- 牛顿第二定律
- 共12933题
一质量为m的小物块沿半径为R的固定圆弧轨道下滑,滑到最低点时的速度是v,若小物块与轨道的动摩擦因数是μ,则当小物块滑到最低点时受到的摩擦力为( )
正确答案
解析
解:物块滑到轨道最低点时,由重力和轨道的支持力提供物块的向心力,由牛顿第二定律得
FN-mg=m 得到FN=m(g+
)
则当小物块滑到最低点时受到的摩擦力为f=μFN=μm(g+).
故选C
有一质量为2kg的小球串在长为1m的轻杆顶部,轻杆与水平方向成θ=37°角.
(1)若静止释放小球,1s后小球到达轻杆底端,则小球到达杆底时它所受重力的功率为多少?
(2)小球与轻杆之间的动摩擦因数为多少?
(3)若在竖直平面内给小球施加一个垂直于轻杆方向的恒力,静止释放小球后保持它的加速度大小1m/s2,且沿杆向下运动,则这样的恒力大小为多少?( g=l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:
(1)由s=得 v=
=
m/s=2m/s
小球到达杆底时它所受重力的功率为P=mg•vsin53°=2×10×2×0.6W=24W
(2)小球下滑的加速度为a1==2m/s2,
根据牛顿第二定律得
mgsinθ-f1=ma1,
解得,f1=8N
又f1=μN1=μmgcosθ
解得,μ=0.5
(3)给小球施加一个垂直于轻杆方向的恒力后,小球的加速度为1m/s2,由牛顿第二定律,得
mgsinθ-f2=ma2,
解得,f2=10N
杆以球的弹力大小为 N2==20N
若F垂直杆向上,则有
F1=N2+mgcsoθ=20N+16N=36N
若F垂直杆向下,则有
F2=N2-mgcsoθ=20N-16N=4N
答:
(1)若静止释放小球,1s后小球到达轻杆底端,小球到达杆底时它所受重力的功率为24W.
(2)小球与轻杆之间的动摩擦因数为0.5.
(3)恒力大小为36N或4N.
解析
解:
(1)由s=得 v=
=
m/s=2m/s
小球到达杆底时它所受重力的功率为P=mg•vsin53°=2×10×2×0.6W=24W
(2)小球下滑的加速度为a1==2m/s2,
根据牛顿第二定律得
mgsinθ-f1=ma1,
解得,f1=8N
又f1=μN1=μmgcosθ
解得,μ=0.5
(3)给小球施加一个垂直于轻杆方向的恒力后,小球的加速度为1m/s2,由牛顿第二定律,得
mgsinθ-f2=ma2,
解得,f2=10N
杆以球的弹力大小为 N2==20N
若F垂直杆向上,则有
F1=N2+mgcsoθ=20N+16N=36N
若F垂直杆向下,则有
F2=N2-mgcsoθ=20N-16N=4N
答:
(1)若静止释放小球,1s后小球到达轻杆底端,小球到达杆底时它所受重力的功率为24W.
(2)小球与轻杆之间的动摩擦因数为0.5.
(3)恒力大小为36N或4N.
质量m=2kg的木块放在水平木板上,在F1=4N的水平拉力作用下恰好能沿水平面匀速滑行,则木块与木板之间的动摩擦因数为多少?若将木板垫成倾角为α=37°斜面(如图所示),要使木块仍能沿斜面匀速向上滑行,则沿平行于斜面向上的拉力F2应多大?(已知cos37°=0.8,sin37°=0.6,g=10N/kg)
正确答案
解:(1)物体在水平面上匀速滑动,则摩擦力等于拉力为:μmg=F1
解得:
(2)物体在斜面上匀速运动时,其受力如图:
垂直斜面方向:N=mgcos37°
沿斜面方向:F2=f+mgsin37°
f=μN
解得:F2=μmgcos37°+mgsin37°=0.2×2×10×0.8+2×10×0.6=15.2N
答:(1)木块与木板之间的动摩擦因数为0.2
(2)沿平行于斜面向上的拉力F2为15.2N
解析
解:(1)物体在水平面上匀速滑动,则摩擦力等于拉力为:μmg=F1
解得:
(2)物体在斜面上匀速运动时,其受力如图:
垂直斜面方向:N=mgcos37°
沿斜面方向:F2=f+mgsin37°
f=μN
解得:F2=μmgcos37°+mgsin37°=0.2×2×10×0.8+2×10×0.6=15.2N
答:(1)木块与木板之间的动摩擦因数为0.2
(2)沿平行于斜面向上的拉力F2为15.2N
如图所示,倾角为37°的粗糙斜面固定于水平地面上,质量m=2kg的木块从斜面底端以4m/s的初速度滑上斜面,木块与斜面间的动摩擦因数为0.25,假设斜面足够长.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)木块在上滑过程中加速度的大小
(2)木块在斜面上运动的总时间.
正确答案
解:(1)物体在上滑的过程中F合=mgsin37°+f
f=μmgcos37°
则加速度:=gsin37°+μgcos37°=8m/s2.
(2)因为mgsin37°>μmgcos37°,知物体不能静止在斜面上.
根据牛顿第二定律物体下滑的加速度:=gsin37°-μgcos37°=4m/s2.
则上滑的时间:.
上滑的位移:
根据:得:
.
所以t=
答:(1)木块在上滑过程中加速度的大小为8m/s2.
(2)木块在斜面上运动的总时间为.
解析
解:(1)物体在上滑的过程中F合=mgsin37°+f
f=μmgcos37°
则加速度:=gsin37°+μgcos37°=8m/s2.
(2)因为mgsin37°>μmgcos37°,知物体不能静止在斜面上.
根据牛顿第二定律物体下滑的加速度:=gsin37°-μgcos37°=4m/s2.
则上滑的时间:.
上滑的位移:
根据:得:
.
所以t=
答:(1)木块在上滑过程中加速度的大小为8m/s2.
(2)木块在斜面上运动的总时间为.
一位工人沿水平方向推一质量为45kg的运料车,所用的推力为90N,此时运料车的加速度是1.8m/s2.当这位工人不再推车时,车的加速度是______m/s2.
正确答案
-0.2
解析
解:根据牛顿第二定律得:F-f=ma
解得:f=F-ma=90-45×1.8=9N;
撤去拉力的瞬间,只受摩擦力,则f=ma2,
解得:a2==-0.2m/s2
故答案为:-0.2
研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长,在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v1=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m,减速过程中汽车位移x与速度v的关系曲线如同乙所示,此过程可视为匀变速直线运动,取重力加速度的大小g=10m/s2,求:
(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;
(2)饮酒使志愿者反应时间比一般人增加了多少;
(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值.
正确答案
解:(1)设刹车加速度为a,由题可知刹车初速度v0=20m/s,末速度 vt=0 位移 x=25m
-------------②
由①②式可得:a=8m/s2 t=2.5s
(2)反应时间内的位移为x′=L-x=14m
则反应时间为t′=
则反应的增加量为△t=0.7-0.4=0.3s
(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者的作用力的大小为F0,志愿者质量为m,受力如图,由牛顿第二定律得
F=ma---------③
由平行四边形定则得:----④
由③④式可得:
答:(1)减速过程汽车加速度的大小为8m/s所用时间为2.5s.
(2)饮酒使志愿者反应时间比一般人增加了0.3S.
(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值为.
解析
解:(1)设刹车加速度为a,由题可知刹车初速度v0=20m/s,末速度 vt=0 位移 x=25m
-------------②
由①②式可得:a=8m/s2 t=2.5s
(2)反应时间内的位移为x′=L-x=14m
则反应时间为t′=
则反应的增加量为△t=0.7-0.4=0.3s
(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者的作用力的大小为F0,志愿者质量为m,受力如图,由牛顿第二定律得
F=ma---------③
由平行四边形定则得:----④
由③④式可得:
答:(1)减速过程汽车加速度的大小为8m/s所用时间为2.5s.
(2)饮酒使志愿者反应时间比一般人增加了0.3S.
(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值为.
如图甲所示,质量m=l kg的物块在平行斜面向上的拉力尸作用下从静止开始沿斜面向上运动,t=0.5s时撤去拉力,利用速度传感器得到其速度随时间的变化关系图象(v-t图象)如图乙所示,g取l0m/s2,求:
(1)2s内物块的位移大小s和通过的路程L;
(2)沿斜面向上运动两个阶段加速度大小a1、a2和拉力大小F.
正确答案
解:
(1)物块上升的位移:s1==1m;
物块下滑的距离:s2==0.5m;
位移s=s1-s2=1-0.5=0.5m
路程L=s1+s2=1+0.5=1.5m
(2)由图乙知,各阶段加速度的大小
a1==4m/s2
a2==-4m/s2
设斜面倾角为θ,斜面对物块的摩擦力为f,根据牛顿第二定律
0~0.5s内 F-f-mgsinθ=ma1;
0.5~1s内-f-mgsinθ=ma2;
联立解得:F=8N;
答:(1)2s内物块的位移大小s为0.5m;通过的路程L为1.5m;
(2)沿斜面向上运动两个阶段加速度大小a1、a2和拉力大小F分别为44m/s2、4m/s2 及 8N;
解析
解:
(1)物块上升的位移:s1==1m;
物块下滑的距离:s2==0.5m;
位移s=s1-s2=1-0.5=0.5m
路程L=s1+s2=1+0.5=1.5m
(2)由图乙知,各阶段加速度的大小
a1==4m/s2
a2==-4m/s2
设斜面倾角为θ,斜面对物块的摩擦力为f,根据牛顿第二定律
0~0.5s内 F-f-mgsinθ=ma1;
0.5~1s内-f-mgsinθ=ma2;
联立解得:F=8N;
答:(1)2s内物块的位移大小s为0.5m;通过的路程L为1.5m;
(2)沿斜面向上运动两个阶段加速度大小a1、a2和拉力大小F分别为44m/s2、4m/s2 及 8N;
质量为m的三角形木楔A置于倾角为 的固定斜面上,它与斜面间的动摩擦因数为,一水平力F作用在木楔A的竖直平面上,在力F的推动下,木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动,则F的大小为______.
正确答案
解析
解:沿斜面方向和垂直于斜面方向进行正交分解,根据牛顿第二定律有:
Fcosθ-mgsinθ-f=ma
N=mgcosθ+Fsinθ
f=μN
联立三式得,F=
故答案为:
如图所示,一平直的浅色传送带以速度v=2m/s匀速运行,传送带把A点处的煤块(可视为质点)运送到B点处,A、B两点之间相距L=10m,从A点把煤块轻轻地放到传送带上,经过时间t=6s送到B点,g取10m/s2,求:
(1)煤块与传送带间的动摩擦因数;
(2)如果提高传送带的运动速率,煤块能较快地传送到B点,说明并计算煤块从A到B有最短时间传送带的运动速率至少应多大?如果把求得的速率再提高一倍,则煤块传送时间为多少?
正确答案
解:(1)煤块放到传送带上后,先加速,当速度达到传送带的运行速度时,将以此速度匀速运动,设煤块加速度为a,则+
=L
代入数值得:a=1 m/s2
由牛顿第二定律得:a=μg
得:μ=0.1
(2)若传送带运行速度足够大,煤块一直加速到B处,则时间最短,设为tmin,
则:a
=L
代入数值得:tmin=2 s
此时煤块速度为:v=atmin=2 m/s
传送带运行速率应不小于此速率
若把速率再提高一倍,煤块传送仍需2 s.
答:(1)煤块与传送带间的动摩擦因数0.1;
(2)煤块从A到B有最短时间传送带的运动速率至少应为,煤块传送时间为
解析
解:(1)煤块放到传送带上后,先加速,当速度达到传送带的运行速度时,将以此速度匀速运动,设煤块加速度为a,则+
=L
代入数值得:a=1 m/s2
由牛顿第二定律得:a=μg
得:μ=0.1
(2)若传送带运行速度足够大,煤块一直加速到B处,则时间最短,设为tmin,
则:a
=L
代入数值得:tmin=2 s
此时煤块速度为:v=atmin=2 m/s
传送带运行速率应不小于此速率
若把速率再提高一倍,煤块传送仍需2 s.
答:(1)煤块与传送带间的动摩擦因数0.1;
(2)煤块从A到B有最短时间传送带的运动速率至少应为,煤块传送时间为
如图所示,长L=75cm的质量m=2kg的平底玻璃管底部置有一玻璃小球,玻璃管从静止开始受到一竖直向下的恒力F=12N的作用,使玻璃管竖直向下运动,经一段时间t,小球离开管口.空气阻力不计,取g=10m/s2.求:时间t和小球离开玻璃管时玻璃管的速度的大小.
正确答案
解:设玻璃管向下运动的加速度为a,对玻璃管受力分析由牛顿第二定律得,F+mg=ma①
设玻璃球和玻璃管向下运动的位移分别为s1、s2时,玻璃球离开玻璃管,
由题意得,s2-s1=L②
由玻璃球作自由落体运动得,③
由玻璃管向下加速运动得,④
玻璃球离开玻璃管时,玻璃管的速度v=at⑤
由①~⑤式解得,t=0.5s,v=8m/s.
答:时间t为0.5s,小球离开玻璃管时玻璃管的速度的大小为8m/s.
解析
解:设玻璃管向下运动的加速度为a,对玻璃管受力分析由牛顿第二定律得,F+mg=ma①
设玻璃球和玻璃管向下运动的位移分别为s1、s2时,玻璃球离开玻璃管,
由题意得,s2-s1=L②
由玻璃球作自由落体运动得,③
由玻璃管向下加速运动得,④
玻璃球离开玻璃管时,玻璃管的速度v=at⑤
由①~⑤式解得,t=0.5s,v=8m/s.
答:时间t为0.5s,小球离开玻璃管时玻璃管的速度的大小为8m/s.
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