- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,用一绳将球挂在车厢光滑的侧壁上,细绳与竖直方向的夹角θ(tanθ=0.5),车厢在水平直轨道上向左行驶,当车厢向左加速运动,加速度为
g时,球对车厢壁的压力为F.则
(1)当压力变为4F时,车厢运动的情况怎样?加速度为多大?
(2)当车厢以g加速度向左加速行驶时,细绳的拉力多大?
正确答案
解:(1)因为=mgtanα-F
所以F=
当力变为4F时
加速度为:a=gtanα-g=-
即车做向左的匀减速运动,加速度大小为
(2)车厢支持力为0时的临界加速度a0=gtanα=<
,所以小球已经离开车壁.
绳上拉力为:T=m=
答:(1)当车厢侧壁受到的压力等于4F,车做向左的匀减速运动,加速度大小为;
(2)当车厢以加速度向左加速行驶时,细绳的拉力为
.
解析
解:(1)因为=mgtanα-F
所以F=
当力变为4F时
加速度为:a=gtanα-g=-
即车做向左的匀减速运动,加速度大小为
(2)车厢支持力为0时的临界加速度a0=gtanα=<
,所以小球已经离开车壁.
绳上拉力为:T=m=
答:(1)当车厢侧壁受到的压力等于4F,车做向左的匀减速运动,加速度大小为;
(2)当车厢以加速度向左加速行驶时,细绳的拉力为
.
如图所示,传送带以恒定的速度v=10m/s运动,已知传送带与水平面成θ=37°角,PQ=16m,将一小物块无初速地放在传送带上P点,物块与此传送带间的动摩擦因数μ=0.5,g=lOm/s2,求:(sin37°=0.6cos37°=0.8)
(1)当传送带顺时针转动时,小物块运动到Q点的时间为多少?
(2)当传送带逆时针转动时,小物块运动到Q点的时间为多少?
正确答案
解:(1)传送带顺时针方向转动时,物块在传送带上一直加速运动,
由牛顿第二定律得:mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得:a=2m/s2,
物块做匀加速直线运动,由匀变速直线运动的位移公式可知,
物块的运动时间:t==
=4s;
(2)传送带逆时针方向转动时,物块由静止开始向下做加速运动,
由牛顿第二定律得:a1==g(sinθ+μcosθ)=10m/s2,
物块速度与传送带速度相等需要的时间:t1==1s,
物块的位移:x1=t1=5m<PQ=16m,
然后物块相对于传送带向下滑动,
物块的加速度:a2==g(sinθ-μcosθ)=2m/s2,
位移:x2=PQ-x1=vt2+a2t22,解得:t2=1s (t2=-11s 不符合题意,舍去)
物块的运动时间:t=t1+t2=2s;
答:(1)当传送带顺时针转动时,小物块运动到Q点的时间为4s;
(2)当传送带逆时针转动时,小物块运动到Q点的时间为2s.
解析
解:(1)传送带顺时针方向转动时,物块在传送带上一直加速运动,
由牛顿第二定律得:mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得:a=2m/s2,
物块做匀加速直线运动,由匀变速直线运动的位移公式可知,
物块的运动时间:t==
=4s;
(2)传送带逆时针方向转动时,物块由静止开始向下做加速运动,
由牛顿第二定律得:a1==g(sinθ+μcosθ)=10m/s2,
物块速度与传送带速度相等需要的时间:t1==1s,
物块的位移:x1=t1=5m<PQ=16m,
然后物块相对于传送带向下滑动,
物块的加速度:a2==g(sinθ-μcosθ)=2m/s2,
位移:x2=PQ-x1=vt2+a2t22,解得:t2=1s (t2=-11s 不符合题意,舍去)
物块的运动时间:t=t1+t2=2s;
答:(1)当传送带顺时针转动时,小物块运动到Q点的时间为4s;
(2)当传送带逆时针转动时,小物块运动到Q点的时间为2s.
一物体在水平面上以某一速度滑出,经过5s物体速度减小为零,测得这一过程中,物体的位移为50m.重力加速度g=10m/s2,则物体与水平面间的动摩擦因数μ=______.
正确答案
0.4
解析
解:
由牛顿第二定律:
,
由运动学公式:
,
解得:
=0.4.
故答案为:0.4.
某人用电磁打点计时器,研究质量为2千克的实验小车的运动规律时,得到一条如图所示的打点纸带.若使用的交流电频率为50赫兹,则作用在小车上的牵引力的大小为______牛.(假设桌面光滑)
正确答案
2.2
解析
解:由图所示纸带可知,计数点间的时间间隔为:t=5T=5×0.02s=0.1s,
小车的加速度为:a==1.1m/s2,
由牛顿第二定律得作用在小车上的牵引力为:F=ma=2×1.1=2.2N.
故答案为:2.2
如图所示,物体A放在倾角为α的光滑斜面上,A受到重力和______力的作用,物体沿斜面下滑的加速度是______.(重力加速度为g)
正确答案
支持力
gsinα
解析
解:物体在斜面上受到的重力、斜面对物体的支持力作用,
根据牛顿第二定律得:
a=
故答案为:支持力;gsinα
如图所示,质量M=2kg的一定长度的长木板静止在光滑水平面上,在其左端放置一质量m=1kg的小木块(可视为质点),小木块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.2.长木板和小木块先相对静止,然后用一水平向右的F=4N的力作用在小木块上,经过时间t=2s,小木块从长木板另一端滑出,g取10m/s2,则( )
正确答案
解析
解:由牛顿第二定律得:
对小木块:a1==
2m/s2,
对长木板:a2==
=1m/s2,
由题意可知,木块与长木板都做初速度为零的匀加速直线运动,运动时间:t=2s,
木块滑出瞬间,小木块的速度:v1=a1t=2×2=4m/s,
长木板的速度:v2=a2t=1×2=2m/s;
故选:BC.
如图所示,为沿光滑斜面自由下滑的小球的闪光照片的一部分.已知闪光频率为每秒10 次,图中距离和实际线度的比例为1:10.量得图中AB=0.95cm,BC=1.50cm,CD=2.05cm.据此估算,小球的加速度为______m/s2,在AD段的平均速度为______m/s,斜面的倾角为______(g取10m/s2).
正确答案
5.50
1.50
sinθ=0.55
解析
解:
由闪光频率可以得到照相周期为:T=0.1s,又图中距离和实际的比例为1:10.故图中AB=9.5cm=0.095m,BC=15.0cm=0.150m,CD=20.5cm=0.205m.
由△x=aT2,解得:a=5.5m/s2,
AD段的平均速度为:=1.5m/s
由斜面光滑,故加速度a=gsinθ
解得:sinθ=0.55
由题知需要保留小数点后两位
故答案为:
5.50m/s2 1.50m/s sinθ=0.55
滑雪运动中,滑雪板与雪地之间的相互作用与滑动速度有关,当滑雪者的速度超过4m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1=0.25变为μ2=0.125.一滑雪者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始自由下滑,滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地,最后停在C处,如图所示,不计空气阻力,坡长L=26m,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)滑雪者到达B处时的速度;
(2)滑雪者整个运动过程的总时间.
正确答案
解:(1)在AB段,速度小于等于4m/s时:
a1=gsinθ-μ 1gcosθ
解得:a1=4m/s2
x1==2m
a2=gsinθ-μ2gcosθ
解得:a2=5m/s2
x2=L-x1=24m
解得:vB==16m/s
(2)当滑雪者AB段以加速度a1加速到4m/s过程:s
AB段以加速度a2加速到vB过程:s
在BC段时先以加速度为a3减速运动:a3=μ2g=1.25m/s2
s
再以加速度为a4减速运动到停止:a4=μ1g=2.5m/s2
s
整个运动过程的总时间 t=t1+t2+t3+t4=14.6s
答:
(1)滑雪者到达B处时的速度为16m/s;
(2)滑雪者整个运动过程的总时间为14.6s.
解析
解:(1)在AB段,速度小于等于4m/s时:
a1=gsinθ-μ 1gcosθ
解得:a1=4m/s2
x1==2m
a2=gsinθ-μ2gcosθ
解得:a2=5m/s2
x2=L-x1=24m
解得:vB==16m/s
(2)当滑雪者AB段以加速度a1加速到4m/s过程:s
AB段以加速度a2加速到vB过程:s
在BC段时先以加速度为a3减速运动:a3=μ2g=1.25m/s2
s
再以加速度为a4减速运动到停止:a4=μ1g=2.5m/s2
s
整个运动过程的总时间 t=t1+t2+t3+t4=14.6s
答:
(1)滑雪者到达B处时的速度为16m/s;
(2)滑雪者整个运动过程的总时间为14.6s.
舰载战斗机在运动航母上降落,风险之高,难度之大,一向被喻为“刀尖上的舞蹈”.舰载战斗机的降落可简化为下列物理模型:时速为300Km/h的舰载机在航母阻拦系统的帮助下做匀减速运动100m后安全停下.而以时速为250Km/h的普通战斗机在机场上降落需滑行1000m.g取10m/s2.试求:
(1)舰载机和普通战斗机降落时的加速度大小之比.
(2)舰载机飞行员在航母上降落时所受的水平方向的作用力与其自身的体重之比.
正确答案
解:(1)设舰载机和普通战斗机降落时加速度大小分别为a1和a2,
根据运动学公式:v2=2ax,
得:,
解得:.
(2)对舰载机分析:,
设飞行员质量为m,所受作用力为F.由牛顿运动定律:
F=ma1,
代入数据解得:F=34.7m
故舰载机飞行员在航母上降落时所受的作用力与其自身的体重之比.
答:(1)舰载机和普通战斗机降落时的加速度大小之比为72:5.
(2)舰载机飞行员在航母上降落时所受的水平方向的作用力与其自身的体重之比为3.47.
解析
解:(1)设舰载机和普通战斗机降落时加速度大小分别为a1和a2,
根据运动学公式:v2=2ax,
得:,
解得:.
(2)对舰载机分析:,
设飞行员质量为m,所受作用力为F.由牛顿运动定律:
F=ma1,
代入数据解得:F=34.7m
故舰载机飞行员在航母上降落时所受的作用力与其自身的体重之比.
答:(1)舰载机和普通战斗机降落时的加速度大小之比为72:5.
(2)舰载机飞行员在航母上降落时所受的水平方向的作用力与其自身的体重之比为3.47.
如图所示,小车上放着由轻弹簧连接的质量为mA=1kg,mB=0.5kg的A、B两物体,两物体与小车间的最大静摩擦力分别为4N和1N,弹簧的劲度系数k=0.2N/cm.
(1)为保证两物体随车一起向右加速运动,弹簧的最大伸长是多少厘米?
(2)为使两物体随车一起向右以最大的加速度向右加速运动,弹簧的伸长应是多少厘米?
正确答案
解:(1)据题,为保证两物体随车一起向右加速运动,且弹簧的伸长量最大,A、B两物体所受静摩擦力应达到最大,方向分别向右、向左.
对A、B作为整体,应用牛顿第二定律得 a==
=2m/s2
对A,应用牛顿第二定律 fA-kx=mAa
得:x==
m=0.1m=10cm
(2)为使两物体随车一起向右以最大的加速度向右加速运动,A、B两物体所受静摩擦力应达到最大,方向均向右.
对A、B作为整体应用牛顿第二定律 a′==
m/s2
对A应用牛顿第二定律 fA-kx′=mAa′
得 x′==
≈0.033=3.3cm
答:
(1)为保证两物体随车一起向右加速运动,弹簧的最大伸长是10cm.
(2)为使两物体随车一起向右以最大的加速度向右加速运动,弹簧的伸长应是3.3cm.
解析
解:(1)据题,为保证两物体随车一起向右加速运动,且弹簧的伸长量最大,A、B两物体所受静摩擦力应达到最大,方向分别向右、向左.
对A、B作为整体,应用牛顿第二定律得 a==
=2m/s2
对A,应用牛顿第二定律 fA-kx=mAa
得:x==
m=0.1m=10cm
(2)为使两物体随车一起向右以最大的加速度向右加速运动,A、B两物体所受静摩擦力应达到最大,方向均向右.
对A、B作为整体应用牛顿第二定律 a′==
m/s2
对A应用牛顿第二定律 fA-kx′=mAa′
得 x′==
≈0.033=3.3cm
答:
(1)为保证两物体随车一起向右加速运动,弹簧的最大伸长是10cm.
(2)为使两物体随车一起向右以最大的加速度向右加速运动,弹簧的伸长应是3.3cm.
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