- 牛顿第二定律
- 共12933题
(2015秋•大庆校级期中)如图,将小砝码至于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为M和m,各接触面间的动摩擦因数均为μ,砝码与纸板左端的距离及桌面右端的距离均为d.现用水平向右的恒定拉力F拉动纸板,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当纸板相对砝码运动时,纸板所受的摩擦力:μ(M+m)g+μMg,故A错误.
B、设砝码的加速度为a1,纸板的加速度为a2,则有:μMg=Ma1,F-μMg-μ(M+m)g=ma2,发生相对运动需要a2>a1,解得:F>2μ(M+m)g,故B正确.
C、若砝码与纸板分离时的速度小于,砝码匀加速运动的位移小于
=
,匀减速运动的位移小于
=
=
,则总位移小于d,不会从桌面掉下,故C正确.
D、当F=μ(2M+4m)g时,砝码未脱离时的加速度a1=μg,纸板的加速度:a2==3μg,根据
a2t2-
a1t2=d,解得:t=
,则此时砝码的速度v=a1t=
,砝码脱离纸板后做匀减速运动,匀减速运动的加速度大小a′=μg,则匀减速运动的位移:x=
=
d,而匀加速运动的位移x′=
a1t2=
d,则砝码恰好到达桌面边缘,故D正确.
故选:BCD.
如图所示,质量m=2kg的物体静止于水平地面上A处,A、B间距离为L=20m,用大小为F=30N,方向水平向右的外力拉此物体,经t=2s物体运动至B处.
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)现将拉力的方向改为斜向上与水平向右方向成37°,并保持大小仍为30N,使物体从A处由静止开始运动,求物体经t=2s时的位移大小.
正确答案
解:(1)物体做匀加速直线运动时,根据L=at2得:
a==
m/s2=10m/s2.
根据牛顿第二定律得:F-f=ma,
解得:f=30-2×10N=10N.
则动摩擦因数:μ==
=0.5.
(2)根据牛顿第二定律得:Fcos37°-f=ma′
Fsin37°+FN=mg
f=μFN
联立代入数据解得:a′=11.5m/s2.
根据x=a′t2得:x=
×11.5×4m=23m.
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5.
(2)物体经t=2s时的位移大小为23m.
解析
解:(1)物体做匀加速直线运动时,根据L=at2得:
a==
m/s2=10m/s2.
根据牛顿第二定律得:F-f=ma,
解得:f=30-2×10N=10N.
则动摩擦因数:μ==
=0.5.
(2)根据牛顿第二定律得:Fcos37°-f=ma′
Fsin37°+FN=mg
f=μFN
联立代入数据解得:a′=11.5m/s2.
根据x=a′t2得:x=
×11.5×4m=23m.
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5.
(2)物体经t=2s时的位移大小为23m.
运动员手持兵乓球拍托着球沿平直跑到匀加速跑动,设球拍和球的质量分别为M、m,球拍平面和水平面之间的夹角为θ,球拍与球保持相对静止,摩擦及空气阻力不计,则( )
正确答案
解析
解:A、对乒乓球: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=
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AC正确,B错误.
D、当a>gtanθ时,球将向上运动,.故D错误.
故选:AC.
一平板车,质量M=100kg,停在水平路面上,车身的平板离地面的高度h=1.25m,一质量m=50kg的物块置于车的平板上,它到车尾端的距离b=1.00m,与车板间的动摩擦因数μ=0.20.如图所示.今对平板车施一水平方向的恒力使车向前行驶,结果物块从车板上滑落.物块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离s0=2.0m,求物块落地时,落地点到车尾的水平距离s.不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦,取g=10m/s2.
正确答案
解:以m为研究对象进行分析,m在水平方向只受一个摩擦力f的作用,f=μmg,
根据牛顿第二定律知f=ma1
a1=μg=0.20×10m/s2=2m/s2
如图,
m从A点运动到B点,做匀加速直线运动,sAB=s0-b=1.00m,
运动到B点的速度υB为:
υB=m/s=2m/s
物块在平板车上运动时间为t1=s=1s,在相同时间里平板车向前行驶的距离s0=2.0m,则
s0=,所以平板车的加速度
m/s2
此时平板车的速度为 v2=a2t1=4×1=4m/s
m从B处滑落时,以υB为初速度做平抛运动,落到C的水平距离为s1,下落时间为t2,
则 h=
s
s1=vBt2=2×0.5m=1.0 m
对平板车M,在m未滑落之前,水平方向受二力作用,即F和物块对平板车的摩擦力f,二者方向相反,平板车加速度为a2,由牛顿第二定律得:F-f=Ma2
则有:F=Ma2+f=(100×4+0.2×50×10)N=500N
当m从平板车的B点滑落以后,平板车水平方向只受F作用,而做加速度为
a3的匀加速运动,由牛顿第二定律得:F=Ma3 即m/s2
在m从B滑落到C点的时间t=0.5s内,M运动距离s2为m
物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为
s=s2-s1=(2.625-1)m=1.625m
答:物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为1.625m.
解析
解:以m为研究对象进行分析,m在水平方向只受一个摩擦力f的作用,f=μmg,
根据牛顿第二定律知f=ma1
a1=μg=0.20×10m/s2=2m/s2
如图,
m从A点运动到B点,做匀加速直线运动,sAB=s0-b=1.00m,
运动到B点的速度υB为:
υB=m/s=2m/s
物块在平板车上运动时间为t1=s=1s,在相同时间里平板车向前行驶的距离s0=2.0m,则
s0=,所以平板车的加速度
m/s2
此时平板车的速度为 v2=a2t1=4×1=4m/s
m从B处滑落时,以υB为初速度做平抛运动,落到C的水平距离为s1,下落时间为t2,
则 h=
s
s1=vBt2=2×0.5m=1.0 m
对平板车M,在m未滑落之前,水平方向受二力作用,即F和物块对平板车的摩擦力f,二者方向相反,平板车加速度为a2,由牛顿第二定律得:F-f=Ma2
则有:F=Ma2+f=(100×4+0.2×50×10)N=500N
当m从平板车的B点滑落以后,平板车水平方向只受F作用,而做加速度为
a3的匀加速运动,由牛顿第二定律得:F=Ma3 即m/s2
在m从B滑落到C点的时间t=0.5s内,M运动距离s2为m
物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为
s=s2-s1=(2.625-1)m=1.625m
答:物块落地时,落地点到车尾的水平距离s为1.625m.
为了研究蹦床运动员跃起的高度,可在弹性网上安装压力传感器,利用传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力大小,并由计算机作出压力-时间图象(如图所示).运动员在空中运动时可视为质点,则可依据传感器描绘的F-t图象估算出运动员跃起的最大高度为 (g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:由图可知运动员在空中的最长时间为:t=4.3s-2.3s=2s
运动员做竖直上抛运动,所以跃起最大高度为:
,
将t=2s带入得:h==5m,故ABD错误,C正确.
故选:C.
(2015秋•淮安校级期末)滑雪运动员从斜面倾斜角为θ=37°的斜坡顶端由静止滑下,已知斜坡长为L=40m,运动员滑到底端用时t=4s,求:
(1)下滑的加速度a大小;
(2)滑到底端时的速度v大小;
(3)滑雪板与斜坡间的动摩擦因素μ大小.
正确答案
解:(1)在下滑过程中做初速度为零的匀加速运动
得:
(2)到达底端时的速度为v=at=5×4m/s=20m/s
(3)由牛顿第二定律可知mg•sinθ-μ•mg•cosθ=ma
代入数据得:μ=0.125
答:(1)下滑的加速度a大小是5 m/s2;
(2)滑到底端时的速度v大小是20m/s;
(3)滑雪板与斜坡间的动摩擦因素μ大小是0.125.
解析
解:(1)在下滑过程中做初速度为零的匀加速运动
得:
(2)到达底端时的速度为v=at=5×4m/s=20m/s
(3)由牛顿第二定律可知mg•sinθ-μ•mg•cosθ=ma
代入数据得:μ=0.125
答:(1)下滑的加速度a大小是5 m/s2;
(2)滑到底端时的速度v大小是20m/s;
(3)滑雪板与斜坡间的动摩擦因素μ大小是0.125.
如图所示,光滑水平面上物体A和B以轻弹簧相连接,在水平拉力F=12N的作用下做匀加速直线运动,已知A和B的质量分别为4Kg和2Kg,当突然撤掉力F的瞬时,A的加速度大小为______,B的加速度大小为______.
正确答案
2m/s2
4m/s2
解析
解:先对AB整体分析,受重力、支持力和拉力,根据牛顿第二定律,有:
F=(mA+mB)a
解得:a=
隔离对B分析,根据牛顿第二定律得,弹簧的弹力F弹=mAa=4×2=8N
撤去F的瞬间,弹簧的弹力不变,对A:aA==a=2m/s2
对B,aB==
=4m/s2.
故答案为:2m/s2,4m/s2.
一个质量为m的均匀球放在倾角为θ的光滑斜面上,并被斜面上一个垂直于水平面的光滑档板挡住,现将整个装置放在升降机底板上,
(1)若升降机静止,球对挡板和斜面的压力多大?
(2)若升降机以加速度a竖直向上做匀加速运动,球对挡板和斜面的压力多大?
正确答案
解:(1)对小球进行受力分析有:
根据小球平衡有:
水平方向:Nsinθ=F
竖直方向:Ncosθ=mg
可解得:,F=mgtanθ
根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为mgtanθ,对斜面的压力为
(2)当升降机以加速度a竖直向上匀加速运动时有:
水平方向:Nsinθ=F
竖直方向:Ncosθ-mg=ma
联列可解得:
N=,F=m(g+a)tanθ
根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为m(g+a)tanθ,球对斜面的压力为
答:(1)球对档板的压力为mg tanθ,对斜面的压力为
(2)球对档板的压力为m (g+a) tanθ,对斜面的压力为
解析
解:(1)对小球进行受力分析有:
根据小球平衡有:
水平方向:Nsinθ=F
竖直方向:Ncosθ=mg
可解得:,F=mgtanθ
根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为mgtanθ,对斜面的压力为
(2)当升降机以加速度a竖直向上匀加速运动时有:
水平方向:Nsinθ=F
竖直方向:Ncosθ-mg=ma
联列可解得:
N=,F=m(g+a)tanθ
根据牛顿第三定律知,球对挡板的压力为m(g+a)tanθ,球对斜面的压力为
答:(1)球对档板的压力为mg tanθ,对斜面的压力为
(2)球对档板的压力为m (g+a) tanθ,对斜面的压力为
如图所示为牵引力F和车速倒数
的关系图象.若一汽车质量为2×103kg,它由静止开始沿平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,设其最大车速为30m/s,下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当速度为30m/s时,牵引车的速度达到最大,做匀速直线运动,此时F=f,所以f=2×103N.故A正确.
BCD、牵引车的额定功率P=fv=2×103×30W=6×104W.匀加速直线运动的加速度a= m/s2,
匀加速直线运动的末速度v=m/s=10m/s,匀加速直线运动的时间t=
=5s.因为15m/s>10m/s,所以汽车速度为15m/s时,功率已达到额定功率.故B、D正确,C错误.
因选不正确的,故选:C
光滑水平面上有一质量为M、长度为L的木板AB,在木板的中点有一质量为m的小木块,木板上表面是粗糙的,它与木块间的动摩擦因数为μ.开始时两者均处于静止状态,现在木板的B端加一个水平向右的恒力F,则:
(1)木板和木块运动的加速度是多大?
(2)若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出,则水平向右的恒力F应满足什么条件?
正确答案
解:(1)木块运动的最大加速度为…①
若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,
根据牛顿第二定律,共同加速度为 …②
若F>μ(m+M)g,设木块、木板加速度分别为a1、a2,
则a1=am=μg…③
…④
(2)设在木板的B端到达距右方距离为L的P点时,木块恰能从木板上滑出,相对滑动时间为t,水平向右的恒力F0,
则…⑤
…⑥
由③④⑤⑥式得 F0=μ(2M+m)g
则在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出应满足F>μ(2M+m)g
答:(1)若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,其加速度为
若F>μ(m+M)g,木板的加速度为,木块运动的加速度为μg.
(2)若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出,则水平向右的恒力F应满足F>μ(2M+m)g.
解析
解:(1)木块运动的最大加速度为…①
若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,
根据牛顿第二定律,共同加速度为 …②
若F>μ(m+M)g,设木块、木板加速度分别为a1、a2,
则a1=am=μg…③
…④
(2)设在木板的B端到达距右方距离为L的P点时,木块恰能从木板上滑出,相对滑动时间为t,水平向右的恒力F0,
则…⑤
…⑥
由③④⑤⑥式得 F0=μ(2M+m)g
则在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出应满足F>μ(2M+m)g
答:(1)若F≤μ(m+M)g,木板和木块一起做匀加速运动,其加速度为
若F>μ(m+M)g,木板的加速度为,木块运动的加速度为μg.
(2)若在木板的B端到达距右方距离为L的P点前,木块能从木板上滑出,则水平向右的恒力F应满足F>μ(2M+m)g.
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