- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,水平传送带以不变的速度v向右运动,将质量为m的工件轻轻放在传送带的左端,由于摩擦力的作用工件做匀加速运动,经过时间t速度变为v,再经时间2t工件到达传送带的右端,已知重力加速度为g.求:
(1)工件与传送带之间的动摩擦因数μ;
(2)工件从水平传送带的左端到达右端通过的距离x;
(3)工件与水平传送带之间摩擦产生的热量Q.
正确答案
解:(1)工件的加速度:
a=
对工件,由牛顿第二定律,得:
μmg=ma
所以:
μ==
(2)工件加速距离:
工件匀速距离:
x2=v×2t=2vt
所以工件从左端到达右端通过的距离:
x=x1+x2=2.5vt
(3)工件只在匀加速运动阶段受到滑动摩擦力的作用,所以工件相对水平传送带的位移为:
所以工件与水平传送带之间摩擦产生的热量为:
Q=μmgx相=max相=mv2
答:(1)工件与传送带之间的动摩擦因数μ为;
(2)工件从水平传送带的左端到达右端通过的距离x为2.5vt;
(3)工件与水平传送带之间摩擦产生的热量Q为mv2.
解析
解:(1)工件的加速度:
a=
对工件,由牛顿第二定律,得:
μmg=ma
所以:
μ==
(2)工件加速距离:
工件匀速距离:
x2=v×2t=2vt
所以工件从左端到达右端通过的距离:
x=x1+x2=2.5vt
(3)工件只在匀加速运动阶段受到滑动摩擦力的作用,所以工件相对水平传送带的位移为:
所以工件与水平传送带之间摩擦产生的热量为:
Q=μmgx相=max相=mv2
答:(1)工件与传送带之间的动摩擦因数μ为;
(2)工件从水平传送带的左端到达右端通过的距离x为2.5vt;
(3)工件与水平传送带之间摩擦产生的热量Q为mv2.
质量为4.0×103kg的汽车,在4.8×103N的水平恒力牵引下,从静止开始沿水平道路做匀加速直线运动,经过10s前进40m,求:
(1)汽车加速度的大小;
(2)汽车所受阻力的大小.
正确答案
解:(1)因为汽车做匀加速直线运动,根据位移时间关系有x=得汽车加速运动时的加速度为:
a==0.8m/s2
(2)由牛顿第二定律知汽车所受合力为:
汽车在水平方向受到牵引力和阻力作用,故有:F合=F牵-f
可知汽车所受阻力为:f=
答:(1)汽车加速度的大小为0.8m/s2;
(2)汽车所受阻力的大小1600N.
解析
解:(1)因为汽车做匀加速直线运动,根据位移时间关系有x=得汽车加速运动时的加速度为:
a==0.8m/s2
(2)由牛顿第二定律知汽车所受合力为:
汽车在水平方向受到牵引力和阻力作用,故有:F合=F牵-f
可知汽车所受阻力为:f=
答:(1)汽车加速度的大小为0.8m/s2;
(2)汽车所受阻力的大小1600N.
火车以速率v1向前行驶,司机突然发现在前方同一轨道上距车为s处有另一辆火车,它正沿相同的方向以较小的速率v2做匀速运动,于是司机立即使车做匀减速运动,该加速度大小为a,则要使两车不相撞,求加速度a应满足的条件?
正确答案
解:两车速度相等时所经历的时间:t=,
此时后面火车的位移:x1=,
前面火车的位移为:x2=v2t,
由x1=x2+s,解得:a=.
所以a.
答:加速度满足的条件为a.
解析
解:两车速度相等时所经历的时间:t=,
此时后面火车的位移:x1=,
前面火车的位移为:x2=v2t,
由x1=x2+s,解得:a=.
所以a.
答:加速度满足的条件为a.
如图所示,小车的顶棚上用绳线吊一小球,质量为m,车厢底板上放一个质量为M的木块,当小车沿水平面匀加速向右运动时,小球悬线偏离竖直方向30°,木块和车厢保持相对静止,求:
(1)小车运动的加速度?
(2)小球对悬线的拉力?
(3)木块受到的摩擦力?
正确答案
解:(1)小球的加速度与小车的加速度相等,小球受力如图所示,设加速度为a
ma=mgtan30°
a=gtan30°=
(2)悬线的拉力
(3)木块受到的摩擦力:
F=Ma=
答:(1)小车运动的加速度为.
(2)小球对悬线的拉力为.
(3)木块受到的摩擦力为.
解析
解:(1)小球的加速度与小车的加速度相等,小球受力如图所示,设加速度为a
ma=mgtan30°
a=gtan30°=
(2)悬线的拉力
(3)木块受到的摩擦力:
F=Ma=
答:(1)小车运动的加速度为.
(2)小球对悬线的拉力为.
(3)木块受到的摩擦力为.
如图是一种升降电梯的示意图,A为载人箱,B为平衡重物,它们的质量均为M,上下均由跨过滑轮的钢索系住,在电动机的牵引下电梯上下运动.如果电梯中载人的总质量为m,匀速上升的速度为v,电梯即将到顶层前关闭电动机,依靠惯性上升h高度后停止,在不计空气阻力和摩擦阻力的情况下,h为( )
正确答案
解析
解:设B对A拉力FT
对B:Mg-FT=Ma
对A:FT-(M+m)g=(M+m)a,a=
由V2=2ah得h=,D选项正确.
故选D.
在风洞实验室里,一根足够长的均匀直细杆与水平成θ=37°固定,质量为m=1kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O,如图甲所示.开启送风装置,有水平内右的恒定风力F作用于小球上,在t1=2s时刻风停止.小球沿细杆运动的部分v-t图象如图乙所示,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,忽略浮力.求:
(1)小球在0~2s内的加速度a1和2~5s内的加速度a2;
(2)小球与细杆间的动摩擦因数μ和水平风力F的大小.
正确答案
解;(1)取沿杆向上为正方向,由图象可知:
在0~2 s内:(方向沿杆向上)
在2~5 s内:(“-”表示方向沿杆向下)
(2)有风力时的上升过程,
小球受力分析如图所示;
由牛顿第二定律得:
Fcosθ-μ(mgcosθ+Fsinθ)-mgsinθ=ma1…①
停风后的上升阶段,小球受力分析如图所示;
根据牛顿第二定律有:-μmgcosθ-mgsinθ=ma2…②
由②解得:μ=0.5
代入①得:F=50 N
答:(1)小球在0~2s内的加速度a1=15m/s2和2~5s内的加速度a2=-10m/s2;
(2)小球与细杆间的动摩擦因数μ=0.5和水平风力F的大小50N.
解析
解;(1)取沿杆向上为正方向,由图象可知:
在0~2 s内:(方向沿杆向上)
在2~5 s内:(“-”表示方向沿杆向下)
(2)有风力时的上升过程,
小球受力分析如图所示;
由牛顿第二定律得:
Fcosθ-μ(mgcosθ+Fsinθ)-mgsinθ=ma1…①
停风后的上升阶段,小球受力分析如图所示;
根据牛顿第二定律有:-μmgcosθ-mgsinθ=ma2…②
由②解得:μ=0.5
代入①得:F=50 N
答:(1)小球在0~2s内的加速度a1=15m/s2和2~5s内的加速度a2=-10m/s2;
(2)小球与细杆间的动摩擦因数μ=0.5和水平风力F的大小50N.
在光滑的水平面上放置着质量为M的木板,在木板的左端有一质量为m的木块,在木块上施加一水平向右的恒力F,木块与木板由静止开始运动,经过时间t分离.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得,m的加速度 a1==
-μg,M的加速度a2=
设板长为L,根据L=-
a2t2.
得 t=.则知
A、若仅增大木板的质量M,m的加速度不变,M的加速度减小,则时间t减小.故A错误.
B、若仅增大小木块的质量m,则m的加速度减小,M的加速度增大,则t增大.故B正确.
C、若仅增大恒力F,则m的加速度变大,M的加速度不变,则t减小.故C错误.
D、若仅增大木块与木板间的动摩擦因数,则m的加速度减小,M的加速度增大,则t增大.故D正确.
故选:BD.
如图所示,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量为M=4kg,长为L=1.4m.木板右端放着一小滑块,小滑块质量为m=1kg,其尺寸远小于L.小滑块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.4,取g=10m/s2
(1)现用恒力F作用在木板M上,为了使得m能从M上面滑落下来,问:F大小的范围是什么?
(2)其它条件不变,若恒力F=22.8N,且始终作用在M上,最终使得m能从M上面滑落下来.问:m在M上面滑动的时间是多大?
正确答案
解:(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力f=μN=μmg
小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a1==μg.
木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a2=
使m能从M上面滑落下来的条件是a2>a1
即 解得 F>20N
故F的范围为 F>20N
(本问也可按临界情况即a1=a2的情况求解,然后再得出拉力范围)
(2)设m在M上滑动的时间为t,当恒力F=22.8N,木板的加速度a2=
小滑块在时间t内运动位移S1=
木板在时间t内运动位移S2=
因 S2-S1=L
解得 t=2s
故m在M上滑动的时间为2s.
解析
解:(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力f=μN=μmg
小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a1==μg.
木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度a2=
使m能从M上面滑落下来的条件是a2>a1
即 解得 F>20N
故F的范围为 F>20N
(本问也可按临界情况即a1=a2的情况求解,然后再得出拉力范围)
(2)设m在M上滑动的时间为t,当恒力F=22.8N,木板的加速度a2=
小滑块在时间t内运动位移S1=
木板在时间t内运动位移S2=
因 S2-S1=L
解得 t=2s
故m在M上滑动的时间为2s.
一气球匀速下降,为了获得向上的加速度a,需扔掉一部分压舱物,扔掉压舱物的质量跟气球原来的质量的比值是______.
正确答案
解析
解:设气球的质量为M,扔掉的质量为m,匀速下降时,F=Mg,扔掉物体m后,由牛顿第二定律可知F-(M-m)g=(M-m)a
m=
故
故答案为:
测量重力加速度的方法多种多样,某测量小组同学设计出了一种测量方案:如图所示,两个质量不同小物块A和B,分别系在一条跨过光滑的定滑轮(质量不计)的轻软绳两端,而定滑轮通过一弹簧测力计竖直悬挂着,若选定物块A由静止开始下落进行研究,该测量小组测出了测力计的示数F,A物块的质量mA,B物块的质量mB,物块A下落的距离以及所用的时间t,则:
①由下列哪一组物理量可以求出重力加速度g______
A.F,mA,mB
B.mA,mB,h
C.mA,mB,t
D.F,mA,t
②由选定的物理量得到重力加速度的表达式g=______.
正确答案
A
解析
解:由牛顿第二定律对A:,
对B:,
解得:.
故答案为:①A;②.
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