- 牛顿第二定律
- 共12933题
质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面作直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图所示.g取10m/s2,求:
(1)物体与水平面间的运动摩擦系数μ;
(2)水平推力F的大小;
(3)0-10s内物体运动位移的大小.
正确答案
解:(1)设物体做匀减速运动的时间为△t2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2,则
①
设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律有
Ff=ma2 Ff=-μmg
联立②③得:
(2)设物体做匀减速运动的时间为△t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1,则
根据牛顿第二定律有 F+Ff=ma1
联立③⑥得:F=μmg+ma1=0.2×2×10+2×1N=6N
(3)由匀变速运动的位移公式得:
x=x1+x2=v10△t1+a1△t12+v20△t2+
a2△t22=46m.
答:(1)物体与水平面间的运动摩擦系数μ为0.2;
(2)水平推力F的大小为6N;
(3)0-10s内物体运动位移的大小为46m.
解析
解:(1)设物体做匀减速运动的时间为△t2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2,则
①
设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律有
Ff=ma2 Ff=-μmg
联立②③得:
(2)设物体做匀减速运动的时间为△t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1,则
根据牛顿第二定律有 F+Ff=ma1
联立③⑥得:F=μmg+ma1=0.2×2×10+2×1N=6N
(3)由匀变速运动的位移公式得:
x=x1+x2=v10△t1+a1△t12+v20△t2+
a2△t22=46m.
答:(1)物体与水平面间的运动摩擦系数μ为0.2;
(2)水平推力F的大小为6N;
(3)0-10s内物体运动位移的大小为46m.
如图所示,某货物仓库,需将生产成品用传送带从底端传递到高度为H的高处存放,货物从静止开始轻放到传送带的最下端,已知货物与传送带间的动摩擦因数为μ=
,传送带始终保持恒定速度运动.若想用最短时间将货物匀加速的运送至顶端,则传送带与水平面夹角θ应设计为多大?最短时间为多少?(传送带长度可随设计需要而变化,g=10m/s2)
正确答案
解:对物体受力分析,受到重力G、弹力FN和摩擦力f,物体向上运动的加速度为:
a=μgcosθ-gsinθ
物体做匀加速运动则:
=
(μgcosθ-gsinθ)t2
而:sinθ(μcosθ-sinθ)=μsin2θ-
=
(μsin2θ+cos2θ-1)
又:μsin2θ+cos2θ=sin(2θ+α)
因:,所以α=30°
故当θ=30°时,μsin2θ+cos2θ取最大值为2,
所以,当θ=30°时,货物运动最短时间为t=2.
答:当θ=30°时,货物运动最短时间为t=2.
解析
解:对物体受力分析,受到重力G、弹力FN和摩擦力f,物体向上运动的加速度为:
a=μgcosθ-gsinθ
物体做匀加速运动则:
=
(μgcosθ-gsinθ)t2
而:sinθ(μcosθ-sinθ)=μsin2θ-
=
(μsin2θ+cos2θ-1)
又:μsin2θ+cos2θ=sin(2θ+α)
因:,所以α=30°
故当θ=30°时,μsin2θ+cos2θ取最大值为2,
所以,当θ=30°时,货物运动最短时间为t=2.
答:当θ=30°时,货物运动最短时间为t=2.
一质量为2kg物体受到F1=4N、F2=6N两个个共点力的作用,它可能产生的最大加速度为______m/s2;它可能产生的最小加速度为______m/s2.
正确答案
5
1
解析
解:物体受到F1=4N、F2=6N两个个共点力的作用,则合力范围为2N≤F合≤10N
根据牛顿第二定律a=得:
加速度的最大值为:
加速度的最小值为:
故答案为:5,1
一气球自身质量不计载重为G,并以加速度a加速上升,欲使气球以同样大小的加速度加速下降,气球载重应增加______.
正确答案
解析
解:由题意有,令气球的浮力为F,则根据题意有:
F-G=Ma
又M=
现载重增加G′,则有:
(G+G′)-F=(M+M′)a
且
联列解得:
故答案为:
如图所示的传送皮带,其水平部分ab=2m,bc=4m,bc与水平面的夹角α=37°,小物体A与传送带的动摩擦因数μ=O.25,皮带沿图示方向运动,速率为2m/s.若把物体A轻轻放到a点处,它将被皮带送到c点,且物体A一直没有脱离皮带.求物体A从a点被传送到c点所用的时间.(g=10m/s2)
正确答案
解:物块A放于传送带上后,物块受力图如答图a所示.
A先在传送带上滑行一段距离,此时A做匀加速运动(相对地面),直到A与传送带匀速运动速度相同为止,此过程A的加速度为a1,则有:μmg=ma1,a1=μg
A做匀加速运动的时间是:
这段时间内A对地的位移是当A相对地的速度达到2m/s时,A随传送带一起匀速运动,所用时间为
,物块在传送带的bc之间,受力情况如图b,由于μ=0.25<tan37°=0.75,A在bc段将沿倾斜部分加速下滑,此时A受到的为滑动摩擦力,大小为 μmgcos37°,方向沿传送带向上,由牛顿第二定律:mgsin37°-μmgcos37°=ma2
A在传送带的倾斜bc部分,以加速度a2向下匀加速运动,
由运动学公式
其中sbc=4m,v=2m/s
解得t3=1s,
物块从a到c端所用时间为t=t1+t2+t3=2.4s
答:物体A从a点被传送到c点所用的时间为2.4s
解析
解:物块A放于传送带上后,物块受力图如答图a所示.
A先在传送带上滑行一段距离,此时A做匀加速运动(相对地面),直到A与传送带匀速运动速度相同为止,此过程A的加速度为a1,则有:μmg=ma1,a1=μg
A做匀加速运动的时间是:
这段时间内A对地的位移是当A相对地的速度达到2m/s时,A随传送带一起匀速运动,所用时间为
,物块在传送带的bc之间,受力情况如图b,由于μ=0.25<tan37°=0.75,A在bc段将沿倾斜部分加速下滑,此时A受到的为滑动摩擦力,大小为 μmgcos37°,方向沿传送带向上,由牛顿第二定律:mgsin37°-μmgcos37°=ma2
A在传送带的倾斜bc部分,以加速度a2向下匀加速运动,
由运动学公式
其中sbc=4m,v=2m/s
解得t3=1s,
物块从a到c端所用时间为t=t1+t2+t3=2.4s
答:物体A从a点被传送到c点所用的时间为2.4s
一物块以一定的初速度沿斜面向上滑出,利用速度传感器在计算机屏幕上得到其速度大小随时间变化关系如图示,g=10m/s2.则物块向上滑行的最大距离______m斜面的倾角为______及物块与斜面间的动摩擦因数 为______.
正确答案
1
30°
解析
解:物块上滑时做匀减速直线运动,对应于速度图象中0-0.5s时间段,该段图象的斜率的绝对值就是加速度的大小,即a1==8m/s2,该段图象与坐标轴围成图形的面积值表示位移大小,所以向上滑行的最大距离s=
;
物块下滑时做匀加速直线运动,对应于速度图象中0.5-1.5s时间段,同理可得a2=2m/s2.
上滑时由牛顿第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma1,
下滑时由牛顿第二定律得,mgsinθ-μmgcosθ=ma2,
联立以上两式并代入数据,解得:μ=,θ=30°.
故答案为:1;30°;
飞船降落过程中,在离地面高度为h处速度为v0,此时开动反冲火箭,使船开始做减速运动,最后落地时的速度减为v.若把这一过程当作为匀减速运动来计算,已知地球表面处的重力加速度为g,航天员的质量为m,在这过程中航天员对坐椅的压力等于______.
正确答案
m+mg
解析
解:根据速度位移公式v2-v02=2ax得
最后减速阶段下降的加速度大小a=
对航天员进行受力分析,受重力mg和坐椅的支持力N,
根据牛顿第二定律得:
F合=N-mg=ma
N=ma+mg=m+mg
根据牛顿第三定律得:坐椅对宇航员的支持力大小等于航天员对坐椅的压力大小
所以航天员对坐椅的压力大小是m+mg.
故答案为:m+mg
如图所示,水平轨道上,轻弹簧左端固定,自然状态时右端位于P点.现用一质量m=0.1kg的小物块(视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=18m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后滑上质量M=0.9kg的长木板(木板足够长,物块滑上去不会从木板上掉下来).已知PQ间的距离l=1m,竖直半圆轨道光滑且半径R=1m,物块与水平轨道间的动摩擦因数µ1=0.15,与木板间的动摩擦因数µ2=0.2,木板与水平地面间的动摩擦因数µ3=0.01,取g=10m/s2.
(1)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动;
(2)求木板滑行的最大距离x.
正确答案
解:(1)物块在PQ上运动的加速度
a1=-µ1g=-1.5m/s2
进入圆周轨道时的速度为v
v2-v02=2a1l
得v2=v02+2a1l=321 m2/s2
设物块刚离开Q点时,圆轨道对物块的压力为FN,
根据牛顿定律,有FN+mg=m
FN=m-mg=31.1N>0
故物块能沿圆周轨道运动
(2)物块滑上木板时的速度为v1根据机械能守恒有
mv2+mg•2R=
mv12
得v1=19m/s
物块滑上木板时的加速度为a2根据牛顿第二定律有
a2=-µ2g=-2m/s2
木板的加速度位a3
µ2mg-µ3(m+M)g=Ma3
=
m/s2
设物块滑上木板经过时间t二者共速,
v1+a2t=a3t 得t=9s
这时木板的位移s1=a3t2=4.5m
它们的共同速度v2=a3t=1m/s
物块和木板一起减速的加速度a4=-µ3g=-0.1m/s2
它们减速运动的位移s2==5m
x=s1+s2=9.5m
答:(1)物块能沿圆周轨道运动;
(2)木板滑行的最大距离x为9.5m.
解析
解:(1)物块在PQ上运动的加速度
a1=-µ1g=-1.5m/s2
进入圆周轨道时的速度为v
v2-v02=2a1l
得v2=v02+2a1l=321 m2/s2
设物块刚离开Q点时,圆轨道对物块的压力为FN,
根据牛顿定律,有FN+mg=m
FN=m-mg=31.1N>0
故物块能沿圆周轨道运动
(2)物块滑上木板时的速度为v1根据机械能守恒有
mv2+mg•2R=
mv12
得v1=19m/s
物块滑上木板时的加速度为a2根据牛顿第二定律有
a2=-µ2g=-2m/s2
木板的加速度位a3
µ2mg-µ3(m+M)g=Ma3
=
m/s2
设物块滑上木板经过时间t二者共速,
v1+a2t=a3t 得t=9s
这时木板的位移s1=a3t2=4.5m
它们的共同速度v2=a3t=1m/s
物块和木板一起减速的加速度a4=-µ3g=-0.1m/s2
它们减速运动的位移s2==5m
x=s1+s2=9.5m
答:(1)物块能沿圆周轨道运动;
(2)木板滑行的最大距离x为9.5m.
如图所示是质量为m的小球靠近墙面竖直上抛的频闪照片,甲图是上升时的照片,乙图是下降时的照片,O是运动的最高点.假设小球所受阻力大小不变,重力加速度为g,据此估算小球受到的阻力大小为( )
正确答案
解析
解:设每块砖的厚度是d,向上运动上运动时:9d-3d=aT2①
向下运动时:3d-d=a′T2②
联立①②得:=
③
根据牛顿第二定律,向上运动时:mg+f=ma④
向下运动时:mg-f=ma′⑤
联立③④⑤得:f=mg;
故选:B.
放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示.取重力加速度g=10m/s2,则物块的质量m=______kg,物块与地面之间的动摩擦因数μ=______.
正确答案
解:(1)由v-t图象看出,物体在4s-6s做匀速直线运动,则f=F3=2N,
由速度图象可知,2-4s物体加速度为:a==
=2m/s2,
由F-t图象可知,在此时间内,推力:F=3N,
由牛顿第二定律得:F-f=ma,代入数据解得:m=0.5kg,
(2)滑动摩擦力:f=μN=μmg,代入数据解得:μ=0.4;
故答案为:0.5;0.4.
解析
解:(1)由v-t图象看出,物体在4s-6s做匀速直线运动,则f=F3=2N,
由速度图象可知,2-4s物体加速度为:a==
=2m/s2,
由F-t图象可知,在此时间内,推力:F=3N,
由牛顿第二定律得:F-f=ma,代入数据解得:m=0.5kg,
(2)滑动摩擦力:f=μN=μmg,代入数据解得:μ=0.4;
故答案为:0.5;0.4.
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