- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示为利用阻拦系统让舰载机在航母的飞行甲板上快速停止的原理示意图.飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止.设飞机着舰时恰好钩住阻拦索中间位置,经过图示位置时开始沿水平方向做匀减速直线运动,经过时间t后速度减小到零.在图示位置时阻拦索与两个定滑轮(大小不计)连线的夹角为θ1,速度减小到零时阻拦索与两个定滑轮连线的夹角为θ2,已知飞机的质量为m,飞机受到甲板和空气的阻力为恒力f,两个定滑轮之间的距离为L.求图示位置阻拦索的张力大小.
正确答案
解:设飞机与两滑轮连线距离为x,则
图示位置有几何关系得:
X1=Ltanθ1 …①
X2=Ltanθ2…②
飞机减速位移x=x2-x1…③
由运动学公式得:X=at2…④
设绳的拉力为T,飞机加速度为a,则由牛顿第二定律得:
2Tsinθ1+f=ma …⑤
联立①②③④⑤解之得:T=
答:图示位置缆索的张力大小为.
解析
解:设飞机与两滑轮连线距离为x,则
图示位置有几何关系得:
X1=Ltanθ1 …①
X2=Ltanθ2…②
飞机减速位移x=x2-x1…③
由运动学公式得:X=at2…④
设绳的拉力为T,飞机加速度为a,则由牛顿第二定律得:
2Tsinθ1+f=ma …⑤
联立①②③④⑤解之得:T=
答:图示位置缆索的张力大小为.
如图所示,水平地面上叠放着物块A和木板B,物块A用水平轻质弹簧拉着固定在墙上.已知,物体A的质量mA=5kg,木板B的质量mB=10kg,物块与木板之间、木板与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.2,弹簧的劲度系数k=200N/m.g 取10N/kg,若要将物木板B从A的下方匀速拉出.求:
(1)轻质弹簧的伸长量x;
(2)作用在物块B上的水平拉力F的大小.
正确答案
解:(1)对A分析,根据平衡有:F弹=μmAg=0.2×50N=10N,
根据胡克定律得,弹簧的伸长量x=.
(2)隔离对B分析,F=μmAg+μ(mA+mB)g=0.2×50+0.2×150N=40N.
答:(1)轻质弹簧的伸长量x为0.05m;
(2)作用在物块B上的水平拉力F的大小为40N.
解析
解:(1)对A分析,根据平衡有:F弹=μmAg=0.2×50N=10N,
根据胡克定律得,弹簧的伸长量x=.
(2)隔离对B分析,F=μmAg+μ(mA+mB)g=0.2×50+0.2×150N=40N.
答:(1)轻质弹簧的伸长量x为0.05m;
(2)作用在物块B上的水平拉力F的大小为40N.
某仓库采用如图所示的装置来传送货物,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A、B两端相距3m,另一台倾斜,传送带与地面的倾角θ=37°,C、D两端相距4.45m,B、C相距很近.水平部分AB以5m/s的速率顺时针转动.将一袋大米放在A端,到达B端后,速度大小不变地传到倾斜的CD部分,米袋与两传送带间的动摩擦因数均为0.5.(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,=2.68)试求:
(1)米袋从A端传到B端的时间及米袋到达B端时的速度的大小.
(2)CD部分传送带不运转,求米袋沿传送带所能上升的最大距离;
(3)若要米袋能被送到D端,求CD部分顺时针运转的速度应满足的条件及米袋从C端到D端所用时间的取值范围.
正确答案
解:(1)米袋在AB上加速时加速度为a1
μmg=ma1,解得,
当米袋经时间t1速度达到v0=5m/s,.
该过程米袋运动的距离为.
以后,米袋匀速运动,再经t2到B点,.
故米袋从A到B的时间为t=t1+t2=1.1s;到B点时速度为vB=5m/s.
(2)CD部分传送带不运转时,米袋在CD上加速度为a2,由牛顿第二定律有:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2,
解得a2=gsinθ+μgcosθ=10×0.6+0.5×8m/s2=10m/s2.
米袋能上升的最大距离为.
(3)设CD部分传送带速度为v时米袋恰能到达D点,米袋在CD传送带上速度大于v时做加速度为的匀减速运动,速度小于v后做加速度为a4=gsinθ-μgcosθ=6-0.5×8m/s2=2m/s2的匀减速运动,直到速度减为零.
由位移关系有:,代入数据解出v=4m/s,
米袋能被送到D端,则CD部分顺时针运转的速度应vCD≥4m/s,
CD部分传送带速度为v=4m/s时,米袋从C到D的时间最长,,
代入数据解得tmax=2.1s.
若CD部分传送带速度较大,能使米袋在CD部分所受摩擦力一直沿斜面向上,即米袋从C到D一直做加速度为=2m/s2的匀减速运动,则所用时间最短,
,代入数值
,解得tmin=1.16s.
故所求时间范围是1.16s≤t≤2.1s.
答:(1)米袋从A端传到B端的时间为1.1s,米袋到达B端时的速度的大小为5m/s
(2)米袋沿传送带所能上升的最大距离为1.25m.
(3)米袋从C端到D端所用时间的取值范围为1.16s≤t≤2.1s.
解析
解:(1)米袋在AB上加速时加速度为a1
μmg=ma1,解得,
当米袋经时间t1速度达到v0=5m/s,.
该过程米袋运动的距离为.
以后,米袋匀速运动,再经t2到B点,.
故米袋从A到B的时间为t=t1+t2=1.1s;到B点时速度为vB=5m/s.
(2)CD部分传送带不运转时,米袋在CD上加速度为a2,由牛顿第二定律有:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2,
解得a2=gsinθ+μgcosθ=10×0.6+0.5×8m/s2=10m/s2.
米袋能上升的最大距离为.
(3)设CD部分传送带速度为v时米袋恰能到达D点,米袋在CD传送带上速度大于v时做加速度为的匀减速运动,速度小于v后做加速度为a4=gsinθ-μgcosθ=6-0.5×8m/s2=2m/s2的匀减速运动,直到速度减为零.
由位移关系有:,代入数据解出v=4m/s,
米袋能被送到D端,则CD部分顺时针运转的速度应vCD≥4m/s,
CD部分传送带速度为v=4m/s时,米袋从C到D的时间最长,,
代入数据解得tmax=2.1s.
若CD部分传送带速度较大,能使米袋在CD部分所受摩擦力一直沿斜面向上,即米袋从C到D一直做加速度为=2m/s2的匀减速运动,则所用时间最短,
,代入数值
,解得tmin=1.16s.
故所求时间范围是1.16s≤t≤2.1s.
答:(1)米袋从A端传到B端的时间为1.1s,米袋到达B端时的速度的大小为5m/s
(2)米袋沿传送带所能上升的最大距离为1.25m.
(3)米袋从C端到D端所用时间的取值范围为1.16s≤t≤2.1s.
如图所示,水平板上有质量m=1.0kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小.取重力加速度g=10m/s2.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、4s末,摩擦力突变为滑动摩擦力,说明4s末开始运动;在4s-5s时间内,滑动摩擦力为3N,拉力大于滑动摩擦力,不断增加,故合力不断增加,加速度不断增加,做加速度不断增加的加速运动;故A错误;
B、4s末,拉力为4N,摩擦力为3N,故合力为1N,故B错误;
C、滑动摩擦力为3N,故:
,故C错误;
D、5s-8s,加速度为:a=
4s-5s,加速度小于2m/s2;
故4s-8s,平均加速度.
故位移:x==16m
即物体开始运动后4s内物块位移的小于16m,故D正确;
故选:D.
如图所示,质量分别为m、2m的物体A、B由轻质弹簧相连后放置在一箱子C内,箱子质量为m,整体悬挂处于静止状态.当剪断细绳的瞬间,以下说法正确的是(重力加速度为g)( )
正确答案
解析
解:A、物体A受重力和支持力,在细绳剪断瞬间仍受力平衡,所以a=0,故A错误;
BC、B、C物体相对静止,将B、C看作一个整体,受重力和弹簧的压力,弹簧的压力等于A物体的重力,故整体的加速度为:a==
;故B正确,C错误.
D、根据B项分析知B与C之间弹力如果为零,C的加速度将为g,故物体B和C之间的弹力不为零,故D错误.
故选:B
一小球从H=2m高处由静止下落,与地面碰后又弹起.如球与地面碰撞时无机械能损失,球在下落和上升过程中所受空气阻力都是球重的0.2倍.那么球由开始下落到最后静止总共通过的路程s=______m.
正确答案
10
解析
解:设运动的路程为s,根据动能定理得:
0-0=mgH-fs
解得:s==10m
故答案为:10
频闪照相是研究物理过程的重要手段,如图是某同学研究小滑块从光滑水平面滑上粗糙斜面并向上滑动时的频闪照片.已知斜面足够长,倾角α=37°,闪光频率为10Hz.经测量换算获得实景数据:sl=s2=40cm,s3=35cm,s4=25cm,s5=15cm,取g=l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.设滑块通过平面与斜面连接处时没有能量损失,求:
(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)滑块从滑上斜面到返回斜面底端所用的时间.
正确答案
解:(1)由题意可知,物块在水平面上匀速运动
则
在斜面上物块做匀减速直线运动,设加速度为a1.
根据公式:
由牛顿第二定律:mgsinα+μmgcosα=ma1
解得μ=0.5
(2)设物体向上滑行所用的时间为t1,上滑的最大距离为s,返回斜面底端的时间为t2,加速度为a2.
v0=a1t1
解得t1=0.4s
mgsinα-μmgcosα=ma2
解得
所以.
答:(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ为0.5.
(2)滑块从滑上斜面到返回斜面底端所用的时间为1.29s.
解析
解:(1)由题意可知,物块在水平面上匀速运动
则
在斜面上物块做匀减速直线运动,设加速度为a1.
根据公式:
由牛顿第二定律:mgsinα+μmgcosα=ma1
解得μ=0.5
(2)设物体向上滑行所用的时间为t1,上滑的最大距离为s,返回斜面底端的时间为t2,加速度为a2.
v0=a1t1
解得t1=0.4s
mgsinα-μmgcosα=ma2
解得
所以.
答:(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ为0.5.
(2)滑块从滑上斜面到返回斜面底端所用的时间为1.29s.
质量m=0.1g的小物块,带有5×10-4C的电荷,放在图示倾角为30°的光滑绝缘固定斜面顶端,整个斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.物块由静止开始下滑,到某一位置离开斜面(设斜面足够长,g取10m/s2).求:
(1)物块带何种电荷?
(2)物块离开斜面时的速度是多大?
(3)物块在斜面上滑行的距离是多大?
正确答案
解:(1)由题意可知:小滑块受到的安培力垂直斜面向上.根据左手定则可得:小滑块带负电.
(2)当物体离开斜面时,弹力为零,因此有:qvB=mgcos30°,
得:v==
=2
m/s.
(3)由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得:
mgsin30°=ma,
由匀变速直线运的速度位移公式得:v2=2ax,
解得:x=1.2m.
答:(1)物体带负电.
(2)物体离开斜面时的速度为=2m/s.
(3)物体在斜面上滑行的最大距离是1.2 m.
解析
解:(1)由题意可知:小滑块受到的安培力垂直斜面向上.根据左手定则可得:小滑块带负电.
(2)当物体离开斜面时,弹力为零,因此有:qvB=mgcos30°,
得:v==
=2
m/s.
(3)由于斜面光滑,物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得:
mgsin30°=ma,
由匀变速直线运的速度位移公式得:v2=2ax,
解得:x=1.2m.
答:(1)物体带负电.
(2)物体离开斜面时的速度为=2m/s.
(3)物体在斜面上滑行的最大距离是1.2 m.
如图所示,质量相等的物块A、B叠放在光滑水平面上.两原长相同的轻质弹簧的一端均固定在竖直墙壁上,另一端分别与A、B相连接.设与A相连的弹簧的劲度系数为kA,与B相连的弹簧的劲度系数为kB,开始时A、B均处于静止状态.现对物块B施加一水平向右的拉力,使A、B一起向右移动到某一位置后再次处于静止状态,在移动过程中A、B无相对滑动,弹簧处于弹性限度内,则撤去这个拉力后( )
正确答案
解析
解:由牛顿第二定律得:
对A、B整体:a=,
对A,设B对A的静摩擦力方向与弹力方向相同,
则有:kAx+f=ma,解得:f=(kB-kA)x;
A、若kA=kB,则f=0,故A正确;
B、若kA>kB,则f<0,A受到向左的摩擦力作用,故B错误;
C、若kA<kB,则f>0,A受到的摩擦力方向始终与弹簧对它的弹力方向相同,故C正确,D错误.
故选:AC.
A、B(左边为A物体,右边为B物体)两木块用轻绳连接,放在光滑水平面上,在水平外力F=8N作用下从静止开始运动.经过时间4s,A、B的共同速度为2m/s,已知A木块的质量是m1=4kg,则B木块的质量m2=______,轻绳中的拉力F1=______.
正确答案
12Kg
2N
解析
解:据加速度的定义式得:a==0.5m/s2
以整体为研究对象,由牛顿第二定律知:
F=(m1+m2)a
代入数据解得:m2=12Kg
对A:F1=m1a
代入数据解得:F1=2N
故答案为:12Kg,2N.
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