引力等于阻力,即
F=f
根据题意
f=2000N
再根据公式
P=Fv
可以求出汽车的最大行驶速度vm==40m/s;
即汽车的最大行驶速度为40m/s.
(2)当汽车的速度为32m/s时,根据公式P=Fv,牵引力
F=
由牛顿第二定律得:F-f=ma
解得
a==0.25m/s2
即当汽车的速度为32m/s时的加速度为0.25m/s2.
(3)汽车匀加速的末速度设为v,匀加速最后时刻,功率达到额度功率,对于匀加速过程,根据牛顿第二定律,有
-f=ma
代入数据解得
v=20m/s
汽车从静止到匀加速启动阶段结束所用时间t1==20s
达到额定输出功率后,汽车保持功率不变又加速行驶了800m,这一过程阻力不变,对这一过程运用动能定理:
pt2-fs=mvm2-
mv2
解得t2=35s
总时间t=t1+t2=55s
即汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间为55s.
解析
解:(1)汽车做匀速直线运动,牵引力等于阻力,即
F=f
根据题意
f=2000N
再根据公式
P=Fv
可以求出汽车的最大行驶速度vm==40m/s;
即汽车的最大行驶速度为40m/s.
(2)当汽车的速度为32m/s时,根据公式P=Fv,牵引力
F=
由牛顿第二定律得:F-f=ma
解得
a==0.25m/s2
即当汽车的速度为32m/s时的加速度为0.25m/s2.
(3)汽车匀加速的末速度设为v,匀加速最后时刻,功率达到额度功率,对于匀加速过程,根据牛顿第二定律,有
-f=ma
代入数据解得
v=20m/s
汽车从静止到匀加速启动阶段结束所用时间t1==20s
达到额定输出功率后,汽车保持功率不变又加速行驶了800m,这一过程阻力不变,对这一过程运用动能定理:
pt2-fs=mvm2-
mv2
解得t2=35s
总时间t=t1+t2=55s
即汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间为55s.
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