- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球,两小球均保持静止.当突然剪断细绳的瞬间,上面小球A与下面小球B的加速度分别为(以向上为正方向,重力加速度为g)( )
正确答案
解析
解:设小球的质量为m,剪断绳子前,弹簧的弹力F=mg,
剪断绳子的瞬间,弹簧的弹力不变,隔离对B分析,合力为零,加速度a2=0,
以向上为正方向,对A分析,,故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
(2015秋•垫江县期末)如图所示,甲、乙两物体通过轻弹簧连接,甲上端由轻绳与天花板连接,甲、乙处于静止状态,甲、乙质量分别为m、2m,重力加速度为g,若将甲与天花板之间轻绳剪断瞬间,甲、乙加速度分别为a甲、a乙,则( )
正确答案
解析
解:悬线剪断前,以乙为研究对象可知弹簧的弹力为:T=2mg,
以甲、乙整体为研究对象可知悬线的拉力为:F=(2m+m)g=3mg;
剪断悬线瞬间,弹簧的弹力不变,F=2mg,由牛顿第二定律,
对乙分析可知,因乙受力不变,故乙的加速度为零;
对甲分析可知,甲受重力和弹簧的拉力作用,合力为:F=3mg
则由牛顿第二定律可知:a甲==3g;
故只有B正确,ACD错误;
故选:B.
如图所示,质量为0.78kg的金属块放在水平桌面上,在与水平方向成37°角斜向上、大小为3.0N的拉力F作用下,以2.0m/s的速度向右做匀速直线运动.求:
(1)金属块与桌面间的动摩擦因数.
(2)如果从某时刻起撤去拉力,撤去拉力后金属块在桌面上滑行的最大距离.
(sin37°=0.60,cos37°=0.80,g取10m/s2)
正确答案
解:(1)因为金属块匀速运动,受力平衡则有:
Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=0
(2)撤去拉力后a==μg=4m/s2
金属块在桌面上滑行的最大距离s==
=0.5m
答:(1)金属块与桌面间的动摩擦因数为0.4;
(2)撤去拉力后金属块在桌面上滑行的最大距离为0.5m.
解析
解:(1)因为金属块匀速运动,受力平衡则有:
Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=0
(2)撤去拉力后a==μg=4m/s2
金属块在桌面上滑行的最大距离s==
=0.5m
答:(1)金属块与桌面间的动摩擦因数为0.4;
(2)撤去拉力后金属块在桌面上滑行的最大距离为0.5m.
如图所示,飞行员的质量为m,重力加速度为g,他驾驶飞机在竖直平面内做翻筋斗的圆周运动,当飞机飞到最高点时速度为v1,飞行员对机座的压力恰好为零,则轨道半径R=______.若飞机飞到最低点时速度为v2,飞行员对机座的压力N=______.
正确答案
m
m(g+)
解析
解:当飞机飞到最高点时,根据牛顿第二定律得
mg=m
解得 R=
当飞机飞到最低点时,由牛顿第二定律得
FN-mg=m
解得 FN=m(g+)
根据牛顿第三定律得知,飞行员对机座的压力N=m(g+).
故答案为:m;m(g+
).
质量为10kg的物体,在变力F作用下沿x轴做直线运动,力随位移x的变化情况如图所示.物体在x=0处速度为1m/s,一切摩擦不计,则物体运动到x=16m处时,速度大小为( )
正确答案
解析
解:在0-4m位移内F恒定,物体做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得;
a==1m/s2
根据2ax=得:v4=3m/s
对物体在4-16m内运动过程运用动能定理得;
=
s4-8+0-
s12-16
从图中可知=
,s4-8=s12-16=4m,所以4-16m内力F做功之和为0,
所以v16=v4=3m/s
故选B.
为了提高运动员奔跑时下肢向后的蹬踏力量,在训练中,让运动员腰部系绳拖汽车轮胎奔跑,已知运动员在奔跑中拖绳上端与在面的高度为1.2m,且恒定,轻质无弹性的拖绳长2m,运动员质量为60kg,车胎质量为12kg,车胎与跑道间的动摩擦因数为μ=
,如图甲所示,将运动员某次拖胎奔跑100m当做连续过程,抽象处理后的v-t图象如图乙所示,g=10m/s2,不计空气阻力.求:
(1)运动员加速过程中的加速度大小a及跑完100m后用的时间t;
(2)在加速阶段绳子对轮胎的拉力大小T及运动员与地面间的摩擦力大小f人.
正确答案
解:(1)由图示图象可知,加速度:a==
=2m/s2;
加速时间:t1=4s,
加速位移:s1=t1=
×4=16m,
匀速位移:s2=s-s1=100-16=84m,
匀速时间:t2==
=10.5s,
跑完100m时间t=t1+t2=14.5s
(2)设绳子与水平面间的夹角为θ,
由题意可知:sinθ==
=0.6,则cosθ=0.8,
对轮胎:水平方向,由牛顿第二定律:Tcosθ-f=ma,
竖直方向:N=mg-Tsinθ,
滑动摩擦力:f=μN,
代入数据解得:T=64N,
对运动员,由牛顿第二定律得:
f人-Tcosθ=Ma,代入数据解得:f人=171.2N.
答:(1)运动员加速过程中的加速度大小a为2m/s2,跑完100m后用的时间t为14.5s;
(2)在加速阶段绳子对轮胎的拉力大小为64N,运动员与地面间的摩擦力大小f人为171.2N.
解析
解:(1)由图示图象可知,加速度:a==
=2m/s2;
加速时间:t1=4s,
加速位移:s1=t1=
×4=16m,
匀速位移:s2=s-s1=100-16=84m,
匀速时间:t2==
=10.5s,
跑完100m时间t=t1+t2=14.5s
(2)设绳子与水平面间的夹角为θ,
由题意可知:sinθ==
=0.6,则cosθ=0.8,
对轮胎:水平方向,由牛顿第二定律:Tcosθ-f=ma,
竖直方向:N=mg-Tsinθ,
滑动摩擦力:f=μN,
代入数据解得:T=64N,
对运动员,由牛顿第二定律得:
f人-Tcosθ=Ma,代入数据解得:f人=171.2N.
答:(1)运动员加速过程中的加速度大小a为2m/s2,跑完100m后用的时间t为14.5s;
(2)在加速阶段绳子对轮胎的拉力大小为64N,运动员与地面间的摩擦力大小f人为171.2N.
如图所示,长为l的长木板A放在动摩擦因数为μ1的水平地面上,一滑块B(大小可不计)从A的左侧以初速度v0向右滑上木板,滑块与木板间的动摩擦因数为μ2(A与水平地面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相同).已知A的质量为M=2.0kg,B的质量为m=3.0kg,A的长度为l=3.0m,μ1=0.2,μ2=0.4,(g取10m/s2)
(1)A、B刚开始运动时各自的加速度分别是多大?
(2)为保证B在滑动过程中不滑出A,初速度v0应满足什么条件?
(3)分别求A、B对地的最大位移.
正确答案
解:(1)分别对A、B进行受力分析,
根据牛顿第二定律:B物体的加速度:
A物体的加速度:
(2)当AB速度相等时,恰好到木板末端,此时不滑出A物体,就不会滑出,
设经过时间t,AB的速度相等则有:
v0-aBt=aAt
根据位移关系得:-
=L
带入数据解得:t=1s,v0=5m/s
所以初速度应小于等于5m/s
(3)AB速度达到相等后,相对静止一起以v=1m/s的初速度,a=μ2g=2m/s2的加速度一起匀减速运动直到静止,发生的位移:
s==0.25m
之前A发生的位移为sA==0.5m
B发生的位移=3m
所以A发生的位移为sA+s=o.5m+0.25m=0.75m
B发生的位移为sB+s=3.0m+0.25m=3.25m
答:
(1)A、B刚开始运动时各自的加速度分别是4m/s2和1m/s2;
(2)为保证B在滑动过程中不滑出A,初速度v0应满足小于等于5m/s;
(3)A、B对地的最大位移分别为0.75m和3.25m.
解析
解:(1)分别对A、B进行受力分析,
根据牛顿第二定律:B物体的加速度:
A物体的加速度:
(2)当AB速度相等时,恰好到木板末端,此时不滑出A物体,就不会滑出,
设经过时间t,AB的速度相等则有:
v0-aBt=aAt
根据位移关系得:-
=L
带入数据解得:t=1s,v0=5m/s
所以初速度应小于等于5m/s
(3)AB速度达到相等后,相对静止一起以v=1m/s的初速度,a=μ2g=2m/s2的加速度一起匀减速运动直到静止,发生的位移:
s==0.25m
之前A发生的位移为sA==0.5m
B发生的位移=3m
所以A发生的位移为sA+s=o.5m+0.25m=0.75m
B发生的位移为sB+s=3.0m+0.25m=3.25m
答:
(1)A、B刚开始运动时各自的加速度分别是4m/s2和1m/s2;
(2)为保证B在滑动过程中不滑出A,初速度v0应满足小于等于5m/s;
(3)A、B对地的最大位移分别为0.75m和3.25m.
两木块A、B由两种材料制成,质量mA>mB.两木块随木板一起以相同的速度向右匀速运动,如图所示.设木板足够长,当木板突然停止运动后( )
正确答案
解析
解:若木板光滑,A、B在水平面上不受力,由于物体具有惯性,则AB将以原来的速度做匀速直线运动,保持相对静止;若木板粗糙,尽管两木块的质量不同,所受的摩擦力大小不同,但其加速度为a==μg,与质量无关,故两物体将有相同的加速度,任意时刻有相同的速度.保持相对静止,BD正确,AC错误.
故选:BD.
如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧下端固定在倾角为θ的粗糙斜面底端的挡板C上,另一端自然伸长到A点.质量为m的物块从斜面上B点由静止开始滑下,与弹簧发生相互作用,最终停在斜面上某点.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当物块受力平衡时,速度最大,由kx+μmgcosθ=mgsinθ,解得x=,故A错误,B正确;
C、物块压缩弹簧后被反弹过程先做加速度逐渐减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,故C错误;
D、由于初态物块能够由静止下滑,可得最大静摩擦力小于重力分力,故最终停止运动时弹簧存在弹力,根据平衡知,物块受到的摩擦力小于mgsinθ,故D正确.
故选:BD.
如图所示,一水平圆盘绕过圆心的竖直轴转动,圆盘边缘有一质量m=1.0kg的小滑块.当圆盘转动的角速度达到某一数值时,滑块从圆盘边缘滑落,经光滑的过渡圆管进入轨道ABC.已知AB段斜面倾角为53°,BC段斜面倾角为37°,滑块与圆盘及斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,A点离B点所在水平面的高度h=1.2m.滑块在运动过程中始终未脱离轨道,不计在过渡圆管处和B点的机械能损失,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8
(1)若圆盘半径R=0.2m,当圆盘的角速度多大时,滑块从圆盘上滑落?
(2)若取圆盘所在平面为零势能面,求滑块到达B点时的机械能.
(3)从滑块到达B点时起,经0.6s正好通过C点,求BC之间的距离.
正确答案
解:(1)滑块在圆盘上做圆周运动时,静摩擦力充当向心力,根据牛顿第二定律,可得:μmg=mϖ2R
代入数据解得:
即当圆盘的角速度5rad/s时,滑块从圆盘上滑落.
(2)滑块在A点时的速度:vA=ϖR=1m/s
从A到B的运动过程由动能定理:
在B点时的机械能
即滑块到达B点时的机械能为-4J.
(3)滑块在B点时的速度:vB=4m/s
滑块沿BC段向上运动时的加速度大小:a1=g(sin37°+μcos37°)=10m/s2
返回时的加速度大小:a2=g(sin37°-μcos37°)=2m/s2
BC间的距离:
即BC之间的距离为0.76m.
解析
解:(1)滑块在圆盘上做圆周运动时,静摩擦力充当向心力,根据牛顿第二定律,可得:μmg=mϖ2R
代入数据解得:
即当圆盘的角速度5rad/s时,滑块从圆盘上滑落.
(2)滑块在A点时的速度:vA=ϖR=1m/s
从A到B的运动过程由动能定理:
在B点时的机械能
即滑块到达B点时的机械能为-4J.
(3)滑块在B点时的速度:vB=4m/s
滑块沿BC段向上运动时的加速度大小:a1=g(sin37°+μcos37°)=10m/s2
返回时的加速度大小:a2=g(sin37°-μcos37°)=2m/s2
BC间的距离:
即BC之间的距离为0.76m.
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