- 牛顿第二定律
- 共12933题
一人在井下站在吊台上,用如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来.图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦.吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s2,求这时人对吊台的压力.(g=9.8m/s2)
正确答案
解:选人和吊台组成的系统为研究对象,绳的拉力为F,
由牛顿第二定律有:2F-(m+M)g=(M+m)a
则拉力大小为:
再选人为研究对象,吊台对人的支持力为FN.
由牛顿第二定律得:F+FN-Mg=Ma,
故FN=M(a+g)-F=200N.
答:这时人对吊台的压力为200N.
解析
解:选人和吊台组成的系统为研究对象,绳的拉力为F,
由牛顿第二定律有:2F-(m+M)g=(M+m)a
则拉力大小为:
再选人为研究对象,吊台对人的支持力为FN.
由牛顿第二定律得:F+FN-Mg=Ma,
故FN=M(a+g)-F=200N.
答:这时人对吊台的压力为200N.
(2015秋•罗庄区期末)一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重,一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上,由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由落下,落到一定位置时,制动系统启动,到地面时刚好停下.已知座舱开始下落时的高度为H=75m,当落到离地面h=30m的位置时开始制动,座舱均匀减速,到地面时刚好停下.g取10m/s2,不计空气阻力.
(1)求下落过程中,座舱的最大速度;
(2)求制动过程中座舱的加速度;
(3)若座舱中某人手托着重3kg的铅球,当座舱落到离地面15m的位置时,求球对手的压力.
正确答案
解:(1)座舱先做自由落体运动,然后做匀减速运动,所以在落到离地面30m的位置时,速度最大,座舱自由下落的高度x=H-h=45m ①
根据自由落体运动规律得: ②
联立①、②解得:vm=30m/s ③
(2)制动过程中,座舱做匀减速运动
根据匀变速运动规律得: ④
解得:a=-15m/s2符号表示方向竖直向上 ⑤
(3)对球运用牛顿第二定律得:mg-F=ma ⑥
代入数据解得:F=-75N ⑦
根据牛顿第三定律得,球对手的压力和手对球的支持力是一对作用力和反作用力,所以
球对手的压力大小F‘=75N,方向竖直向下 ⑧
答:(1)下落过程中,座舱的最大速度为30m/s;
(2)制动过程中座舱的加速度为15m/s2;方向竖直向上;
(3)球对手的压力为75N,方向竖直向下.
解析
解:(1)座舱先做自由落体运动,然后做匀减速运动,所以在落到离地面30m的位置时,速度最大,座舱自由下落的高度x=H-h=45m ①
根据自由落体运动规律得: ②
联立①、②解得:vm=30m/s ③
(2)制动过程中,座舱做匀减速运动
根据匀变速运动规律得: ④
解得:a=-15m/s2符号表示方向竖直向上 ⑤
(3)对球运用牛顿第二定律得:mg-F=ma ⑥
代入数据解得:F=-75N ⑦
根据牛顿第三定律得,球对手的压力和手对球的支持力是一对作用力和反作用力,所以
球对手的压力大小F‘=75N,方向竖直向下 ⑧
答:(1)下落过程中,座舱的最大速度为30m/s;
(2)制动过程中座舱的加速度为15m/s2;方向竖直向上;
(3)球对手的压力为75N,方向竖直向下.
如图所示,水平传送带AB长12m,以v0=5m/s的速度匀速运动,运动方向向右,另有一物体以V=10m/s的速度滑上传送带的右端,它与传送带之间的动摩擦因数为0.5.(g=10m/s2)
(1)通过计算说明物体能否到达左端A点?
(2)求物体在传送带上运动的时间.
正确答案
解:(1)物体匀减速直线运动的加速度大小a=.
则速度减为零滑行的位移大小.
知物体不能到达左端A点.
(2)物体匀减速直线运动到零的时间
物体返回匀加速直线运动达到传送带速度所需的时间,运行的位移
.
则物体匀速直线运动的位移x2=x-x1=10-2.5m=7.5m.
则匀速直线运动的时间.
则运动的时间t=t1+t2+t3=4.5s.
答:(1)物体不能到达左端A点.
(2)物体在传送带上运动的时间为4.5s.
解析
解:(1)物体匀减速直线运动的加速度大小a=.
则速度减为零滑行的位移大小.
知物体不能到达左端A点.
(2)物体匀减速直线运动到零的时间
物体返回匀加速直线运动达到传送带速度所需的时间,运行的位移
.
则物体匀速直线运动的位移x2=x-x1=10-2.5m=7.5m.
则匀速直线运动的时间.
则运动的时间t=t1+t2+t3=4.5s.
答:(1)物体不能到达左端A点.
(2)物体在传送带上运动的时间为4.5s.
如图所示,水平传送带A、B两端点相距x=3.5m,以v0=2m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转.今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放在A点处,已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.4.由于小煤块与传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕.小煤块从A运动到B的过程中( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得,小煤块在传送带上的加速度为:a=,
则匀加速运动的时间为:,
匀加速运动的位移为:,
则匀速的位移为:x2=x-x1=3.5-0.5m=3m,
匀速运动的时间为:,
则从A到B的时间为:t=t1+t2=0.5+1.5s=2s,
划痕的长度为:△x=v0t1-x1=2×0.5-0.5m=0.5m.故A、D正确,B、C错误.
故选:AD.
如图所示,物体的质量m=2kg,与水平地面间的动摩擦因数μ=0.3,在倾角为37°、F=10N的推力作用下,由静止开始加速运动,当t=10s时撒去F,(sin37°=0.6 cos37°=0.8)求:
(1)当t=5s时物体速度;
(2)撒去F后,物体还能滑行多长时间?
(3)全程物块发生的位移大小.
正确答案
(1)对物块进行受力分析如图所示:
所以有:
竖直方向:F合y=N-mg-Fsinθ=0
水平方向:F合x=Fcosθ-f=ma
又摩擦力f=μN
由引可得,物体在F作用下产生的加速度为:
a==
所以物块在5s时的速度为:
v=at=0.1×5m/s=0.5m/s
(2)由(1)知,撤去力F时物块的速度为:
v′=at=0.1×10m/s=1m/s
撤去力F后,对物块受力分析有:
所以有:
竖直方向:N′-mg=0
水平方向:f′=ma′
所以物块在摩擦力作用下产生加速度的大小为:
撤去F后物块在摩擦力作用下做减速运动,根据速度时间关系知,物块还能运动时间为:
=0.33s
(3)由题意知,物块匀加速运动的位移为:
物块匀减速运动的位移为:
=0.17m
所以全程物块发生的位移大小为:
x=x1+x2=5+0.17m=5.17m
答:(1)当t=5s时物体速度为1m/s;
(2)撒去F后,物体还能滑行0.33s;
(3)全程物块发生的位移大小为5.17m.
解析
(1)对物块进行受力分析如图所示:
所以有:
竖直方向:F合y=N-mg-Fsinθ=0
水平方向:F合x=Fcosθ-f=ma
又摩擦力f=μN
由引可得,物体在F作用下产生的加速度为:
a==
所以物块在5s时的速度为:
v=at=0.1×5m/s=0.5m/s
(2)由(1)知,撤去力F时物块的速度为:
v′=at=0.1×10m/s=1m/s
撤去力F后,对物块受力分析有:
所以有:
竖直方向:N′-mg=0
水平方向:f′=ma′
所以物块在摩擦力作用下产生加速度的大小为:
撤去F后物块在摩擦力作用下做减速运动,根据速度时间关系知,物块还能运动时间为:
=0.33s
(3)由题意知,物块匀加速运动的位移为:
物块匀减速运动的位移为:
=0.17m
所以全程物块发生的位移大小为:
x=x1+x2=5+0.17m=5.17m
答:(1)当t=5s时物体速度为1m/s;
(2)撒去F后,物体还能滑行0.33s;
(3)全程物块发生的位移大小为5.17m.
质量为10kg的物块在F=200N与斜面平行的力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面向上运动,斜面固定不动且足够长,斜面与水平地面的夹角θ=37°.力F作用2s后撤去,物体在斜面上继续上滑了3s后,速度减为零.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,不计空气阻力,求:物体沿斜面向上运动的最大位移s.
正确答案
解:取沿斜面向上方向为正方向,根据动量定理得
对于匀加速运动,有(F-mgsinθ-f)t1=mv-0
对于匀减速运动,有-(mgsinθ+f)t2=0-mv
解得:v=24m/s
所以物体沿斜面向上运动的最大位移:s=
代入数据解得,s=60m
答:物体沿斜面向上运动的最大位移s是60m.
解析
解:取沿斜面向上方向为正方向,根据动量定理得
对于匀加速运动,有(F-mgsinθ-f)t1=mv-0
对于匀减速运动,有-(mgsinθ+f)t2=0-mv
解得:v=24m/s
所以物体沿斜面向上运动的最大位移:s=
代入数据解得,s=60m
答:物体沿斜面向上运动的最大位移s是60m.
某运动员做跳伞训练,他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落,他打开降落伞后的速度图线如图a.降落伞用8 根对称的绳悬挂运动员,每根绳与中轴线的夹角均为37°,如图b.已知人的质量为50kg,降落伞质量也为50kg,不计人所受的阻力,打开伞后伞所受阻力f,与速度v成正比,即f=kv(g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:
(1)打开降落伞前人下落的距离为多大?
(2)求阻力系数 k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向?
(3)悬绳能够承受的拉力至少为多少?
正确答案
解:(1)打开降落伞前人做自由落体运动,根据位移速度公式得:
=20m
(2)由a图可知,当速度等于5m/s时,物体做匀速运动,受力平衡,
则kv=2mg
k==200N•s/m
根据牛顿第二定律得:
a=
方向竖直向上
(3)设每根绳的拉力为T,以运动员为研究对象,根据牛顿第二定律得:
8Tcosα-mg=ma
解得:T=
所以悬绳能够承受的拉力至少为312.5N
答:(1)打开降落伞前人下落的距离为20m;
(2)求阻力系数k为200N•m/s,打开伞瞬间的加速度a的大小为30m/s2,方向竖直向上;
(3)悬绳能够承受的拉力至少为312.5N.
解析
解:(1)打开降落伞前人做自由落体运动,根据位移速度公式得:
=20m
(2)由a图可知,当速度等于5m/s时,物体做匀速运动,受力平衡,
则kv=2mg
k==200N•s/m
根据牛顿第二定律得:
a=
方向竖直向上
(3)设每根绳的拉力为T,以运动员为研究对象,根据牛顿第二定律得:
8Tcosα-mg=ma
解得:T=
所以悬绳能够承受的拉力至少为312.5N
答:(1)打开降落伞前人下落的距离为20m;
(2)求阻力系数k为200N•m/s,打开伞瞬间的加速度a的大小为30m/s2,方向竖直向上;
(3)悬绳能够承受的拉力至少为312.5N.
10kg的物体静止在水平地面上受到水平恒力F作用后在时间t内的位移为x,且x=2t2,则物体A的加速度为______m/s2.若t1=4s末撤去力F,物体再经过t2=10s停止运动,则物体与水平面间的动摩擦因数为______.
正确答案
4
0.16
解析
解:根据匀变速直线运动的位移公式知x=2t2,则物体A的加速度为4m/s2.撤去外力时速度V=at=4×4=16m/s,加速度大小a==1.6m/s2,根据牛顿第二定律:f=ma=10×1.6=16N,所以
=0.16
故答案为:4,0.16
一个小车M上装有一个滴墨水的容器,每分钟滴出120滴墨水.重物N通过滑轮用绳拉动小车做匀加速运动,小车经过处,在桌面上留下一系列墨滴,如图所示,测出ab=0.12m,bc=0.14m,cd=0.16m.求小车在b点、c点处的速度以及小车运动的加速度分别是______m/s、______m/s、______m/s2.(保留两位小数)
正确答案
0.26
0.30
0.08
解析
解:每分钟滴出120滴墨水,则时间间隔为:=0.5s
小车在b点的瞬时速度为:vb==0.26m/s
c点处的速度vc==0.30m/s
加速度为:a==
=0.08m/s2
故答案为:0.26;0.30;0.08.
如图所示,物体A、B用弹簧相连,mB=2mA,A、B与地面间的动摩擦因数相同,均为μ,在力F作用下,物体系统做匀速运动,在力F撤去的瞬间,A的加速度为______,B的加速度为______(以原来的方向为正方向).
正确答案
0
-1.5μg.
解析
解:系统做匀速直线运动时,对A分析,A在水平方向上受弹簧的弹力、摩擦力作用,有:F弹=μmAg.
撤去F的瞬间,弹簧的弹力未改变,对A分析,所受的合力为零,则加速度为零.对B分析,有-μmBg-F弹=mBaB.
则=-1.5μg.
故答案为:0,-1.5μg.
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