- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=37°时,可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑.若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率v0的速度沿木板向上运动,随着θ的改变,小物块沿木板向上滑行的距离x将发生变化,重力加速度为g.
(1)求小物块与木板间的动摩擦因数μ;
(2)当θ角为何值时,小物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出此最小值.
正确答案
解:(1)当θ=37°时,木块处于平衡状态,对木块受力分析:
木块沿斜面木板方向:mgsinθ=μFN…①
木块垂直斜面木板方向:FN-mgcosθ=0…②
由①和②可解得木块与木板间动摩擦因数为:
μ=tanθ=0.75
(2)当θ变化时,设沿斜面向上为正方向,木块的加速度为a,则木块沿木板斜面方向有受到的合力为:
-mgsinθ-μmgcosθ=ma…④
木块的位移x为:0-v02=2ax…⑤
根据数学关系知木块加速度最大时位移最小,根据④式有:
a=g(sinθ+μcosθ)
根据数学关系有:
其中tanα=μ=,则α=37°
要使加速度a最大,则有θ+a=90°时取最大值g
所以有θ=90°-α=53°时加速度取最大值为:a=
代入⑤可得:
答:(1)小物块与木板间的动摩擦因数为0.75;
(2)当θ角为53°时,小物块沿木板向上滑行的距离最小,最小距离为.
解析
解:(1)当θ=37°时,木块处于平衡状态,对木块受力分析:
木块沿斜面木板方向:mgsinθ=μFN…①
木块垂直斜面木板方向:FN-mgcosθ=0…②
由①和②可解得木块与木板间动摩擦因数为:
μ=tanθ=0.75
(2)当θ变化时,设沿斜面向上为正方向,木块的加速度为a,则木块沿木板斜面方向有受到的合力为:
-mgsinθ-μmgcosθ=ma…④
木块的位移x为:0-v02=2ax…⑤
根据数学关系知木块加速度最大时位移最小,根据④式有:
a=g(sinθ+μcosθ)
根据数学关系有:
其中tanα=μ=,则α=37°
要使加速度a最大,则有θ+a=90°时取最大值g
所以有θ=90°-α=53°时加速度取最大值为:a=
代入⑤可得:
答:(1)小物块与木板间的动摩擦因数为0.75;
(2)当θ角为53°时,小物块沿木板向上滑行的距离最小,最小距离为.
如图所示,质量为M的小车放在光滑水平面上,小车上用细线悬吊一质量为m的小球,M>m,用一力F水平向右拉小球,使小球和车一起以加速度a向右运动时,细线与竖直方向成α角,细线的拉力为FT.若用一力F′水平向左拉小车,使小球和车一起以加速度a‘向左运动时,细线与竖直方向也成α角,细线的拉力为
,则它们的大小关系是( )
正确答案
解析
解:先对甲图中情况下的整体受力分析,受重力、支持力和拉力
根据牛顿第二定律,有:
F=(M+m)a…①
再对甲图中情况下的小球受力分析,如图
根据牛顿第二定律,有:
对于M有:FTsinα=Ma…②
对于m有:FTcosα-mg=0…③
由以上三式可解得:
FT= ④;
a= ⑤;
再对乙图中小球受力分析,如图
由几何关系得
FT′= ⑥
FT′sinα=ma′⑦
则得:a′= ⑧
由④⑥知:FT′=FT
由于M>m,由⑤⑧知:a′>a,故选B
某位运动员在地面上最多能举起60Kg的重物,当此人站在以5m/s2加速度加速上升的电梯里,最多能举起多重的物体?
正确答案
解:设此人的最大举力为F,由题意得:
F=mg=60×10N=600N…①
设此人在升降机中最多能举起质量为m′千克的重物,根据牛顿第二定律得:
F-m′g=m′a…②
联立①、②式并代入数据解得:
m′==
kg=40kg
答:最多能举起质量为40千克重的物体.
解析
解:设此人的最大举力为F,由题意得:
F=mg=60×10N=600N…①
设此人在升降机中最多能举起质量为m′千克的重物,根据牛顿第二定律得:
F-m′g=m′a…②
联立①、②式并代入数据解得:
m′==
kg=40kg
答:最多能举起质量为40千克重的物体.
如图所示,质量为m=10kg的物体,在F=60N水平向右的拉力作用下,由静止开始运动.设物体与水平面之间的动摩擦因素µ=0.4,求:
(1)物体所受滑动摩擦力为多大?
(2)物体的加速度为多大?
(3)物体在第3s内的位移为多大?
正确答案
解:(1)由滑动摩擦力的公式可得,
Fµ=µFN=µmg=0.4×10×10N=40N
(2)由牛顿第二定律可得,
(3)由位移公式用前3s的位移减去前2s的位移就是第3s内位移,
所以 .
答:(1)物体所受滑动摩擦力为40N.
(2)物体的加速度为2m/s2.
(3)物体在第3s内的位移是5m.
解析
解:(1)由滑动摩擦力的公式可得,
Fµ=µFN=µmg=0.4×10×10N=40N
(2)由牛顿第二定律可得,
(3)由位移公式用前3s的位移减去前2s的位移就是第3s内位移,
所以 .
答:(1)物体所受滑动摩擦力为40N.
(2)物体的加速度为2m/s2.
(3)物体在第3s内的位移是5m.
(2015秋•天津期末)如图所示,AB、CD是高度均为h的固定光滑斜面,AB斜面倾角较大,将甲、乙两小球分别从A点和C点由静止释放,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据牛顿第二定律得,小球在斜面上的加速度为:a=,可知甲球的加速度较大,故A正确.
B、小球的位移x=,根据x=
得:t=
,乙球运动的斜面倾角小,时间长,故B正确.
C、根据速度位移公式得:,可知到达底端的速度大小相等,故C错误.
D、根据平均速度推论,小球运动过程中的平均速度,因为到达底端的速度大小相等,则平均速度大小相等,故D正确.
故选:ABD.
如图所示,光滑水平桌面上,有物体A、B用轻弹簧相连,两物块质量相等,即mA=mB,在水平拉力FA和FB的作用下一起运动,已知FA<FB,不计弹簧质量,则以下说法中正确的有( )
正确答案
解析
解:A、对整体分析,FA<FB,选取向右为正方向,整体的加速度a=
撤去FA瞬间,整体的加速度:,由于不知道两个力之间的具体的关系,所以不判断出撤去FA瞬间,B的加速度一定变大.故A错误;
B、弹簧突然从P点断裂的瞬间,弹簧的弹力消失,所以B的加速度等于.故B错误;
C、撤去FB前,弹簧的弹力F1:F1-FA=mAa,则:F1=FA+mAa=,弹簧的伸长量:
,
撤去FB后,,弹簧的弹力F2:
<F1,弹簧的伸长量:
,所以撤去FB后,弹簧将伸缩短.故C错误;
D、撤去FA后弹簧的弹力F3:F3=mAa′==
<F1,所以弹簧的伸长量:
.所以撤去FA后,弹簧将伸缩短.故D正确.
故选:D
火车上有一箱装得很满的土豆,相对于火车静止,当火车在水平地面上匀速和以加速度a做匀减速运动时,其中一质量为m的土豆(与箱不接触)受到其他土豆对它的总的作用力分别为______和______.
正确答案
mg
解析
解:当火车匀速直线运动时,土豆处于平衡状态,因为土豆受到重力和其它土豆对它作用力的合力为零,所以土豆受到其它土豆的作用力为mg.
当火车匀减速直线运动时,土豆所受的合力为ma,根据平行四边形定则知,土豆受到其它土豆对它的作用力F=.
故答案为:mg,.
一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示.结合图象,g=10m/s2,试求:
(1)运动员的质量;
(2)不计空气阻力,运动过程中,运动员最大加速度;
(3)不计空气阻力,运动过程中,运动员离开蹦床上升的最大高度.
正确答案
解:(1)曲线一开始是运动员停在蹦床上,压力是500N.于是运动员重力是500N.
则运动员质量为:m==50Kg.
(2)最大弹力:Fm=2500N,
根据牛顿第二定律得:Fm-mg=mam
代入数据解得:.
(3)运动员在空中时间:t0=8.4-6.8s=1.6s
下落时间:,
最大高度:.
答:(1)运动员的质量为50kg.
(2)运动员的最大加速度为40m/s2.
(3)运动员离开蹦床上升的最大高度为3.2m.
解析
解:(1)曲线一开始是运动员停在蹦床上,压力是500N.于是运动员重力是500N.
则运动员质量为:m==50Kg.
(2)最大弹力:Fm=2500N,
根据牛顿第二定律得:Fm-mg=mam
代入数据解得:.
(3)运动员在空中时间:t0=8.4-6.8s=1.6s
下落时间:,
最大高度:.
答:(1)运动员的质量为50kg.
(2)运动员的最大加速度为40m/s2.
(3)运动员离开蹦床上升的最大高度为3.2m.
一个质量为46kg的箱子被放在水平地面上,现用一条与路面的夹角θ=37°的轻绳拉箱子,如图所示,箱子和水平地面间的动摩擦因数为0.2.求:要匀速移动箱子,需要在绳上加多大的力?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:箱子的受力分析图如答图1所示.根据平衡条件和摩擦力公式得:
Fcos37°=f
N+Fsin37°=mg
又 f=μN
联立解得:
答:要匀速移动箱子,需要在绳上加100N的力.
解析
解:箱子的受力分析图如答图1所示.根据平衡条件和摩擦力公式得:
Fcos37°=f
N+Fsin37°=mg
又 f=μN
联立解得:
答:要匀速移动箱子,需要在绳上加100N的力.
用2N的水平力拉一个物体沿水平面运动时,物体可获得1m/s2的加速度;用3N的水平力拉物体沿原地面运动,加速度是2m/s2,那么改用4N的水平力拉物体,物体在原地面上运动的加速度是______m/s2,物体在运动中受滑动摩擦力大小为______N.
正确答案
3
1
解析
解:根据牛顿第二定律得,F1-f=ma1,即2-f=m,
F2-f=ma2,即3-f=2m
联立两式解得f=1N,m=1kg.
根据牛顿第二定律得,.
故答案为:3,1
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