- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图甲所示,用一水平外力F推着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示,若重力加速度g取10m/s2.根据图乙中所提供的信息可以计算出(sin37°=0.6)( )
正确答案
解析
解:物体受重力、拉力和支持力,根据牛顿第二定律.图线的纵轴截距为-6m/s2,则gsinθ=6,解得斜面的倾角θ=37°.
图线的斜率:,因为sinθ=0.6,则cosθ=0.8,所以m=2kg.
物体刚好静止在斜面上时,a=0,故,
解得F=mgtanθ=15N;
故A、B、C正确,D错误.
故选:ABC
(2015秋•抚顺校级月考)质量为2kg、长度为2.5m的长木板B在光滑的水平地面上以4m/s的速度向右运动,将一可视为质点的物体A轻放在B的右端,若A与B之间的动摩擦因数为0.2,A的质量为m=1kg.g=10m/s2,求
(1)说明此后A、B的运动性质;
(2)分别求出A、B的加速度;
(3)经过多少时间A从B上滑下;
(4)A滑离B时,A、B的速度分别为多大?A、B的位移分别为多大?
(5)若木板B足够长,最后A、B的共同速度;
(6)当木板B为多长时,A恰好没从B上滑下(B木板至少为多长,A才不会从B上滑下?)
正确答案
解:(1)A在水平方向上受到向右的摩擦力,做匀加速直线运动,B在水平方向上受到向左的摩擦力,做匀减速直线运动.
(2)根据牛顿第二定律得,=2m/s2;B的加速度大小
.
(3)根据得,
代入数据解得t=1s.
(4)A滑离B时,A的速度vA=aAt=2×1m/s=2m/s,B的速度vB=v0-aBt=4-1×1m/s=3m/s.
A的位移,B的位移
m=3.5m.
(5)设经过t′时间,A、B的速度相等,则有aAt′=v0-aBt′,
解得,
则A、B的共同速度,
(6)木板的至少长度L==
m=
.
答:(1)A做匀加速直线运动,B做匀减速直线运动.
(2)A、B的加速度分别为2m/s2、1m/s2.
(3)经过1s时间A从B上滑下;
(4)A滑离B时,A、B的速度分别为2m/s、3m/s,位移分别为1m、3.5m.
(5)最后A、B的共同速度为.
(6)当木板B为时,A恰好没从B上滑下.
解析
解:(1)A在水平方向上受到向右的摩擦力,做匀加速直线运动,B在水平方向上受到向左的摩擦力,做匀减速直线运动.
(2)根据牛顿第二定律得,=2m/s2;B的加速度大小
.
(3)根据得,
代入数据解得t=1s.
(4)A滑离B时,A的速度vA=aAt=2×1m/s=2m/s,B的速度vB=v0-aBt=4-1×1m/s=3m/s.
A的位移,B的位移
m=3.5m.
(5)设经过t′时间,A、B的速度相等,则有aAt′=v0-aBt′,
解得,
则A、B的共同速度,
(6)木板的至少长度L==
m=
.
答:(1)A做匀加速直线运动,B做匀减速直线运动.
(2)A、B的加速度分别为2m/s2、1m/s2.
(3)经过1s时间A从B上滑下;
(4)A滑离B时,A、B的速度分别为2m/s、3m/s,位移分别为1m、3.5m.
(5)最后A、B的共同速度为.
(6)当木板B为时,A恰好没从B上滑下.
如图AB两滑环分别套在间距为1m的两根光滑平直杆上,A和B的质量之比为1:3,用一自然长度为1m的轻弹簧将两环相连,在 A环上作用一沿杆方向大小为20N的拉力F,当两环都沿杆以相同的加速度a运动时,弹簧与杆夹角为53°.(cos53°=0.6)求:
(1)弹簧的劲度系数为多少?
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,A的加速度为a′,a′与a之间比为多少?
正确答案
解:(1)设A和B的质量分别为m和3m.以两球和弹簧组成的整体为研究对象,根据牛顿第二定律得
a==
再以A球为研究对象,则有
解得F弹=25N
弹簧伸长的长度为x=
由胡克定律得,F弹=kx
解得k=100N/m
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,弹簧的弹力没有来得及变化,
根据牛顿第二定律得
对A:F弹cos53°=ma1
对B:F弹cos53°=3ma2
得到a1:a2=3:1
答:
(1)弹簧的劲度系数为100N/m.
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,A的加速度为a′,a′与a之比为3:1.
解析
解:(1)设A和B的质量分别为m和3m.以两球和弹簧组成的整体为研究对象,根据牛顿第二定律得
a==
再以A球为研究对象,则有
解得F弹=25N
弹簧伸长的长度为x=
由胡克定律得,F弹=kx
解得k=100N/m
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,弹簧的弹力没有来得及变化,
根据牛顿第二定律得
对A:F弹cos53°=ma1
对B:F弹cos53°=3ma2
得到a1:a2=3:1
答:
(1)弹簧的劲度系数为100N/m.
(2)若突然撤去拉力F,在撤去拉力F的瞬间,A的加速度为a′,a′与a之比为3:1.
如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定的斜面底端有一质量m=2.0kg的物体,物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25.现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=18.0N,方向平行斜面向上.经时间t=2.0s绳子突然断了.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
求:(1)绳断时物体的速度大小.
(2)物体沿斜面向上运动的最大距离?
(3)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间?
正确答案
解:(1)物体向上运动过程中,由牛顿第二定律得:
F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1,
代入解得:a1=1m/s2,
绳断时物体的速度大小:v1=a1t=1×2=2m/s;
(2)绳断时,物体距斜面底端:x1=a1t2=
×2×22=2m.
断绳后,物体向上运动过程中,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2,
代入数据解得:a2=8m/s2,
物体做减速运动时间:t2==
=0.25s,
减速运动位移:x2==
=0.25m,
物体向上运动的最大距离:x=x1+x2=2+0.25=2.25m;
(3)物体沿斜面向下运动过程中,由牛顿第二定律得:
mgsinθ-μmgcosθ=ma3,
代入数据解得:a3=4m/s2,
由x=at2可知,物体滑到底端需要的时间:
t3==
≈1.06s,
从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间:
t总=t2+t3=0.25+1.06=1.31s;
答:(1)绳断时物体的速度大小为2m/s2.
(2)物体沿斜面向上运动的最大距离为2.25m.
(3)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间为1.31s.
解析
解:(1)物体向上运动过程中,由牛顿第二定律得:
F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1,
代入解得:a1=1m/s2,
绳断时物体的速度大小:v1=a1t=1×2=2m/s;
(2)绳断时,物体距斜面底端:x1=a1t2=
×2×22=2m.
断绳后,物体向上运动过程中,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2,
代入数据解得:a2=8m/s2,
物体做减速运动时间:t2==
=0.25s,
减速运动位移:x2==
=0.25m,
物体向上运动的最大距离:x=x1+x2=2+0.25=2.25m;
(3)物体沿斜面向下运动过程中,由牛顿第二定律得:
mgsinθ-μmgcosθ=ma3,
代入数据解得:a3=4m/s2,
由x=at2可知,物体滑到底端需要的时间:
t3==
≈1.06s,
从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间:
t总=t2+t3=0.25+1.06=1.31s;
答:(1)绳断时物体的速度大小为2m/s2.
(2)物体沿斜面向上运动的最大距离为2.25m.
(3)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间为1.31s.
物理实验小组利用如图所示的自制实验装置进行探究实验.沿竖直墙面固定一根刻度尺,使刻度尺的零刻度与水平地面重合,在墙上,距离地面L的P点固定一小定滑轮,用一根轻质尼龙丝线绕过定滑轮,两端拴接质量不等的两个物体A、B.开始时,将两物体处于相等高度位置,丝线绷直;通过刻度尺,记录A,B两物体距离地面的高度为h;然后,同时由静止释放A、B物体,较重的A物体竖直下落与地面相碰后静止,较轻的B物体仍向上运动,观察B物体所能到达的最大高度为2.5h,并记录下来.根据上述测量的物理量可计算A、B两物体质量之比
=______.
正确答案
3:1
解析
解:A、B整体的加速度a=.
根据速度位移公式得,A到达地面的速度.
此时B继续上升的高度h′=2.5h-h=1.5h.
根据速度位移公式有v2=2gh′
联立解得.
故答案为:3:1
一个放在水平面上的木块质量m为2kg.在水平方向受到F1、F2的作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=8N,动摩擦因数μ=0.2.重力加速度g=10m/s2,求
(1)木块受到的摩擦力的大小、方向;
(2)撤去力F2后,木块的加速度的大小和方向;
(3)若撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块.则木块要经过多少时间能追上该小动物.
正确答案
解:(1)木块在水平方向受到F1、F2的作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=8N,根据平衡条件,静摩擦力为:
f0=F1-F2=10-8=2N 与F2同向,向左;
(2)滑动摩擦力:f=μN=μmg=0.2×2×10=4N
撤去力F2后,物体受重力、支持力、推力F1、滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
F1-f=ma
解得:
a= 向右
(3)撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块,追赶过程,有:
vt=
解得:
t=0(开始时刻)或t=
答:(1)木块受到的摩擦力的大小为2N,方向向左;
(2)撤去力F2后,木块的加速度的大小为3m/s2,方向向右;
(3)若撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块.则木块要经过4s时间能追上该小动物.
解析
解:(1)木块在水平方向受到F1、F2的作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=8N,根据平衡条件,静摩擦力为:
f0=F1-F2=10-8=2N 与F2同向,向左;
(2)滑动摩擦力:f=μN=μmg=0.2×2×10=4N
撤去力F2后,物体受重力、支持力、推力F1、滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
F1-f=ma
解得:
a= 向右
(3)撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块,追赶过程,有:
vt=
解得:
t=0(开始时刻)或t=
答:(1)木块受到的摩擦力的大小为2N,方向向左;
(2)撤去力F2后,木块的加速度的大小为3m/s2,方向向右;
(3)若撤去力F2瞬间,恰有一小动物以v=6m/s的速度匀速同方向飞经木块.则木块要经过4s时间能追上该小动物.
如图所示,物体A放在物体B上,物体B放在光滑的水平面上,已知mA=6kg,mB=2kg,A、B间动摩擦因数μ=0.2,A物上系一细线,细线能承受的最大拉力是20N,水平向右拉细线,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下述中正确的是(g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:当A、B发生相对运动时的加速度为:a==6m/s2
则发生相对运动时最大拉力为:F=(mA+mB)a=8×6N=48N.知在绳子承受的最大拉力范围内,A、B始终保持静止.故AB错误,D正确
当F=16N时,整体的加速度a′==2m/s2
则B受A的摩擦力f=mBa′=4N,故C正确;
故选:CD.
如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其它外力及空气阻力,则中间一质量为m的土豆A受到其它土豆对它的总作用力大小应是( )
正确答案
解析
解:对整体分析,a==μg,方向水平向左.
隔离对土豆分析,土豆受重力、其它土豆对它的作用力,如右图所示:
根据牛顿第二定律得:F合=ma=μmg.
根据平行四边形定则,其它土豆对它的作用力为:
F==
.
故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
如图所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB、BC两段,AB=2BC.小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2.已知P由静止开始从A点释放,恰好能滑到C点而停下,那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是( )
正确答案
解析
解:A点释放,恰好能滑动到C点,物块受重力、支持力、滑动摩擦力.
设斜面AC长为L,
运用动能定理研究A点释放,恰好能滑动到C点而停下,列出等式:
mgLsinθ-μ1mgcosθ×-μ2mgcosθ×
=0-0
解得:.
故选:C.
如图所示,物体从光滑斜面上A点由静止开始匀加速下滑,经过B点进入水平直路面匀减速运动,物体经过B点前后可认为速度大小不变,物体最后停在C点.每隔0.2s通过速度传感器测出物体的瞬时速度,部分数据如表所示.取g=10m/s2,试分析求解:
(1)斜面的倾角α;
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数μ;
(3)t=0.6s时物体的瞬时速度v.
正确答案
解:(1)由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为a1==5m/s2,
根据牛顿第二定律有:mg sin α=ma1,代入数据,可得:α=30°,
(2)由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为:a2==2m/s2,
根据牛顿第二定律:μmg=ma2,
可得:μ=0.2,
(3)a1t=v‘+a2(t'-t0)
解得:t0=0.5s
因此t=0.6s时瞬时速度大小为:v=a1t0-a2t″=5×0.5m/s-2×0.1m/s=2.3m/s
答:(1)斜面的倾角α=30°;
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2;
(3)t=0.6s时物体的瞬时速度为2.3m/s.
解析
解:(1)由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为a1==5m/s2,
根据牛顿第二定律有:mg sin α=ma1,代入数据,可得:α=30°,
(2)由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为:a2==2m/s2,
根据牛顿第二定律:μmg=ma2,
可得:μ=0.2,
(3)a1t=v‘+a2(t'-t0)
解得:t0=0.5s
因此t=0.6s时瞬时速度大小为:v=a1t0-a2t″=5×0.5m/s-2×0.1m/s=2.3m/s
答:(1)斜面的倾角α=30°;
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2;
(3)t=0.6s时物体的瞬时速度为2.3m/s.
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