- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,一个人用与水平方向成θ=37°角的斜向下的推力F推一个重G=200N的箱子匀速前进,箱子与地面间的动摩擦因数为μ=0.5(g=10m/s2).
(1)求推力F的大小(sin37°=0.6 cos37°=0.8).
(2)若人不改变推力F的大小,只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子,推力作用时间t=3s后撤去,求箱子滑行的总位移为多大?
正确答案
解:(1)选箱子为研究对象,其受力如图所示,
由平衡条件知:Fcos37°=f1=μFN---①
FN=G+Fsin37°-------②
联立①②得:;
(2)受力分析及运动过程如右图所示.
前3s内:,
3s末:v1=a1t1=15m/s,
前3s内的位移:;
撤去F后:,
箱子还能滑行x2,由:0-v12=2a2x2;
得 ;
所以箱子通过的总位移:x=x1+x2=45m.
解析
解:(1)选箱子为研究对象,其受力如图所示,
由平衡条件知:Fcos37°=f1=μFN---①
FN=G+Fsin37°-------②
联立①②得:;
(2)受力分析及运动过程如右图所示.
前3s内:,
3s末:v1=a1t1=15m/s,
前3s内的位移:;
撤去F后:,
箱子还能滑行x2,由:0-v12=2a2x2;
得 ;
所以箱子通过的总位移:x=x1+x2=45m.
(2015秋•扶沟县期末)一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下(如图所示),山坡的倾角θ=30°,滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04,求5s内滑下来的路程和5s末的速度大小.
正确答案
解:根据牛顿第二定律得:
a==4.65m/s2;
所以5s内滑下来的路程:=58.13m;
5s末的速度:v=at=23.3m/s;
答:5s内滑下来的路程为58.13m,5s末的速度大小为23.3m/s.
解析
解:根据牛顿第二定律得:
a==4.65m/s2;
所以5s内滑下来的路程:=58.13m;
5s末的速度:v=at=23.3m/s;
答:5s内滑下来的路程为58.13m,5s末的速度大小为23.3m/s.
如图甲所示,在倾角为37°的粗糙足够长的斜面的底端,一质量m=1kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧,滑块与弹簧不相连.t=0时释放物块,计算机通过传感器描绘出滑块的速度时间图象如图乙所示,其中Oab段为曲线,bc段为直线,在t1=0.1s时滑块已上滑s=0.2m的距离,g取10m/s2.求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ的大小
(2)压缩弹簧时,弹簧具有的弹性势能Ep.
正确答案
解:(1)由图象可知0.1s物体离开弹簧向上做匀减速运动,加速度的大小
根据牛顿第二定律,有:mgsin37°+μmgcos37°=ma
解得:μ=0.5;
(2)由图线可知,t2=0.1s时的速度大小:v=2.0m/s
由功能关系可得:
代入得:EP=4.0J;
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ的大小为0.5;
(2)压缩弹簧时,弹簧具有的弹性势能为4.0J.
解析
解:(1)由图象可知0.1s物体离开弹簧向上做匀减速运动,加速度的大小
根据牛顿第二定律,有:mgsin37°+μmgcos37°=ma
解得:μ=0.5;
(2)由图线可知,t2=0.1s时的速度大小:v=2.0m/s
由功能关系可得:
代入得:EP=4.0J;
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ的大小为0.5;
(2)压缩弹簧时,弹簧具有的弹性势能为4.0J.
将质量为m的木块放在倾角为θ的斜面上,木块可沿斜面匀速下滑,现用一沿斜面向上的力F作用于木块,使之沿斜面向上做匀加速运动,如图所示,求木块的加速度.
正确答案
解:木块滑斜面匀速下滑,处于平衡状态,由平衡条件得:
mgsinθ=f,
F推木块向上运动时,摩擦力f大小不变,由牛顿第二定律得:
F-mgsinθ-f=ma,
解得:a=-2gsinθ;
答:木块的加速度为-2gsinθ.
解析
解:木块滑斜面匀速下滑,处于平衡状态,由平衡条件得:
mgsinθ=f,
F推木块向上运动时,摩擦力f大小不变,由牛顿第二定律得:
F-mgsinθ-f=ma,
解得:a=-2gsinθ;
答:木块的加速度为-2gsinθ.
如图所示,小球用两根轻质橡皮条悬吊着,且AO呈水平状态,BO跟竖直方向的夹角为α,那么在剪断某一根橡皮条的瞬间,小球的加速度情况是( )
正确答案
解析
解:以小球为研究对象,剪断橡皮条前其受力情况如图,根据平衡条件得
AO绳的拉力大小为FA=mgtanα,BO绳的拉力大小为FB=
若剪断AO瞬间,FA=0,而FB不变,则此瞬间小球所受的合力大小等于FA=mgtanα,方向与原来FA相反,所以加速度大小为a=gtanα.
剪断BO瞬间,FB=0,而FA不变,则此瞬间小球所受的合力大小等于FB=,方向与原来FB相反,所以加速度大小为a=
.
故选BD
一同学家住在23层高楼的顶楼.他想研究一下电梯上升的运动过程.某天他乘电梯上楼时携带了一个质量为5kg的重物和一个量程足够大的台秤,他将重物放在台秤上.电梯从第1层开始启动,一直运动到第23层停止.在这个过程中,他记录了台秤在不同时段内的读数如表所示.
根据表格中的数据,求:
(1)电梯在最初加速阶段和最后减速阶段的加速度大小;
(2)电梯在中间阶段上升的速度大小;
(3)该楼房平均每层楼的高度.
正确答案
解:①0~3.0s,加速阶段有:F1-mg=ma1
得:a1==1.6m/s2
13.0~19.0s,减速阶段有:mg-F2=ma2
得:a2=g-=0.8m/s2
②中间阶段是匀速运动 v=a1t1=1.6×3=4.8m/s
③电梯上升的总高度H=+vt2+
=2.4×3+4.8×10+2.4×6=69.6m
则层高为:h==3.16m
答:①电梯在最初加速阶段与最后减速的加速度大小分别为1.6m/s2和0.8m/s2;
②电梯在中间阶段上升的速度大小是4.8m/s;
③该楼房的层高是3.16m.
解析
解:①0~3.0s,加速阶段有:F1-mg=ma1
得:a1==1.6m/s2
13.0~19.0s,减速阶段有:mg-F2=ma2
得:a2=g-=0.8m/s2
②中间阶段是匀速运动 v=a1t1=1.6×3=4.8m/s
③电梯上升的总高度H=+vt2+
=2.4×3+4.8×10+2.4×6=69.6m
则层高为:h==3.16m
答:①电梯在最初加速阶段与最后减速的加速度大小分别为1.6m/s2和0.8m/s2;
②电梯在中间阶段上升的速度大小是4.8m/s;
③该楼房的层高是3.16m.
光滑水平面上,一个质量为0.5kg的物体从静止开始受水平力而运动,在前5s内受到一个正东方向、大小为1N的水平恒力作用,第5s末该力撤去,改为受一个正北方向、大小为0.5N的水平恒力,作用10s时间,问:
(1)该物体在前5s和后10s各做什么运动?
(2)第15s末的速度大小及方向各是什么?
正确答案
解:(1)根据题意可知:前5s物体受到恒力作用,做匀加速直线运动,后10s物体的合力方向与速度方向垂直,故做匀变速曲线运动.
(2)a1==2m/s2,
V1=a1t1=10m/s (向东)
此后物体做曲线运动,可把此运动分解到正北和正东方向研究,正东做匀速直线运动,正北做匀加速直线运动,
正北方向有:a2==1m/s2
v2=a2t2=10m/s (向北)
所以 v=
sinθ==
θ=45°
所以速度方向为东偏北45°
答:(1)该物体在前5s做匀加速直线运动,后10s做匀变速曲线运动;
(2)第15s末的速度大小为,方向为东偏北45°.
解析
解:(1)根据题意可知:前5s物体受到恒力作用,做匀加速直线运动,后10s物体的合力方向与速度方向垂直,故做匀变速曲线运动.
(2)a1==2m/s2,
V1=a1t1=10m/s (向东)
此后物体做曲线运动,可把此运动分解到正北和正东方向研究,正东做匀速直线运动,正北做匀加速直线运动,
正北方向有:a2==1m/s2
v2=a2t2=10m/s (向北)
所以 v=
sinθ==
θ=45°
所以速度方向为东偏北45°
答:(1)该物体在前5s做匀加速直线运动,后10s做匀变速曲线运动;
(2)第15s末的速度大小为,方向为东偏北45°.
如图,质量为M的小车放在光滑水平面上,小车上用细线悬吊一质量为m的小球,M>m,用一力F水平向右拉小球,使小球和车一起以加速度a向右运动时,细线与竖直方向成α角,细线的拉力为T.若用一力F′水平向左拉小车,使小球和车一起以加速度a′向左运动时,细线与竖直方向也成α角,细线的拉力为T′.则( )
正确答案
解析
解:先对左图中情况下的整体受力分析,受重力、支持力和拉力
根据牛顿第二定律,有
F=(M+m)a ①
再对左图中情况下的小球受力分析,如图
根据牛顿第二定律,有
F-Tsinα=ma ②
Tcosα-mg=0 ③
由以上三式可解得
T=,a=
再对右图中小球受力分析,如图
由几何关系得:
F合=mgtanα
再由牛顿第二定律,得到
a′=gtanα
由于M>m,故a′>a,T′=T.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
如图所示,一根轻质弹簧竖直放置在水平面上且下端固定.一质量为m的物体从上方自由下落到弹簧上端,当弹簧的压缩量为x0时恰好减速到零,则从物体接触弹簧开始加速度大小和弹簧压缩量的关系以及速度大小和时间的关系图中可能正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据牛顿第二定律得,开始加速度方向向下,加速度a=,然后加速度方向向上,加速度大小a=
,可知加速度大小a与x成线性关系,故A正确,B错误.
C、开始加速度方向向下,加速度方向与速度方向相同,物体做加速运动,即做加速度逐渐减小的加速运动,然后加速度方向向上,与速度方向相反,做加速度逐渐增大的减速运动,故C、D错误.
故选:A.
如图,质量相等的a、b 两物体,从斜面上的同一位置A由静止下滑,经B点在水平面上滑行一段距离后停下.不计经过B点时的能量损失,用传感器采集到它们的速度-时间图象,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.由乙图图象斜率可知a做加速运动时的加速度比b做加速时的加速度大,故A正确;
B.物体在水平面上的运动是匀减速运动,a从t1时刻开始,b从t2时刻开始.由图象与坐标轴围成的面积表示位移可知,a在水平面上做匀减速运动的位移比b在水平面上做匀减速运动的位移大,故B正确;
C.物体在斜面上运动的加速度a==gsinθ-μgcosθ,因为a的加速度大于b的加速度,所以a与斜面间的动摩擦因数比b的小,故C错误;
D.对物块整个运动过程运用动能定理得;mgh+Wf=0-0,所以Wf=-mgh,ab两个物体质量相等,所以在整个运动过程中克服摩擦力做的功一样多,故D错误.
故选:AB.
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