- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,在某款新型电动汽车的性能测试中,该车质量m=2×103kg,在测试场上以恒定的加速度起动,起动过程的前3s内沿直线行驶了9m.求:
(1)汽车起动的加速度a的大小;
(2)汽车3s末的速度v的大小;
(3)汽车启动过程受到的合力F的大小.
正确答案
解:(1)由初速度为零的匀加速直线运动位移与时间关系可得:x=at2,故a=
(2)由速度与时间关系可得,v=at=2×3m/s=6m/s
(3)由牛顿第二定律得,F=ma=2×103×2N=4×103N
答:(1)汽车起动的加速度a的大小为2m/2;
(2)汽车3s末的速度v的大小为6m/s;
(3)汽车启动过程受到的合力为4×103N
解析
解:(1)由初速度为零的匀加速直线运动位移与时间关系可得:x=at2,故a=
(2)由速度与时间关系可得,v=at=2×3m/s=6m/s
(3)由牛顿第二定律得,F=ma=2×103×2N=4×103N
答:(1)汽车起动的加速度a的大小为2m/2;
(2)汽车3s末的速度v的大小为6m/s;
(3)汽车启动过程受到的合力为4×103N
如图所示,质量为m2的物体2放在车厢底板上,用竖直细线通过定滑轮与质量为m1的物体1连接,不计滑轮摩擦,车厢正在水平向右做加速直线运动,连接物体1的细线与竖直方向成θ角,物体2仍在车厢底板上,则( )
正确答案
解析
解:A、物体1与车厢具有相同的加速度,对物体1分析,受重力和拉力,根据合成法知,F合=m1gtanθ,拉力T=.物体1的加速度a=
,所以车厢的加速度为gtanθ.故A错误,B正确.
C、物体2加速度为gtanθ,对物体2受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,支持力N=m2g-.,f=m2a=m2gtanθ.故C、D错误.
故选B.
如图,小木块在倾角为300的斜面上受到与斜面平行向上的恒定外力F作用,从A点由静止开始做匀加速运动,前进了0.45m抵达B点时,立即撤去外力,此后小木块又前进0.15m到达C点,速度为零.已知木块与斜面动摩擦因数μ=
/6,木块质量m=1kg.求:
(1)木块在BC段加速度的大小;
(2)木块向上经过B点时速度大小;
(3)木块在AB段所受的外力F大小.( g=10m/s2)
正确答案
解:
(1)木块在BC段受到重力、斜面的支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律得:
mgsin30°+μmgcos30°=maBC
解得aBC=gsin30°+μgcos30°=7.5m/s2
(2)由vc2-vB2=2aBCxBC
解得:vB=1.5m/s
(3)A→B过程:vB2-vA2=2aABxAB
解得aAB=2.5 m/s2
木块在AB段受到重力、外力F,斜面的支持力和滑动摩擦力.
F-mgsin30°-μmgcos30°=maAB
代入数据解得:F=10N
答:(1)木块在BC段加速度的大小为7.5m/s2;
(2)木块向上经过B点时速度大小为1.5m/s;
(3)木块在AB段所受的外力F大小为10N.
解析
解:
(1)木块在BC段受到重力、斜面的支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律得:
mgsin30°+μmgcos30°=maBC
解得aBC=gsin30°+μgcos30°=7.5m/s2
(2)由vc2-vB2=2aBCxBC
解得:vB=1.5m/s
(3)A→B过程:vB2-vA2=2aABxAB
解得aAB=2.5 m/s2
木块在AB段受到重力、外力F,斜面的支持力和滑动摩擦力.
F-mgsin30°-μmgcos30°=maAB
代入数据解得:F=10N
答:(1)木块在BC段加速度的大小为7.5m/s2;
(2)木块向上经过B点时速度大小为1.5m/s;
(3)木块在AB段所受的外力F大小为10N.
如图所示,在光滑的水平地面上有一个长为0.64m,质量为4kg的木板A,在木板的左端有一个质量为2kg的小物体B,A、B之间的动摩擦因数为µ=0.2,当对B施加水平向右的力F=10N作用时,求经过多长的时间可将B从木板A的左端拉到右端?(设A、B间的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等)
正确答案
解:以B为研究对象,水平方向受到水平向右的拉力F由水平向左的滑动摩擦力f,
由牛顿第二定律:F-f=mBaB ①
f=µFNB=µ mBg ②
由①②解得:aB=3m/s2
以A为研究对象,木板水平方向只受向右的摩擦力,
根据牛顿第二定律:f=mAaA ③
由②③解得:aA=1m/s2
设B从木板的左端拉到木板右端所用时间为t,A、B在这段时间内发生的位移分别为sA和sB,
sA=aAt2 ④
sB=aBt2 ⑤
sB-sA=L ⑥
由④⑤⑥解得:t=0.8s
答:经过0.8s可将B从木板A的左端拉到右端
解析
解:以B为研究对象,水平方向受到水平向右的拉力F由水平向左的滑动摩擦力f,
由牛顿第二定律:F-f=mBaB ①
f=µFNB=µ mBg ②
由①②解得:aB=3m/s2
以A为研究对象,木板水平方向只受向右的摩擦力,
根据牛顿第二定律:f=mAaA ③
由②③解得:aA=1m/s2
设B从木板的左端拉到木板右端所用时间为t,A、B在这段时间内发生的位移分别为sA和sB,
sA=aAt2 ④
sB=aBt2 ⑤
sB-sA=L ⑥
由④⑤⑥解得:t=0.8s
答:经过0.8s可将B从木板A的左端拉到右端
如图所示,甲、乙之间用细线连接且甲、乙的质量均为m,弹簧和细线的质量可忽略不计,当细线被烧断的瞬间,甲、乙的加速度应是下列哪一种情况( )
正确答案
解析
解:对甲乙整体分析,知弹簧的弹力F=2mg.
烧断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,对甲分析,根据牛顿第二定律得,,方向向上,
对乙分析,.
故选:B.
水平传送带长度为20m,以4m/s的匀速运动,已知某物体与传送带的动摩擦因数为0.2,物体放在某一端开始到达另一端所需的时间为______s.(g取10m/s2)
正确答案
6
解析
解:物体做匀加速直线运动的加速度a=μg=2m/s2.
则匀加速运动的时间,匀加速运动的位移
,
则匀速运动的时间.
运动的时间t=t1+t2=2+4s=6s.
故答案为:6.
如图所示,轻质弹簧的劲度系数为20N/cm,用其拉着一个重200N的物体在水平面上运动.当弹簧的伸长量为4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因素.
(2)当弹簧的伸长量为6cm时(未超出弹性限度),物体受到的水平拉力是多大?这时物体受到的摩擦力是多大?
正确答案
解:(1)物体做匀速直线运动,有:f=kx1=20×4N=80N,
则动摩擦因数.
(2)当弹簧的伸长量为6cm时,拉力F=kx=20×6N=120N>f,
知物块所受的摩擦力为滑动摩擦力,大小f=80N.
答:(1)物体与水平面间的动摩擦因数为0.4.
(2)物体受到的水平拉力为120N,物体受到的摩擦力为80N.
解析
解:(1)物体做匀速直线运动,有:f=kx1=20×4N=80N,
则动摩擦因数.
(2)当弹簧的伸长量为6cm时,拉力F=kx=20×6N=120N>f,
知物块所受的摩擦力为滑动摩擦力,大小f=80N.
答:(1)物体与水平面间的动摩擦因数为0.4.
(2)物体受到的水平拉力为120N,物体受到的摩擦力为80N.
一辆汽车质量为1.0×103kg,以15m/s速度在水平路面上行驶,刹车后,汽车的加速度大小为5m/s2,则汽车受到刹车阻力大小为______ N,刹车后4s内汽车的位移为______m.
正确答案
5×103
22.5
解析
解:根据牛顿第二定律得,f=ma=1.0×103×5N=5×103N.
汽车速度减为零的时间,则刹车后4s内的位移等于3s内的位移,x=
.
故答案为:5×103,22.5.
某仓库中常用的皮带传输装置由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A、B两端相距4m,另一台倾斜,传送带的倾角θ=37°,C、D两端相距4.2m,B、C相距很近.水平部分AB以5m/s的速率顺时针转动,将质量为20kg的一袋大米无初速度地放在A端,到达B端后,速度大小不变地传到倾斜送带的CD部分,米袋与传送带AB间的动摩擦因数为0.2,米袋与传送带CD间的动摩擦因数为0.8.(g取10m/s2)试求:
(1)从A点运动到B点的过程中,米袋与传送带之间因摩擦产生的热量;
(2)CD部分传送带顺时针运转,若要米袋能以最短的时间从C端传送到D端,求CD运转的速度应满足的条件及米袋从C端传送到D端的最短时间.
正确答案
解:(1)米袋在传送带的滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动,在水平方向开始只受滑动摩擦力故有:F合=f=μmg=ma1,
所以米袋的加速度为:a1=μ1g=2m/s2,
米袋在水平传送带上的最大速度为vmax=5m/s,所以其加速时间为t1==
=2.5s,
这过程中米袋的位移为:x1==
=6.25m,
因为x1>L,说明米袋一直加速运动时间为t′==
=2s,
米袋相对传送带的位移为△x=vt′-L=5×2-4=6m,
故产生热量Q=f△x=0.2×200×6=240J;
(2)若CD部分传送带的速度较大,使米袋沿CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上,
则所用时间最短,此种情况米袋加速度一直为a2=g(-sinθ+μ2cosθ)=10(-0.6+0.8×0.8)=0.4m/s2
由SCD=v0tmin+a2t2min,①
v0=a1t′②
①②联立解得:tmin=1s③
到达D点速度为vD=v0+a2tmin④
②③④解得vD=4.4m/s.
答:(1)从A点运动到B点的过程中,米袋与传送带之间因摩擦产生的热量为240J;
(2)CD部分传送带顺时针运转,若要米袋能以最短的时间从C端传送到D端,CD运转的速度应满足大于等于4.4m/s,米袋从C端传送到D端的最短时间为1s.
解析
解:(1)米袋在传送带的滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动,在水平方向开始只受滑动摩擦力故有:F合=f=μmg=ma1,
所以米袋的加速度为:a1=μ1g=2m/s2,
米袋在水平传送带上的最大速度为vmax=5m/s,所以其加速时间为t1==
=2.5s,
这过程中米袋的位移为:x1==
=6.25m,
因为x1>L,说明米袋一直加速运动时间为t′==
=2s,
米袋相对传送带的位移为△x=vt′-L=5×2-4=6m,
故产生热量Q=f△x=0.2×200×6=240J;
(2)若CD部分传送带的速度较大,使米袋沿CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上,
则所用时间最短,此种情况米袋加速度一直为a2=g(-sinθ+μ2cosθ)=10(-0.6+0.8×0.8)=0.4m/s2
由SCD=v0tmin+a2t2min,①
v0=a1t′②
①②联立解得:tmin=1s③
到达D点速度为vD=v0+a2tmin④
②③④解得vD=4.4m/s.
答:(1)从A点运动到B点的过程中,米袋与传送带之间因摩擦产生的热量为240J;
(2)CD部分传送带顺时针运转,若要米袋能以最短的时间从C端传送到D端,CD运转的速度应满足大于等于4.4m/s,米袋从C端传送到D端的最短时间为1s.
如图所示,匀强电场方向竖直向下,场强大小为E、质量为m、2m、3m的三个小球A、B、C用绝缘细线连接悬于O点,其中B球带正Q,A、C两球不带电.开始三球均处于静止状态时,当把O A段剪断的瞬间,A、B之间的细线张力为______.
正确答案
解析
解:剪断OA时,由于B带电受向下的电场力作用,使AB向下加速运动,由于电场力作用加速度向下且大于g,故此时BC绳间无作用力,所以
以AB整体为研究对象,受力如图所示:
整体所受合力F合=3mg+qE
AB整体的加速度a==g+
对A进行受力分析如图:
A球所受合力FA=mg+T
A 球产生的加速度
根据牛顿第二定律有:FA=maA
代入有:
整理有:
故答案为:
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