- 牛顿第二定律
- 共12933题
在光滑水平面内有xOy坐标系,质量m=0.5kg的小球正沿y轴正方向,以v0=2m/s的匀速运动,如图所示,当小球运动到原点O处时开始受到沿+x方向的恒力F作用,小球恰能经过坐标(4m,4m)的P点.求:
(1)恒力F的大小;
(2)小球经过P点时的速度大小及速度方向与+x方向的夹角的正切值.
正确答案
解:(1)在y轴方向做匀速运动,故y=v0t
代入数据解得:t=2s
在x轴方向有:x=
代入数据解得:a=2m/s2,
F=ma=1N
(2)vx=at=4m/s
早P点的速度为:
夹角的正切值为:
答:(1)恒力F的大小为1N;
(2)小球经过P点时的速度大小为及速度方向与+x方向的夹角的正切值为
解析
解:(1)在y轴方向做匀速运动,故y=v0t
代入数据解得:t=2s
在x轴方向有:x=
代入数据解得:a=2m/s2,
F=ma=1N
(2)vx=at=4m/s
早P点的速度为:
夹角的正切值为:
答:(1)恒力F的大小为1N;
(2)小球经过P点时的速度大小为及速度方向与+x方向的夹角的正切值为
一质量为M=4kg、长为L=3m的木板,在水平向右F=8N的拉力作用下,以ν0=2m/s的速度沿水平面向右匀速运动.某时刻将质量为m=1kg的铁块(看成质点)轻轻地放在木板的最右端,如图.不计铁块与木板间的摩擦.若保持水平拉力不变,请通过计算说明小铁块能否离开木板?若能,进一步求出经过多长时间离开木板?
正确答案
解:由题意得在未放铁块时,木板在拉力F的作用下做匀速运动,则有F=μMg,
放上铁块后木板做减速运动,加速度的大小为a,根据牛顿第二定律有,
μ(M+m)g-F=Ma
带入数据得 a=0.5m/s2,
所以木板停下来的时间为 t0==4s
铁块不动,木板向右做匀减速运动,有L=v0t-at2
解得 t=2s
由于t<t0,满足题设条件,所以小铁块经过2s离开木板.
答:小铁块经过2s离开木板.
解析
解:由题意得在未放铁块时,木板在拉力F的作用下做匀速运动,则有F=μMg,
放上铁块后木板做减速运动,加速度的大小为a,根据牛顿第二定律有,
μ(M+m)g-F=Ma
带入数据得 a=0.5m/s2,
所以木板停下来的时间为 t0==4s
铁块不动,木板向右做匀减速运动,有L=v0t-at2
解得 t=2s
由于t<t0,满足题设条件,所以小铁块经过2s离开木板.
答:小铁块经过2s离开木板.
如图所示,质量为m的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾角为30°时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一个水平向右的恒力F,物体可沿斜面匀速向上滑行.试求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数;
(2)水平向右的恒力F的大小.
正确答案
解:(1)斜面倾角为30°时,物体恰能匀速下滑,
由平衡条件得:mgsin 30°=μmgcos 30°,
代入数据解得:μ=;
(2)设斜面倾角为α,受力情况如图,由匀速直线运动的条件:
由平衡条件得:Fcos α=mgsin α+Ff,FN=mgcos α+Fsin α,
滑动摩擦力:Ff=μFN,代入数据解得:F=mg;
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数为;(2)水平向右的恒力F的大小为
mg.
解析
解:(1)斜面倾角为30°时,物体恰能匀速下滑,
由平衡条件得:mgsin 30°=μmgcos 30°,
代入数据解得:μ=;
(2)设斜面倾角为α,受力情况如图,由匀速直线运动的条件:
由平衡条件得:Fcos α=mgsin α+Ff,FN=mgcos α+Fsin α,
滑动摩擦力:Ff=μFN,代入数据解得:F=mg;
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数为;(2)水平向右的恒力F的大小为
mg.
(2014秋•上海校级期末)质量为40kg的物体静止在水平桌面上,当在400N的水平拉力作用下由静止开始经过16m的距离时,速度为16m/s,求物体受到的阻力是多大?
正确答案
解:由运动学关系得:a=m/s2=8 m/s2.
由牛顿第二定律有:F-f=ma
得f=F-ma=(400-40×8)N=80 N.
答:物体受到的阻力为80N.
解析
解:由运动学关系得:a=m/s2=8 m/s2.
由牛顿第二定律有:F-f=ma
得f=F-ma=(400-40×8)N=80 N.
答:物体受到的阻力为80N.
2012年11月,我国歼-15舰载战斗机首次在“辽宁舰”上成功降落,有关资料表明,该战斗机的质量m=2.0×104kg,降落时在水平甲板上受阻拦索的拦阻,速度从v=80m/s减小到零所用时间t=2.5s.若将上述运动视为匀减速直线运动,求:该战斗机在此过程中
(1)加速度的大小a;
(2)滑行的距离x;
(3)所受合力的大小F.
正确答案
解:(1)根据加速度的定义式得:
a=
(2)根据速度位移公式2ax=得:
x=
(3)根据牛顿第二定律得:
F=ma=20000×32=640000N
答:(1)加速度的大小为32m/s2;
(2)滑行的距离为100m;
(3)所受合力的大小为640000N.
解析
解:(1)根据加速度的定义式得:
a=
(2)根据速度位移公式2ax=得:
x=
(3)根据牛顿第二定律得:
F=ma=20000×32=640000N
答:(1)加速度的大小为32m/s2;
(2)滑行的距离为100m;
(3)所受合力的大小为640000N.
如图所示,质量为m的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( )
正确答案
解析
解:木板撤去前,小球处于平衡态,受重力、支持力和弹簧的拉力,如图
根据共点力平衡条件,有
F-Nsin30°=0
Ncos30°-G=0
解得:
N=
F=mg
木板AB突然撤去后,支持力消失,重力和拉力不变,合力等于支持力N,方向与N反向,故
加速度为a==
g,方向垂直木板向下;
故选:D.
在平直公路上,一辆质量为50×103kg的汽车以速度v0=12m/s匀速前进,遇紧急情况刹车后,轮胎停止转动,在地面上滑行,经过时间t=3s汽车恰好停止运动,当地的重力加速度g取10m/s2;求:
(1)刹车时汽车加速度a的大小;
(2)汽车刹车过程中受到阻力的大小.
正确答案
解:(1)由v=v0-at可知
(2)由牛顿第二定律得
阻力为f=ma=5×104×4=2×105N
答:(1)刹车时汽车加速度的大小为4m/s2;
(2)汽车刹车过程中受到阻力的大小为2×105N
解析
解:(1)由v=v0-at可知
(2)由牛顿第二定律得
阻力为f=ma=5×104×4=2×105N
答:(1)刹车时汽车加速度的大小为4m/s2;
(2)汽车刹车过程中受到阻力的大小为2×105N
如图所示,用一根轻弹簧和一根细绳将质量1kg的小球挂在小车的支架上,弹簧处于竖直方向,细绳伸直且与竖直方向夹角为θ=30°,若此时小车和小于都静止,则弹簧的弹力为______N;若小车和小球一起水平向右做加速度3m/s2的匀加速直线时,弹簧细绳位置仍然如图,则弹簧的弹力为______N.
正确答案
10
4.8
解析
解:小车处于静止时,弹簧的弹力等于重力,即F=mg=10N.
小车和小球向右做匀加速直线运动时,有Tsin30°=ma,解得T=.
竖直方向上有F′+Tcos30°=mg
解得弹簧弹力为=4.8N.
故答案为:10,4.8.
如图所示,质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8N,当小车向右运动的速度达到1.5m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2kg的煤块,煤块与小车间的动摩擦因数为0.2,小车足够长.求
(1)小物块放后,煤块及小车的加速度各为多大?
(2)经多长时间两者达到相同的速度?
(3)从煤块放上小车开始,经过t=1.5s煤块通过的位移大小为多少?
(4)煤块在小车上留下多长的痕迹?(取g=l0m/s2).
正确答案
解:(1)物块的加速度为:am==μg=0.2×10=2m/s2,
小车的加速度:aM==
=0.5m/s2.
(2)速度相等时,由amt=v0+aMt得:
t==1s
(3)在开始1s内小物块的位移:s1=amt2=
×2×1=1m.
最大速度:v=amt=2×1m/s=2m/s.
在接下来的0.5s物块与小车相对静止,一起做加速运动
且加速度:a==0.8m/s2.
这0.5s内的位移:s2=vt+at2=2×
=1.1m.
经过t=1.5 s小物块通过的总位移:s=s1+s2=2.1m.
(4)速度相等时,小物块:S1=amt2=
=1m
小车:S2=v0t+aMt2=
=1.75m
痕迹长度:x=S2-S1=1.75-1=0.75m
答:(1)小物块放后小物块及小车的加速度分别为2m/s2,0.5m/s2.
(2)经1s时间两者达到相同的速度.
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5s小物块通过的位移大小为2.1m.
(4)煤块在小车上留下0.75m长的痕迹.
解析
解:(1)物块的加速度为:am==μg=0.2×10=2m/s2,
小车的加速度:aM==
=0.5m/s2.
(2)速度相等时,由amt=v0+aMt得:
t==1s
(3)在开始1s内小物块的位移:s1=amt2=
×2×1=1m.
最大速度:v=amt=2×1m/s=2m/s.
在接下来的0.5s物块与小车相对静止,一起做加速运动
且加速度:a==0.8m/s2.
这0.5s内的位移:s2=vt+at2=2×
=1.1m.
经过t=1.5 s小物块通过的总位移:s=s1+s2=2.1m.
(4)速度相等时,小物块:S1=amt2=
=1m
小车:S2=v0t+aMt2=
=1.75m
痕迹长度:x=S2-S1=1.75-1=0.75m
答:(1)小物块放后小物块及小车的加速度分别为2m/s2,0.5m/s2.
(2)经1s时间两者达到相同的速度.
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5s小物块通过的位移大小为2.1m.
(4)煤块在小车上留下0.75m长的痕迹.
一个质量是200g的物体,初速度是1m/s,在方向与速度方向相同,大小是2N的力作用下,经过2s的速度是______.
正确答案
21m/s
解析
解:物体的加速度为 a==
=10m/s2;
由于力与速度同向,所以物体作匀加速直线运动,则经过2s的速度是 v=v0+at=1+10×2=21m/s
故答案为:21m/s.
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