- 牛顿第二定律
- 共12933题
(2015秋•成都月考)如图所示,倾斜传送带与水平方向的夹角θ=37°,以v=1m/s的速度顺时针匀速转动,两轮的大小可忽略,两轮间的距离L=9m,一可视为质点的煤块以大小v0=11m/s,方向平行于斜面向上的速度从底端滑上皮带,煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,整个过程中煤块质量的变化不计,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)从滑上传送带到第一次速度达到1m/s的过程中,煤块相对传送带通过的路程;
(2)煤块在传送带上运动的总时间.
正确答案
解:(1)滑块开始向上做匀减速直线运动的加速度大小为:
=gsin37°+μgcos37°=6+0.5×8=10m/s2,
则滑块第一次速度达到1m/s时,煤块的位移为:
,
煤块运动的时间为:
,
此时传送带的位移为:
x2=vt1=1×1m=1m,
煤块相对传送带滑动的路程为:
△x=x1-x2=6-1m=5m.
(2)速度相等后,煤块继续向上做匀减速直线运动,加速度大小为:
=gsin37°-μgcos37°=6-4=2m/s2.
煤块匀减速运动到零所需的时间为:
,
匀减速运动的位移为:
,
反向做匀加速直线运动的加速度为:
,
根据得:
s=2.5s,
则煤块在传送带上运动的总时间为:
t=t1+t2+t3=1+0.5+2.5s=4s.
答:(1)从滑上传送带到第一次速度达到1m/s的过程中,煤块相对传送带通过的路程为5m;
(2)煤块在传送带上运动的总时间为4s.
解析
解:(1)滑块开始向上做匀减速直线运动的加速度大小为:
=gsin37°+μgcos37°=6+0.5×8=10m/s2,
则滑块第一次速度达到1m/s时,煤块的位移为:
,
煤块运动的时间为:
,
此时传送带的位移为:
x2=vt1=1×1m=1m,
煤块相对传送带滑动的路程为:
△x=x1-x2=6-1m=5m.
(2)速度相等后,煤块继续向上做匀减速直线运动,加速度大小为:
=gsin37°-μgcos37°=6-4=2m/s2.
煤块匀减速运动到零所需的时间为:
,
匀减速运动的位移为:
,
反向做匀加速直线运动的加速度为:
,
根据得:
s=2.5s,
则煤块在传送带上运动的总时间为:
t=t1+t2+t3=1+0.5+2.5s=4s.
答:(1)从滑上传送带到第一次速度达到1m/s的过程中,煤块相对传送带通过的路程为5m;
(2)煤块在传送带上运动的总时间为4s.
一物块质量m=1kg静止置于光滑水平面上,受到一个如图所示的力F的作用在水平面内运动,力F是一个周期性变化的力,规定向东为力F的正方向,求:
(1)第1s内和第2s内的加速度大小
(2)t=8.5s时物块离开出发点的位移大小.
正确答案
解:(1)由图象知:
a1==
=2m/s2
a2==1m/s2
(2)1s末速度υ1=a1t1=2m/s
2s末速度υ2=υ1-a2t2=1m/s
3s末速度υ3=υ2+a1t3=3m/s
4s末速度υ4=υ3-a2t4=2m/s
依此得:υ8=4m/s=5m/s
画出υ-t图如图:
由图计算每秒内的位移:
x1=1m x2=1.5m x3=2m x4=2.5m
x5=3m x6=3.5m x7=4m x8=4.5m
最后的8s-8.5s内位移:
△x=
所以x=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+△x=24.25m
答:(1)第1s内和第2s内的加速度大小分别为2m/s2,1m/s2
(2)t=8.5s时物块离开出发点的位移大小24.25m
解析
解:(1)由图象知:
a1==
=2m/s2
a2==1m/s2
(2)1s末速度υ1=a1t1=2m/s
2s末速度υ2=υ1-a2t2=1m/s
3s末速度υ3=υ2+a1t3=3m/s
4s末速度υ4=υ3-a2t4=2m/s
依此得:υ8=4m/s=5m/s
画出υ-t图如图:
由图计算每秒内的位移:
x1=1m x2=1.5m x3=2m x4=2.5m
x5=3m x6=3.5m x7=4m x8=4.5m
最后的8s-8.5s内位移:
△x=
所以x=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+△x=24.25m
答:(1)第1s内和第2s内的加速度大小分别为2m/s2,1m/s2
(2)t=8.5s时物块离开出发点的位移大小24.25m
如图所示,一质量为m、带电荷量为q的物体处于场强按E=E0-kt(E0、k均为大于零的常数,取水平向左为正方向)变化的电场中,物体与竖直墙壁间动摩擦因数为μ,当t=0时刻物体处于静止状态.若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且电场空间和墙面均足够大,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、电场改变方向之前,物体沿竖直墙运动,由于水平方向支持力与电场力相等,电场强度减弱,所以支持力减小,故摩擦力减小,所以物体受到的重力和摩擦力的合力增大;电场改为水平向右时,物体受互相垂直的重力和电场力,而电场力随电场强度的增大而增大,所以合力增大.因此,整个过程中,物体运动的加速度不断增大,且速度不断增大,AB错误;
C、当电场强度为零时,物体开始离开墙壁,即E0-kt=0,所以t=,故C正确.
D、根据A选项分析,物体运动的加速度不断增大,且速度不断增大,故D错误.
故选:C.
如图所示,平行于斜面的细绳把小球系在倾角为θ的斜面上,为使球在光滑斜面上不发生相对运动,斜面体水平方向运动的加速度不得大于多少?
正确答案
解:当斜面体水平向右的加速度达到最大值时,小球受重力和拉力,支持力为零,如左下图所示.
根据牛顿第二定律得,a==gcotθ.
所以向右运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gcotθ.
当斜面体水平向左的加速度达到最大值时,小球受重力和支持力,拉力为零,如右下图所示.
根据牛顿第二定律得,a==gtanθ.
所以向左运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gtanθ.
答:斜面体向右运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gcotθ.
斜面体向左运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gtanθ.
解析
解:当斜面体水平向右的加速度达到最大值时,小球受重力和拉力,支持力为零,如左下图所示.
根据牛顿第二定律得,a==gcotθ.
所以向右运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gcotθ.
当斜面体水平向左的加速度达到最大值时,小球受重力和支持力,拉力为零,如右下图所示.
根据牛顿第二定律得,a==gtanθ.
所以向左运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gtanθ.
答:斜面体向右运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gcotθ.
斜面体向左运动时,斜面体水平方向运动的加速度不得大于gtanθ.
在如图所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ=370的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平面平行.劲度系数K=5N/m的轻弹簧一端固定在0点,一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连,弹簧处于原长,轻绳恰好拉直,DM垂直于斜面.水平面处于场强E=5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中.已知A、B的质量分别为mA=0.1kg和mB=0.2kg,B所带电荷量q=+4×l0-6C.设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,B电量不变.取g=lOm/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)求B所受静摩擦力的大小;
(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6m/s2开始做匀加速直线运动.A从M到N的过程中,B的电势能增加了△Ep=0.06J.已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数μ=0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率.
正确答案
解:(1)据题意 静止时 受力分析如图所示
由 平衡条件 得:
对A有 mAgsinθ=FT ①
对B有 qE+f0=FT ②
代入数据得f0=0.4 N ③
(2)据题意 A到N点时 受力分析 如图所示由 牛顿第二定律 得:
对A有 F+mAgsinθ-FT-FKsinθ=mAa ④
对B有 FT′-qE-f=mBa ⑤
其中 f=μmBg ⑥
设弹簧的伸长量是x,FK=kx ⑦
设物块的位移是d,由电场力做功与电势能的关系得△EP=qEd ⑧
由几何关系得 ⑨
A由M到N 由 得 A运动到N的速度
⑩
拉力F在N点的瞬时功率 P=Fv⑪
由以上各式 代入数据 P=0.528 W⑫
答:(1)B所受静摩擦力的大小为0.4N.
(2)A到达N点时拉力F的瞬时功率为0.528W.
解析
解:(1)据题意 静止时 受力分析如图所示
由 平衡条件 得:
对A有 mAgsinθ=FT ①
对B有 qE+f0=FT ②
代入数据得f0=0.4 N ③
(2)据题意 A到N点时 受力分析 如图所示由 牛顿第二定律 得:
对A有 F+mAgsinθ-FT-FKsinθ=mAa ④
对B有 FT′-qE-f=mBa ⑤
其中 f=μmBg ⑥
设弹簧的伸长量是x,FK=kx ⑦
设物块的位移是d,由电场力做功与电势能的关系得△EP=qEd ⑧
由几何关系得 ⑨
A由M到N 由 得 A运动到N的速度
⑩
拉力F在N点的瞬时功率 P=Fv⑪
由以上各式 代入数据 P=0.528 W⑫
答:(1)B所受静摩擦力的大小为0.4N.
(2)A到达N点时拉力F的瞬时功率为0.528W.
如图所示,物体A、B间用轻质弹簧相连,已知mA=3mB,且物体与地面间的动摩擦因数为µ.在水平外力作用下,A和B一起沿水平面向右匀速运动,当撤去外力的瞬间,物体A、B的加速度分别为aA=______,aB=______.
正确答案
0
4μg
解析
解:开始A做匀速直线运动,在水平方向上平衡有:F弹=μmAg,
撤去F的瞬间,对A,在水平方向上受弹簧弹力和摩擦力,合力为零,则加速度为零.
对B,=
.
故答案为:0,4μg.
物体从光滑的斜面顶端,由静止开始下滑,若滑到中点时速度为v,则滑到底端的速度是______.
正确答案
解析
解:根据题意令斜面的长度为L,物体下滑时的加速度为a,根据物体做初速度为0的匀加速直线运动,则物体下滑至斜面中点时有:
①
下滑至斜面底端时有:
②
由①和②可得vx=
故答案为
如图所示,有倾角为30°的光滑斜面上放一质量为2kg的小球,球被垂直于斜面的挡板挡住,若斜面足够长,g取10m/s2,求:
(1)球对挡板的压力大小
(2)撤去挡板,2s末小球的速度大小.
正确答案
解:(1)对小球进行受力分析:小球受重力,挡板对球的弹力FN1,斜面对球的弹力FN2.
将FN1和FN2合成,合力为F,根据共点力平衡条件得出F=G,利用三角函数关系得出:
FN1=Gsinα=2×10×=10N
根据牛顿第三定律,板对球的弹力等于小球对木板的压力,
所以:小球对木板的压力为10N
(2)撤去挡板,对小球受力分析:将重力分解成:G1,G2 .
根据牛顿第二定律得出:F合=G1=Gsin30°=ma
a=gsin30°=5m/s2;
2s末小球的速度大小v=at=10m/s.
答:(1)球对挡板的压力大小为10N;
(2)2s末小球的速度大小10m/s.
解析
解:(1)对小球进行受力分析:小球受重力,挡板对球的弹力FN1,斜面对球的弹力FN2.
将FN1和FN2合成,合力为F,根据共点力平衡条件得出F=G,利用三角函数关系得出:
FN1=Gsinα=2×10×=10N
根据牛顿第三定律,板对球的弹力等于小球对木板的压力,
所以:小球对木板的压力为10N
(2)撤去挡板,对小球受力分析:将重力分解成:G1,G2 .
根据牛顿第二定律得出:F合=G1=Gsin30°=ma
a=gsin30°=5m/s2;
2s末小球的速度大小v=at=10m/s.
答:(1)球对挡板的压力大小为10N;
(2)2s末小球的速度大小10m/s.
如图所示,质量m=2kg的滑块放在质量M=1kg的长木板左端,木板放在光滑的水平面上,滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1,木板长L=75cm,开始时两者都处在静止状态.现用水平向右的恒力F拉小滑块向木板的右端运动,为了在0.5s末使滑块从木板右端滑出,拉力F应多大?(g=10m/s2)
正确答案
解:对滑块,根据牛顿第二定律得:F-μmg=ma1.
根据位移时间公式得:.
对木板,根据牛顿第二定律得:μmg=Ma2
根据位移时间公式得:.
在0.5s末使滑块从木板右端滑出:
s1-s2=L.
由以上几个式子得:
F=14N.
答:恒力F应为14N.
解析
解:对滑块,根据牛顿第二定律得:F-μmg=ma1.
根据位移时间公式得:.
对木板,根据牛顿第二定律得:μmg=Ma2
根据位移时间公式得:.
在0.5s末使滑块从木板右端滑出:
s1-s2=L.
由以上几个式子得:
F=14N.
答:恒力F应为14N.
(2015秋•九江校级期末)足够长的倾角θ=53°的斜面固定在水平地面上,一物体以v0=6.4m/s的初速度从斜面底端向上滑行,该物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.8,如图所示.(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2)
(1)求物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间;
(2)求返回斜面底端时的速度.
正确答案
解:(1)物体上滑过程,根据动能定理得:-(mgxsinθ+μmgcosθ)x=0- ①
根据牛顿第二定律得,物体上滑过程的加速度大小为:
a1==10×(0.8+0.8×0.6)m/s2=12.8m/s2 ②
物体下滑过程的加速度大小为:a2==3.2m/s2 ③
由公式x=得:
物体上滑所用时间为 t1= ④
物体下滑时间为t2= ⑤
物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间 t=t1+t2 ⑥
①→⑥联立得:t=1.5s
(2)物体下滑过程,根据动能定理得
(mgxsinθ-μmgcosθ)x= ⑦
①⑦联立得:v=3.2m/s
答:(1)求物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间1.5s;
(2)求返回斜面底端时的速度3.2m/s.
解析
解:(1)物体上滑过程,根据动能定理得:-(mgxsinθ+μmgcosθ)x=0- ①
根据牛顿第二定律得,物体上滑过程的加速度大小为:
a1==10×(0.8+0.8×0.6)m/s2=12.8m/s2 ②
物体下滑过程的加速度大小为:a2==3.2m/s2 ③
由公式x=得:
物体上滑所用时间为 t1= ④
物体下滑时间为t2= ⑤
物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间 t=t1+t2 ⑥
①→⑥联立得:t=1.5s
(2)物体下滑过程,根据动能定理得
(mgxsinθ-μmgcosθ)x= ⑦
①⑦联立得:v=3.2m/s
答:(1)求物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间1.5s;
(2)求返回斜面底端时的速度3.2m/s.
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