- 牛顿第二定律
- 共12933题
一个人用水平力F=9N推一个静止在水平面上质量为2kg的物体,物体和地面间的动摩擦因数为0.25,求:
(1)物体的加速度;
(2)4s末物体的位移多大?
正确答案
解:(1)物体受推力,摩擦力,由牛顿第二定律:F-f=ma,即:F-μmg=ma,解得:
a==
=2m/s2
(2)由位移表达式:
x==0+
=16m
答:(1)物体的加速度为2m/s2;
(2)4s末物体的位移为16m.
解析
解:(1)物体受推力,摩擦力,由牛顿第二定律:F-f=ma,即:F-μmg=ma,解得:
a==
=2m/s2
(2)由位移表达式:
x==0+
=16m
答:(1)物体的加速度为2m/s2;
(2)4s末物体的位移为16m.
如图所示,质量M=lkg,长L=lm的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μl=0.1,在木板的左端放置一个质量m=lkg.大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,若在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,求经过多长时间铁块运动到木板的右端?
正确答案
解:根据牛顿第二定律得,
对铁块:F-μ2mg=ma1
对木板:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2
代入数据解得,
a1=4m/s2,a2=2m/s2
铁块运动到木板的右端时,铁块和木板的位移分别为
x1=,
两者的位移关系是:L=x1-x2
即有,L=-
代入解得,t=1s
答:经过1s时间铁块运动到木板的右端.
解析
解:根据牛顿第二定律得,
对铁块:F-μ2mg=ma1
对木板:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma2
代入数据解得,
a1=4m/s2,a2=2m/s2
铁块运动到木板的右端时,铁块和木板的位移分别为
x1=,
两者的位移关系是:L=x1-x2
即有,L=-
代入解得,t=1s
答:经过1s时间铁块运动到木板的右端.
某兴趣小组设计了一种火箭模型,其质量为2kg,点火后推力随时间变化的关系如图所示,点火后经20s燃料耗尽,点火前火箭处于静止状态,t=0时给火箭点火,发射时火箭竖直向上运动,忽略燃料质量变化对火箭运动的影响,取g=10m/s2.
(1)火箭点火后几秒开始升空?
(2)火箭在燃料用尽前可等效为以某一平均加速度匀加速上升,且该平均加速度为最大加速度的一半,求火箭上升的最大高度.
正确答案
解:(1)当推力大于重力火箭才开始升空,从坐标图可知,当推力F=20N时对应时间应为8s.
(2)从坐标图可知当推力最大时,Fm=50N,
此时对应的最大加速度,
依题意可知燃料用尽前平均加速度大小a=7.5m/s2.
所以燃料用尽前上升的高度为:m=540m,
燃料用尽时的速度v=at=7.5×(20-8)m/s=90m/s
燃料用尽后,火箭继续竖直向上做匀减速运动,继续上升的高度.
所以火箭上升的最大高度H=h1+h2=540+405m=945m.
答:(1)火箭点火后8s开始升空.
(2)火箭上升的最大高度为945m.
解析
解:(1)当推力大于重力火箭才开始升空,从坐标图可知,当推力F=20N时对应时间应为8s.
(2)从坐标图可知当推力最大时,Fm=50N,
此时对应的最大加速度,
依题意可知燃料用尽前平均加速度大小a=7.5m/s2.
所以燃料用尽前上升的高度为:m=540m,
燃料用尽时的速度v=at=7.5×(20-8)m/s=90m/s
燃料用尽后,火箭继续竖直向上做匀减速运动,继续上升的高度.
所以火箭上升的最大高度H=h1+h2=540+405m=945m.
答:(1)火箭点火后8s开始升空.
(2)火箭上升的最大高度为945m.
如图,一水平传送带以4.0m/s的速度顺时针传送,水平部分长L=5.0m,其右端与一倾角为θ=37°的斜面平滑相连,已知物块与斜面的动摩擦因素为μ1=0.5.现有一可视为质点的物块无初速地放在传送带最左端,已知物块与传送带间的动摩擦因素为μ2=0.2.(假设物块在水平面和斜面的转折处物块的速度大小不改变).
(1)试求物块从传送带最左端到达最右端所需要的时间是多少?
(2)物块冲上斜面后,在斜面上向上滑行的加速度的大小?
(3)物块冲上斜面后,在斜面上能向上滑行的最远距离是多少?
正确答案
解:(1)物块在传送带上先加速运动后匀速运动.
根据牛顿第二定律得:
匀加速运动的加速度为 a1=
可得
匀加速运动的时间:
匀加速运动的距离为:
匀速运动的时间:
故总时间 t=t1+t2=2.25s
(2)物块以4m/s的速度滑上斜面后加速度为:
,加速度大小为10m/s2.
(3)物块上滑的最大距离设为x,则:0-v2=2a2x
可得
答:
(1)试求物块从传送带最左端到达最右端所需要的时间是2.25s.
(2)物块冲上斜面后,在斜面上向上滑行的加速度的大小是10m/s2.
(3)物块冲上斜面后,在斜面上能向上滑行的最远距离是0.8m.
解析
解:(1)物块在传送带上先加速运动后匀速运动.
根据牛顿第二定律得:
匀加速运动的加速度为 a1=
可得
匀加速运动的时间:
匀加速运动的距离为:
匀速运动的时间:
故总时间 t=t1+t2=2.25s
(2)物块以4m/s的速度滑上斜面后加速度为:
,加速度大小为10m/s2.
(3)物块上滑的最大距离设为x,则:0-v2=2a2x
可得
答:
(1)试求物块从传送带最左端到达最右端所需要的时间是2.25s.
(2)物块冲上斜面后,在斜面上向上滑行的加速度的大小是10m/s2.
(3)物块冲上斜面后,在斜面上能向上滑行的最远距离是0.8m.
一个质量为0.5kg的物体从静止开始做匀加速直线运动,经过10m的位移速度大小为10m/s,则物体的加速度大小为______m/s2,受到的合力大小为______N.
正确答案
5
2.5
解析
解:由运动学规律可知:v2=2as
可得:加速度a==
=5m/s2
根据牛顿第二定律:F合=ma=0.5×5=2.5N
故答案为:5,2.5
如图甲所示,物体原来静止在水平面上,用一水平力F拉物体,在F从0开始逐渐增大的过程中,物体先静止后又做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示.根据图乙中所标出的数据可计算出( )
正确答案
解析
解:对物体受重力、地面的支持力、向右的拉力和向左的摩擦力
根据牛顿第二定律得:F-μmg=ma
解得:
由a与F图线,得到
①
②
①②联立得,m=2Kg,μ=0.3,故AB正确;
C、物体所受的滑动摩擦力为f=μmg=6N,但滑动摩擦力小于最大净摩擦力,故无法求得最大静摩擦力,所以C错误;
由于物体先静止后又做变加速运动,无法利用匀变速直线运动规律求速度和位移,又F为变力无法求F得功,从而也无法根据动能定理求速度,故D错误;
故选AB.
如图所示,质量为m的小球在竖直面内的光滑圆形轨道内侧做圆周运动,通过最高点且刚好不脱离轨道时的速度为v,则当小球通过与圆心等高的A点时,对轨道内侧的压力大小是______.
正确答案
3mg
解析
解:设轨道半径为R.
小球通过最高点时,有mg=m ①
小球由最高点到A点的过程,根据机械能守恒定律得
mgR+=
②
由①②联立得 vA2=
设小球在A点时,轨道对小球的弹力为F
则F=m=3m
=3mg
又牛顿第三定律得小球在A点时,轨道内侧的压力大小为3mg.
故本题答案是:3mg
如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体距传送带左端距离为L,稳定时绳与水平方向的夹角为θ,当传送带分别以速度v1、v2做逆时针转动时(v1<v2),绳的拉力大小分别为F1、F2;若剪断细绳后,物体到达左端经历的时间分别为t1、t2,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物块始终处于静止,受力平衡.设传送带对物体的支持力大小为,水平方向有cos,竖直方向有sim,,得绳子的拉力F=,与速度大小无关.故A错误,B正确.
C、若剪断细绳后,物体的加速度大小为,若物体始终匀加速到达左端,根据知,时间相同.物体也可能先做匀加速直线运动,达到传送带速度后做匀速直线运动,时间可能不等,可能相等.故C错误,D正确.
故选:BD.
如图所示,斜面体的上表面除AB段粗糙外,其余部分光滑.一物体从斜面的顶端滑下,经过A、C两点时的速度相等,已知AB=BC,物体与AB段的动摩擦因数处处相等,斜面体始终静止在地面上,则( )
正确答案
解析
解:A、根据运动学公式分析
对于AB段:vB2-vA2=-2a1x
对于BC段:vC2-vB2=2a2x
由题vA=vC,则由上两式比较可得:a1=a2.即BC段与AB段的加速度大小相等,但方向相反,所以加速度不相等; 可得AB段和BC的加速度大小相等,故A正确;
B、经过A点时的速度与经过C点时的速度相等,根据公式,知AB段和BC段的平均速度相等,两段位移相等,所以运动时间相等.故B正确;
C、在AB段,物体的加速度沿斜面向上,以斜面和物体整体为研究对象,根据牛顿第二定律可知,整体有水平向右的合外力,则地面对斜面的静摩擦力水平向右;在BC段,物体的加速度沿斜面向下,以斜面和物体整体为研究对象,根据牛顿第二定律可知,整体有水平向左的合外力,则地面对斜面的静摩擦力水平向左.又合力相等,故水平分力相等,斜面体受到地面静摩擦力的大小相等,故C正确.
D、在AB段,物体的加速度沿斜面向上,故超重,对地面的压力大于重力,在BC段,物体的加速度沿斜面向下,故失重,对地面的压力小于重力,由牛顿第三定律得,斜面体受到地面支持力的大小不相等,故D错误
故选:ABC
在光滑的水平地面上,放着两个质量分别为m1=3kg和m2=5kg的物体.某个水平力作用在质量为m1的物体上,可以使其产生大小为10m/s2的加速度.当这个力作用在质量为m2的物体上时,产生的加速度大小为______m/s2.
正确答案
6
解析
解:根据牛顿第二定律得,作用力的大小F=m1a1=3×10N=30N,
则作用力作用在m2上时的加速度大小.
故答案为:6.
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