- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,底板光滑的小车放在水平地面上,其上放有两个完全相同且量程均为20N的弹簧秤,甲、乙系住一个质量为1kg的物块.当小车做匀速直线运动时,两弹簧秤的示数均为10N.则当小车做匀加速直线运动时,弹簧秤甲的示数变为8N,这时小车运动的加速度大小是( )
正确答案
解析
解:因弹簧的弹力与其形变量成正比,当弹簧秤甲的示数由10N变为8N时,其形变量减少,则弹簧秤乙的形变量必增大,且甲、乙两弹簧秤形变量变化的大小相等,
所以,弹簧秤乙的示数应为12N.物体在水平方向所受到的合外力为:
F=T乙-T甲=12N-8N=4N.
根据牛顿第二定律,得物块的加速度大小为a==
,小车与物块相对静止,加速度相等,所以小车的加速度为4m/s2.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
(2015秋•曲沃县校级期末)如图所示,在光滑水平面上有甲、乙两木块,质量分别为m1和m2,中间用一原长为L,劲度系数为k的轻质弹簧连接起来,现用一水平力F向左拉木块甲,当两木块一起匀加速运动时,两木块之间的距离是( )
正确答案
解析
解:设弹簧伸长量为x,两木块一起匀加速运动,它们有共同的加速度.
对于整体,由牛顿第二定律:
F=(m1+m2)a
对于乙:
F弹=m2a
由胡克定律:F弹=kx
由①②③解得:,
故两木块之间的距离是:
.
故A正确.
故选:A
如图所示,一物体以V0=10m/s滑上正沿着顺时针匀速转动V=5m/s的水平传送带,传送带两端的距离L=12m,物体与传送带之间的动摩擦因素为0.5,重力加速度g=10m/s2
求:(1)物体滑上传送带时的加速度
(2)物体在传送带上运动的时间
(3)物体最后在传动带上留下的划痕.
正确答案
解:(1)对物块,由牛顿第二定律得:μmg=ma,解得:a=5m/s2;
(2)物块在传送带上做减速运动,由速度位移公式可得:
速度减为零时的位移:s1==
=10m<L=12m,
物块先减速,然后反向加速运动,
物块减速运动的时间:t1==
=2s,
物体反向加速到速度与传送带速度相等时,
位移s2==
=2.5m<s1=10m,
然后物块与传送带一起做匀速直线运动,
物块做加速运动的时间:t2==
=1s,
物块做匀速运动的时间:t3==
=1.5s,
则物块在传送带上的运动时间:t=t1+t2+t3=4.5s;
(3)物块做减速与加速运动时间内,传送带的位移:
s传送带=v(t1+t2)=5×(2+1)=15m,
物块在传送带上的划痕长度:
s=s1-s2+s传送带=22.5m;
答:(1)物体滑上传送带时的加速度为5m/s2;
(2)物体在传送带上运动的时间为4.5s;
(3)物体最后在传动带上留下的划痕为22.5m.
解析
解:(1)对物块,由牛顿第二定律得:μmg=ma,解得:a=5m/s2;
(2)物块在传送带上做减速运动,由速度位移公式可得:
速度减为零时的位移:s1==
=10m<L=12m,
物块先减速,然后反向加速运动,
物块减速运动的时间:t1==
=2s,
物体反向加速到速度与传送带速度相等时,
位移s2==
=2.5m<s1=10m,
然后物块与传送带一起做匀速直线运动,
物块做加速运动的时间:t2==
=1s,
物块做匀速运动的时间:t3==
=1.5s,
则物块在传送带上的运动时间:t=t1+t2+t3=4.5s;
(3)物块做减速与加速运动时间内,传送带的位移:
s传送带=v(t1+t2)=5×(2+1)=15m,
物块在传送带上的划痕长度:
s=s1-s2+s传送带=22.5m;
答:(1)物体滑上传送带时的加速度为5m/s2;
(2)物体在传送带上运动的时间为4.5s;
(3)物体最后在传动带上留下的划痕为22.5m.
一质量m=5.0kg的物体以vo=1.0m/s的初速度在水平桌面上做匀减速直线运动,t=0.5s后静止.求:
(1)物体的加速度的大小
(2)物体在桌面上运动位移的大小
(3)物体和桌面之间的动摩擦因数.
正确答案
解:选球前进的方向为正方向.
(1)物体的加速度a==
=-2m/s2
加速度的方向与前进方向相反.
(2)0.5s内的位移x=v0t+at2=1×0.5-
×2×0.52=0.25m
(3)物体和桌面之间的动摩擦因数为μ,根据f=-μmg=ma
知μ=-=
=0.2
答:
(1)它运动的加速度大小为2m/s2,加速度的方向与前进方向相反.
(2)在这0.5s内的位移为0.25m,方向与初速度方向相同
(3)物体和桌面之间的动摩擦因数为0.2.
解析
解:选球前进的方向为正方向.
(1)物体的加速度a==
=-2m/s2
加速度的方向与前进方向相反.
(2)0.5s内的位移x=v0t+at2=1×0.5-
×2×0.52=0.25m
(3)物体和桌面之间的动摩擦因数为μ,根据f=-μmg=ma
知μ=-=
=0.2
答:
(1)它运动的加速度大小为2m/s2,加速度的方向与前进方向相反.
(2)在这0.5s内的位移为0.25m,方向与初速度方向相同
(3)物体和桌面之间的动摩擦因数为0.2.
如图所示,一小球以某一速度从倾角为30°的光滑斜面底端冲向顶端,然后又返回底端.A、B、C是斜面上的三个点,其中C为小球到达的最高点,B是AC段的中点.若小球在A、C间往返的总时间为t,那么小球经过B点时速度的大小等于( )
正确答案
解析
解:小球在斜面上运动的加速度为:a=gsin30°=,
上升和下滑过程是对称的,所以AC段上升的时间为,采用逆向思维知,A点的速度为:
,
根据速度位移公式有:,
,
解得:.
故选:C.
(2015秋•如东县期末)如图所示,高h=0.8m的光滑斜面固定在水平面上,一可视为质点的物块重力m=1kg,从斜面顶端由静止开始自由下滑到底端,已知斜面的倾角=30°,取g=10m/s2,求:
(1)物块沿斜面下滑时的加速度a;
(2)物块滑到斜面底端时速度的大小v;
(3)物块滑到斜面底端的过程中重力做的功W.
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律可知:
mgsin30°=ma
解得:a=5m/s2;
(2)由位移和速度关系可知:
v2=2a
解得:v=4m/s;
(3)重力做功W=mgh=1×10×0.8=8J;
答:(1)物块沿斜面下滑时的加速度a为5m/s2;
(2)物块滑到斜面底端时速度的大小v为4m/s;
(3)物块滑到斜面底端的过程中重力做的功W为8J.
解析
解:(1)由牛顿第二定律可知:
mgsin30°=ma
解得:a=5m/s2;
(2)由位移和速度关系可知:
v2=2a
解得:v=4m/s;
(3)重力做功W=mgh=1×10×0.8=8J;
答:(1)物块沿斜面下滑时的加速度a为5m/s2;
(2)物块滑到斜面底端时速度的大小v为4m/s;
(3)物块滑到斜面底端的过程中重力做的功W为8J.
(2015秋•天津期末)如图所示,传送带与地面倾角θ=30°,从A到B长度为16m,传送带以10m/s的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m=1kg的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=
,g=10m/s2.求:
(1)刚放上时,物块对传送带的压力及物块受到的摩擦力
(2)物体从A运动到B所需的时间是多少?
正确答案
解:(1)刚放上时,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力,对物体受力分析,
垂直传送带方向上有:,
根据牛顿第三定律可知,物块对传送带的压力为:,
物块受到的摩擦力为:f=,
(2)开始阶段由牛顿第二定律得:mgsinθ+μmgcosθ=ma1
所以:a1=gsinθ+μgcosθ=12.5m/s2
物体加速至与传送带速度相等时需要的时间为:t1=
发生的位移为:<16m,所以物体加速到10m/s 时仍未到达B点,
由于,则此后物体与传送带以相同的速度一起做匀速直线运动,
匀速运动的时间为:,
则从A到B的时间为:t=1+1=2s
答:(1)刚放上时,物块对传送带的压力为,物块受到的摩擦力为7.5N;
(2)物体从A运动到B所需的时间是2s.
解析
解:(1)刚放上时,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力,对物体受力分析,
垂直传送带方向上有:,
根据牛顿第三定律可知,物块对传送带的压力为:,
物块受到的摩擦力为:f=,
(2)开始阶段由牛顿第二定律得:mgsinθ+μmgcosθ=ma1
所以:a1=gsinθ+μgcosθ=12.5m/s2
物体加速至与传送带速度相等时需要的时间为:t1=
发生的位移为:<16m,所以物体加速到10m/s 时仍未到达B点,
由于,则此后物体与传送带以相同的速度一起做匀速直线运动,
匀速运动的时间为:,
则从A到B的时间为:t=1+1=2s
答:(1)刚放上时,物块对传送带的压力为,物块受到的摩擦力为7.5N;
(2)物体从A运动到B所需的时间是2s.
如图所示,MN、PQ为水平放置的平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上,已知导体棒的质量m=1kg、长L=2.0m,通过的电流I=5.0A,方向如图所示,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=
.当加一竖直向上的匀强磁场时,导体棒水平向右运动,随着磁感应强度的增大,导体棒运动的加速度增大;若减小磁感应强度方向与速度方向的夹角,当该夹角减小到某一值θ时,无论怎样增大磁感应强度,导体棒ab均不会运动,则θ为( )
正确答案
解析
解:如图对导体棒进行受力分析如下图所示:
由题意知增大磁感应强度时,根据F=BIL知,导体棒所受安培力F增加,使导体棒不会运动满足:
安培力F的水平分量小于导体棒与导轨间的最大静摩擦力,如图即满足:
Fsinθ≤μ(mg+Fcosθ)…①
当磁感应强度B足够大时,即F足够大,由数学关系可知,
mg+Fcosθ≈Fcosθ…②
即当tanθ≤μ时,无论安培力多大,导体棒都不能运动,
因为,得:θ=30°
故选:A
汽车以某一速率在水平地面上匀速率转弯时,地面对车的侧向摩擦力正好达到最大,当汽车的速率增为原来的两倍时,则汽车的转弯半径必须______(增、减)为原来的______倍以上,方能保证与地面不发生相对滑动.
正确答案
增
4
解析
解:在水平面上做匀速圆周运动的物体所需的向心力是有摩擦力提供,根据汽车以某一速率在水平地面上匀速率转弯时,地面对车的侧向摩擦力正好达到最大,可以判断此时的摩擦力等于滑动摩擦力的大小,根据牛顿第二定律得:μmg=
当速度增大两倍时,地面所提供的摩擦力不能增大,所以此时只能增加轨道半径来减小汽车做圆周运动所需的向心力.
根据牛顿第二定律得:
由两式解得:r=4R
故答案为:增;4.
如图所示,在一次抗洪救灾工作中,一架离水面高为H(图中未画),沿水平直线飞行的直升飞机A,用悬索(重力可忽略不计)救护困在湖水中的伤员B,在直升飞机A和伤员B以8m/s速率沿水平方向运动的同时,悬索将伤员吊起.设经t时间后,A、B之间的距离为l,且l=H-2t2,求:(已知伤员质量约为60kg,g取10m/s2)
(1)第2s末伤员相对地面的速度大小和方向;
(2)悬索对伤员的拉力大小.
正确答案
解:(1)伤员在水平方向做匀速直线运动,速度:vx=8m/s,
在竖直方向,位移:y=H-l=2t2,
由匀变速运动的位移公式可知,伤员在竖直方向做速度为零的匀加速直线运动,a=4m/s2,
2s末伤员竖直速度:vy=a×t=8m/s,
伤员相对地面的速度:,
方向:与水平方向成450角斜向上;
(2)由(1)知,伤员在竖直方向上做匀加速运动,设吊索对伤员拉力为T,
由牛顿第二定律得:T-mg=ma,
解得:T=m(g+a)=60×(10+4)=840N;
答:(1)第2s末伤员相对地面的速度大小为8m/s,方向:与水平方向成450角斜向上;
(2)悬索对伤员的拉力大小为840N.
解析
解:(1)伤员在水平方向做匀速直线运动,速度:vx=8m/s,
在竖直方向,位移:y=H-l=2t2,
由匀变速运动的位移公式可知,伤员在竖直方向做速度为零的匀加速直线运动,a=4m/s2,
2s末伤员竖直速度:vy=a×t=8m/s,
伤员相对地面的速度:,
方向:与水平方向成450角斜向上;
(2)由(1)知,伤员在竖直方向上做匀加速运动,设吊索对伤员拉力为T,
由牛顿第二定律得:T-mg=ma,
解得:T=m(g+a)=60×(10+4)=840N;
答:(1)第2s末伤员相对地面的速度大小为8m/s,方向:与水平方向成450角斜向上;
(2)悬索对伤员的拉力大小为840N.
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