- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,质量为m=1kg的滑块,在水平力作用下静止在倾角为θ=30°的光滑斜面上,斜面的末端B与水平传送带相接(物块经过此位置滑上皮带时无能量损失),传送带的运行速度为v0=3m/s,长为L=1.4m.今将水平力撤去,当滑块滑到传送带右端C时,恰好与传送带速度相同.已知滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.25(g=10m/s2).求:
(1)水平力撤去后,滑块(在斜面上)的加速度大小;
(2)滑块下滑的高度;
(3)若滑块进入传送带时速度大于3m/s,则滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量为多少.
正确答案
解:(1)滑块受到重力mg和支持力N处于匀加速直线运动状态,根据牛顿第二定律,有:
mgsin30°=ma
解得:a=gsin30°=10×=5m/s2
(2)设滑块从高为h处上滑,到达斜面底端速度为v,下滑过程机械能守恒:
mgh=mv2
解得:v=;
若滑块冲上传送带的速度小于传送带速度,则滑块在带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动,根据动能定理有:
μmgL=mv02-
mv2
联立解得:h=-μL=0.1m;
若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度,则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀速运动,根据动能定理:
-μmgL=mv02-
mv2
解得:h=+μL=0.8m
故滑块下滑的高度可能为0.8m,也可能为0.1m;
(3)设滑块在传送带上运动的时间为t,则t时间内传送带的位移:
s=v0t
由机械能守恒可知:mgh=mv2
解得:v= 对滑块由运动学公式知:
v0=v-at
联立解得:s=v0
滑块相对传送带滑动的位移△s=L-s
相对滑动生成的热量Q=μmg△s=0.5J.
答:(1)水平力撤去后,滑块(在斜面上)的加速度大小为5m/s2;
(2)滑块下滑的高度可能为0.1m,也可能为0.8m;
(3)相对滑块生成的热量为0.5J.
解析
解:(1)滑块受到重力mg和支持力N处于匀加速直线运动状态,根据牛顿第二定律,有:
mgsin30°=ma
解得:a=gsin30°=10×=5m/s2
(2)设滑块从高为h处上滑,到达斜面底端速度为v,下滑过程机械能守恒:
mgh=mv2
解得:v=;
若滑块冲上传送带的速度小于传送带速度,则滑块在带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动,根据动能定理有:
μmgL=mv02-
mv2
联立解得:h=-μL=0.1m;
若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度,则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀速运动,根据动能定理:
-μmgL=mv02-
mv2
解得:h=+μL=0.8m
故滑块下滑的高度可能为0.8m,也可能为0.1m;
(3)设滑块在传送带上运动的时间为t,则t时间内传送带的位移:
s=v0t
由机械能守恒可知:mgh=mv2
解得:v= 对滑块由运动学公式知:
v0=v-at
联立解得:s=v0
滑块相对传送带滑动的位移△s=L-s
相对滑动生成的热量Q=μmg△s=0.5J.
答:(1)水平力撤去后,滑块(在斜面上)的加速度大小为5m/s2;
(2)滑块下滑的高度可能为0.1m,也可能为0.8m;
(3)相对滑块生成的热量为0.5J.
跳伞员从跳伞塔上跳下,当降落伞全部打开时,伞所受的空气阻力大小跟伞下落的平方成正比,满足f=kv2,已知比例系数k=20N•s2/m2,跳伞员与伞的总质量为72kg,设跳伞塔足够高,且人跳离塔后打开伞,试讨论:(g取10m/s2)
(1)跳伞员在空中做什么运动,试作出描述;
(2)当跳伞员的速度为4m/s时,他与伞所受到的阻力为多大,此时下降的加速度多大?
(3)跳伞员最后的下落速度多大?
正确答案
解:(1)跳伞运动员受重力、阻力作用下运动,根据牛顿第二定律知,运动员的加速度a==g-
,可知随着运动员速度的增加,运动员的加速度逐渐减小,故运动员做加速度减小的加速运动,当阻力与重力平衡后做匀速运动;
(2)由题意知,当v=4m/s时运动员受到的阻力f=kv2=20×42N=320N,
运动员的加速度a=.
(3)当运动员的阻力和重务平衡时,速度达到最大,并以此速度匀速下落
即:f=kv2=mg
所以运动员的速度
答:(1)跳伞员在空中先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动;
(2)当跳伞员的速度为4m/s时,他与伞所受到的阻力为320N,此时下降的加速度为5.6m/s2;
(3)跳伞员最后的下落速度为6m/s.
解析
解:(1)跳伞运动员受重力、阻力作用下运动,根据牛顿第二定律知,运动员的加速度a==g-
,可知随着运动员速度的增加,运动员的加速度逐渐减小,故运动员做加速度减小的加速运动,当阻力与重力平衡后做匀速运动;
(2)由题意知,当v=4m/s时运动员受到的阻力f=kv2=20×42N=320N,
运动员的加速度a=.
(3)当运动员的阻力和重务平衡时,速度达到最大,并以此速度匀速下落
即:f=kv2=mg
所以运动员的速度
答:(1)跳伞员在空中先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动;
(2)当跳伞员的速度为4m/s时,他与伞所受到的阻力为320N,此时下降的加速度为5.6m/s2;
(3)跳伞员最后的下落速度为6m/s.
一辆汽车在平直的公路上运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数(
)图象如图所示,若已知汽车的质量为2×103kg,则根据图象所给的信息,可求出( )
正确答案
解析
解:A、对汽车受力分析,受重力、支持力、牵引力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
F-f=ma
其中:F=
联立得:a=-
结合图线,当物体的速度最大时,加速度为零,故结合图象可以知道,a=0时,=0.05,v=20m/s,所以最大速度为20m/s
由图象可知:
-=-2,
0=0.05-
解得:P=80W,f=4×103N
故A正确,BC错误;
D、汽车的初速度未知,汽车做是变加速运动,故加速时间无法求出,故D错误;
故选:A.
如图所示,竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质量为2kg的物体A,处于静止状态.若将一个质量为3kg
的物体B轻放在A上的一瞬间,则A对B的压力大小(g取10m/s2)为______N.
正确答案
12
解析
解:对AB整体分析,将一个质量为3kg的物体B轻放在A上的一瞬间,整体所受的合力为30N,整体加速度a=,隔离对B分析,有:mBg-N=mBa,解得N=mB(g-a)=3×4N=12N.
故答案为:12.
地面上有一物体重为G,今用竖直向上的拉力F作用于物体上.图I、II分别为G和F在0到25s内随时间变化的图象,则加速度a和速度v随时间t在0到25s内的变化图象是( )
正确答案
解析
解:A、B、0-5s,拉力为10N,小于重力,物体不动,故加速度为零;
5-10s,拉力等于重力,加速度为零,物体保持静止;
10-15s内,加速度为:,故15s末速度为:v=at=10×5=50m/s;
15s到20s,拉力逐渐减小,物体先做加速运动后减速前进;
20s-25s,物体做竖直上抛运动,加速度为-g;
故A正确,B错误;
C、D、由于△v=a•△t,故a-t图象与坐标轴包围的面积表示速度变化,故25s速度恰好减为零,故C正确,D错误;
故选AC.
设洒水车的牵引力不变,且所受阻力和重力成正比,未洒水时,物体作匀速运动,洒水时它的运动情况是( )
正确答案
解析
解:设洒水车的牵引力为F,洒水车的质量为m,阻力为kmg,由牛顿第二定律有
F-kmg=ma
得,a=-kg
开始时F=kmg,a=0,随着m减小,a逐渐增大,故酒水车做加速度逐渐增大的加速运动.
故选A
质量分别为10kg和20kg的物体A和B,叠放在水平面上,如图所示,AB间的最大静摩擦力为10N,B与水平面间的摩擦因数μ=0.5,以力F作用于B使AB一起加速运动,则力F的最大值为______N;加速度的最大值为______m/s2.
正确答案
180
1
解析
解:当AB间的静摩擦力达到最大值时F达到最大.
对A有:fmax=mAamax ①;
①②联立代入数据解得:加速度的最大值为 amax==
=1m/s2;
对整体有:F-μ(mA+mB)g=(mA+mB)amax;
代入数据解得:F=180N;
答:力F的最大值为180N;加速度的最大值为1m/s2.
质量为1kg的物体放在水平地面上,从t=0时刻起,物体受到一个方向不变的水平拉力作用,2s后撤去拉力,前4s内物体的速度-时间图象如图所示,则整个运动过程中该物体( )
正确答案
解析
解:A、由图示图象可知,2-4s时:加速度a==
=1m/s2,与牛顿第二定律得:f=ma=1×1=1N,故A正确;
B、由图示图象可知,第1秒内的加速度为a′==
=2m/s2,由牛顿第二定律的:F-f=ma,代入数据解得:F=3N,故B错误;
C、在4s内的位移为x=×(1+4)×2=5m,平均速度:
=
=
=1.25m/s,故C正确;
D、由图示图象可知,物体做单向直线运动,运动方向不变,4s末不会回到出发点,故D错误;
故选:AC.
如图所示,小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连,A置于倾角为37°的光滑固定斜面上,B位于水平传送带的左端,轻绳分别与斜面、传送带平行.传送带始终以速度v0=2m/s向右匀速运动,某时刻B从传送带左端以速度v1=6m/s向右运动,经一段时间回到传送带的左端.已知A、B质量均为1kg,B与传送带间的动摩擦因数为0.2,斜面、轻绳、传送带均足够长,A不会碰到定滑轮,定滑轮的质量与摩擦均不计.g取10m/s2,sin37°=0.6.求:
(1)B向右运动的总时间;
(2)B回到传送带左端时的速度;(计算结果可用根号表示)
正确答案
解:(1)B向右运动减速运动的过程中,刚开始时,B的速度大于传送带的速度,以B为研究的对象,水平方向B受到向左的摩擦力与A对B的拉力,设AB之间绳子的拉力为T1,以向左为正方向,得:T1+μmg=ma1 ①
以A为研究的对象,则A的加速度的大小始终与B是相等的,A向上运动的过程中受力如图,则:
T1-mgsin37°=ma1 ②
联立①②可得: ③
B的速度与传送带的速度相等时所用的时间:
当B的速度与传送带的速度相等之后,B仍然做减速运动,而此时B的速度小于传送带的速度,所以受到的摩擦力变成了向右,所以其加速度也发生了变化,此后B向右运动减速运动的过程中,设AB之间绳子的拉力为T2,以B为研究的对象,水平方向B受到向右的摩擦力与A对B的拉力,则:
T2-μmg=ma2 ④
以A为研究的对象,则A的加速度的大小始终与B是相等的,A向上运动的过程中受力如图,则:
mgsin37°-T2=ma2 ⑤
联立④⑤可得:
当B向右达到最右端时的速度等于0,再经过时间:
B向右运动的总时间:t=t1+t2=1s+1s=2s
(2)B向左运动的过程中,受到的摩擦力的方向仍然向右,仍然受到绳子的拉力,同时,A受到的力也不变,所以它们受到的合力不变,所以B的加速度
t1时间内B的位移:,负号表示方向向右;
t2时间内B的位移:,负号表示方向向右;
B的总位移:x=x1+x2=-4-1=-5m
B回到传送带左端的位移:x3=-x=5m
速度:
答:(1)B向右运动的总时间为2s;
(2)B回到传送带左端时的速度为.
解析
解:(1)B向右运动减速运动的过程中,刚开始时,B的速度大于传送带的速度,以B为研究的对象,水平方向B受到向左的摩擦力与A对B的拉力,设AB之间绳子的拉力为T1,以向左为正方向,得:T1+μmg=ma1 ①
以A为研究的对象,则A的加速度的大小始终与B是相等的,A向上运动的过程中受力如图,则:
T1-mgsin37°=ma1 ②
联立①②可得: ③
B的速度与传送带的速度相等时所用的时间:
当B的速度与传送带的速度相等之后,B仍然做减速运动,而此时B的速度小于传送带的速度,所以受到的摩擦力变成了向右,所以其加速度也发生了变化,此后B向右运动减速运动的过程中,设AB之间绳子的拉力为T2,以B为研究的对象,水平方向B受到向右的摩擦力与A对B的拉力,则:
T2-μmg=ma2 ④
以A为研究的对象,则A的加速度的大小始终与B是相等的,A向上运动的过程中受力如图,则:
mgsin37°-T2=ma2 ⑤
联立④⑤可得:
当B向右达到最右端时的速度等于0,再经过时间:
B向右运动的总时间:t=t1+t2=1s+1s=2s
(2)B向左运动的过程中,受到的摩擦力的方向仍然向右,仍然受到绳子的拉力,同时,A受到的力也不变,所以它们受到的合力不变,所以B的加速度
t1时间内B的位移:,负号表示方向向右;
t2时间内B的位移:,负号表示方向向右;
B的总位移:x=x1+x2=-4-1=-5m
B回到传送带左端的位移:x3=-x=5m
速度:
答:(1)B向右运动的总时间为2s;
(2)B回到传送带左端时的速度为.
一木块放在粗糙水平地面上,分别受到与水平方向成θ1角、θ2角的拉力F1、推力F2,如图,木块的加速度为a.若撤去F2,则木块的加速度( )
正确答案
解析
解:物体受两个外力、重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
水平方向:F1cosθ1+F2cosθ2-f=ma
竖直方向:mg+F2sinθ2-F1sinθ1-N=0
其中:f=μN
解得:a=
当撤去F2,F2cosθ2-μF2sinθ2可能变大、变小、不变;
故AB错误,CD正确;
故选:CD.
扫码查看完整答案与解析