- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示是我国的歼-15战斗机在辽宁号航母上起飞的情形.假定战斗机的质量为m,以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升,在此过程中水平分速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其它力的合力提供,不含重力).现测得当飞机从飞离地面开始算起,在水平方向的位移为s时,它上升的高度为h.求:
(1)飞机受到的升力大小;
(2)从飞离地面开始算起,飞机上升至h高度的过程中升力所做的功及在高度h处飞机的动能.
正确答案
解:(1)飞机水平速度不变 s=v0t…①
竖直方向加速度恒定 …②
解①②得 …③
由牛顿第二定律有F-mg=ma…④
解③④得:…⑤
(2)升力做功 …⑥
在h处,竖直分速度:…⑦
所以
答:(1)飞机受到的升力大小为;
(2)从飞离地面开始算起,飞机上升至h高度的过程中升力所做的功及在高度h处飞机的动能为.
解析
解:(1)飞机水平速度不变 s=v0t…①
竖直方向加速度恒定 …②
解①②得 …③
由牛顿第二定律有F-mg=ma…④
解③④得:…⑤
(2)升力做功 …⑥
在h处,竖直分速度:…⑦
所以
答:(1)飞机受到的升力大小为;
(2)从飞离地面开始算起,飞机上升至h高度的过程中升力所做的功及在高度h处飞机的动能为.
质量为2×103kg的汽车以10m/s的速度行驶,紧急刹车中所受阻力为车重的1/3倍,从开始刹车经______s汽车刚好停止(g取10m/s2)
正确答案
3
解析
解:汽车刹车过程受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
-μmg=ma,
解得:a=-μg=-m/s2,
根据速度时间关系公式,有:
v=v0+at
解得:t==3s,
故答案为:3.
“神舟九号”圆满完成与“天宫一号”对接任务以及各项科学实验任务后,从太空按预定轨道返回地球表面.返回舱开始时通过自身的制动发动机进行调控减速下降,进入大气层后,在距地面一定的高度时打开降落伞,在返回舱落地前其自身的制动发动机再次开启,内地面喷射气体,最终返回舱安全落到地面.若返回舱打开降落伞后到再次开启制动发动机这段时间内,返回舱与降落伞所受的空气阻力与速度的平方成正比,比例系数为k,且认为是竖直下落.在这段时间内,返回舱的速度一时间图象如图所示,图线中A点切线的斜率为kA.已知返回舱和降落伞的总质量为M,重力加速度为g,t=t1时返回舱的速度为移v1.
(1)在0~t1这段时间内返回舱做何种运动?
(2)求比例系数k;
(3)求当t=0时,返回舱的速度v.
正确答案
解:
(1)由图象的斜率可以知道,返回舱先做加速度减小的减速直线运动,后做匀速直线运动.
(2)在匀速阶段,由牛顿第二定律:
k-Mg=0
解得:
k=
(3)由题意可知:当t=0时,返回舱的加速为kA,由牛顿第二定律:
kv2-Mg=MkA
解得:
答:
(1)在0~t1先做加速度减小的减速直线运动,后做匀速直线运动
(2)比例系数k=
(3)求当t=0时,返回舱的速度
解析
解:
(1)由图象的斜率可以知道,返回舱先做加速度减小的减速直线运动,后做匀速直线运动.
(2)在匀速阶段,由牛顿第二定律:
k-Mg=0
解得:
k=
(3)由题意可知:当t=0时,返回舱的加速为kA,由牛顿第二定律:
kv2-Mg=MkA
解得:
答:
(1)在0~t1先做加速度减小的减速直线运动,后做匀速直线运动
(2)比例系数k=
(3)求当t=0时,返回舱的速度
如图所示,一个质量为M长为L的圆管竖直放置,顶端塞有一个质量为m的弹性小球,M=4m,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4mg.管从下端离地面距离为H处自由落下,运动过程中,管始终保持竖直,每次落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等,不计空气阻力,重力加速度为g.求:
(1)管第一次落地弹起时管和球的加速度;
(2)管第一次落地弹起后,若球没有从管中滑出,则球与管达到相同速度时,管的下端距地面的高度;
(3)管第二次弹起后球不致滑落,L应满足什么条件.
正确答案
解:(1)管第一次落地弹起时,管的加速度,
方向向下
球的加速度,方向向上
(2)取竖直向下为正方向.球与管第一次碰地时速度,方向向下.
碰地后管的速度,方向向上;球的速度
,方向向下
若球刚好没有从管中滑出,设经过时间t1,球管速度v相同,则有-v1+a1t1=v2-a2t1
又管从碰地到它弹到最高点所需时间t2,则:
因为t1<t2,说明管在达到最高点前,球与管相对静止,故管从弹起经t1这段时间上升的高度为所求.得
(3)球与管达到相对静止后,将以速度v、加速度 g竖直上升到最高点,由于,
故这个高度是
因此,管第一次落地弹起后上升的最大高度
这一过程球运动的位移
则球与管发生相对位移
当管与球从Hm再次下落,第二次落地弹起中,发生的相对位移由第一次可类推知:
所以管第二次弹起后,球不会滑出管外的条件是s1+s2<L
即L应满足条件
答:(1)管第一次落地弹起时管和球的加速度分别为2g,3g;
(2)管第一次落地弹起后,若球没有从管中滑出,则球与管达到相同速度时,管的下端距地面的高度为;
(3)管第二次弹起后球不致滑落,L应满足
解析
解:(1)管第一次落地弹起时,管的加速度,
方向向下
球的加速度,方向向上
(2)取竖直向下为正方向.球与管第一次碰地时速度,方向向下.
碰地后管的速度,方向向上;球的速度
,方向向下
若球刚好没有从管中滑出,设经过时间t1,球管速度v相同,则有-v1+a1t1=v2-a2t1
又管从碰地到它弹到最高点所需时间t2,则:
因为t1<t2,说明管在达到最高点前,球与管相对静止,故管从弹起经t1这段时间上升的高度为所求.得
(3)球与管达到相对静止后,将以速度v、加速度 g竖直上升到最高点,由于,
故这个高度是
因此,管第一次落地弹起后上升的最大高度
这一过程球运动的位移
则球与管发生相对位移
当管与球从Hm再次下落,第二次落地弹起中,发生的相对位移由第一次可类推知:
所以管第二次弹起后,球不会滑出管外的条件是s1+s2<L
即L应满足条件
答:(1)管第一次落地弹起时管和球的加速度分别为2g,3g;
(2)管第一次落地弹起后,若球没有从管中滑出,则球与管达到相同速度时,管的下端距地面的高度为;
(3)管第二次弹起后球不致滑落,L应满足
一滑雪者,质量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速下滑,山坡的倾角θ=30°,由静止开始滑下,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪者受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)g取10m/s2.
正确答案
解:设滑雪的人下滑的加速度大小为a,根据运动学公式
代入数据解得:a=4m/s2
设滑雪板及人受到的阻力为f,沿斜面方向由牛顿第二定律得:
mgsinθ-f=ma
即:f=mgsinθ-ma.
代入数据解得:f=75N
答:滑雪者受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)的大小为75N.
解析
解:设滑雪的人下滑的加速度大小为a,根据运动学公式
代入数据解得:a=4m/s2
设滑雪板及人受到的阻力为f,沿斜面方向由牛顿第二定律得:
mgsinθ-f=ma
即:f=mgsinθ-ma.
代入数据解得:f=75N
答:滑雪者受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)的大小为75N.
如图所示,足够长的传送带水平放置,以速度v=4m/s向右匀速转动,传送带上表面离地面的高度h=0.45m,一质量为m=1kg的物块,以速度v0=6m/s向左滑上传送带,与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2,g取10m/s2,求:
(1)物块向左减速的最大距离s0;
(2)落地时的水平位移s大小.
正确答案
解:(1)物块向向左做匀减速直线运动,物块相对传送带滑动时的加速度为:
a==μg=0.2×10=2m/s2,
物块向左滑动过程中,当受到变成0时,物块向左减速的距离最大,设为s0,则有:
m
(2)物块向右加速的过程中加速度的大小不变,加速到4m/s的位移为:
m<9m
可知物块先向右做加速运动,后做匀速运动,离开传送带时的速度是4m/s;
物块离开传送带后做平抛运动,竖直方向上有:
h=
所以:s
所以物块在水平方向的位移:x=vt=4×0.3=1.2m
答:(1)物块向左减速的最大距离s0是9m;
(2)落地时的水平位移s大小是1.2m.
解析
解:(1)物块向向左做匀减速直线运动,物块相对传送带滑动时的加速度为:
a==μg=0.2×10=2m/s2,
物块向左滑动过程中,当受到变成0时,物块向左减速的距离最大,设为s0,则有:
m
(2)物块向右加速的过程中加速度的大小不变,加速到4m/s的位移为:
m<9m
可知物块先向右做加速运动,后做匀速运动,离开传送带时的速度是4m/s;
物块离开传送带后做平抛运动,竖直方向上有:
h=
所以:s
所以物块在水平方向的位移:x=vt=4×0.3=1.2m
答:(1)物块向左减速的最大距离s0是9m;
(2)落地时的水平位移s大小是1.2m.
如图所示,在水平面上匀加速前进的车厢内,有一与车厢相对静止的观测者测得与水平面成θ角的光滑斜面上的物块相对于斜面向下的加速度a′=
gsinθ,由此可以推断车厢在水平面上的加速度为( )
正确答案
解析
解:如图建立坐标系对物体进行受力分析和运动分析有:
分别分解不在坐标轴上的力和加速度,根据牛顿第二定律有:
F合x=Nsinθ=m(acosθ+a0) ①
F合y=mg-Ncosθ=masinθ ②
由①②可解得:=(g-asinθ)tanθ-acosθ
代入a=有:
=(1
)gtanθ-
=
=
故选:A
如图为火车站使用的传送带示意图,绷紧的传送带水平部分长度L=4m,并以
v0=1m/s的速度匀速向右运动.现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端,已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2.
(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端.
(2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短,传送带速度的大小应满足什么条件?
正确答案
解:(1)旅行包无初速度地轻放在传送带的左端,先在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动,加速度 a==μg=0.2×10m/s2=2m/s2.
匀加速运动的时间 t1==
s=0.5s
匀加速运动的位移 x=at12=
m=0.25 m
此后旅行包匀速运动,匀速运动的时间 t2==
s=3.75s
所以旅行包从左端运动到右端所用时间 t=t1+t2=4.25s.
(2)要使旅行包在传送带上运行时间最短,必须使旅行包在传送带上一直加速,
由v2=2aL得
v==
m/s=4m/s
即传送带速度必须大于或等于4 m/s
答:(1)旅行包经过4.25s到达传送带的右端.(2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短,传送带速度的大小应大于或等于4 m/s.
解析
解:(1)旅行包无初速度地轻放在传送带的左端,先在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动,加速度 a==μg=0.2×10m/s2=2m/s2.
匀加速运动的时间 t1==
s=0.5s
匀加速运动的位移 x=at12=
m=0.25 m
此后旅行包匀速运动,匀速运动的时间 t2==
s=3.75s
所以旅行包从左端运动到右端所用时间 t=t1+t2=4.25s.
(2)要使旅行包在传送带上运行时间最短,必须使旅行包在传送带上一直加速,
由v2=2aL得
v==
m/s=4m/s
即传送带速度必须大于或等于4 m/s
答:(1)旅行包经过4.25s到达传送带的右端.(2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短,传送带速度的大小应大于或等于4 m/s.
一质量m=1.2kg的木块在水平地面上滑行,滑行的初速度v0=8m/s,经时间t=2s后停止.求:
(1)木块滑行的加速度大小;
(2)木块受到的摩擦力大小.
正确答案
解:(1)设木块滑行的加速度大小为a,由运动公式有:
v0-at=0
解得:a==
m/s2=4m/s2
(2)由牛顿第二定律得木块受到的摩擦力为:
Ff=ma=1.2×4N=4.8N
答:(1)木块滑行的加速度大小为4m/s2;
(2)木块受到的摩擦力大小为4.8N.
解析
解:(1)设木块滑行的加速度大小为a,由运动公式有:
v0-at=0
解得:a==
m/s2=4m/s2
(2)由牛顿第二定律得木块受到的摩擦力为:
Ff=ma=1.2×4N=4.8N
答:(1)木块滑行的加速度大小为4m/s2;
(2)木块受到的摩擦力大小为4.8N.
如图所示,质量m=1kg的物块,以速度v0=4m/s滑上正沿逆时针转动的水平传送带,传送带两滑轮A、B间的距离L=6m,已知传送带的速度v=2m/s,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2. 关于物块在传送带上的运动,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、滑块先向右匀减速,对于向右滑行过程,根据牛顿第二定律,有
μmg=ma
解得
a=μg=2m/s2
根据运动学公式,有
0=v0-at1
x=
解得
t1=2s
x=4m
向左匀加速过程,根据运动学公式,有
最后3m做匀速直线运动,有
即滑块在传送带上运动的总时间为:t=t1+t2+t3=4.5s
故A正确,B错误;
C、向右减速过程和向左加速过程中,摩擦力为恒力,故摩擦力做功为:Wf=-f(x-x1)=-μmg(x-x1)=-6J,即物体克服摩擦力做功6J,或摩擦力对物体做功-6J,故C错误;
D、整个运动过程中由于摩擦产生的热量等于滑块与传送带之间的一对摩擦力做功的代数和,等于摩擦力与相对路程的乘积;
物体向右减速过程,传送带向左移动的距离为:l1=vt1=4m
物体向左加速过程,传送带运动距离为:l2=vt2=2m
即Q=f•S=μmg•[(l1+x)+(l2-x1)]=18J,故D正确;
故选AD.
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