- 牛顿第二定律
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一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在6.0N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动.物体与地面间的摩擦力是4.0N.求:
(1)物体在4s末的速度;
(2)物体在4s内发生的位移.
正确答案
解析
解:(1)根据牛顿第二定律:F-f=ma
得:a==1m/s2
由速度时间公式:v=at=1×4=4m/s
(2)物体在4s内发生的位移:x=at2=
×1×42=8m
答:(1)物体在4s末的速度4m/s;
(2)物体在4s内发生的位移8m.
如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+QA和+QB的电荷量,质量分别为mA和mB.两物块由绝缘的轻弹簧相连,一个不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接轻质小钩.整个装置处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中,A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B一直在水平面上运动且不会碰到滑轮.试求:
(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小;
(2)若在小钩上挂质量为M的物块C并由静止释放,当物块C下落到最大距离时物块A对挡板P的压力恰好为零,求物块C下落的最大距离;
(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度多大?
正确答案
解:(1)开始A、B静止时,AB受力平衡,水平方向有:
N=E(QA+QB)
(2)开始时弹簧形变量为x1,
由平衡条件:kx1=EQB 得:x1=…①
设当A刚离开档板时弹簧的形变量为x2:
由:kx2=EQA 得:x2=…②
故C下降的最大距离为:h=x1+x2…③
由①~③式可解得h=(QA+QB)…④
(3)由能量守恒定律可知:C下落h过程中,C重力势能的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和
当C的质量为M时:Mgh=QBE•h+△E弹…⑤
当C的质量为2M时,设A刚离开挡板时B的速度为V,则有
2Mgh=QBEh+△E弹+(2M+mB)V2…⑥
由④~⑥式可解得A刚离开P时B的速度为:V=
答:(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小为E(QA+QB);
(2)物块C下落的最大距离为(QA+QB);
(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度为.
解析
解:(1)开始A、B静止时,AB受力平衡,水平方向有:
N=E(QA+QB)
(2)开始时弹簧形变量为x1,
由平衡条件:kx1=EQB 得:x1=…①
设当A刚离开档板时弹簧的形变量为x2:
由:kx2=EQA 得:x2=…②
故C下降的最大距离为:h=x1+x2…③
由①~③式可解得h=(QA+QB)…④
(3)由能量守恒定律可知:C下落h过程中,C重力势能的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和
当C的质量为M时:Mgh=QBE•h+△E弹…⑤
当C的质量为2M时,设A刚离开挡板时B的速度为V,则有
2Mgh=QBEh+△E弹+(2M+mB)V2…⑥
由④~⑥式可解得A刚离开P时B的速度为:V=
答:(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小为E(QA+QB);
(2)物块C下落的最大距离为(QA+QB);
(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度为.
水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查.如图所示为一水平传送带装置示意图,紧绷的传送带AB始终保持v=1m/s的恒定速率运行.旅客把行李无初速度地放在A处,设行李与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,AB间的距离为2m,g取10m/s2.若乘客把行李放到传送带的同时也以v=1m/s的恒定速度平行于传送带运动去B处取行李,则( )
正确答案
解析
解:A、B、C:由牛顿第二定律,得 μmg=ma得 a=1m/s2.设行李做匀加速运动的时间为t,行李加速运动的末速度为v=1m/s.由v=at1 代入数值,得t1=1s,匀加速运动的位移大小为
x==0.5m,匀速运动的时间为t2=
=1.5s,行李从A到B的时间为t=t1+t2=2.5s.
而乘客一直做匀速运动,从A到B的时间为t人==2s.故乘客提前0.5 s到达B.故AC错误,B正确.
D、若行李一直做匀加速运动时,运动时间最短.由L=,解得,最短时间tm=2s.故D正确.
故选BD
质量为m的木块以水平初速度v0在水平地面上最多能滑行的距离为S,现在其上面固定一块同样的木块,使它们一起以2v0的初速度在同一水平地面上滑行,则最多能滑行的距离是______.
正确答案
4s
解析
解:物体滑动的加速度a=,又a=
=
.
上面固定一块同样的木块,加速度,则滑行的距离
.
故答案为:4s.
瑞士的日内瓦天文观测所、法国上普罗旺斯及格瑞诺布天文观测所、麻州剑桥的天体物理学中心,以及以色列特拉维夫大学组成的国际天文学家小组日前宣布,在太阳系之外又发现了11个星球,其中包括一个巨大的星球HD28185,其轨道跟地球的十分类似.如果有一个人站在星球HD28185表面,用一根长1m,只能承受41N拉力的绳子,拴着一个质量为3kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离星球表面h=6m,转动中小球在最低点时绳子断了.试问:(设该星球表面的重力加速度为地球的
)
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离?
正确答案
解:(1)在该星球上的重力为:G=
绳子断裂时:F-G=mω2R;
故绳子断时小球运动的角速度为.
(2)设手离地面的距离为h1
h1=h-R=5m;
断裂的时候的速度为:
故小球落地点与抛出点间的水平距离为.
解析
解:(1)在该星球上的重力为:G=
绳子断裂时:F-G=mω2R;
故绳子断时小球运动的角速度为.
(2)设手离地面的距离为h1
h1=h-R=5m;
断裂的时候的速度为:
故小球落地点与抛出点间的水平距离为.
如图所示,有两个相同材料物体组成的连接体在斜面上运动,当作用力F一定时,m2所受绳的拉力( )
正确答案
解析
解:对整体分析,根据牛顿第二定律得,a=.
隔离对m2分析,有:T-m2gsinθ-μm2gcosθ=m2a,解得:T=.知绳子的拉力与θ无关,与动摩擦因数无关,与运动状态无关,仅与两物体的质量有关.
故选:AD
1999年11月20日,我国发射了“神舟号”载入飞船,次日载入舱着陆,实验获得成功.载人舱在将要着陆之前,由于空气阻力作用有一段匀速下落过程,若空气阻力与速度的平方成正比,比例系数k,载人舱的质量为m,则此过程中载人舱的速度应为______.
正确答案
解析
解:
由于空气阻力作用载人舱匀速下落,则
mg=F
又空气阻力为:F=kv2
联立两式解得:
答:
(2015秋•潮州期末)如图所示,三个图象表示A、B、C、D、E、F六个物体的运动情况,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、x-t图象的斜率等于速度,则A的速度为0,B的速度为 vB==
=2m/s
由图知:D的速度为4m/s,则B、D的速度不等,故A错误.
B、A静止,C做匀速直线运动,E的加速度不变,做匀变速运动,则A、C的合力都为零,E的合力不为零,故B错误.
CD、合力是恒力的物体是D,F的加速度增大,合力增大,故C错误,D正确.
故选:D.
如图,质量为的m木块,放在倾角为θ的光滑斜面上,当斜面沿水平方向向左做匀加速直线运动而木块与斜面保持相对静止时,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:对木块受力分析,因为木块的加速度与斜面的加速度相同,则合力沿水平方向,如图所示,则F合=mgtanθ,根据牛顿第二定律得,
加速度a=.木块所受的弹力N=
.故B、D正确,A、C错误.
故选:BD.
一个物体质量为5kg放在光滑的水平面上,处于静止.从某时刻
t=0起,受到如图所示水平力F的作用,则4s末的速度为______ m/s,前4s的位移为______m.
正确答案
0
3.2
解析
解:由图可知,在0-2s内物体做匀加速直线运动,,
在2-6s内物体做匀减速直线运动,
则前4s内,物体先匀加速运动2s,后以相同的加速度匀减速运动2s,所以4s末的速度为0,
前4s的位移x=+
=
故答案为:0;3.2
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