- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8m,B点距C点的距离L=2.0m.(滑块经过B点时没有能量损失,g=10m/s2),求:
(1)滑块在运动过程中的最大速度;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1
mgsin30°=ma1
得滑块的加速度
根据匀加速运动的速度位移关系有:
(2)滑块在水平面上运动时的加速度大小为a2
由牛顿第二定律有:μmg=ma2
vm2=2a2L=2μgL
解得:μ=
答:(1)滑块在运动过程中的最大速度为4m/s;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4.
解析
解:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1
mgsin30°=ma1
得滑块的加速度
根据匀加速运动的速度位移关系有:
(2)滑块在水平面上运动时的加速度大小为a2
由牛顿第二定律有:μmg=ma2
vm2=2a2L=2μgL
解得:μ=
答:(1)滑块在运动过程中的最大速度为4m/s;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4.
如图光滑水平面上物块A和B以轻弹簧相连接.在水平拉力F作用下以加速度a作直线运动,设A和B的质量分别为mA和mB,当突然撤去外力F时( )
正确答案
解析
解:A、A受到的合力为弹力,撤去F的瞬间弹簧的弹力不变,A所受的合力不变,A的加速度不变,仍为a,故A正确,C错误.
B、力F作用时,由牛顿第二定律得:对A有:F弹=mAa 对B有:F-F弹=mBa,
当突然撤去推力F的瞬间,弹簧弹力没有发生改变,
由牛顿第二定律得:
对B:-F弹=mBaB,解得:aB=-a,故B错误,D正确;
故选:AD.
如图所示,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量为M=4kg,长为L=1.4m.木板右端放着一小滑块,小滑块质量为m=1kg,其尺寸远小于L.小滑块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.4,取g=10m/s2
(1)现用恒力F作用在木板M上,为了使得m能从M上面滑落下来,则F大小的范围是______.
(2)其它条件不变,若恒力F=22.8N,且始终作用在M上,最终使得m能从M上面滑落下来.则m在M上面滑动的时间是______s.
正确答案
F>20N
2
解析
解:(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力f=μN=μmg,小滑块在f作用下向右匀加速直线运动,加速度大小为a1==μg;木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a2=
,使m能从M上面滑落下来的条件是a2>a1,即:
>μg,
解得:F>20N.
(2)设m在M上滑动的时间为t,当恒力F=22.8N,木板的加速度为:a2=,
小滑块在时间t内运动位移为:S1=
木板在时间t内运动位移为:S2=
因 S2-S1=L
解得:t=2s
故答案为:F>20N,2
质量为0.5kg的物体放在光滑的水平面上,大小为1N的水平外力对其作用2s后撤去.则物体在前2s内的位移为______;在第5s内的位移为______.
正确答案
4m
4m
解析
解:根据牛顿第二定律得:a=,
物体在前2s内的位移为:=
2s末物体的速度为:v=at=4m/s,撤去力F后,加速度为零,做匀速直线运动,
在第5s内的位移为:x2=vt=4×1=4m
故答案为:4m,4m
唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”,描述了庐山瀑布的美景,如果三尺为1米,且假设水流初速度为0,g=10m/s2.求:
(1)水落到地面的速度v(不考虑空气阻力)
(2)实际生活中,下落的物体受到阻力很多时候不能忽略,我们现取一滴水来研究,假设其质量m=0.001kg,已知水滴下落所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即f=kv2,已知比例系数k=0.0025Ns2m-2.求水滴速度为v1=1m/s时的加速度和最终水滴匀速下落的速度vmax各是多大?
正确答案
解:(1)根据匀变速直线运动的速度位移公式得:
(2)当速度为1m/s时有:
根据牛顿第二定律可得:=
=7.5m/s2
最终水滴做匀速直线运动,则:
mg=k
代入数据解得:vmax==2m/s.
答:(1)水落到地面的速度为100m/s;
(2)水滴速度为v1=1m/s时的加速度为7.5m/s2,水滴匀速下落的速度为2m/s.
解析
解:(1)根据匀变速直线运动的速度位移公式得:
(2)当速度为1m/s时有:
根据牛顿第二定律可得:=
=7.5m/s2
最终水滴做匀速直线运动,则:
mg=k
代入数据解得:vmax==2m/s.
答:(1)水落到地面的速度为100m/s;
(2)水滴速度为v1=1m/s时的加速度为7.5m/s2,水滴匀速下落的速度为2m/s.
用10N的水平力推动一个静止在光滑水平面上质量为5kg的物体,则物体加速度为______m/s2,3s后撤去水平力,则第5s末物体的速度为______m/s.
正确答案
2
6
解析
解:当加外力时,由牛顿第二定律可知
F=ma
a=
3s末的速度为
v=at=2×3m/s=6m/s
3s末撤去外力时物体做匀速运动,故5s后的速度为6m/s
故答案为:2,6
质量为2千克的物体受到水平向右大小4牛的拉力作用时,物体做匀速直线运动.当水平向右拉力大小变为6牛时,物体的加速度大小为______.当拉力撤去后,物体的加速度为______.
正确答案
1m/s2
2m/s2
解析
解:当拉力为4N时,物体做匀速直线运动,可知f=F=4N,
当F=6N时,根据牛顿第二定律得,加速度为:
a=,
撤去拉力后的加速度大小为:
.
故答案为:1m/s2,2m/s2.
如图甲所示,两物体A、B叠放在光滑水平面上,对物体A施加一水平力F,F-t关系图象如图乙所示.两物体在力F作用下由静止开始运动,且始终相对静止,则( )
正确答案
解析
解:
A、根据牛顿第二定律得知,两物体的加速度a=,由图看出,F周期性变化,则加速度也作周期性变化,所以两物体做的不是匀变速直线运动.故A错误.
B、设2s~3s时间内两物体间的摩擦力大小为f,以B为研究对象,则有f=mBa=,这段时间内F增大,则f增大.故B错误.
C、由f=mBa=看出,f与F方向总是相同.故C正确.
D、物体在0~2s内沿正方向做变加速运动,2~4s内继续沿正方向做变减速运动,接下来周而复始.所以物体做单向的直线运动.故D错误.
故选:C.
如图所示,质量均为1.5kg的物体m1和m2叠放在动摩擦因数μ2=0.2的地面上,m1与m2之间的动摩擦因数μ1=0.3.现用恒力F=12N水平向右推m2,取g=10m/s2.则( )
正确答案
解析
解:A、对两物体组成的系统与地面间的滑动摩擦力:f=μ2(m1+m2)g=0.2×(1.5+1.5)×10=6N<12N,则物体m2向右加速运动,故A错误;
B、假设两物体相对静止,由牛顿第二定律得,加速度:a==
=2m/s2,对物体m1,由牛顿第二定律得:f1=m1a=1.5×2=3N,两物体间的滑动摩擦力:f′=μ1m1g=0.3×1.5×10=4.5N>f1=3N,则两物体能保持相对静止,两物体间的摩擦力为静摩擦力,大小为3N,故B正确;
C、由B可知,两物体一起做匀加速直线运动,两物体的加速度都是2m/s2,故CD错误;
故选:B.
有一架电梯,启动时匀加速上升,加速度为2m/s2,制动时匀减速上升,加速度为-1m/s2,楼高52m.求:
(1)若上升的最大速度为6m/s,电梯升到楼顶的最短时间是多少?
(2)如果电梯先加速上升,然后匀速上升,最后减速上升,全程共用16秒,上升的最大速度是多少?
正确答案
解:(1)匀加速直线运动的位移,匀加速直线运动的时间
.
匀减速直线运动的位移,匀减速直线运动的时间
.
匀速运动的位移x3=x-x1-x2=25m,则匀速直线运动的时间≈4.2s.
则电梯升到楼顶的最短时间为t=t1+t2+t3=13.2s.
(2)设最大速度为v.
则匀加速直线运动的位移,匀加速直线运动的时间
.
匀速运动的位移x2=vt2
匀减速直线运动的位移,匀减速直线运动的时间
.
因为x1+x2+x3=52m,t1+t2+t3=16s
联立解得v=4m/s.
答:(1)若上升的最大速度为6m/s,电梯升到楼顶的最短时间是13.2s.
(2)上升的最大速度是4m/s.
解析
解:(1)匀加速直线运动的位移,匀加速直线运动的时间
.
匀减速直线运动的位移,匀减速直线运动的时间
.
匀速运动的位移x3=x-x1-x2=25m,则匀速直线运动的时间≈4.2s.
则电梯升到楼顶的最短时间为t=t1+t2+t3=13.2s.
(2)设最大速度为v.
则匀加速直线运动的位移,匀加速直线运动的时间
.
匀速运动的位移x2=vt2
匀减速直线运动的位移,匀减速直线运动的时间
.
因为x1+x2+x3=52m,t1+t2+t3=16s
联立解得v=4m/s.
答:(1)若上升的最大速度为6m/s,电梯升到楼顶的最短时间是13.2s.
(2)上升的最大速度是4m/s.
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