- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,车厢在水平路面上沿直线加速前进,车厢中挂着一个质量为m的物体,悬线跟竖直方向成37°角,这时车厢的加速度为______.
车可能的运动状态:______.
正确答案
7.5m/s2
向右做匀加速直线运动,或向左做匀减速直线运动.
解析
解:隔离对物体分析,根据牛顿第二定律得,a==7.5m/s2,方向向右.
车可能向右做匀加速直线运动,或向左做匀减速直线运动.
故答案为:7.5m/s2,向右做匀加速直线运动,或向左做匀减速直线运动.
如图所示,在光滑的水平面上叠放两物体A和B,其中上面的物体A质量为m,下面较大一点的物体B质量为2m,且两物体间的动摩擦因数为μ,并认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等.现再用一根不计质量的轻绳通过理想定滑轮(不计摩擦和质量)分别与两物体相连,并用水平恒力F拉定滑轮.为使两物体不发生相对滑动,力F最大不能超过( )
正确答案
解析
解:当F最大时,A、B间的摩擦力达到最大静摩擦力,即为μmg.
对整体分析,整体的加速度a=,
隔离对A分析,
解得F=6μmg.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
如图所示,质量为m的木板放在倾角为θ的光滑固定斜面上,用一根轻绳拴着长木板静止在斜面上,质量为M=2m的人站在木板上,当绳子突然断开时,人立即在木板上奔跑,假如人的脚与板接触处不打滑.人的脚与木板间的滑动摩擦因数为μ,重力加速度为g.
(1)要保持木板相对斜面静止,人应以多大的加速度朝什么方向跑动?
(2)要保持人相对于斜面的位置不变,人在原地奔跑而使木板以多大的加速度朝什么方向运动?
正确答案
解:(1)要保持木板相对斜面静止,木板要受到沿斜面向上的静摩擦力F与使木板下滑的重力分力平衡,即mgsingθ=F
根据作用力与反作用力的性质可知,人受到木板对他沿斜面向下的静摩擦力,所以人受到的合力为Mgsinθ+F,由牛顿第二定律得Mgsinθ+F=Ma
解得=
,方向沿斜面向下
(2)要保持人相对于斜面的位置不变,即人处于平衡状态,F为人脚受到的静摩擦力且沿斜面向上,因此木板受到沿斜面向下的静摩擦力,对人有Mgsinθ=F,
木板受到的合力为mgsinθ+F,由牛顿第二定律得mgsinθ+F=ma
解得=3gsinθ,方向沿斜面向下
答:(1)要保持木板相对斜面静止,人应以的加速度,方向沿斜面向下运动.
(2)要保持人相对于斜面的位置不变,人在原地奔跑而使木板以3gsinθ的加速度,方向沿斜面向下运动.
解析
解:(1)要保持木板相对斜面静止,木板要受到沿斜面向上的静摩擦力F与使木板下滑的重力分力平衡,即mgsingθ=F
根据作用力与反作用力的性质可知,人受到木板对他沿斜面向下的静摩擦力,所以人受到的合力为Mgsinθ+F,由牛顿第二定律得Mgsinθ+F=Ma
解得=
,方向沿斜面向下
(2)要保持人相对于斜面的位置不变,即人处于平衡状态,F为人脚受到的静摩擦力且沿斜面向上,因此木板受到沿斜面向下的静摩擦力,对人有Mgsinθ=F,
木板受到的合力为mgsinθ+F,由牛顿第二定律得mgsinθ+F=ma
解得=3gsinθ,方向沿斜面向下
答:(1)要保持木板相对斜面静止,人应以的加速度,方向沿斜面向下运动.
(2)要保持人相对于斜面的位置不变,人在原地奔跑而使木板以3gsinθ的加速度,方向沿斜面向下运动.
如图所示,某同学在地面上拉着一个质量为m=30kg的物体匀速前进,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,斜向上的拉力F1与水平面夹角为θ=37°,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:(计算结果可用分数)
(1)拉力F1为多少?
(2)如果把F1改与水平面夹角也为θ=37°斜向下的推力F2,要求物体匀速前进,则F2为多少?
正确答案
解:(1)物体在水平方向做匀速直线运动,由平衡条件得:
F1cos37°=μ(mg-F1sin37°),
解得:F1=≈65.2N;
(2)物体在水平方向做匀速直线运动,由平衡条件得:
F1cos37°=μ(mg+F1sin37°),
解得:F1=≈88.2N;
答:(1)拉力F1为65.2N;
(2)如果把F1改与水平面夹角也为θ=37°斜向下的推力F2,要求物体匀速前进,则F2为88.2N.
解析
解:(1)物体在水平方向做匀速直线运动,由平衡条件得:
F1cos37°=μ(mg-F1sin37°),
解得:F1=≈65.2N;
(2)物体在水平方向做匀速直线运动,由平衡条件得:
F1cos37°=μ(mg+F1sin37°),
解得:F1=≈88.2N;
答:(1)拉力F1为65.2N;
(2)如果把F1改与水平面夹角也为θ=37°斜向下的推力F2,要求物体匀速前进,则F2为88.2N.
小物块以一定的初速度冲上一个足够长的倾角为37°的固定斜面,某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机做出了小物块上滑过程的速度-时间图线,如图所示.(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;
(2)小物块向上运动的最大距离;
(3)小物块与斜面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)v-t图象的斜率表示加速度,故:
a=
(2)v-t图象与坐标轴围成的面积表示位移大小,故:
x=
(3)根据牛顿第二定律得:
-mgsin37°-μN=ma
而N-mgcos37°=0
解得:μ=0.25
答:(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小为8m/s2;
(2)小物块向上运动的最大距离为4m;
(3)小物块与斜面间的动摩擦因数为0.25.
解析
解:(1)v-t图象的斜率表示加速度,故:
a=
(2)v-t图象与坐标轴围成的面积表示位移大小,故:
x=
(3)根据牛顿第二定律得:
-mgsin37°-μN=ma
而N-mgcos37°=0
解得:μ=0.25
答:(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小为8m/s2;
(2)小物块向上运动的最大距离为4m;
(3)小物块与斜面间的动摩擦因数为0.25.
如图甲所示,在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力随位移x变化的图象乙所示,已知物体与底面间的动摩擦因数μ=0.5,g=10m/s2,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物体先做加速运动,当推力小于摩擦力时开始做减速运动,故A错误.
B、由图象得到推力对物体做功等于“面积”,得推力做功为:
W=200J
根据动能定理:
W-μmgxm=0,
代入数据解得:xm=10m,
故B正确.
C、由图象可得推力随位移x是变化的,当推力等于摩擦力时,加速度为0,速度最大,则:
F=μmg=20N,
由图得到F与x的函数关系式为:
F=100-25x,
代入数据得:x=3.2m,
由动能定理可得:
-20×3.2=
,
解得:vm=8m/s,故C错误.
D、拉力一直减小,而摩擦力不变,故加速度先减小后增大,故D错误.
故选:B.
一个物体在恒力F的作用下产生的加速度为a;现在把该物体的质量减小到原来的,则减小到原来的
,那么此时物体的加速度为( )
正确答案
解析
解:由牛顿第二定律可知:F=ma;
a=,
现在把该物体的质量减小到原来的,则减小到原来的
,加速度增大为原来的
倍,所以加速度为
a;
故选:C
趣味运动会上运动员手持网球拍托球沿水平面匀加速跑,设球拍和球质量分别为M、m,球拍平面和水平面之间夹角为θ,球拍与球保持相对静止,它们间摩擦力及空气阻力不计,则( )
正确答案
解析
解:A、B、C对网球:受到重力mg和球拍的支持力N,作出力图如图,
根据牛顿第二定律得:
Nsinθ=ma
Ncosθ=mg
解得,a=gtanθ,N=,故A正确、B错误;
以球拍和球整体为研究对象,如图2,根据牛顿第二定律得:
运动员对球拍的作用力为F=,故C错误.
D、当a>gtanθ时,网球将向上运动,由于gsinθ与gtanθ的大小关系未知,故球不一定沿球拍向上运动.故D错误.
故选:A.
如图所示,质量分别为mA=1kg、mB=2kg的球A、B,由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在正在竖直向上做匀减速运动的电梯内,细线承受的拉力为F=15N,此时突然剪断细线,在绳断的瞬间,弹簧的弹力大小为F′=______N;小球A的加速度大小为aA=______m/s2.
正确答案
10
20
解析
解:根据题意,对AB整体受力分析有:
AB整体受线的拉力F和重力(mA+mB)g,根据牛顿第二定律有(mA+mB)g-F=(mA+mB)=a
整体有:
对B球进行受力分析有:
mBg-F′=mBa
则:F′=mB(g-a)=2×(10-5)N=10N
剪断绳子后,小球A的受力:F′+mAg=mAa′
得:
故答案为:10;20
质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示.重力加速度g取10m/s2,则物体在t=0至t=12s这段时间的位移大小为( )
正确答案
解析
解:对物体受力分析可知,0到3s内,由于滑动摩擦力为:=
=0.2×20N=4N,恰好等于外力F大小,所以物体仍能保持静止状态,
3到6s内,物体产生的加速度为:a==
,发生的位移为:
=
=
=9m
6到9s内,物体所受的合力为零,做匀速直线运动,由于6s时的速度为:v=at=2×3=6m/s,所以发生的位移为:=vt=6×(9-6)=18m
9到12s内,物体做匀加速直线运动,发生的位移为:=vt
=6×3+
=27m
所以总位移为:x=0=9+18+27=54m,所以B正确;
故选:B
扫码查看完整答案与解析