- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,将质量为2kg的物体置于倾角为37°的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为0.2,在与斜面平行的20N的拉力作用下,物体加速度的大小是______m/s2,方向为______;当撤去外力F的瞬间,物体的加速度是______m/s2,方向为______(g取10m/s2)
正确答案
2.4
沿斜面向上
7.6
沿斜面向下
解析
解:物体的受力情况如图所示,对物体由牛顿
第二定律,沿斜面方向得F-Ff-mgsinθ=ma1,
垂直斜面方向得:FN-mgcosθ=0,此外有Ff=μFN.
综合三式得:,
方向沿斜面向上.
撤去力F时,根据物体受力情况,得加速度为:
m/s2=7.6m/s2,方向沿斜面向下.
故答案为:2.4,沿斜面向上,7.6,沿斜面向下.
风洞实验室中可产生水平方向的.大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径.
(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上作匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的滑动摩擦因数.
(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少?(sin37°=0.6,co37°=0.8)
正确答案
解:(1)设小球所受的风力为F,小球质量为m
F=μmg
故
μ==
=0.5
即小球与杆之间的动摩擦因素为0.5.
(2)设杆对小球的支持力为N,摩擦力为f
沿杆方向
F•cos37°+mgsin37°-f=ma
垂直于杆方向
N+Fsin37°-mgcos37°=0
其中:f=μN
可解得
a==
g
S=at2
∴t═=
即小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为.
解析
解:(1)设小球所受的风力为F,小球质量为m
F=μmg
故
μ==
=0.5
即小球与杆之间的动摩擦因素为0.5.
(2)设杆对小球的支持力为N,摩擦力为f
沿杆方向
F•cos37°+mgsin37°-f=ma
垂直于杆方向
N+Fsin37°-mgcos37°=0
其中:f=μN
可解得
a==
g
S=at2
∴t═=
即小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为.
物体在θ=45°的斜面顶端由静止滑到底端,所用的时间恰好为物体由顶端这样的高度自由下落到底端所在水平面时间的2倍,由此可知斜面和物体间的动摩擦因数为______.
正确答案
0.5
解析
解:设斜面高为h,斜面长为h,动摩擦因数为μ,
自由落体时间为t,沿斜面下滑时间为2t,
自由下落时有h=gt2,
沿斜面下滑时h=
a(2t)2
a=gsinθ-μgcosθ
以上方程联立可得μ=0.5.
故答案为:0.5
一长轻质木板置于光滑水平地面上,木板上放质量分别为mA=1kg和mB=2kg的A、B两物块,A、B与木板之间的动摩擦因素都为μ=0.2,水平恒力F作用在A物块上,如图所示(重力加速度g取10m/s2).则( )
正确答案
解析
解:A与木板间的最大静摩擦力fA=μmAg=0.2×1×10=2N,
B与木板间的最大静摩擦力fB=μmBg=0.2×2×10=4N,
A、F=1N<fA,所以AB即木板保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,故A错误;
B、若F=1.5N<fA,所以AB即木板保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,根据牛顿第二定律得:
F-f=mAa,所以A物块所受摩擦力f<F=1.5N,故B错误;
C、B的最大加速度a=,对AB整体进行受力分析,
根据牛顿第二定律得a<2m/s2,所以AB相对木板静止,
B的加速度为1.33m/s2,B受到的摩擦力f=mAa′=2.66N,故C错误;
D、F=8N>fA,所以A相对于木板滑动,B和木板整体受到摩擦力2N,轻质木板,质量不计,所以B的加速度a=,故D正确.
故选:D
如图所示,质量均为m的两个小球A、B套在光滑水平直杆P上,整个直杆被固定在竖直转轴上,并保持水平,两球间用劲度系数为k,自然长度为L的轻质弹簧连接在一起,A球被轻质细绳拴在竖直转轴上,细绳长度也为L,现欲使横杆AB随竖直转轴一起在水平面内匀速转动,其角速度为ω,此时弹簧的形变量△x=______;当稳定转动后,细绳PA突然断裂,此时A的加速度为______.
正确答案
解析
解:设直杆匀速转动时,弹簧伸长量为x,
对A球有:FT-F=mω2L
对B球有:F=mω2(2L+x)
F=Kx
解以上方程组可得:
;
当弹簧长度稳定后,细绳的拉力为FT=mω2(3L+x)=FT=,
细绳断开后,弹簧的弹力不变,A的加速度a==
=
;
故答案为:;
如图所示,斜面与水平面间的夹角θ=37°,物体A和B的质量分别为mA=10kg、mB=5kg.A、B间用质量不计的细绳相连.试求:
(1)当斜面光滑时,两个物体的加速度及绳的张力各是多少?
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2时,两个物体的加速度及绳的张力各是多少?
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA=0.2、μB=0.8时,则释放后的开始阶段,两个物体的加速度及绳的张力又各是多少?
正确答案
解:(1)如斜面光滑摩擦不计,
用整体法:(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a,
解得:a=gsinθ=6m/s2
用隔离法对B:mBgsinθ-FT=mBa,代入数据求出FT=0
(2)用整体法:(mA+mB)gsinθ-μ(mA+mB)gcosθ=(mA+mB)a,
解得:
用隔离法对B:mBgsinθ-μBmBgcosθ-FT=mBa,
代入数据求出FT=0
(3)用隔离法对B:因为mBgsinθ<μBmBgcosθ
所以物体B不下滑,物体A下滑,绳松弛,FT=0.
所以
答:(1)当斜面光滑时,两个物体的加速度为6m/s2,绳的张力都为零.
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2时,两个物体的加速度为4.4m/s2,绳的张力为零;
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA=0.2、μB=0.8时,释放后的开始阶段,A的加速度为4.4m/s2,B的加速度为零,绳的张力为零.
解析
解:(1)如斜面光滑摩擦不计,
用整体法:(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a,
解得:a=gsinθ=6m/s2
用隔离法对B:mBgsinθ-FT=mBa,代入数据求出FT=0
(2)用整体法:(mA+mB)gsinθ-μ(mA+mB)gcosθ=(mA+mB)a,
解得:
用隔离法对B:mBgsinθ-μBmBgcosθ-FT=mBa,
代入数据求出FT=0
(3)用隔离法对B:因为mBgsinθ<μBmBgcosθ
所以物体B不下滑,物体A下滑,绳松弛,FT=0.
所以
答:(1)当斜面光滑时,两个物体的加速度为6m/s2,绳的张力都为零.
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2时,两个物体的加速度为4.4m/s2,绳的张力为零;
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA=0.2、μB=0.8时,释放后的开始阶段,A的加速度为4.4m/s2,B的加速度为零,绳的张力为零.
如图所示,质量M、带有半球型光滑凹槽的装置放在光滑水平地面上,槽内有一质量为m的小铁球,现用一水平向右的推力F推动该装置,小铁球与凹槽相对静止时,凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球的加速度方向水平向右,所以合外力方向水平向右,故A错误;
B、对小球进行受力分析可知凹槽对小铁球的支持力N=,故B错误;
C、对小球进行受力分析得:mgtanα=ma
解得:a=gtanα,故C正确,
D、对整体进行受力分析,根据牛顿第二定律得:
F=(M+m)a=(M+m)gtanα,故D错误;
故选C
细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连.平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示,以下说法正确的是(已知sin53°=0.8,cos53°=0.6)( )
正确答案
解析
解:A、B、小球静止时,分析受力情况,如图,由平衡条件得:
弹簧的弹力大小为:F=mgtan53°=mg
细绳的拉力大小为:T==
mg.故A错误,B错误;
C、D、细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为:a==
故C正确.
D、由C分析可得,D错误.
故选:C.
在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块,木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连接,弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球.某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ,在这段时间内木块与车厢也保持相对静止,如图所示.不计木块与车厢底部的摩擦力,则在这段时间内弹簧的形变量为______.
正确答案
解析
解:以小球为研究对象,分析受力情况,根据牛顿第二定律得:
m2gtanθ=m2a,得:a=gtanθ
再以质量为m1的木块为研究对象,由牛顿第二定律得
F=m1a
又由胡克定律得:F=kx
解得x=.
故答案为:
如图所示,重力为G的物体在与竖直方向成θ角的力F作用下,恰能沿竖直墙壁在竖直方向上做匀速运动,物体与墙壁间的动摩擦因数为μ,求力F的大小为多大?
正确答案
解:(1)物体匀速向上运动,摩擦力向下,受力分析,在水平竖直方向建立xoy坐标系,
x轴平衡:Fcosθ-FN=0
Y轴平衡得:Fsinθ-Ff-G=0
由:Ff=μFN
所以:F=
(2)物体匀速向下运动,摩擦力向上,受力分析,在水平竖直方向建立xoy坐标系,
x轴平衡:Fcosθ-FN=0
Y轴平衡得:Fsinθ+Ff-G=0
由Ff=μFN
所以F=
答:若物体向上匀速运动,推力F的大小为;若物体向下匀速运动,推力F的大小为
.
解析
解:(1)物体匀速向上运动,摩擦力向下,受力分析,在水平竖直方向建立xoy坐标系,
x轴平衡:Fcosθ-FN=0
Y轴平衡得:Fsinθ-Ff-G=0
由:Ff=μFN
所以:F=
(2)物体匀速向下运动,摩擦力向上,受力分析,在水平竖直方向建立xoy坐标系,
x轴平衡:Fcosθ-FN=0
Y轴平衡得:Fsinθ+Ff-G=0
由Ff=μFN
所以F=
答:若物体向上匀速运动,推力F的大小为;若物体向下匀速运动,推力F的大小为
.
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