- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,一质点自倾角为60°的斜面上方某点A,沿光滑斜槽AB从静止开始下滑,为了使质点在最短时间内到达斜面,则斜槽与竖直方向的夹角θ为( )
正确答案
解析
解:如图所示:
在竖直线AC上取一点O,以适当的长度为半径画圆,使该圆过A点,且与斜面相切与D点,
根据等时圆的结论可知:A点滑到圆上任一点的时间都相等,所以由A点滑到D点所用时间比由A到达斜面上其他各点时间都短,
将木板下端B点与D点重合即可,
而角COD为θ,所以.
故选:B.
如图所示,质量m=2kg的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L=20m.用大小为30N,沿水平方向的外力拉此物体,经t0=2s拉至B处.(取g=10m/s2)
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)该外力作用一段时间后撤去,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求该力作用的最短时间t.
正确答案
解:(1)物体做匀加速直线运动,则L=,
所以a=,
由牛顿第二定律得F-f=ma,又f=μmg,解得:μ=0.5
(2)力F作用时,a1=a,
a1t12+
μgt22=L
t2==2t1
联立以上各式,代入数据,解得t1=.
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5;
(2)该力作用的最短时间为.
解析
解:(1)物体做匀加速直线运动,则L=,
所以a=,
由牛顿第二定律得F-f=ma,又f=μmg,解得:μ=0.5
(2)力F作用时,a1=a,
a1t12+
μgt22=L
t2==2t1
联立以上各式,代入数据,解得t1=.
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5;
(2)该力作用的最短时间为.
一质量m的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面,某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机作出了小物块上滑过程的v-t图线,如图所示.(取sin37°=0.6 cos37°=0.8 g=10m/s2)求:
(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小.
(2)小物块与斜面间的动摩擦因数.
(3)小物块从冲上斜面到返回出发点的时间(保留两位有效数字)
正确答案
解:(1)由小物块上滑过程的速度-时间图线,可知:a=
m/s2
小物块冲上斜面过程中加速度的大小为8.0m/s2.
(2)如图所示,小物块受重力、支持力、摩擦力,沿斜面建立直角坐标系,则有:
-mgsin37°-f=-ma
N-mgcos37°=0
f=μN
带入数据解得:μ=0.25
(3)从图中可以看出向上运动的时间为t1=1s,位移为:x=
下滑过程中的加速度:a′=m/s2
根据:x=
解得:t2=s
所以总时间:t=≈2.4s
答:(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小为8.0m/s2.
(2)小物块与斜面间的动摩擦因数为0.25.
(3)小物块从冲上斜面到返回出发点的时间为2.4s.
解析
解:(1)由小物块上滑过程的速度-时间图线,可知:a=
m/s2
小物块冲上斜面过程中加速度的大小为8.0m/s2.
(2)如图所示,小物块受重力、支持力、摩擦力,沿斜面建立直角坐标系,则有:
-mgsin37°-f=-ma
N-mgcos37°=0
f=μN
带入数据解得:μ=0.25
(3)从图中可以看出向上运动的时间为t1=1s,位移为:x=
下滑过程中的加速度:a′=m/s2
根据:x=
解得:t2=s
所以总时间:t=≈2.4s
答:(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小为8.0m/s2.
(2)小物块与斜面间的动摩擦因数为0.25.
(3)小物块从冲上斜面到返回出发点的时间为2.4s.
一个质量为m的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度大小为,g为重力加速度,人对电梯的压力为( )
正确答案
解析
解:对人受力分析,受重力和电梯的支持力,加速度向上,根据牛顿第二定律
N-mg=ma
故N=mg+ma=mg
根据牛顿第三定律,人对电梯的压力等于电梯对人的支持力,故人对电梯的压力等于mg;
故选D.
如图所示,将一根光滑的细金属棒折成V形,顶角为2θ,其对称轴竖直,在其中一边套上一个质量为m的小金属环P,
(1)若固定V形细金属棒,小金属环P从距离顶点O为x的A点处由静止自由滑下,则小金属环由静止下滑至顶点O点时需多少时间?
(2)若小金属环P随V形细金属棒绕其对称轴以每秒n转匀速转动时,则小金属环离对称轴的距离为多少?
正确答案
解:(1)对金属球进行受力分析根据牛顿第二定律得:
a=
金属球下滑做匀加速运动,则有:
x=
解得:t=
(2)金属球做匀速圆周运动,根据向心力公式得:mgcotθ=mω2r,
而ω=2πn
解得:r=
答:(1)小金属环由静止下滑至顶点O点的时间为;
(2)小金属环离对称轴的距离为.
解析
解:(1)对金属球进行受力分析根据牛顿第二定律得:
a=
金属球下滑做匀加速运动,则有:
x=
解得:t=
(2)金属球做匀速圆周运动,根据向心力公式得:mgcotθ=mω2r,
而ω=2πn
解得:r=
答:(1)小金属环由静止下滑至顶点O点的时间为;
(2)小金属环离对称轴的距离为.
A、B两物体叠放在一起,放在光滑的水平面上,从静止开始受到一变力的作用,该力与时间的关系如图所示,A、B始终相对静止,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、根据牛顿第二定律得:
对整体:a=.对A:f=mAa=
.t0时刻,F=0,则得到f=0,即A、B间静摩擦力为零.故A错误.
B、C、D根据F-t图分析得知,0-t0时间内A、B一起沿F方向做加速运动,在t0-2t0时间内,两者一起沿原方向做减速运动,则在t0时刻,B速度最大,2t0时间内,A、B位移最大.故BC正确,D错误.
故选BC
如图,弹簧秤上端固定,一轻质滑轮挂在弹簧秤下.质量分别为m1=0.5kg和m2=0.1kg的两重物分别拴在跨过滑轮的轻质细绳两端,并由于重力的作用而加速运动,不计摩擦,取g=10m/s2.则重物在运动过程中,弹簧秤的读数( )
正确答案
解析
解:对整体运用牛顿第二定律得:
a=
对m1进行受力分析得:
m1g-T=m1a
解得:T=
所以弹簧秤的读数F=2T=
故选:A
从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球,小球从抛出点上升到最高点所用时间为t1,从最高点下落到抛出点所用时间为t2.若空气阻力的作用不能忽略,则对于t1与t2大小的关系,下列判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:上升过程有:mg+f=ma1,
下降过程有:mg-f=ma2,由此可知a1>a2,
根据功能关系可知落回地面的速度v<v0,
因此上升过程的平均速度大于下降过程的平均速度
,
由于上升过程和下降过程位移大小相等,因此t1<t2,故ACD错误,B正确.
故选B.
(2015秋•杭州校级期末)如图所示,一足够长的木板静止在水平面上,质量M=0.4kg,长木板与水平面间的动摩擦因数μ1=0.1,一质量m=0.4kg的小滑块以v0=1.8m/s的速度从长木板的右端滑上长木板,滑块与长木板间动摩擦因数μ2=0.4,小滑块可看成质点,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)小滑块刚滑上长木板时,长木板的加速度大小a1和小滑块加速度大小a2;
(2)小滑块与长木板速度相等时,小滑块相对长木板上滑行的距离L;
(3)从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块运动的总距离S.
正确答案
解:(1)小滑块对长木板的滑动摩擦力f2大于地面对长木板的滑动摩擦力f1,长木板向左加速;小滑块向左减速,据牛顿第二定律:
设向右为正:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma1
设向右为正:μ2mg=ma2
代入数据得:a1=2m/s2
a2=4m/s2
(2)小滑块与长木板速度相等时,有:v0-a2t=a1t,
代入数据得:t=0.3s
小滑块运动的距离为:m
木板运动的距离为:m;
所以:L=s2-s1=0.27m
(3)此后以一起做匀减速运动,有:v=a1t=0.6m/s
据牛顿第二定律:μ1(M+m)g=(M+m)a3
加速度的大小为:a3=1m/s2
运动的距离为:m
所以小滑块滑行的距离为:s=s2+s3=0.54m
答:(1)小滑块刚滑上长木板时,长木板的加速度大小a1和小滑块加速度大小a2分别是2m/s2和4m/s2;
(2)小滑块与长木板速度相等时,小滑块相对长木板上滑行的距离是0.27m;
(3)从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块运动的总距离是0.54m.
解析
解:(1)小滑块对长木板的滑动摩擦力f2大于地面对长木板的滑动摩擦力f1,长木板向左加速;小滑块向左减速,据牛顿第二定律:
设向右为正:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma1
设向右为正:μ2mg=ma2
代入数据得:a1=2m/s2
a2=4m/s2
(2)小滑块与长木板速度相等时,有:v0-a2t=a1t,
代入数据得:t=0.3s
小滑块运动的距离为:m
木板运动的距离为:m;
所以:L=s2-s1=0.27m
(3)此后以一起做匀减速运动,有:v=a1t=0.6m/s
据牛顿第二定律:μ1(M+m)g=(M+m)a3
加速度的大小为:a3=1m/s2
运动的距离为:m
所以小滑块滑行的距离为:s=s2+s3=0.54m
答:(1)小滑块刚滑上长木板时,长木板的加速度大小a1和小滑块加速度大小a2分别是2m/s2和4m/s2;
(2)小滑块与长木板速度相等时,小滑块相对长木板上滑行的距离是0.27m;
(3)从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块运动的总距离是0.54m.
如图所示,某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角α=60°,使飞行器恰恰与水平方向成θ=30°角的直线斜向右上方匀加速飞行,经时间t后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、起飞时,飞行器受推力和重力,两力的合力与水平方向成30°角斜向上,设动力为F,合力为Fb,如图所示:
在△OFFb中,由几何关系得:F=,Fb=mg
由牛顿第二定律得飞行器的加速度为:a1=g
故A正确,B错误;
C、D、t时刻的速率:v=a1t=gt
推力方向逆时针旋转60°,合力的方向与水平方向成30°斜向下,推力F‘跟合力F'h垂直,如图所示,
此时合力大小为:
F'h=mgsin30°
动力大小:
飞行器的加速度大小为:
a2==
g
到最高点的时间为:t′==
=2t
故C正确,D错误;
故选:AC.
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