- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图1所示,“”型木块放在光滑水平地面上,木块的水平表面AB粗糙,与水平面夹角θ=37°的表面BC光滑.木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器,当力传感器受压时,其示数为正值;当力传感器被拉时,其示数为负值.一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑,运动过程中,传感器记录到的力和时间的关系如图2所示.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2.)求:
(1)斜面BC的长度L;
(2)滑块的质量m;
(3)运动过程中滑块克服摩擦力做的功W.
正确答案
解:(1)分析滑块受力,由牛顿第二定律得:
得:a1=gsinθ=6m/s2
通过图象可知滑块在斜面上运动时间为:t1=1s
由运动学公式得:L=a1t12=3m
(2)滑块对斜面的压力为:N1′=mgcosθ
木板对传感器的压力为:F1=N1′sinθ
由图象可知:F1=12N
解得:m=2.5kg
(3)滑块滑到B点的速度为:v1=a1t1=6m/s
由图象可知:f1=5N,t2=2s
a2==2m/s2
s=v1t2-a2t22=8m
W=fs=40J
答:(1)斜面BC的长度L为3m;
(2)滑块的质量m为2.5kg;
(3)运动过程中滑块克服摩擦力做的功W为40J.
解析
解:(1)分析滑块受力,由牛顿第二定律得:
得:a1=gsinθ=6m/s2
通过图象可知滑块在斜面上运动时间为:t1=1s
由运动学公式得:L=a1t12=3m
(2)滑块对斜面的压力为:N1′=mgcosθ
木板对传感器的压力为:F1=N1′sinθ
由图象可知:F1=12N
解得:m=2.5kg
(3)滑块滑到B点的速度为:v1=a1t1=6m/s
由图象可知:f1=5N,t2=2s
a2==2m/s2
s=v1t2-a2t22=8m
W=fs=40J
答:(1)斜面BC的长度L为3m;
(2)滑块的质量m为2.5kg;
(3)运动过程中滑块克服摩擦力做的功W为40J.
在某市内的街道上,规定车辆行驶速度不得超过60km/h.在一次交通事故中,肇事车是辆轿车,量得这辆轿车紧急刹车(车轮被抱死)时留下的刹车痕迹长为14m,已知该轿车轮胎与路面的动摩擦因数为0.7,通过计算判断该轿车是否超速.(g取l0m/s2)
正确答案
解:汽车刹车过程做匀减速直线运动,设加速度大小为a,
由牛顿第二定律得:μmg=ma
由运动学公式得:0-υ02=2ax
联立解得汽车的初速度大小为:
υ0==
=14m/s=50.4km/h<60km/h.
答:该车未超速.
解析
解:汽车刹车过程做匀减速直线运动,设加速度大小为a,
由牛顿第二定律得:μmg=ma
由运动学公式得:0-υ02=2ax
联立解得汽车的初速度大小为:
υ0==
=14m/s=50.4km/h<60km/h.
答:该车未超速.
如图所示,有一条轻弹簧和一根细线共同拉住一个质量为m的小球,平衡时细线是水平的弹簧与竖直方向夹角为θ,
(1)在剪断细线的瞬间,小球的加速度是______;
(2)若将弹簧换成是长度相同、质量不计的细线,其他条件不变,则剪断水平细线的瞬间,小球的加速度是______.
正确答案
gtanθ
gsinθ
解析
解:(1)根据共点力平衡得,弹簧的弹力F=.绳子的拉力T=mgtanθ.如图1
剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,则弹簧弹力和重力的合力与绳子的拉力等值反向,根据牛顿第二定律得,a=.
(2)若将弹簧换成是长度相同、质量不计的细线,其他条件不变,则剪断水平细线的瞬间绳子的拉力发生突变,因此小球将沿绳子的切线的方向运动,所以小球受到的合力的方向沿绳子的切线的方向,如图2,则:
ma′=mgsinθ
所以:a′=gsinθ
故答案为:gtanθ;gsinθ
如图所示,A、B、C三球的质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间固定一个轻杆,B、C间由一轻质细线连接.倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、细线被烧断的瞬间,B不再受细线的拉力作用,B的受力情况发生变化,合力不为零,加速度不为零,故A错误;
B、以A、B组成的系统为研究对象,烧断细线前,A、B静止,处于平衡状态,合力为零,弹簧的弹力f=3mgsinθ,以C为研究对象知,细线的拉力为mgsinθ,烧断细线的瞬间,A、B受到的合力等于3mgsinθ-2mgsinθ=mgsinθ,由于弹簧弹力不能突变,弹簧弹力不变,由牛顿第二定律得:mgsinθ=2ma,则加速度a=gsinθ,故B错误;
C、B的加速度为:a=gsinθ,以B为研究对象,由牛顿第二定律得:FAB-mgsinθ=ma,解得:FAB=
mgsinθ,故C正确;
D、对球C,由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,解得:a=gsinθ,方向向下,故D正确;
故选:CD.
在驾照科目三的训练中,某学徒驾驶一辆小轿车在水平路面上,从静止开始做匀加速直线运动,经过t=10s发生的位移x=50m.已知小轿车的质量m=1×103kg,牵引力F=2.2×103N,行驶过程中小轿车所受的阻力恒定,求:
(1)小轿车运动的加速度大小a.
(2)运动过程中,小轿车所受的阻力大小f.
正确答案
解:(1)汽车做匀加速直线运动,初速度为0,由位移公式
可得:m/s2
(2)汽车受牵引力和阻力,根据牛顿第二定律可得:F-f=ma
代入数据,解得:f=1200N
答:(1)汽车运动的加速度大小为1m/s2;
(2)运动过程中汽车所受的阻力大小为1200N
解析
解:(1)汽车做匀加速直线运动,初速度为0,由位移公式
可得:m/s2
(2)汽车受牵引力和阻力,根据牛顿第二定律可得:F-f=ma
代入数据,解得:f=1200N
答:(1)汽车运动的加速度大小为1m/s2;
(2)运动过程中汽车所受的阻力大小为1200N
滑雪运动是把滑雪板装在靴底上在雪地上进行速度、跳跃和滑降的竞赛运动.滑雪运动中当滑雪板相对雪地速度较大时,会把雪内的空气逼出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”,从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦.然而当滑雪板相对雪地速度较小时,与雪地接触时间超过某一值就会陷下去,使得它们间的摩擦力增大.假设滑雪者的速度超过8m/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,已知坡长L=30.5m,水平雪地与坡面雪地的粗糙程度相同.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间;
(2)滑雪者到达B处时的速度大小
(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距离.
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律得:a1=g(sinθ-μ1cosθ)=4m/s2,
滑行时间:t==2s,
x1=a1t2=8m<30.5m;
(2)由静止到动摩擦因素变化的位移:
x1=a1t2=8m<30.5m,
动摩擦因数变化后,由牛顿第二定律得:
a2=g(sinθ-μ2cosθ)=5m/s2,
x2=L-x1=22.5m,
由
得:vB==17m/s,
达到B处速度为17m/s;
(3)在水平雪地上做匀减速直线运动,
阶段一:a3=μ2g=1.25m/s2,
x3==90m,
阶段二:a4=μ1g=2.5m/s2,
x4==12.8m,
最大距离xm=x3+x4=102.8m;
答:(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间为2s;
(2)滑雪者到达B处时的速度大小为17m/s;
(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距为102.8m.
解析
解:(1)由牛顿第二定律得:a1=g(sinθ-μ1cosθ)=4m/s2,
滑行时间:t==2s,
x1=a1t2=8m<30.5m;
(2)由静止到动摩擦因素变化的位移:
x1=a1t2=8m<30.5m,
动摩擦因数变化后,由牛顿第二定律得:
a2=g(sinθ-μ2cosθ)=5m/s2,
x2=L-x1=22.5m,
由
得:vB==17m/s,
达到B处速度为17m/s;
(3)在水平雪地上做匀减速直线运动,
阶段一:a3=μ2g=1.25m/s2,
x3==90m,
阶段二:a4=μ1g=2.5m/s2,
x4==12.8m,
最大距离xm=x3+x4=102.8m;
答:(1)滑雪者从静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间为2s;
(2)滑雪者到达B处时的速度大小为17m/s;
(3)滑雪者在水平雪地上运动的最大距为102.8m.
某工人用F=100N的水平推力推动一质量为m=40kg的木箱由静止开始运动,木箱与地面的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2.
(1)4s末木箱的速度为多大?
(2)若4s末工人发现木箱离墙边的距离为2m,而把推力减小了,问他的推力减小为多大时,木箱恰好能运动到墙边.
正确答案
解:根据牛顿第二定律得:
木箱的加速度为,代入数据得:a=0.5 m/s2
由v=a t得4 s后木箱的速度v=2 m/s
(2)由0-v2=2a1x得,代入数据得:a1=-1 m/s2
由,代入数据得:F1=40 N
答:(1)4s末木箱的速度为2m/s;
(2)他的推力减小为40N时,木箱恰好能运动到墙边.
解析
解:根据牛顿第二定律得:
木箱的加速度为,代入数据得:a=0.5 m/s2
由v=a t得4 s后木箱的速度v=2 m/s
(2)由0-v2=2a1x得,代入数据得:a1=-1 m/s2
由,代入数据得:F1=40 N
答:(1)4s末木箱的速度为2m/s;
(2)他的推力减小为40N时,木箱恰好能运动到墙边.
将一弹性绳一端固定在天花板上O点,另一端系在一个物体上,现将物体从O点处由静止释放,测出物体在不同时刻的速度v和到O点的距离s,得到的v-s图象如图所示.已知物体及位移传感器的总质量为5kg,弹性绳的自然长度为12m,则物体下落过程中弹性绳的平均拉力大小为______N,当弹性绳上的拉力为100N时物体的速度大小为______m/s.(不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2)
正确答案
76.0
15.5
解析
解:在下落的整个过程中,只有重力和弹性绳弹力做功,根据动能定理得:
mgh-F(h-l0)=0-0
其中h=35m
解得:F=76.0N
由图可知,当速度最大时,加速度等于零,此时重力等于弹簧弹力,则有:
mg=k(20-12)
解得:k=N/m
F=k(s-l0)
解得:s=28m
从图中读出对应的速度为:v=15.5m/s
故答案为:76.0;15.5
质量为5kg的物体静止于水平桌面上,在15N的水平拉力作用下做匀加速直线运动,经过2s物体的速度达到2m/s.(取g=10m/s2)求:
(1)物体的加速度大小;
(2)物体与水平面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)由v=at可得,a==
=1m/s2;
(2)由牛顿第二定律可知:
F-f=ma;
又f=μFN
FN=mg
联立解得μ=0.2
答:(1)物体的加速度大小为1m/s2;
(2)物体与水平面间的动摩擦因数为0.2.
解析
解:(1)由v=at可得,a==
=1m/s2;
(2)由牛顿第二定律可知:
F-f=ma;
又f=μFN
FN=mg
联立解得μ=0.2
答:(1)物体的加速度大小为1m/s2;
(2)物体与水平面间的动摩擦因数为0.2.
(2015秋•钦州期末)滑冰人的冰刀与冰面间的动摩擦因数为0.05,在水平冰面上,当人停止用力时的速度大小为5m/s,此人的最大滑行距离为______.
正确答案
25m
解析
解:滑冰的人在冰上做匀减速滑行,则滑行时的加速度a=μg=0.5m/s2,
根据运动学公式v2=2ax,
x=
故答案为:25m
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