- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,将质量为M的木块A置于的水平面上,通过定滑轮,用不可伸长的轻绳与质量为m的木块B连接.不计一切摩擦.在木块B的重力作用下,绳子一直处于拉直状态,B分别向右和向下做加速运动.重力加速度为g.此时木块B运动的加速度a=______;绳上的拉力T=______.
正确答案
解:设加速度的大小为a,对A受力分析,受拉力T、重力和支持力,根据牛顿第二定律,得:
T=Ma
对B受力分析,受重力和拉力,根据牛顿第二定律,得:
mg-T=ma
联立解得:
a=
T=
故答案为:,
.
解析
解:设加速度的大小为a,对A受力分析,受拉力T、重力和支持力,根据牛顿第二定律,得:
T=Ma
对B受力分析,受重力和拉力,根据牛顿第二定律,得:
mg-T=ma
联立解得:
a=
T=
故答案为:,
.
根据牛顿第二定律所得结论,以下说法的是( )
正确答案
解析
解:A、由牛顿第二定律:F=ma可知,物体所受到的合外力等于物体质量与加速度的乘积,加速度大的物体所受合外力不一定大,故A错误;
B、由牛顿第二定律:a=可知,物体的加速度取决于物体所受合外力与物体质量的比值,质量大的物体,其加速度不一定就小,故B错误;
C、物体的加速度与物体所受合外力成正比,物体所受合外力与物体的加速度无关,故C错误;
D、由牛顿第二定律可知,对同一物体而言,物体的加速度与物体所到的合外力成比,故D正确;
本题选错误的,故选:ABC.
水平桌面上有两个玩具车A和B,两者用一轻质细橡皮筋相连,在橡皮筋上有一红色标记R.在初始时橡皮筋处于拉直状态,A、B和R分别位于直角坐标系中的(0,2l)、(0,-l)和(0,0)点.已知A从静止开始沿y轴正向做加速度大小为a的匀加速运动;B平行于x轴朝x轴正向匀速运动.在两车此后运动的过程中,标记R在某时刻通过点(l,l).假定橡皮筋的伸长是均匀的,求B运动速度的大小.
正确答案
解:设B车的速度大小为v.如图,标记R的时刻t通过点K(l,l),此时A、B的位置分别为H、G.
由运动学公式,H的纵坐标yA,G的横坐标xB分别为
①
xB=vt ②
在开始运动时,R到A和B的距离之比为2:1,即
OE:OF=2:1
由于橡皮筋的伸长是均匀的,在以后任一时刻R到A和B的距离之比都为2:1.
因此,在时刻t有 HK:KG=2:1 ③
由于△FGH∽△IGK,有
HG:KG=xB:(xB-l) ④
HG:KG=(yA+l):(2l)=3:1 ⑤
联立各式解得
答:B运动速度的大小为.
解析
解:设B车的速度大小为v.如图,标记R的时刻t通过点K(l,l),此时A、B的位置分别为H、G.
由运动学公式,H的纵坐标yA,G的横坐标xB分别为
①
xB=vt ②
在开始运动时,R到A和B的距离之比为2:1,即
OE:OF=2:1
由于橡皮筋的伸长是均匀的,在以后任一时刻R到A和B的距离之比都为2:1.
因此,在时刻t有 HK:KG=2:1 ③
由于△FGH∽△IGK,有
HG:KG=xB:(xB-l) ④
HG:KG=(yA+l):(2l)=3:1 ⑤
联立各式解得
答:B运动速度的大小为.
航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2kg,动力系统提供的恒定升力F=28N.试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2.
(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s 时到达高度H=64m.求飞行器所阻力f的大小;
(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力.求飞行器能达到的最大高度h;
(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3.
正确答案
解:(1)第一次飞行中,设加速度为a1
匀加速运动
由牛顿第二定律F-mg-f=ma1
解得f=4N
(2)第二次飞行中,设失去升力时的速度为v1,上升的高度为s1
匀加速运动
设失去升力后的加速度为a2,上升的高度为s2
由牛顿第二定律mg+f=ma2v1=a1t2
解得h=s1+s2=42m
(3)设失去升力下降阶段加速度为a3;恢复升力后加速度为a4,恢复升力时速度为v3
由牛顿第二定律 mg-f=ma3
F+f-mg=ma4
且
V3=a3t3
解得t3=s(或2.1s)
答:(1)飞行器所阻力f的大小为4N;
(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,飞行器能达到的最大高度h为42m;
(3)为了使飞行器不致坠落到地面,飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间为s.
解析
解:(1)第一次飞行中,设加速度为a1
匀加速运动
由牛顿第二定律F-mg-f=ma1
解得f=4N
(2)第二次飞行中,设失去升力时的速度为v1,上升的高度为s1
匀加速运动
设失去升力后的加速度为a2,上升的高度为s2
由牛顿第二定律mg+f=ma2v1=a1t2
解得h=s1+s2=42m
(3)设失去升力下降阶段加速度为a3;恢复升力后加速度为a4,恢复升力时速度为v3
由牛顿第二定律 mg-f=ma3
F+f-mg=ma4
且
V3=a3t3
解得t3=s(或2.1s)
答:(1)飞行器所阻力f的大小为4N;
(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,飞行器能达到的最大高度h为42m;
(3)为了使飞行器不致坠落到地面,飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间为s.
天花板比地板高出2.0m的实验火车的车厢里,悬挂着长为1.0m的细线,细线下端连着一个小球,火车缓慢加速且加速度逐渐增大.问:
(1)若加速度达到10m/s2时,细线恰好被拉断,则细线能承受的最大拉力为小球重力的多少倍?
(2)若从细线被拉断的时刻起,火车的加速度保持不变,则小球落地点与悬挂点之间的水平距离是多少?
正确答案
解:(1)如图对小球进行受力分析有:
根据题意有:
Tsinθ-mg=0
Tcosθ=ma
代入a=g,可解得此时有:T=,θ=45°
即当T=绳刚好断开,故绳能承受最大拉力为小球重力的
倍;
(2)令绳断开时,火车在水平方向的速度为v0,故此时小球在水平方向做速度为v0的匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,故小球运动时间:
故落地时,小球在水平方向的位移为:x球=v0t
此过程中火车的水平方向位移为:
故小球落地点与小球悬挂点之间的水平距离为:
=
答:(1)细线能承受的最大拉力为小球重力的倍
(2)小球落地点与悬挂点之间的水平距离是2m.
解析
解:(1)如图对小球进行受力分析有:
根据题意有:
Tsinθ-mg=0
Tcosθ=ma
代入a=g,可解得此时有:T=,θ=45°
即当T=绳刚好断开,故绳能承受最大拉力为小球重力的
倍;
(2)令绳断开时,火车在水平方向的速度为v0,故此时小球在水平方向做速度为v0的匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,故小球运动时间:
故落地时,小球在水平方向的位移为:x球=v0t
此过程中火车的水平方向位移为:
故小球落地点与小球悬挂点之间的水平距离为:
=
答:(1)细线能承受的最大拉力为小球重力的倍
(2)小球落地点与悬挂点之间的水平距离是2m.
如图所示,质量为M、倾角为θ的斜面放在粗糙水平面上,质量为m的物体在斜面上恰能匀速下滑.现加上如图所示的沿斜面向下的力F,使物体在斜面上加速下滑,则此时物体的加速度大小a为______,地面对斜面的支持力FN的大小为______.
正确答案
(M+m)g
解析
解:(1)选小物体为研究对象,没加外力时物体在斜面上恰能匀速下滑,则沿斜面方向合力为零,斜面施加的摩擦力与重力的沿斜面的分力相抵消,当加上外力F时,物体的加速度为a=;
(2)没加外力时物体在斜面上恰能匀速下滑,物体处于平衡状态,可得斜面对物体的摩擦力与斜面对物体支持力的合力竖直向上,跟物体的重力相抵消,有牛顿第三定律得,物体对斜面的摩擦力与物体对斜面的压力的合力必定竖直向下,大小必为mg,所以斜面受到地面的支持力FN=(M+m)g,;当施加沿斜面向下的力F后,m与M之间的弹力没有变化,因而m与M之间的滑动摩擦力也没有变化,故弹力和摩擦力的合力也不会变化,物体对斜面的摩擦力与物体对斜面的压力的合力必定竖直向下,大小必为mg,斜面受到地面的支持力也是FN=(M+m)g;
故答案为:;(M+m)g.
如图所示,杆长为l,球的质量为m,杆连球在竖直平面内绕轴O自由转动,已知在最高点处,杆对球的弹力大小为F=
mg,求这时小球的瞬时速度大小.
正确答案
解:杆在高点处,球的重力与杆的弹力的合力提供球的向心力,根据牛顿第二定律,得
(1)若F向上,则mg-F=m 解得v=
(2)若F向下,则mg+F=m 解得v=
答:小球的瞬时速度大小可能为或
.
解析
解:杆在高点处,球的重力与杆的弹力的合力提供球的向心力,根据牛顿第二定律,得
(1)若F向上,则mg-F=m 解得v=
(2)若F向下,则mg+F=m 解得v=
答:小球的瞬时速度大小可能为或
.
为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离.我国公安部门规定:高速公路上行驶汽车的安全距离为200m,汽车行驶的最高速度为120km/h.请你根据下面提供的资料,通过计算来说明安全距离为200m的理论依据.(取g=10m/s2.)
资料一:驾驶员的反应时间:0.3s~0.6s之间.
资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数:
(1)在计算中驾驶员的反应时间、路面与轮胎之间的动摩擦因数应各取多少?
(2)通过你的计算来说明200m为必要的安全距离.
正确答案
解:
(1)取最长的反应时间0.6s,最小的动摩擦因数0.32.
(2)根据牛顿第二定律,汽车刹车时的加速度
考虑最高车速v、最长反应时间t、及最小动摩擦因数μ的极限情况下
反应距离 s1=v0t=33.33×0.6≈20m
制动距离
刹车距离 s=s1+s2=20+174=194m≈200m
因此200m的安全距离是必要的.
答:
(1)在计算中驾驶员取最长的反应时间0.6s,最小的动摩擦因数0.32.
(2)见上.
解析
解:
(1)取最长的反应时间0.6s,最小的动摩擦因数0.32.
(2)根据牛顿第二定律,汽车刹车时的加速度
考虑最高车速v、最长反应时间t、及最小动摩擦因数μ的极限情况下
反应距离 s1=v0t=33.33×0.6≈20m
制动距离
刹车距离 s=s1+s2=20+174=194m≈200m
因此200m的安全距离是必要的.
答:
(1)在计算中驾驶员取最长的反应时间0.6s,最小的动摩擦因数0.32.
(2)见上.
如图,一小球通过细绳悬挂于车厢顶上,车厢在水平轨道上做减速运动,小球相对车厢静止,细绳与竖直方向夹角为α,则车厢的加速度大小为______,运动方向为______.
正确答案
gtanα
水平向左
解析
解:隔离对小球分析,如图所示,根据牛顿第二定律得,小球的加速度为:
a==gtanα
厢的加速度与小球的加速度相同,方向水平向右.
车厢做减速运动,故运动方向与加速度方向相反,水平向左
故答案为:gtanα,水平向左.
一物块以一定的速度滑上静止于光滑水平面上的足够长的木板,它们的v-t图象如图所示.则物块与长木板两物体的质量之比及两者之间的摩擦因数分别为( )
正确答案
解析
解:由图可知,木块的速度由4m/s减小到1m/s;则有:
a1=m/s2=-3m/s2;
乙的加速度为:a2==1m/s2;
两物体受到的合外力为作用力和反作用力,大小相等;
由牛顿第二定律F=ma可知:ma1=Ma2;
故质量之比:=
;
对木块分析可知:μmg=ma
解得:μ==0.30;
故选:D.
扫码查看完整答案与解析