- 牛顿第二定律
- 共12933题
斜面上的物体受到平行于斜面向下的力F作用,力F随时间变化的图象(如图1)及物体运动的速度随时间变化的图象(如图2所示).由图象中的信息能够求出的物理量或可以确定的关系有(斜面的倾角用θ表示)( )
正确答案
解析
解:设斜面的倾角为θ
由v-t图象可知,在4~6s内物体处于匀速直线运动状态,
由平衡条件可知,物体所受到的滑动摩擦力f与拉力F及重力在斜面上的分量平衡,
即f=F+mgsinθ,
由图F-t图象可知,在2s~6s内,推力F=2N,则物体所受到的摩擦力f=2+mgsinθ…①.
物体在0-2s内做匀加速直线运动,由v-t图象的斜率得出加速度.…②,
由F-t图象在0-2s内读出F=3N,
由牛顿第二定律得 F+mgsinθ-f=ma…③,
由①②③解得 m=1kg,故A正确
f=μmgcosθ…④
由①④物块与斜面之间的动摩擦因数=
,故D错误.
由于θ未知,故不能算出μ,故B、C错误.
故选:A.
一辆质量是2t的汽车,在水平公路上以54km/h的速度匀速行驶.根据测试,这辆车在这种路面上紧急刹车时,汽车所受的制动力为1.2×104N.汽车要滑行多大距离才能停下来?
正确答案
解:由题意得:m=2t=2×103kg,汽车初速度v0=54km/h=15m/s
以物体运动方向为正方向,汽车所受合力等于汽车制动时受到的阻力
由牛顿第二定律F合=-f=ma
得a==-6m/s2
由运动学公式
得汽车滑行的距离.
答:汽车要滑行18.75m才能停下来.
解析
解:由题意得:m=2t=2×103kg,汽车初速度v0=54km/h=15m/s
以物体运动方向为正方向,汽车所受合力等于汽车制动时受到的阻力
由牛顿第二定律F合=-f=ma
得a==-6m/s2
由运动学公式
得汽车滑行的距离.
答:汽车要滑行18.75m才能停下来.
物体以12m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37°的斜坡,已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25,(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).
求:(1)物体沿斜面上滑的最大位移;
(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小.
正确答案
解:(1)物体上滑时受力如图a所示,
垂直斜面方向:FN=mg cos37°
平行斜面方向:f+mg sin37°=ma1
又f=μFN
由以上各式解得物体上滑时的加速度大小
a1=gsin37°+μgcos37°=8m/s2
物体沿斜面上滑时做匀减速直线运动,速度为0时在斜面上有最大的位移
故上滑的最大位移:x==
=9m;
(2)物体下滑时受力如图b所示,
物体沿斜面下滑时做匀加速直线运动,加速度的大小
a2=gsin37°-μgcos37°=4m/s2
由速度位移公式得:v2=2a2x,
代入数据解得:v=6m/s;
答:(1)物体沿斜面上滑的最大位移为9m;
(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小为6m/s.
解析
解:(1)物体上滑时受力如图a所示,
垂直斜面方向:FN=mg cos37°
平行斜面方向:f+mg sin37°=ma1
又f=μFN
由以上各式解得物体上滑时的加速度大小
a1=gsin37°+μgcos37°=8m/s2
物体沿斜面上滑时做匀减速直线运动,速度为0时在斜面上有最大的位移
故上滑的最大位移:x==
=9m;
(2)物体下滑时受力如图b所示,
物体沿斜面下滑时做匀加速直线运动,加速度的大小
a2=gsin37°-μgcos37°=4m/s2
由速度位移公式得:v2=2a2x,
代入数据解得:v=6m/s;
答:(1)物体沿斜面上滑的最大位移为9m;
(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小为6m/s.
如图所示,以水平地面建立X轴,有一个质量为m=1kg的木块放在质量为M=2kg的长木板上,木板长L=11.5m.已知木板与地面的动摩擦因数为μ1=0.1,m与M之间的摩擦因素μ2=0.9(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).m与M保持相对静止共同向右运动,已知木板的左端A点经过坐标原点O时的速度为V0=10m/s,在坐标为X=21m处有一挡板P,木板与挡板P瞬间碰撞后立即以原速率反向弹回,而木块在此瞬间速度不变,若碰后立刻撤去挡板P,g取10m/s2,求:
(1)木板碰挡板P时的速度V1为多少?
(2)最终木板停止运动时其左端A的位置坐标?
正确答案
解.(1)对木块和木板组成的系统,有μ1(m+M)g=(m+M)a1
解得:V1=9m/s
(2)由牛顿第二定律可知:
m运动至停止时间为:t1==1 s
此时M速度:VM=V1-aMt1=3m/s,方向向左,
此后至m,M共速时间t2,
有:VM-aMt2=amt2 得:t2=0.2s
共同速度V共=1.8m/s,方向向左
至共速M位移:S1=
共速后m,M以
向左减速至停下位移:S2==1.62m
最终木板M左端A点位置坐标为:X=9.5-S1-S2=9.5-6.48-1.62=1.40m
答:(1)木板碰挡板P时的速度V1为9m/s.
(2)最终木板M左端A点位置坐标为X=1.40m.
解析
解.(1)对木块和木板组成的系统,有μ1(m+M)g=(m+M)a1
解得:V1=9m/s
(2)由牛顿第二定律可知:
m运动至停止时间为:t1==1 s
此时M速度:VM=V1-aMt1=3m/s,方向向左,
此后至m,M共速时间t2,
有:VM-aMt2=amt2 得:t2=0.2s
共同速度V共=1.8m/s,方向向左
至共速M位移:S1=
共速后m,M以
向左减速至停下位移:S2==1.62m
最终木板M左端A点位置坐标为:X=9.5-S1-S2=9.5-6.48-1.62=1.40m
答:(1)木板碰挡板P时的速度V1为9m/s.
(2)最终木板M左端A点位置坐标为X=1.40m.
在粗糙的水平面上放有一质量为1kg的物体,在水平力F的作用下,从静止开始做加速度为2m/s2的匀加速直线运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,(g取10m/s2).如图,描述物体的位移x-t、速度v-t、水平力F-t的情况的图线中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、匀加速直线运动,故位移-时间图线为曲线.故A错误.
B、速度-时间图线的斜率表示加速度,可知加速度a=,做匀加速直线运动,但加速度不对.故B错误.
CD、根据牛顿第二定律得,F-μmg=ma,解得F=ma+μmg=1×2+0.2×10N=4N.力是恒定的,故C错误,D正确.
故选:D.
一质量为m=1kg的木箱在水平地面上沿直线向右运动,到达A处时木箱开始受到F=4N的水平恒力作用,此后木箱继续沿同一直线运动,经过t=2s到达B处,木箱在B处的速度与在A处的速度大小相同.已知木箱与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,重力加速度g=10m/s2,求木箱在这2s内的位移.
正确答案
解:依题意可知,木箱先向右做匀减速直线运动,速度减小为零后向左做匀加速直线运动,如图所示.
设木箱在A处向右的速度大小为v,经过t1速度减小为零,位移大小为s1,加速度大小为a1,
由牛顿第二定律 F+μmg=ma1
v=a1t1
s1=(方向水平向右)
设再经过t2到达B处,木箱速度大小仍为v,位移大小为s2,加速度大小为a2,由牛顿第二定律
F-μmg=ma2
v=a2t2
s2=(方向水平向左)
又 t1+t2=2s
则木箱这2s内的位移 s=s2-s1
联立解得 s=1.5m
位移方向水平向左
答:木箱在这2s内的位移为1.5m,位移方向水平向左.
解析
解:依题意可知,木箱先向右做匀减速直线运动,速度减小为零后向左做匀加速直线运动,如图所示.
设木箱在A处向右的速度大小为v,经过t1速度减小为零,位移大小为s1,加速度大小为a1,
由牛顿第二定律 F+μmg=ma1
v=a1t1
s1=(方向水平向右)
设再经过t2到达B处,木箱速度大小仍为v,位移大小为s2,加速度大小为a2,由牛顿第二定律
F-μmg=ma2
v=a2t2
s2=(方向水平向左)
又 t1+t2=2s
则木箱这2s内的位移 s=s2-s1
联立解得 s=1.5m
位移方向水平向左
答:木箱在这2s内的位移为1.5m,位移方向水平向左.
如图所示,一水平传送带以v0=3.0m/s顺时针传送,水平部分长L=3.0m,其右端与一倾斜角θ=37°的斜面平滑相连,斜面长0.5m,一个物块(可视为质点)无初速度地放在传送带最左端,已知物块与传送带间的动摩擦因数μ1=0.3,与斜面间的动摩擦因数为μ2=0.5,物块由传送带右端滑上斜面过程中无能量损失(g=10m/s2,sin 37°=0.6),求:物块能否到达斜面顶端?若能说明理由,若不能则求出物块上升的最大高度.
正确答案
解:物块在传送带上的加速度为:a1=μ1g=3 m/s2,
加速运动时间为:t1==1s,
加速运动的距离为:s1=t1=
=1.5m,
所以匀速运动距离为:s2=L-s1=1.5m,
匀速运动时间为:t2==0.5s,
物块以3.0m/s的速度滑上斜面做匀减速运动,加速度为:a2==10 m/s2,
上升时间为:t3==0.3s,
上升距离为:s3=,
A0.45 m<0.5 m,所以物块不能到达最高点.
上升的最大高度为:h=s3sinθ=0.27m
答:物块不能到达斜面顶端,物块上升的最大高度为0.27m.
解析
解:物块在传送带上的加速度为:a1=μ1g=3 m/s2,
加速运动时间为:t1==1s,
加速运动的距离为:s1=t1=
=1.5m,
所以匀速运动距离为:s2=L-s1=1.5m,
匀速运动时间为:t2==0.5s,
物块以3.0m/s的速度滑上斜面做匀减速运动,加速度为:a2==10 m/s2,
上升时间为:t3==0.3s,
上升距离为:s3=,
A0.45 m<0.5 m,所以物块不能到达最高点.
上升的最大高度为:h=s3sinθ=0.27m
答:物块不能到达斜面顶端,物块上升的最大高度为0.27m.
已知A、B两物体的质量之比为5:3,所受合外力之比为2:1,则A、B的加速度之比为( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得
aA=,aB=
则A、B的加速度之比为aA:aB=:
=6:5
故选B
如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上.A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为
μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F,则( )
正确答案
解析
解:AB之间的最大静摩擦力为:fmax=μmAg=2μmg,B与地面间的最大静摩擦力为:f′max=μ(mA+mB)g=1.5μmg,
A、当 F<2 μmg 时,F<fmax,AB之间不会发生相对滑动,但只要拉力大于1.5μmg时,B与地面间会发生相对滑动,故A错误;
B、当 F=μmg 时,F>fmax,AB间会发生相对滑动,由牛顿第二定律有:a=
=
,选项B正确.
C、当 F=3μmg 时,恰好达到最大静摩擦力;AB间会发生相对滑动,A相对B发生滑动,故C正确.
D、A对B的最大摩擦力为2μmg,B受到的地面的最大静摩擦力为(2m+m)g=
μmg,无论F为何值,B都不会发生相对滑动.当然加速度更不会超过
μg,选项D正确.
故选:BCD
如图,一水平传送带以2m/s的速度做匀速运动,传送带左右两端A、B的距离为s=12m,将一物体无初速、轻轻地放在传送带A端,物体与传送带之间的动摩擦系数μ=0.1,重力加速度g取10m/s2;求:
(1)物体做匀速运动的位移;
(2)物体从传送带A端运动到传送带B端所需的时间.
正确答案
解:(1)对物体,由牛顿第二定律得:
μmg=ma,代入数据解得:a=1m/s2,
物体与传送带速度相等时:t1==
=2s,
物体的位移:x1=at12=
×1×22=2m,
物体做匀速直线运动的位移:x2=s-x1=12-2=10m;
(2)物体匀速运动的时间:t2==
=5s,
物体从A运动到B的时间:t=t1+t2=2+5=7s;
答:(1)物体做匀速运动的位移为10m;
(2)物体从传送带A端运动到传送带B端所需的时间为7s.
解析
解:(1)对物体,由牛顿第二定律得:
μmg=ma,代入数据解得:a=1m/s2,
物体与传送带速度相等时:t1==
=2s,
物体的位移:x1=at12=
×1×22=2m,
物体做匀速直线运动的位移:x2=s-x1=12-2=10m;
(2)物体匀速运动的时间:t2==
=5s,
物体从A运动到B的时间:t=t1+t2=2+5=7s;
答:(1)物体做匀速运动的位移为10m;
(2)物体从传送带A端运动到传送带B端所需的时间为7s.
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