- 牛顿第二定律
- 共12933题
开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
如图所示,质量m=2.2kg的金属块放在水平地板上,在与水平方向成θ=37°角斜向上、大小为F=10N的拉力作用下,以速度v=5.0m/s向右做匀速直线运动.(cos37°=0.8,sin37°=0.6,取g=10m/s2)求:
(1)金属块与地板间的动摩擦因数;
(2)如果从某时刻起撤去拉力,撤去拉力后金属块在水平地板上滑行的最大距离.
正确答案
解:(1)因为金属块匀速运动,受力平衡则有
Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=0
得μ=
(2)撤去外力后金属块的加速度大小为:a=μg=5m/s2
金属块在桌面上滑行的最大距离:s==2.5m
答:(1)金属块与地板间的动摩擦因数为0.5;
(2)如果从某时刻起撤去拉力,撤去拉力后金属块在水平地板上滑行的最大距离为2.5m.
解析
解:(1)因为金属块匀速运动,受力平衡则有
Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=0
得μ=
(2)撤去外力后金属块的加速度大小为:a=μg=5m/s2
金属块在桌面上滑行的最大距离:s==2.5m
答:(1)金属块与地板间的动摩擦因数为0.5;
(2)如果从某时刻起撤去拉力,撤去拉力后金属块在水平地板上滑行的最大距离为2.5m.
如图所示,小物块从光滑斜面距底边h=0.8m高处由静止下滑,经一与斜面相切的小圆弧滑上足够长的正在匀速运转的水平传送带,传送带的速度为v,方向如图,经过一定时间后,物块从传送带上返回又冲上斜面.当v=3m/s时物块能冲上斜面的高度h1=______m,当v=5m/s时物块能冲上斜面的高度h2=______m.
正确答案
0.45
0.8
解析
解:小物块从光滑斜面距底边h=0.8m高处由静止下滑的过程中运用动能定理得:
解得:
v0=4m/s
当v=3m/s<4m/s时,物块先向左做匀减速运动,速度减为零后向右加速,当速度等于传送带速度时匀速运动后冲上斜面,
冲上斜面的过程中运动动能定理得:
mgh1=
解得:h1=0.45m
当v=5m/s>4m/s时,物块先向左做匀减速运动,速度减为零后向右加速,当运动到斜面底端时速度还为4m/s,后冲上斜面,
冲上斜面的过程中运动动能定理得:
mgh2=
解得:h2=0.8m
故答案为:0.45; 0.8
(2015秋•黑龙江期末)把一个质量m=2kg的物体放在水平面上,用F=12N的水平拉力使物体从静止开始运动,物体与水平面间的摩擦因素为μ=0.2.物体运动t=2s撤去拉力,g取10m/s2.试求:
(1)2s末物体的瞬时速度;
(2)撤去拉力后物体在水平面上还能滑行的最大距离.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律:F-μmg=ma
代入数据得:a=4m/s2
则2s末物体的速度为:v=at=4×2=8m/s
(2)撤去外力后,物体受摩擦力作用,设加速度大小为a1
则:μmg=ma1
根据速度位移公式得,撤去拉力后物体在水平面上还能滑行的最大距离为:x=
联立两式代入数据得:x=16m
答:(1)2s末物体的瞬时速度为8m/s;
(2)撤去拉力后物体在水平面上还能滑行的最大距离为16m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律:F-μmg=ma
代入数据得:a=4m/s2
则2s末物体的速度为:v=at=4×2=8m/s
(2)撤去外力后,物体受摩擦力作用,设加速度大小为a1
则:μmg=ma1
根据速度位移公式得,撤去拉力后物体在水平面上还能滑行的最大距离为:x=
联立两式代入数据得:x=16m
答:(1)2s末物体的瞬时速度为8m/s;
(2)撤去拉力后物体在水平面上还能滑行的最大距离为16m.
固定光滑细杆与水平地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环从杆底开始在沿杆方向上的推力 F 作用下向上运动.0-2s内推力的大小为5.0N,2-4s内推力的大小变为5.5N,小环运动的速度随时间变化规律如图所示,重力加速度g=10m/s2.求:
(l)小环在加速运动时的加速度a的大小;
(2)小环的质量m;
(3)细杆与水平地面之间的夹角α.
(4)第4秒末撤去F,求小环到达最高点离开地面的高度.
正确答案
解:(1)由图象知,小环在2-4s内的加速度
(2)令小环质量为m,有:
小环匀速上升时:F-mgsinθ=0 ①
小环加速上升时:F′-mgsin0=ma ②
已知F=5N,F′=5.5N,a=0.5m/s2,所以由①和②解得:
小环质量m=
(3)代入小环质量m=1kg到式①,可得:
所以夹角θ=30°
(4)由v-t图象知,
小环匀速上升的距离:x1=v0t=1×2m=2m
小环加速上升的距离:
小环在重力和杆的支持力作用下做匀减速运动,加速度大小a′=gsinθ=5m/s2
小环匀减速上升的最大距离
所以环沿杆上升的距离x=x1+x2+x3=2+3+0.4m=5.4m
物体离地高度H=
答:(l)小环在加速运动时的加速度a的大小为0.5m/s2;
(2)小环的质量m=1kg;
(3)细杆与水平地面之间的夹角α=30°;
(4)第4秒末撤去F,小环到达最高点离开地面的高度为2.7m.
解析
解:(1)由图象知,小环在2-4s内的加速度
(2)令小环质量为m,有:
小环匀速上升时:F-mgsinθ=0 ①
小环加速上升时:F′-mgsin0=ma ②
已知F=5N,F′=5.5N,a=0.5m/s2,所以由①和②解得:
小环质量m=
(3)代入小环质量m=1kg到式①,可得:
所以夹角θ=30°
(4)由v-t图象知,
小环匀速上升的距离:x1=v0t=1×2m=2m
小环加速上升的距离:
小环在重力和杆的支持力作用下做匀减速运动,加速度大小a′=gsinθ=5m/s2
小环匀减速上升的最大距离
所以环沿杆上升的距离x=x1+x2+x3=2+3+0.4m=5.4m
物体离地高度H=
答:(l)小环在加速运动时的加速度a的大小为0.5m/s2;
(2)小环的质量m=1kg;
(3)细杆与水平地面之间的夹角α=30°;
(4)第4秒末撤去F,小环到达最高点离开地面的高度为2.7m.
(2015秋•广东校级期末)如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°固定斜面上(斜面足够长),对物体施加平行于斜面向上的恒力F,作用时间t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v-t图象如图乙所示,取g=10m/s2.求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数和拉力F的大小;
(2)t=6s时物体速度,并在乙图上将t=6s内物体运动的v-t图象补画完整,要求标明有关数据;
(3)物体返回出发点的速度大小.
正确答案
解:(1)设力作用时物体的加速度为a1,对物体进行受力分析,
由牛顿第二定律有:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
撤去力后,设物体的加速度为a2,
由牛顿第二定律有:mgsinθ+μmgcosθ=ma2
由图象可得a1=20m/s2; a2=10m/s2
代入解得F=30N; μ=0.5
故斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,拉力大小为30N;
(2)3s末物体速度减为零,之后物体下滑做匀加速直线运动,
根据牛顿第二定律,有:mgsin37°-f=ma3
解得:a3=2m/s2
由速度时间公式,得到再过3s,有:v=a3t=6m/s
故物体6s末速度大小为6m/s.方向与初速度方向相反即沿斜面向下.
图象如下图所示.
(3)速度时间图象与时间轴包围的面积表示位移,故:前3s的位移为:x=;
下降过程,根据位移时间关系公式,有:,解得
;
故返回出发点的速度为:;
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数为0.5,拉力F的大小为30N;
(2)t=6s时物体速度为6m/s,t=6s内物体运动的v-t图象如图所示;
(3)物体返回出发点的速度大小约为11.0m/s.
解析
解:(1)设力作用时物体的加速度为a1,对物体进行受力分析,
由牛顿第二定律有:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
撤去力后,设物体的加速度为a2,
由牛顿第二定律有:mgsinθ+μmgcosθ=ma2
由图象可得a1=20m/s2; a2=10m/s2
代入解得F=30N; μ=0.5
故斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,拉力大小为30N;
(2)3s末物体速度减为零,之后物体下滑做匀加速直线运动,
根据牛顿第二定律,有:mgsin37°-f=ma3
解得:a3=2m/s2
由速度时间公式,得到再过3s,有:v=a3t=6m/s
故物体6s末速度大小为6m/s.方向与初速度方向相反即沿斜面向下.
图象如下图所示.
(3)速度时间图象与时间轴包围的面积表示位移,故:前3s的位移为:x=;
下降过程,根据位移时间关系公式,有:,解得
;
故返回出发点的速度为:;
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数为0.5,拉力F的大小为30N;
(2)t=6s时物体速度为6m/s,t=6s内物体运动的v-t图象如图所示;
(3)物体返回出发点的速度大小约为11.0m/s.
如图所示,光滑水平面上,水平恒力F拉小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M,木块质量为m,它们的共同加速度为a,木块与小车间的动摩擦因数为μ.则在运动过程中( )
正确答案
解析
解:把小车和木块看成一个整体,根据牛顿第二定律得:a=
A.木块水平方向只受静摩擦力,根据牛顿第二定律得:f=ma=,故A错误;
B.对木块运用牛顿第二定律得:F合=ma,故B正确;
C.木块水平方向只受静摩擦力,根据牛顿第二定律得:f=ma=,故C正确;
D.对小车运用牛顿第二定律得:F车合=Ma,故D错误.
故选BC.
如图所示,静放在水平地面上的两个相同的重物A、B,质量均为10kg,重物与地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,现以F=60N的推力水平作用在A上.求:
(1)物体A的加速度;
(2)物体A对B的弹力.(g取10m/s2)
正确答案
解:(1)A、B作为一个整体进行受力分析,可知水平方向受到向右的推力F和水平向左的滑动摩擦力,滑动摩擦力大小 Ff=μFN=μ(mA+mB)g=0.2×200N=40N.
A、B所受的合外力大小 F合=F-Ff=60N-40N=20N,方向水平向右.
由牛顿第二定律得 a==
m/s2=1m/s2,方向水平向右.
(2)对B受力分析:B水平方向受到A的弹力及地面对B的摩擦力,
B受滑动摩擦力:FfB=μFNB=0.2×10N=20N,方向水平向左
B所受的合外力为:F合B=mBa=10×1N=10N,方向水平向右
由F合B=F弹-FfB得
F弹=F合B+FfB=10N+20N=30N,方向水平向右.
答:
(1)物体A的加速度大小是1m/s2,方向水平向右;
(2)物体A对B的弹力大小是30N,方向水平向右.
解析
解:(1)A、B作为一个整体进行受力分析,可知水平方向受到向右的推力F和水平向左的滑动摩擦力,滑动摩擦力大小 Ff=μFN=μ(mA+mB)g=0.2×200N=40N.
A、B所受的合外力大小 F合=F-Ff=60N-40N=20N,方向水平向右.
由牛顿第二定律得 a==
m/s2=1m/s2,方向水平向右.
(2)对B受力分析:B水平方向受到A的弹力及地面对B的摩擦力,
B受滑动摩擦力:FfB=μFNB=0.2×10N=20N,方向水平向左
B所受的合外力为:F合B=mBa=10×1N=10N,方向水平向右
由F合B=F弹-FfB得
F弹=F合B+FfB=10N+20N=30N,方向水平向右.
答:
(1)物体A的加速度大小是1m/s2,方向水平向右;
(2)物体A对B的弹力大小是30N,方向水平向右.
产品生产线用一足够长的水平传送带输送产品,每个产品以0.5m/s的水平速度送到传送带上,产品的速度方向与传送带运动方向相同,传送带速度为2.5m/s,产品与传送带间的动摩擦因数为0.2,生产线上产品每隔3s就被送到传送带上,当第29个产品刚到传送带上,此时恰好停电,传送带立即停止,第28个产品没离开传送带,产品可视为质点.
求(1)产品刚接触到传送带时的加速度?
(2)产品经过多长时间与传送带速度相同?(正常工作情况下)
(3)第28个产品与第29个产品在传送带上最终相距多远?
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律可的μmg=ma
解得a=μg=2m/s2
(2)由速度时间公式可得v=v0+at
t=
(3)第28个产品在传送带停止运动前通过的位移为X
加速阶段通过的位移为=1.5m
匀速通过的位移为x2=vt′=2.5×2m=5m
减速阶段通过的位移为
相距距离为X=x1+x2+x3=9.625m
答:(1)产品刚接触到传送带时的加速度为2m/s2
(2)产品经过1s与传送带速度相同?(正常工作情况下)
(3)第28个产品与第29个产品在传送带上最终相距9.625m
解析
解:(1)由牛顿第二定律可的μmg=ma
解得a=μg=2m/s2
(2)由速度时间公式可得v=v0+at
t=
(3)第28个产品在传送带停止运动前通过的位移为X
加速阶段通过的位移为=1.5m
匀速通过的位移为x2=vt′=2.5×2m=5m
减速阶段通过的位移为
相距距离为X=x1+x2+x3=9.625m
答:(1)产品刚接触到传送带时的加速度为2m/s2
(2)产品经过1s与传送带速度相同?(正常工作情况下)
(3)第28个产品与第29个产品在传送带上最终相距9.625m
如图所示,一辆载重卡车沿平直公路行驶,车上载有质量均为m的A、B两块长方体水泥预制件.已知预制件左端与车厢前挡板的距离为L,A、B间以及B与车厢间的动摩擦因数分别μ1、μ2(μ1<μ2),各接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.卡车以速度v0匀速行驶时,因前方出现障碍物而制动并做匀减速直线运动.
(1)卡车制动的加速度满足什么关系时,预制件A相对B滑动,而B相对车厢底板静止?
(2)卡车制动后为保证司机安全,在B相对车厢底静止的情况下,预制件A不与车厢前挡板碰撞,则卡车从开始制动到停止所经历的时间应满足什么条件?
正确答案
解:(1)对A根据牛顿第二定律,则有:μ1mg=ma1
即:a1=μ1g
对B,根据牛顿第二定律,
则有:2μ2mg-μ1mg=ma2
即:a2=(2μ2-μ1)g
要使A相对B滑动,需满足a1<a车
要使B相对于车厢底板静止,需满足a车<a2
以上各式联立得:μ1g<a车<(2μ2-μ1)g
(2)卡车制动后,设A的位移为s1,有:=2a1s1,
卡车的位移为s车 有:,
要使A不与车厢的前挡板相碰,应满足 s1-s车≤L
即:,
故有:
设卡车制动时间为t,则有:v0=a车t
得:.
答:(1)卡车制动的加速度满足μ1g<a车<(2μ2-μ1)g时,预制件A相对B滑动,而B相对车厢底板静止;
(2)制动后为保证司机安全,需使预制件不与车厢前挡板碰撞,则从卡车开始制动到停止所经历的时间应满足t≥.
解析
解:(1)对A根据牛顿第二定律,则有:μ1mg=ma1
即:a1=μ1g
对B,根据牛顿第二定律,
则有:2μ2mg-μ1mg=ma2
即:a2=(2μ2-μ1)g
要使A相对B滑动,需满足a1<a车
要使B相对于车厢底板静止,需满足a车<a2
以上各式联立得:μ1g<a车<(2μ2-μ1)g
(2)卡车制动后,设A的位移为s1,有:=2a1s1,
卡车的位移为s车 有:,
要使A不与车厢的前挡板相碰,应满足 s1-s车≤L
即:,
故有:
设卡车制动时间为t,则有:v0=a车t
得:.
答:(1)卡车制动的加速度满足μ1g<a车<(2μ2-μ1)g时,预制件A相对B滑动,而B相对车厢底板静止;
(2)制动后为保证司机安全,需使预制件不与车厢前挡板碰撞,则从卡车开始制动到停止所经历的时间应满足t≥.
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