- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,重20N的物体放在粗糙水平面上,用F=8N的力斜向下推物体.F与水平面成30°角,物体与水平面间的动摩擦因素=0.5,则物体( )
正确答案
解析
解:A、对物体进行受力分析:重力、推力F、地面的支持力N和摩擦力f,由竖直方向力平衡,有:N=G+Fsin30°=20N+8×0.5N=24N,则物体对地面的压力为24N.故A错误;
B、物体的最大静摩擦力为fm≥μN=0.5×24N=12N.F的水平方向分力大小为F‘=Fcos30°=4N<fm,所以物体没能被推动,保持静止状态,物体所受的摩擦力为f=Fcos30°=4
N.故B正确;.
C、D由上分析可知,物体处于静止状态,合力为零.故C错误、D正确.
故选:BD.
如图所示,质量为M,长为L,高为h的矩形滑块A置于水平地面上,滑块A上表面光滑,右端放置一个质量为m的小物块B(可视为质点),滑块A与地面间动摩擦因数为μ.现给滑块A一个向右的初速度,经过一段时间后小物块B落地.求:
(1)滑块A在运动过程中的加速度大小;
(2)从滑块A开始运动到小物块B落地整个过程的最长时间.
正确答案
解:(1)物体B压着物体A时,物体A加速度为:a=;
物体B落下后,物体A加速度为:a′=;
(2)要求解最长时间,临界情况是物体A的末速度为零,故对物体B压着物体A过程,有:
0=v0+at
联立解得:
t=
自由落体运动的时间:
t′=
故从滑块A开始运动到小物块B落地整个过程的最长时间:
t总=t+t′=+
答:(1)物体B压着物体A时,物体A加速度为;体B落下后,物体A加速度为μg;
(2)从滑块A开始运动到小物块B落地整个过程的最长时间为+
.
解析
解:(1)物体B压着物体A时,物体A加速度为:a=;
物体B落下后,物体A加速度为:a′=;
(2)要求解最长时间,临界情况是物体A的末速度为零,故对物体B压着物体A过程,有:
0=v0+at
联立解得:
t=
自由落体运动的时间:
t′=
故从滑块A开始运动到小物块B落地整个过程的最长时间:
t总=t+t′=+
答:(1)物体B压着物体A时,物体A加速度为;体B落下后,物体A加速度为μg;
(2)从滑块A开始运动到小物块B落地整个过程的最长时间为+
.
一个质量为0.1kg的小球,用细线吊在倾角a为37°的斜面顶端,如图所示.系统静止时绳与斜面平行,不计一切摩擦.求下列情况下,绳子受到的拉力为多少?(取g=10m/s2)
(1)系统以5m/s2的加速度向左加速运动;
(2)系统以l0m/s2的加速度向右加速运动.
正确答案
解:(1)系统以5m/s2的加速度向左加速运动,根据牛顿第二定律,有:
竖直方向:Ncos37°+Tsin37°=mg,即Ncos37°=mg-Tsin37°
水平方向:Nsin37°-Tcos37°=ma,即Nsin37°=ma+Tcos37°
两式相除:tan37°=
解得:T=0.2N>0,能相对斜面静止;
(2)系统以10m/s2的加速度向右加速运动,先假设不会飘起来,根据牛顿第二定律,有:
竖直方向:Ncos37°+Tsin37°=mg,即Ncos37°=mg-Tsin37°
水平方向:Tcos37°-Nsin37°=ma,即Nsin37°=Tcos37°-ma
两式相除:tan37°=
解得:T=1.4N,N=0.2N>0,故不会飘起来.
答:(1)系统以5m/s2的加速度向左加速运动时,绳子受到的拉力为0.2N;
(2)系统以l0m/s2的加速度向右加速运动,绳子受到的拉力为1.4N.
解析
解:(1)系统以5m/s2的加速度向左加速运动,根据牛顿第二定律,有:
竖直方向:Ncos37°+Tsin37°=mg,即Ncos37°=mg-Tsin37°
水平方向:Nsin37°-Tcos37°=ma,即Nsin37°=ma+Tcos37°
两式相除:tan37°=
解得:T=0.2N>0,能相对斜面静止;
(2)系统以10m/s2的加速度向右加速运动,先假设不会飘起来,根据牛顿第二定律,有:
竖直方向:Ncos37°+Tsin37°=mg,即Ncos37°=mg-Tsin37°
水平方向:Tcos37°-Nsin37°=ma,即Nsin37°=Tcos37°-ma
两式相除:tan37°=
解得:T=1.4N,N=0.2N>0,故不会飘起来.
答:(1)系统以5m/s2的加速度向左加速运动时,绳子受到的拉力为0.2N;
(2)系统以l0m/s2的加速度向右加速运动,绳子受到的拉力为1.4N.
如图所示,两轮在同一高度,两轮的半径均为R=0.2m,且都以角速度ω=8rad/s绕过轮心的水平轴逆时针转动,两轮心间的距离s=1m,有一块长为l(l>2m)的均匀木板AB,水平无初速度地放在两轮上,且木板重心O恰好在右轮轮心正上方.木板与两轮边缘之间的动摩擦因数均为μ=0.2.求:
(1)木板刚开始运动时的加速度大小是多少?
(2)从木板刚开始运动到重心O移到左轮心正上方所用的时间是多少?
正确答案
解:(1)设木板对两轮的压力大小分别为N1和N2,木板刚放上时的加速度为a,则:
N1+N2=mg
μ(N1+N2)=ma
解得:
a=μg=2m/s2
(2)轮边缘的线速度为:
v=ωR=1.6 m/s
板从静止加速到速度为1.6m/s所用的时间和移动的距离分别为:
t1==
=0.8s
s1=at12=0.64m
板匀速移动的距离和时间分别为:
s2=s-s1=0.36m
t2==0.225s
故木板运动的总时间为:
t=t1+t2=1.025s
答:(1)木板刚开始运动时的加速度大小是2m/s2;
(2)从木板刚开始运动到重心O移到左轮心正上方所用的时间是1.025s.
解析
解:(1)设木板对两轮的压力大小分别为N1和N2,木板刚放上时的加速度为a,则:
N1+N2=mg
μ(N1+N2)=ma
解得:
a=μg=2m/s2
(2)轮边缘的线速度为:
v=ωR=1.6 m/s
板从静止加速到速度为1.6m/s所用的时间和移动的距离分别为:
t1==
=0.8s
s1=at12=0.64m
板匀速移动的距离和时间分别为:
s2=s-s1=0.36m
t2==0.225s
故木板运动的总时间为:
t=t1+t2=1.025s
答:(1)木板刚开始运动时的加速度大小是2m/s2;
(2)从木板刚开始运动到重心O移到左轮心正上方所用的时间是1.025s.
一个小物块在竖直向上的大小为F=42N的恒定拉力作用下由静止开始向上运动,2s内上升的位移为8m,g=10m/s2,不计空气阻力.求:
(1)物块运动的加速度大小;
(2)物块的质量大小.
正确答案
解:(1)根据位移公式:s=at2,得:
=4 m/s2
(2)根据牛顿第二定律:F-mg=ma
得:m=3kg
答:(1)物块运动的加速度大小4m/s2;
(2)物块的质量大小3kg.
解析
解:(1)根据位移公式:s=at2,得:
=4 m/s2
(2)根据牛顿第二定律:F-mg=ma
得:m=3kg
答:(1)物块运动的加速度大小4m/s2;
(2)物块的质量大小3kg.
斜面上的物体受到平行于斜面向下的拉力F的作用,力F随时间变化的图象及物体运动的v-t图象如图所示.由图象中的信息能够求出的量或可以确定的关系是(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:设斜面的倾角为θ
由v-t图象可知,在2~6s内物体处于匀速直线运动状态,由平衡条件可知,物体所受到的滑动摩擦力f与拉力F及重力在斜面上的分量平衡,即f=F+mgsinθ,
由图乙的F-t图象可知,在2s~6s内,推力F=2N,则物体所受到的摩擦力f=2+mgsinθ①.
物体在0-2s内做匀加速直线运动,由v-t图象的斜率得出加速度a==
m/s2=1m/s2②,
由F-t图象在0-2s内读出F=3N,
由牛顿第二定律得 F+mgsinθ-f=ma③,
由①②③解得 m=1kg,故A正确
f=μmgcosθ④
由①④物块与斜面之间的动摩擦因数μ=>tanθ,故D错误;
由于θ未知,故不能算出μ,故BC错误.
故选A.
如图所示,水平传送带两端点A、B间的距离为L,传送带开始时处于静止状态.把一个小物体放到右端的A点,某人用恒定的水平力F使小物体以速度v1匀速滑到左端的B点,拉力F所做的功为W1、功率为P1,这一过程物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q1.随后让传送带以v2的速度匀速运动,此人仍然用相同的水平力恒定F拉物体,使它以相对传送带为v1的速度匀速从A滑行到B,这一过程中,拉力F所做的功为W2、功率为P2,物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为 Q2.下列关系中正确的是( )
正确答案
解析
解:设AB的长度为L,拉力大小为F,滑动摩擦力大小为f.
当传送带不运动时,拉力做功W1=FL,物体从A运动到B的时间t1=,因摩擦而产生的热量Q1=fL.
当传送带运动时,拉力做功W2=FL,物体从A运动到B的时间t2=<t1,因摩擦而产生的热量Q2=fv1t2.
拉力做功功率P1=,P2=
比较可知W1=W2,P1<P2.
又v1t2<v1t1,v1t1=L 得Q1>Q2.
故选B.
如图所示,竖直面内有一“<”形杆ABCD,杆的D端固定在水平地面上,杆的AB部分光滑,CD部分粗糙.两部分与水平面间的夹角均为θ,长度均为L.BC是一段很小的光滑圆弧,圆弧的两端分别与AB和CD相切.质量为m的小球中间有孔,穿在杆上并由静止开始从A端下滑,巳知小球到达D点时速度大小为v,若不考虑小圆弧BC的长度和小球在小圆弧上的运动时间,重力加速的大小为g,求:
(1)小球在AB段上的运动时间;
(2)小球与CD间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得,小球在AB段的加速度为:,
根据L=得:
.
(2)对于AB段,根据速度位移公式得:,
对CD段,有:,
根据牛顿第二定律得,小球在CD段上运动时,加速度为:=gsinθ-μgcosθ,
联立解得:μ=.
答:(1)小球在AB段上的运动时间为;
(2)小球与CD间的动摩擦因数为.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得,小球在AB段的加速度为:,
根据L=得:
.
(2)对于AB段,根据速度位移公式得:,
对CD段,有:,
根据牛顿第二定律得,小球在CD段上运动时,加速度为:=gsinθ-μgcosθ,
联立解得:μ=.
答:(1)小球在AB段上的运动时间为;
(2)小球与CD间的动摩擦因数为.
一水平的传送带AB长为1.62m,以2m/s的速度顺时针做匀速运动,已知物体与传送带间动摩擦因数为μ=0.1,现把该物体由静止放到传送带的A端,求由于摩擦使物体在传送带上留下的痕迹长度.(g=10m/s2)
正确答案
解:由牛顿第二定律得:μmg=ma
加速度为:a=μg=0.1×10=1m/s2,
物体速度等于传送带速度需要的时间:t0==
=2s,
物体的位移:x=at02=
×1×22=2m>1.62m,
因此物体在传送带上一直做匀加速直线运动,
由L=at2可知,物体在传送带上的运动时间:
t==
=1.8s,
传送带的位移:s=v0t=2×1.8=3.6m,
痕迹长度:d=s-L=3.6-1.62=1.98m;
答:由于摩擦使物体在传送带上留下的痕迹长度为1.98m.
解析
解:由牛顿第二定律得:μmg=ma
加速度为:a=μg=0.1×10=1m/s2,
物体速度等于传送带速度需要的时间:t0==
=2s,
物体的位移:x=at02=
×1×22=2m>1.62m,
因此物体在传送带上一直做匀加速直线运动,
由L=at2可知,物体在传送带上的运动时间:
t==
=1.8s,
传送带的位移:s=v0t=2×1.8=3.6m,
痕迹长度:d=s-L=3.6-1.62=1.98m;
答:由于摩擦使物体在传送带上留下的痕迹长度为1.98m.
从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H,设上升过程中空气阻力f恒定.对于小球从抛出到上升至最高处的过程,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由动能定理可知,小球动能的减少量等于合外力做的功,即:△EK=(mg+f)H,故A错误;
B、小球机械能的减少量等于重力以外的力做功,即克服空气阻力做的功,W=-fH,则机械能减少fH,故B正确;
C、小球上升的最大高度为H,则重力势能增加mgH,C正确;
D、根据牛顿第二定律:mg+f=ma,得:a=g+>g,故D正确;
故选:BCD.
扫码查看完整答案与解析