- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,自动扶梯与地面的夹角为30°,当自动扶梯向上做匀加速运动时,人对扶梯地面的压力是此人所受重力的
倍,则扶梯沿运动方向的加速度大小为______m/s2,人与扶梯地面之间 的摩擦力是此人重力的______倍.
正确答案
4
解析
解:根据牛顿第二定律,在竖直方向上有:N-mg=may,解得ay=0.2g=2m/s2.根据平行四边形定则,电梯的加速度a=,水平方向上的加速度ax=acos30°=6×
,根据牛顿第二定律f=max=
,
故答案为:4,.
如图,斜面倾角为θ,劈形物p上表面与m的摩擦系数为μ,p上表面水平,为使m随p一起运动,当以加速度a沿斜面向上运动时,则μ不应小于______;当p在光滑斜面上自由下动时,μ不应小于______.
正确答案
解析
解:物体向上加速运动时,对m,由牛顿第二定律得:
水平方向:f=macosθ,
竖直方向:N-mg=masinθ,
m、p一起运动,f≤μN,则:μ≥;
系统沿光滑斜面下滑时,加速度:a′=gsinθ,
对m,由牛顿第二定律得:
水平方向:f=ma′cosθ,
竖直方向:mg-N=ma′sinθ,
m、p一起运动,f≤μN,则:μ≥;
故答案为:,
.
(2015•株洲一模)如图所示,某次滑雪训练,运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力F=84N而从静止向前滑行,其作用时间为t1=1.0 s.撤除水平推力F后经过t2=2.0 s.他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力,作用距离与第一次相同.已知该运动员连同装备的总质量为m=60kg,在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为Ff=12N,求:
(1)第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小及这段时间内的位移;
(2)该运动员(可视为质点)第二次撤除水平推力后滑行的最大距离.
正确答案
解:(1)运动员站在雪道上第一次利用滑雪杖对雪面作用时
加速度为:2
t1=1s时的速度为:
v1=a1t1=1.2×1m/s=1.2m/s
这段时间内的位移:
(2)第一次撤除水平推力F后,加速度为
撤除水平推力F后经过t2=2.0s速度为:
v2=v1+a2t2=1.2-0.2×2m/s=0.8m/s
第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力,作用距离与第一次相同,则有
解得v3=m/s
此后在水平方向仅受摩擦力作用做匀减速运动,滑行的最大距离为:
解得:x2=5.2m
答:(1)第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小为1.2m/s,这段时间内的位移为0.6m;
(2)该运动员(可视为质点)第二次撤除水平推力后滑行的最大距离为5.2m.
解析
解:(1)运动员站在雪道上第一次利用滑雪杖对雪面作用时
加速度为:2
t1=1s时的速度为:
v1=a1t1=1.2×1m/s=1.2m/s
这段时间内的位移:
(2)第一次撤除水平推力F后,加速度为
撤除水平推力F后经过t2=2.0s速度为:
v2=v1+a2t2=1.2-0.2×2m/s=0.8m/s
第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力,作用距离与第一次相同,则有
解得v3=m/s
此后在水平方向仅受摩擦力作用做匀减速运动,滑行的最大距离为:
解得:x2=5.2m
答:(1)第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的速度大小为1.2m/s,这段时间内的位移为0.6m;
(2)该运动员(可视为质点)第二次撤除水平推力后滑行的最大距离为5.2m.
如图所示,竖直放置的质量M=0.4kg,长为L的圆这顶端塞有一个质量为m=0.1kg的弹性小球,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4N,圆管从下端离地面距离H=1.25m处自由落下,落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等地,假设圆管弹起过程中圆球不会滑出圆管,空气阻力的作用不计.
(1)求圆管触地反弹起时,圆管和小球的加速度大小;
(2)求圆管反弹后经过多少时间与小球达到相对静止;
(3)要使小球不滑出圆管,圆管长度L至少为多少.
正确答案
解:(1)触地反弹起时,根据牛顿第二定律得:
管的加速度 a1==
=20m/s2,方向向下
球的加速度 a2==
=30m/s2,方向向上.
(2)圆管触地前的速度 v==
=5m/s
设圆管反弹后经过t时间与小球达到相对静止,取向上为正方向,则有
v-a1t=-v+a2t
代入数据解得:t=0.2s
(3)要使小球恰好不滑出圆管,管落在地面上速度为零时球停在管的底端速度为零,根据能量守恒定律得:
fmL=MgH+mg(L+H)
可得管的最小长度 L==
=1.25m
答:
(1)圆管触地反弹起时,管的加速度是20m/s2,方向向下.球的加速度是30m/s2,方向向上.
(2)圆管反弹后经过0.2s时间与小球达到相对静止.
(3)要使小球不滑出圆管,圆管长度L至少为1.25m.
解析
解:(1)触地反弹起时,根据牛顿第二定律得:
管的加速度 a1==
=20m/s2,方向向下
球的加速度 a2==
=30m/s2,方向向上.
(2)圆管触地前的速度 v==
=5m/s
设圆管反弹后经过t时间与小球达到相对静止,取向上为正方向,则有
v-a1t=-v+a2t
代入数据解得:t=0.2s
(3)要使小球恰好不滑出圆管,管落在地面上速度为零时球停在管的底端速度为零,根据能量守恒定律得:
fmL=MgH+mg(L+H)
可得管的最小长度 L==
=1.25m
答:
(1)圆管触地反弹起时,管的加速度是20m/s2,方向向下.球的加速度是30m/s2,方向向上.
(2)圆管反弹后经过0.2s时间与小球达到相对静止.
(3)要使小球不滑出圆管,圆管长度L至少为1.25m.
一物体静止开始从斜面顶端沿倾角为37°、长为12m的光滑斜面下滑,它的加速度大小为______ m/s2.下滑到斜面底端所需时间为______ s(重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).
正确答案
6
2
解析
解:对物体受力分析,受重力和支持力,根据牛顿第二定律,有:
mgsin37°=ma
解得:a=gsin37°=10×0.6=6m/s2;
物体匀加速下滑,根据位移时间关系公式,有:x=,解得
;
故答案为:6,2.
我国拥有航空母舰后,舰载机的起飞与降落等问题受到了广泛关注,2012年11月23日,舰载机歼-15首降“辽宁舰”获得成功,随后舰载机又通过滑跃式起飞成功.某兴趣小组通过查阅资料对舰载机滑跃起飞过程进行了如下的简化模拟:
假设起飞时“航母”静止,分机质量视为不变并可看成质点,“航母”起飞跑道由图示的两段轨道组成(二者平滑连接,不计拐角处的长度),其水平轨道长AB=L,水平轨道与斜面轨道末端c的高度差为h,一架歼-15飞机的总质量为m,在c端的起飞速度至少为v,若某次起飞训练中,歼-15从A点由静止启动,飞机发动机的推动力大小恒为0.6mg,方向与速度方向相同,飞机受到空气和轨道平均阻力的合力大小恒为0.1mg,重力加速度为g,求:
(1)飞机在水平轨道AB上运动的时间.
(2)在水平轨道末端B,发动机的推力功率.
(3)要保证飞机正常起飞,斜面轨道的长度满足的条件.(结果用m、g、L、hv表示)
正确答案
解:(1)飞机在水平轨道AB上有:F-f=ma
得:a=0.5g
根据位移公式:L=at2
得:t==2
(2)在B点的速度为:vB=at=
则发动机的推动功率:P=Fv=0.6mg
(3)在BC轨道上,根据牛顿第二定律:F-mgsinθ-f=ma′
得:a′=0.5g-g
根据位移公式:v2-vB2=2a′x
得:x=+2h-L
答:(1)飞机在水平轨道AB上运动的时间为2.
(2)在水平轨道末端B,发动机的推力功率0.6mg.
(3)要保证飞机正常起飞,斜面轨道的长度满足的条件x≥+2h-L.
解析
解:(1)飞机在水平轨道AB上有:F-f=ma
得:a=0.5g
根据位移公式:L=at2
得:t==2
(2)在B点的速度为:vB=at=
则发动机的推动功率:P=Fv=0.6mg
(3)在BC轨道上,根据牛顿第二定律:F-mgsinθ-f=ma′
得:a′=0.5g-g
根据位移公式:v2-vB2=2a′x
得:x=+2h-L
答:(1)飞机在水平轨道AB上运动的时间为2.
(2)在水平轨道末端B,发动机的推力功率0.6mg.
(3)要保证飞机正常起飞,斜面轨道的长度满足的条件x≥+2h-L.
有一个质量为2kg的质点在x-y平面上运动,在x方向的速度图象和y方向的位移图象分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由图知物体的加速度a==
=1.5m/s2,根据牛顿第二定律:F=ma=2×1.5=3N,A正确;
B、由图知,在x方向上做初速度为3m/s,在y方向上初速度为4m/s,根据运动的合成,则质点的初速度的大小为v==5m/s,故B错误;
C、质点做匀变速曲线运动,C错误;
D、质点合外力的方向沿x方向,初速度方向与x方向的夹角正切值为:tanθ=,θ=53°,不垂直,D错误;
故选:A.
在水平地面上固定一倾角θ=30°的、足够长的粗糙斜面,质量m=1.0kg的小物块在平行于斜面向上F=12N的推力作用下,从斜面某处由静止开始沿斜面向上运动,1s后撤去推力F,已知小物块与斜面之间的动摩擦因数μ=
,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)1s末小物块的速度大小;
(2)小物块运动的最高点到出发点的距离.
正确答案
解:
(1)在0~1s内,设物块加速度的大小为a1,由牛顿第二定律:
F-μmgcosθ-mgsinθ=ma1 ①
由匀变速公式:v=a1t②
由 ①、②得:v=2m/s ③
(2)从1s末后到最高点的过程中,设物块加速度的大小为a2,由牛顿第二定律:
μmgcosθ+mgsinθ=ma2 ④
在0~1s内,上升的距离: ⑤
从1s末后到最高点的过程中,上升的距离:⑥
从出发点到最高点的总路程:x=x1+x2 ⑦
由④⑤⑥⑦式得:x=1.2m
答:(1)1s末小物块的速度大小为2m/s;
(2)小物块运动的最高点到出发点的距离为1.2m.
解析
解:
(1)在0~1s内,设物块加速度的大小为a1,由牛顿第二定律:
F-μmgcosθ-mgsinθ=ma1 ①
由匀变速公式:v=a1t②
由 ①、②得:v=2m/s ③
(2)从1s末后到最高点的过程中,设物块加速度的大小为a2,由牛顿第二定律:
μmgcosθ+mgsinθ=ma2 ④
在0~1s内,上升的距离: ⑤
从1s末后到最高点的过程中,上升的距离:⑥
从出发点到最高点的总路程:x=x1+x2 ⑦
由④⑤⑥⑦式得:x=1.2m
答:(1)1s末小物块的速度大小为2m/s;
(2)小物块运动的最高点到出发点的距离为1.2m.
静止在光滑水平面上的物体,质量为5kg,在20N的水平恒力作用下,物体的加速度为______m/s2,经过5s的时间,物体运动的位移为______m,其未速度为______m/s.
正确答案
4
50
20
解析
解:对物体,由牛顿第二定律得:
a==
=4m/s2,
由匀变速运动的位移公式:x=at2=
=50m;
由匀变速运动的位移公式:v=at=4×5m/s=20m/s
故答案为:4,50,20.
如图所示为水平传送带装置,绷紧的皮带AB始终保持以v=1m/s的速度运动.一质量m=0.5kg的小物体,从离皮带很近的地方落在A处,若物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.1,AB间距离L=2.5m,试求物体从A处运动到B处所用的时间(g取10m/s2)
正确答案
解:小物体放在传送带上受力如下图所示:
由图可知小物体所受合力F合=f=μN
根据牛顿第二定律可知,小物体匀加速运动的加速度a==
=1m/s2
物体做匀加速直线运动,当速度增加到1m/s时产生的位移
=
经历的时间
又因为x<2.5m
所以小物体的速度达到1m/s后将以此速度做匀速直线运动
小物体做匀速直线运动的时间=2s
所以物体从A到B运动的时间为t=t1+t2=1+2s=3s
答:物体从A运动到B所用的时间为3s.
解析
解:小物体放在传送带上受力如下图所示:
由图可知小物体所受合力F合=f=μN
根据牛顿第二定律可知,小物体匀加速运动的加速度a==
=1m/s2
物体做匀加速直线运动,当速度增加到1m/s时产生的位移
=
经历的时间
又因为x<2.5m
所以小物体的速度达到1m/s后将以此速度做匀速直线运动
小物体做匀速直线运动的时间=2s
所以物体从A到B运动的时间为t=t1+t2=1+2s=3s
答:物体从A运动到B所用的时间为3s.
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