- 牛顿第二定律
- 共12933题
一小物块以某一初速度滑上水平足够长的固定木板,经一段时间t后停止.现将该木板改置成倾角为30°的斜面,让该小物块以相同大小的初速度沿木板上滑.则小物块上滑到最高位置所需时间t′与t之比为(设小物块与木板之间的动摩擦因数为μ)( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得,物块在水平木板上的加速度大小,
在倾斜木板上的加速度大小=gsin30°+μgcos30°,
根据速度时间公式得,v=at,解得时间之比.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
如图甲所示,让小球从光滑斜面顶端由静止开始滑下,改变斜面倾角θ,其他条件不变,多次重复测量.若小球对斜面的压力为FN、最大压力为FNm,小球运动的加速度为a,最大加速度为am,则
、
随θ变化的关系分别对应图乙中的( )
正确答案
解析
解:对小球进行受力分析,则有:N=mgcosθ;
随着θ的增大,N减小,则随θ变化的关系图象为③;
根据牛顿第二定律得:a==gsinθ;
随着θ的增大,a增大,故随θ变化的关系图象是②;
故选:B.
如图,在某矿井升降机内分别用测力计和轻绳悬挂着物体A和B,轻绳与竖直方向夹角为37°,已知物体A的质量为0.5kg,B物体的质量为80kg.当升降机在竖直方向做匀变速运动时,升降机内的观察者发现测力计的示数为6N,g取10m/s2,求此时:
(1)轻绳对物体B的拉力大小;
(2)物体B对升降机侧壁的压力大小.
正确答案
解:对A分析得:F-mAg=mAa,
解得:a==2m/s2
对B受力分析,根据正交分解有:Tcos37°-mBg=mBa
Tsin37°=N
联立两式解得:T=1200N,N=720N.
根据牛顿第三定律知,物体B对升降机侧壁的压力大小为720N
答:细绳对物体B的拉力和物体B对升降机侧壁的压力分别为1200N,720N.
解析
解:对A分析得:F-mAg=mAa,
解得:a==2m/s2
对B受力分析,根据正交分解有:Tcos37°-mBg=mBa
Tsin37°=N
联立两式解得:T=1200N,N=720N.
根据牛顿第三定律知,物体B对升降机侧壁的压力大小为720N
答:细绳对物体B的拉力和物体B对升降机侧壁的压力分别为1200N,720N.
如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上.A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为
μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F,则( )
正确答案
解析
解:AB之间的最大静摩擦力为:fmax=μmAg=2μmg,B与地面间的最大静摩擦力为:f地=μ(mA+mB)g=μmg,
A、当 F<2 μmg 时,F<fmax,AB之间不会发生相对滑动,B与地面间发生相对滑动,故A错误.
B、当 F=2μmg 时,F=fmax,AB间相对静止,对整体由牛顿第二定律有:
a=,故B正确.
C、当B与A恰好相对滑动时,A对B的摩擦力是2μmg,B受到的合力是:fmax-f地=2μmg-μmg=μmg,
此时B的加速度:,假设AB相对静止,则aB=aA,
此时A受到的最小拉力:Fm=mAaA+μmAg=2m×μg+μ×2mg=4μmg,
所以当 F>3μmg 时,AB间不一定会发生相对滑动,故C错误.
D、A对B的最大摩擦力为2μmg,B受到的地面的最大静摩擦力为μmg,B的合外力:F合=2μmg-μmg=μmg,无论F为何值,加速度更不会超过μg,故D正确.
故选:BD
一个铁钉与一个小棉花团同时从同一高度下落,总是铁钉先落地,这是因为( )
正确答案
解析
解:A、根据牛顿第二定律,有:;
铁钉先落地说明铁钉的加速度大,空气阻力与质量的比值小,故A错误;
B、铁钉比棉花团密度大,不是加速度大的直接原因,直接原因是空气阻力与质量的比值小,故B错误;
C、铁钉先落地说明铁钉的加速度大,故C正确;
D、一个铁钉和一个小棉花团同时从同一高度下落,都受到空气阻力的影响,铁钉的重力加速度和棉花团重力加速度相等,故D错误;
故选C.
(2015秋•菏泽期末)如图所示,质量M=20kg的物体从光滑斜面上高度H=0.8m处释放,到达底端时水平进入水平传送带(不计斜面底端速度大小的损失,即在斜面底端速度方向迅速变为水平,大小不变),传送带由一电动机驱动着匀速向左转动,速率为3m/s.已知物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1.物体冲上传送带后就移走光滑斜面.(g取10m/s2).
(1)物体滑上传送带A点时的速度大小.
(2)若两皮带轮AB之间的距离是6m,物体将从哪一边离开传送带?
(3)若皮带轮间的距离足够大,从M滑上到离开传送带的整个过程中,求M和传送带间相对位移.
正确答案
解:(1)物体从斜面上匀加速下滑,根据牛顿第二定律,有:
a=gsinθ
又
解得物体滑到底端时的速度:
(2)以地面为参照系,物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为:
a=
物体从滑上传送带到相对地面速度减小到零,对地向右发生的位移为:
=
=8m>6m
表明物体将从右边离开传送带.
(3)以地面为参考系,若两皮带轮间的距离足够大,则物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,后向左做匀加速运动,直到速度与传送带速度相等后与传送带相对静止,从传送带左端掉下,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为:
a=
取向右为正方向,物体发生的位移为:
=
=3.5m
物体运动的时间为:
=7s
这段时间内皮带向左运动的位移大小为:
s2=vt=3×7=21m
物体相对于传送带滑行的距离为:
△s=s1+s2=24.5m
答:(1)物体滑上传送带A点时的速度大小为4m/s;
(2)若两皮带轮AB之间的距离是6m,物体将从右边离开传送带;
(3)M和传送带间相对位移为24.5m.
解析
解:(1)物体从斜面上匀加速下滑,根据牛顿第二定律,有:
a=gsinθ
又
解得物体滑到底端时的速度:
(2)以地面为参照系,物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为:
a=
物体从滑上传送带到相对地面速度减小到零,对地向右发生的位移为:
=
=8m>6m
表明物体将从右边离开传送带.
(3)以地面为参考系,若两皮带轮间的距离足够大,则物体滑上传送带后向右做匀减速运动直到速度为零,后向左做匀加速运动,直到速度与传送带速度相等后与传送带相对静止,从传送带左端掉下,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度大小为:
a=
取向右为正方向,物体发生的位移为:
=
=3.5m
物体运动的时间为:
=7s
这段时间内皮带向左运动的位移大小为:
s2=vt=3×7=21m
物体相对于传送带滑行的距离为:
△s=s1+s2=24.5m
答:(1)物体滑上传送带A点时的速度大小为4m/s;
(2)若两皮带轮AB之间的距离是6m,物体将从右边离开传送带;
(3)M和传送带间相对位移为24.5m.
如图所示,水平传送带以5m/s的恒定速度运动,传送带长L=7.5m,今在其左端A将一工件轻轻放在上面,工件被带动,传送到右端B,已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,试求:工件经多少时间由传送带左端A运动到右端B?(取g=10m/s2)
正确答案
解:物体运动的加速度为a,由牛顿第二定律得μmg=ma
工件达到与皮带共同速度所用时间为 t1==
=1s
在此时间内工件对地位移 x1=at2
因2.5m<7.5m,所以工件随皮带一起匀速运动,到B点又用时t2
则:x-x1=vt2
所以 t2=1s
工件在带上运动的总时间:t=t1+t2=2s
答:工件经2s由传送带左端A运动到右端B.
解析
解:物体运动的加速度为a,由牛顿第二定律得μmg=ma
工件达到与皮带共同速度所用时间为 t1==
=1s
在此时间内工件对地位移 x1=at2
因2.5m<7.5m,所以工件随皮带一起匀速运动,到B点又用时t2
则:x-x1=vt2
所以 t2=1s
工件在带上运动的总时间:t=t1+t2=2s
答:工件经2s由传送带左端A运动到右端B.
如图所示,物块A、B质量相等,在恒力F作用下,在水平面上做匀加速直线运动.若物块与水平面间接触面光滑,物块A的加速度大小为a1,物块A、B间的相互作用力大小为N1;若物块与水平面间接触面粗糙,且物块A、B与水平面间的动摩擦因数相同,物块B的加速度大小为a2,物块A、B间的相互作用力大小为N2,则以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:接触面光滑时,整体分析:=
,对B分析:
.
接触面粗糙时,整体分析:,可知a1>a2;故B正确,A错误.
对B分析:,则N1=N2.故C正确.
对A分析,F-N1=mAa1,可知N1<F,故D正确.
故选:BCD.
如图所示,长L=1.3m,质量M=5.0kg的平板小车A静止在光滑的水平面上,小车左端放有质量m=1.0kg的木块B(可以看作质点),木块B与小车A之间的动摩擦因数μ=0.20,现用水平恒力F拉动木块B在小车A上滑行.求:
(1)木块B在平板小车A上滑行时,小车A的加速度大小及方向;
(2)若F=5N,则木块B和小车A脱离时的速率分别是多少;
(3)从木块B刚开始运动到A、B脱离的过程中,水平恒力F对木块B所做的功.
正确答案
解:(1)小车A受力如图所示,重力Mg、水平面的支持力FN1,木块的压力FN2、水平向右的滑动摩擦力F1.
设小车的加速度为a1
根据牛顿第二定律得 F1=Ma1,
又F1=μFN2
木块B的受力如图所示,重力mg、木块的支持力FN2、水平向左的滑动摩擦力F1和水平力F,且竖直方向力平衡,有mg=FN2、
联立以上三式得 a1=
代入解得,a1=0.4m/s2,方向水平向右.
(2)当水平恒力F=5N时:
根据牛顿第二定律,设小木块B的加速度为a2
对木块B 有F-F1=ma2
代入数据,小木块B的加速度 a2=3.0 m/s2
设小木块B从小车A的右端与A脱离时,经历的时间为t,A的位移为s,速率为vA,B的位移为(s+L),速率为vB.
由于A、B均做初速度为零的匀加速直线运动,有
s+L=,vA=a1t,vB=a2t
代入解得,s=0.20m,s+L=1.5m,t=1s,vA=0.4m/s,vB=3m/s
(3)水平恒力F所做的功为W=F(s+L)=7.5J
答:
(1)木块B在平板小车A上滑行时,小车A的加速度大小为0.4m/s2,方向水平向右.
(2)若F=5N,木块B和小车A脱离时的速率分别是4m/s和3m/s;
(3)从木块B刚开始运动到A、B脱离的过程中,水平恒力F对木块B所做的功为7.5J.
解析
解:(1)小车A受力如图所示,重力Mg、水平面的支持力FN1,木块的压力FN2、水平向右的滑动摩擦力F1.
设小车的加速度为a1
根据牛顿第二定律得 F1=Ma1,
又F1=μFN2
木块B的受力如图所示,重力mg、木块的支持力FN2、水平向左的滑动摩擦力F1和水平力F,且竖直方向力平衡,有mg=FN2、
联立以上三式得 a1=
代入解得,a1=0.4m/s2,方向水平向右.
(2)当水平恒力F=5N时:
根据牛顿第二定律,设小木块B的加速度为a2
对木块B 有F-F1=ma2
代入数据,小木块B的加速度 a2=3.0 m/s2
设小木块B从小车A的右端与A脱离时,经历的时间为t,A的位移为s,速率为vA,B的位移为(s+L),速率为vB.
由于A、B均做初速度为零的匀加速直线运动,有
s+L=,vA=a1t,vB=a2t
代入解得,s=0.20m,s+L=1.5m,t=1s,vA=0.4m/s,vB=3m/s
(3)水平恒力F所做的功为W=F(s+L)=7.5J
答:
(1)木块B在平板小车A上滑行时,小车A的加速度大小为0.4m/s2,方向水平向右.
(2)若F=5N,木块B和小车A脱离时的速率分别是4m/s和3m/s;
(3)从木块B刚开始运动到A、B脱离的过程中,水平恒力F对木块B所做的功为7.5J.
如图所示,质量为M=2kg的长方木板放在粗糙水平地面上,与地面之间的动摩擦因数为μ1=0.1,现对长木板施加水平恒力F=5N使其从静止开始运动,当木板速度为lm/s时,让一质量为m=lkg、大小可忽略的金属块以2m/s的速度向左滑上长木板,金属块与木板之间的动摩擦因数为μ2=0.2,最终金属块与长木板相对静止,取g=10m/s2.求:
(1)经过多长时间,金属块与长木板相对静止;
(2)最终m相对于A滑行的距离.
正确答案
解:(1)对M,当m滑上后,根据牛顿第二定律,有:
F-μ1(M+m)g-μ2mg=MaM ①
对m,根据牛顿第二定律,有:
μ2mg=mam ②
解得:aM=0, ③
设经时间t相对静止,则
1=-2+amt
解得t=1.5s
当木板从静止开始运动,当速度为lm/s时,
所需要的时间为t′==
=
s
因此金属块与长木板相对静止,共需要的时间为t总=t+t′=2.17s
(2)m相对于地面的位移:
M相对于地面的位移:
S2=vt=1×1.5=1.5m
m相对于M滑行距离:
S=|S1-S2|=2.25m
答:(1)经过2.17s时间,金属块与长木板相对静止;
(2)最终m相对于A滑行的距离为2.25m.
解析
解:(1)对M,当m滑上后,根据牛顿第二定律,有:
F-μ1(M+m)g-μ2mg=MaM ①
对m,根据牛顿第二定律,有:
μ2mg=mam ②
解得:aM=0, ③
设经时间t相对静止,则
1=-2+amt
解得t=1.5s
当木板从静止开始运动,当速度为lm/s时,
所需要的时间为t′==
=
s
因此金属块与长木板相对静止,共需要的时间为t总=t+t′=2.17s
(2)m相对于地面的位移:
M相对于地面的位移:
S2=vt=1×1.5=1.5m
m相对于M滑行距离:
S=|S1-S2|=2.25m
答:(1)经过2.17s时间,金属块与长木板相对静止;
(2)最终m相对于A滑行的距离为2.25m.
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