- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,有一绳长为L,上端固定在滚轮A的轴上,下端挂一质量为m的物体.现滚轮和物体一起以速度v匀速向右运动,当滚轮碰到固定挡板B突然停止瞬间,物体m的速度为______,绳子拉力的大小为______.
正确答案
v
解析
解:当滚轮停止运动后,物体块m由于没有受到阻挡,由于惯性仍将保持原有的运动状态,即以速度v运动;同时当滚轮由于阻挡停止运动后,物块m由原先的匀速直线运动改变为围绕滚轮做半径为L的圆周运动,在A停止运动的瞬间,相当于m刚好运动到圆周的最低点,此时m受重力和绳的拉力共同作用,合力提供圆周运动的向心力,则有:T-mg=⇒
故答案为:v,
如图所示,水平地面上放有质量均为m=1kg的物块A和B,两者之间的距离为l=0.75m.A、B与地面间的动摩擦因数分别为μ1=0.4、μ2=0.1.现使A获得初速度v0向B运动,同时对B施加一个方向水平向右的力F=3N,使B由静止开始运动.经过一段时间,A恰好追上B.g取10m/s2.则B运动的加速度大小aB为______m/s2;A的初速度的大小v0为______m/s.
正确答案
2
3
解析
解:(1)对B,由牛顿第二定律得:F-μ2mg=maB
解得:
(2)设A经过t时间追上B,对A,由牛顿第二定律得:μ1mg=maA
恰好追上的条件为:v0-aAt=aBt
sA-sB=l
代入数据解得:t=0.5s,v0=3m/s
故答案为:2,3
如图所示,截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上,其倾角θ=37°.现有一质量m=1.0kg的滑块沿斜面由静止下滑,经时间0.40s沿斜面运动了0.28m,且该过程中木块处于静止状态.重力加速度g取10m/s2,求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)滑块滑行过程中受到的摩擦力大小;
(2)滑块在斜面上滑行的过程中木块受到地面的摩擦力大小及方向.
正确答案
解:(1)根据x=得,加速度a=
,
根据牛顿第二定律得,mgsinθ-f=ma
代入数据解得f=2.5N.
(2)以物块和斜面整体为研究对象,作出力图如图.
根据牛顿第二定律得,地面对木楔的摩擦力的大小:
f=macosθ=1×3.5×=
N≈3..03N.
方向水平向左
答:(1)滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为2.5N;
(2)滑块在斜面上滑行过程中木块受到地面的摩擦力大小为3.03N,水平向左
解析
解:(1)根据x=得,加速度a=
,
根据牛顿第二定律得,mgsinθ-f=ma
代入数据解得f=2.5N.
(2)以物块和斜面整体为研究对象,作出力图如图.
根据牛顿第二定律得,地面对木楔的摩擦力的大小:
f=macosθ=1×3.5×=
N≈3..03N.
方向水平向左
答:(1)滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为2.5N;
(2)滑块在斜面上滑行过程中木块受到地面的摩擦力大小为3.03N,水平向左
如图所示,小木块质量m=1kg,长木块质量M=10kg,木板与地面以及木块间的动摩擦因数为μ=0.5.木板受水平向右的恒力F=90N作用下从静止开始运动,1s后将木块轻放在木板的右端.木块可看着质点.则为使木块不滑离木板,木板的长度L至少要多长?(去g=10m/s2)
正确答案
解:设开始时M的加速度为a1,则有:
,
1s末M的速度为:v1=a1t1=4×1=4m/s,
放上m后,对M,根据牛顿第二定律得:,
对m,根据牛顿第二定律得:
设经过时间t2,两物体速度相等,则有:
v1+a1′t2=a2t2
解得:t2=2s
则
解得:L=4m
所以木板的长度L至少要4m.
答:木板的长度L至少要4m.
解析
解:设开始时M的加速度为a1,则有:
,
1s末M的速度为:v1=a1t1=4×1=4m/s,
放上m后,对M,根据牛顿第二定律得:,
对m,根据牛顿第二定律得:
设经过时间t2,两物体速度相等,则有:
v1+a1′t2=a2t2
解得:t2=2s
则
解得:L=4m
所以木板的长度L至少要4m.
答:木板的长度L至少要4m.
如图所示,小车质量M为2.0kg,它与水平地面摩擦力忽略不计,物体质量m为0.5kg,物体与小车间的动摩擦因数为0.3.求:
(1)小车在外力作用下以1.2m/s2的加速度向右运动时,物体受摩擦力多大?
(2)欲使小车产生a=3.5m/s2的加速度,需给小车提供多大的水平推力?
(3)若要使物体m脱离小车,则至少用多大的水平力推小车?
(4)若小车长L=1m,静止小车在8.5N水平推力的作用下,物体由车的右端向左滑动,则滑离小车需多长时间?(物体m看作质点)
正确答案
解:(1)先求两者相对静止时的最大加速度am,当两物体间即将相对滑动时,摩擦力最大,对物体受力分析,由牛顿第二定律知,F合=μmg=mam,得到am=μg=3m/s2;
当a1=1.2m/s2时,物体与小车相对静止,对物体受力分析知,静摩擦力F1产生了加速度a1,由牛顿第二定律得F1=ma1,F1=0.6N.
(2)当a=3.5m/s2时,物体与小车发生了相对滑动,物体对小车的摩擦力大小为F=μmg=1.5N;
根据牛顿第三定律,物体对小车的摩擦力F′与小车对物体的摩擦力F大小相等;
对小车受力分析,由牛顿第二定律得F2-F′=Ma,得到F2=F′+Ma=8.5N;
故需给小车提供的推力为8.5N.
(3)要使物块m脱离小车,则必须有a车>a物,即a车>am ;
由牛顿第二定律得F3-F1=Ma车
解得 F3>(M+m)μg=7.5N;
故至少用7.5N的力推小车.
(4)由于F=8.5N,大于水平推力7.5N,所以物体会滑落,对小车受力分析,由牛顿第二定律:F-μmg=Ma4
物体的加速度 am=3m/s2;
物体m的位移 x1=amt2 ①
小车的位移 x2=a4t2 ②
又因为x2-x1=L ③
联立①②③得运动时间t==2s;
滑离小车需2s时间.
解析
解:(1)先求两者相对静止时的最大加速度am,当两物体间即将相对滑动时,摩擦力最大,对物体受力分析,由牛顿第二定律知,F合=μmg=mam,得到am=μg=3m/s2;
当a1=1.2m/s2时,物体与小车相对静止,对物体受力分析知,静摩擦力F1产生了加速度a1,由牛顿第二定律得F1=ma1,F1=0.6N.
(2)当a=3.5m/s2时,物体与小车发生了相对滑动,物体对小车的摩擦力大小为F=μmg=1.5N;
根据牛顿第三定律,物体对小车的摩擦力F′与小车对物体的摩擦力F大小相等;
对小车受力分析,由牛顿第二定律得F2-F′=Ma,得到F2=F′+Ma=8.5N;
故需给小车提供的推力为8.5N.
(3)要使物块m脱离小车,则必须有a车>a物,即a车>am ;
由牛顿第二定律得F3-F1=Ma车
解得 F3>(M+m)μg=7.5N;
故至少用7.5N的力推小车.
(4)由于F=8.5N,大于水平推力7.5N,所以物体会滑落,对小车受力分析,由牛顿第二定律:F-μmg=Ma4
物体的加速度 am=3m/s2;
物体m的位移 x1=amt2 ①
小车的位移 x2=a4t2 ②
又因为x2-x1=L ③
联立①②③得运动时间t==2s;
滑离小车需2s时间.
如图所示,质量分别为mA=1kg、mB=3kg的两正方体物体A、B用一定滑轮悬挂起来,其中A物体靠在竖直墙面上,当在A物体上加一竖直向下的拉力F时,两物体都能做匀速直线运动;若撤掉拉力F后在A物体的右侧加一垂直于墙面的大小为2.5F的压力时,两物体也能做匀速直线运动.取重力加速度g=10m/s2,求:
(1)当A物体上不加向下的拉力和向右的压力时,两物体的加速度大小;
(2)M物体与墙面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)对AB组成的系统,由牛顿第二定律得:
mBg-mAg=(mA+mB)a
得加速度
(2)对AB系统,由平衡条件得:
加拉力时:mAg+F=mBg
加压力时:f+mAg=mBg
又:f=μ•2.5F
所以
答:(1)当A物体上不加向下的拉力和向右的压力时,两物体的加速度大小为5m/s2;
(2)M物体与墙面间的动摩擦因数为0.4.
解析
解:(1)对AB组成的系统,由牛顿第二定律得:
mBg-mAg=(mA+mB)a
得加速度
(2)对AB系统,由平衡条件得:
加拉力时:mAg+F=mBg
加压力时:f+mAg=mBg
又:f=μ•2.5F
所以
答:(1)当A物体上不加向下的拉力和向右的压力时,两物体的加速度大小为5m/s2;
(2)M物体与墙面间的动摩擦因数为0.4.
如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A.B,它们的质量均为为m,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态.现开始用一沿斜面方向的力F拉物块A使之向上匀加速运动,当物块B刚要离开C 时F的大小恰为2mg.求:
(1)从F开始作用到物块B刚要离开C的时间.
(2)到物块B刚要离开C时力F所做的功.
正确答案
解:令x1表示未加F时弹簧的压缩量,由胡克定律和牛顿定律可知:
mgsin30°=kx1
令x2表示B 刚要离开C时弹簧的伸长量,a表示此时A 的加速度,由胡克定律和牛顿定律可知:
kx2=mgsin30°
F-mgsin30°-kx2=ma
将F=2mg和θ=30°代入以上各式,解得:a=g
由x1+x2=
解得:t=
(2)物块B刚要离开C时,物块A的速度为:
此时弹簧的伸长量和F开始作用时的压缩量相同,弹簧的弹性势能改变量为零.由动能定理得:
解得:
答:(1)从F开始作用到物块B刚要离开C的时间为;
(2)到物块B刚要离开C时力F所做的功为.
解析
解:令x1表示未加F时弹簧的压缩量,由胡克定律和牛顿定律可知:
mgsin30°=kx1
令x2表示B 刚要离开C时弹簧的伸长量,a表示此时A 的加速度,由胡克定律和牛顿定律可知:
kx2=mgsin30°
F-mgsin30°-kx2=ma
将F=2mg和θ=30°代入以上各式,解得:a=g
由x1+x2=
解得:t=
(2)物块B刚要离开C时,物块A的速度为:
此时弹簧的伸长量和F开始作用时的压缩量相同,弹簧的弹性势能改变量为零.由动能定理得:
解得:
答:(1)从F开始作用到物块B刚要离开C的时间为;
(2)到物块B刚要离开C时力F所做的功为.
光滑水平面上的一个物体,质量为2kg,处于静止状态.当它受到一个水平恒力作用后,在头2.0s内移动了4.0m.那么,该物体受水平力作用之后,第3s内的位移大小为______,所受的水平恒力大小为______.
正确答案
5m
4N
解析
解:根据得,a=
.
则3s内的位移,则第3s内的位移x3=x′-x=9-4m=5m.
根据牛顿第二定律得,水平恒力F=ma=2×2N=4N.
故答案为:5m,4N.
如图所示,在光滑的水平面上停放着小车B,车上左端有一小物体A,A和B之间的接触面前一段光滑,后一段粗糙,且后一段的动摩擦因数μ=0.4,小车长L=2m,A的质量mA=1kg,B的质量mB=4kg.现用l2N的水平力F向左拉动小车,当A到达B的最右端时,两者速度恰好相等,求A和B间光滑部分的长度.(g取10m/s2)
正确答案
解:小车B从开始运动到物体A刚进入小车B的粗糙部分过程中,因物体A在小车B的光滑部分不受摩擦力作用,故物体A处于静止状态,设小车B此过程中的加速度为a1,运动时间为t1,通过的位移为x1,运动的速度为v1.则
根据牛顿第二定律得:a1=,
根据匀变速直线运动速度时间公式得:v1=a1t1,
根据位移时间公式得:x1=a1
当物体A进入到小车B的粗糙部分后,设小车B的加速度为a2,物体A的加速度为a3,两者达到相同的速度经历的时间为t2,且共同速度v2=a3t2,则有
根据牛顿第二定律得:a2=,a3=μg,
根据速度时间公式得:v1+a2t2=a3t2,
根据位移关系得:v1t2+a2
-
a3
=L-x1
综合以上各式并代入数据可得A和B间光滑部分的长度x1=0.8 m
答:A和B间光滑部分的长度为0.8m
解析
解:小车B从开始运动到物体A刚进入小车B的粗糙部分过程中,因物体A在小车B的光滑部分不受摩擦力作用,故物体A处于静止状态,设小车B此过程中的加速度为a1,运动时间为t1,通过的位移为x1,运动的速度为v1.则
根据牛顿第二定律得:a1=,
根据匀变速直线运动速度时间公式得:v1=a1t1,
根据位移时间公式得:x1=a1
当物体A进入到小车B的粗糙部分后,设小车B的加速度为a2,物体A的加速度为a3,两者达到相同的速度经历的时间为t2,且共同速度v2=a3t2,则有
根据牛顿第二定律得:a2=,a3=μg,
根据速度时间公式得:v1+a2t2=a3t2,
根据位移关系得:v1t2+a2
-
a3
=L-x1
综合以上各式并代入数据可得A和B间光滑部分的长度x1=0.8 m
答:A和B间光滑部分的长度为0.8m
质量为M的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间t内前进的距离为s.耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的k倍,把所受阻力恒定,连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变.求:
(1)拖拉机的加速度大小.
(2)拖拉机对连接杆的拉力大小.
正确答案
解:(1)根据s=得,a=
.
故拖拉机的加速度大小是.
(2)设连杆的拉力为F′.
根据牛顿第二定律得:F-kMg-F′cosθ=Ma
所以F′=
则拖拉机对连接杆的拉力大小为.
解析
解:(1)根据s=得,a=
.
故拖拉机的加速度大小是.
(2)设连杆的拉力为F′.
根据牛顿第二定律得:F-kMg-F′cosθ=Ma
所以F′=
则拖拉机对连接杆的拉力大小为.
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