- 牛顿第二定律
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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.g取10m/s2.求:
(1)木块滑行的加速度大小.
(2)木块受到的摩擦力大小.
(3)木块与地面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)由vt=v0+at得,
即大小为4m/s2.
(2)受力分析知,摩擦力为合力,由牛顿第二定律有f=ma=1.2×(-4)N=-4.8N,即摩擦力大小为4.8N.
(3)由f=μFN得,.
答:(1)木块滑行的加速度大小4m/s2.
(2)木块受到的摩擦力大小4.8N.
(3)木块与地面间的动摩擦因数0.4.
解析
解:(1)由vt=v0+at得,
即大小为4m/s2.
(2)受力分析知,摩擦力为合力,由牛顿第二定律有f=ma=1.2×(-4)N=-4.8N,即摩擦力大小为4.8N.
(3)由f=μFN得,.
答:(1)木块滑行的加速度大小4m/s2.
(2)木块受到的摩擦力大小4.8N.
(3)木块与地面间的动摩擦因数0.4.
在水平地面上做匀加速直线运动的物体,在水平方向上受到拉力和阻力的作用,如果要使物体的加速度变为原来的2倍,下列方法中可以实现的是( )
正确答案
解析
解:设物体的质量为m,拉力和阻力分别为F和f,根据牛顿第二定律得:F-f=ma
A、将拉力增大到原来的2倍,2F-f=ma′,分析得到a′>2a,即加速度大于原来的2倍.故A错误.
B、将阻力减少到原来的倍,F-
f=ma′,分析得到a′>2a,加速度大于原来的2倍.故B错误.
C、将物体的质量增大到原来的2倍,合力不变,加速度变为原来的一半.故C错误.
D、将物体的拉力和阻力都增大到原来的2倍,2F-2f=ma′,a′=2a,即加速度等于原来的2倍.故D正确.
故选:D.
(2015秋•枣庄校级月考)如图所示一倾角为30°光滑的斜面,下端与一段很短的光滑弧面相切,弧面另一端与水平传送带相切,水平传送带以5m/s顺时针转动;今有质量为1kg的物体(可视为质点)从斜面上高度为h=0.8m处滑下;物体在弧面运动时不损失机械能,而且每次在弧面上运动时间极短可以忽略.已知传送带足够长,它与物体之间的滑动摩擦因数为0.5.取g=10m/s2.求:
(1)水平传送带至少多长,物体才不会从左端滑出.
(2)物体第一次从滑上传送带,到离开传送带所用的时间.
正确答案
解:(1)设物体滑上水平传送带初速度为v,由牛顿第二运动定律:mgsinθ=ma
由匀变速直线运动规律:
代入数据得v=
物体滑上传送带后作减速运动,由牛顿第二定律得加速度大小为a=
所以物体在传送带上减速到零的时间为
物体对地的位移为
水平传送带至少1.6m,物体才不会从左端滑出;
(2)由(1)分析知,传送带足够长,物体速度为零后再反向加
速运动,加速到末速度为v‘=4m/s时,反向加速的时间:
所以在传送带上运动来回的时间为t=0.8+0.8s=1.6s
答:(1)水平传送带至少为1.6m长,物体才不会从左端滑出;
(2)物体第一次从滑上传送带,到离开传送带所用的时间为1.6s.
解析
解:(1)设物体滑上水平传送带初速度为v,由牛顿第二运动定律:mgsinθ=ma
由匀变速直线运动规律:
代入数据得v=
物体滑上传送带后作减速运动,由牛顿第二定律得加速度大小为a=
所以物体在传送带上减速到零的时间为
物体对地的位移为
水平传送带至少1.6m,物体才不会从左端滑出;
(2)由(1)分析知,传送带足够长,物体速度为零后再反向加
速运动,加速到末速度为v‘=4m/s时,反向加速的时间:
所以在传送带上运动来回的时间为t=0.8+0.8s=1.6s
答:(1)水平传送带至少为1.6m长,物体才不会从左端滑出;
(2)物体第一次从滑上传送带,到离开传送带所用的时间为1.6s.
如图,在一箱中,用压缩的轻弹簧将金属块卡住,在箱的上顶板和下底板装有压力传感器(顶面和底面均水平),箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为6.0N,下底板的压力传感器显示的压力为10.0N.(取g=10m/s2)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半,则箱做______运动.若上顶板压力传感器的示数为零,下底板示数恒定,则箱沿竖直方向运动的可能情况为______(写出运动特征及加速度的范围)
正确答案
匀速直线
向上匀加速或向下匀减速直线运动,a≥10m/s2
解析
解:当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,根据牛顿第二定律得,mg+F1-F2=ma
解得m=.
当上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半,知F2′=10N,F1′=5N
根据牛顿第二定律得,F1′+mg-F2′=ma′
解得a′=0,知箱子做匀速直线运动.
当上顶板压力传感器示数为零.根据牛顿第二定律得,,方向向上,
知物体的运动情况是向上匀加速或向下匀减速直线运动,a≥10m/s2.
故答案为:匀速直线,向上匀加速或向下匀减速直线运动,a≥10m/s2
一个滑雪人质量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m.
求:(1)滑雪人的加速度;
(2)求滑雪人受到的阻力(g取10m/s2)
正确答案
解:
(1)以初速度方向为正方向.已知初速度,时间,位移,由运动学位移公式
60=2×5+×a×52
解得:
a=4m/s2
(2)由牛顿第二定律:
mgsinθ-f=ma
75×10×-f=75×4
解得:
f=75N
答:
(1)加速度为4m/s2
(2)受到的阻力为75N
解析
解:
(1)以初速度方向为正方向.已知初速度,时间,位移,由运动学位移公式
60=2×5+×a×52
解得:
a=4m/s2
(2)由牛顿第二定律:
mgsinθ-f=ma
75×10×-f=75×4
解得:
f=75N
答:
(1)加速度为4m/s2
(2)受到的阻力为75N
如图所示,质量为1kg的物体与桌面间的动摩擦因素为0.2,物体在7N的水平拉力作用下获得的加速度大小为(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律可知F-μmg=ma,带入数据求得a==5 m/s2,
故选:B.
某司机在检测汽车性能过程中,得到汽车减速过程中的位移s与速度v的关系曲线如图所示,并得出位移s与速度v的函数关系式为s=m-nv2,其中m、n为常数.重力加速度的大小g取10m/s2.则以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由位移与速度的函数关系式可知,汽车在此过程中做匀变速直线运动,故A正确;
B、汽车做匀减速直线运动,汽车末速度为0,故B错误;
C、把坐标轴上的(0,25m)和(72km/h,0),单位换算后代入v2=2as,可求m=25,n=,故C正确;
D、加速度,可知合力大小与重力大小的比值为4:5,而作用力的大小与合力大小不等,故D错误.
故选:AC.
(2015秋•青州市期中)如图所示,A、B两物块质量分别为m和2m,中间用轻弹簧连接,放在光滑水平面上.若仅对B施加一水平向右的拉力F,当A、B的加速度同为a1时,弹簧的长度为l1,形变量为x1;若仅对A施加向右的同样大小的水平推力F,当A、B的加速度同为a2时,弹簧的长度为x2,形变量为l2.下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C、D以整体法为研究对象,根据牛顿第二定律得知,两种情况下加速度相等,而且加速度大小为a1=a2=.
设弹簧的原长为l0.根据牛顿第二定律得:
第一种情况:对A:k(l1-l0)=ma1 ①
第二种情况:对B:k(l0-l2)=2ma2 ②
由①②解得,l0=,k=
.故C错误,AD正确.
B、第一种情况弹簧的形变量为x1=l1-l0=,第二种情况弹簧的形变量为x2=l0-l2=
,故B错误.
故选:AD
质量为m的物体,在两个大小相等、夹角为120°的共点力作用下,产生的加速度大小为a,当两个力的大小不变,夹角变为0°时,物体的加速度大小变为______;夹角变为90°时,物体的加速度大小变为______.
正确答案
2a
解析
解:由题意,设两个相等的共点力大小为F,当它们之间的夹角为120°时,由等边三角形的知识可知F合=F,所以F=ma
当两个力的大小不变,夹角变为0°时,F合=2F=2ma,根据牛顿第二定律得:物体的加速度大小变为a1=
夹角变为90°时,F合=F=
ma,根据牛顿第二定律得:物体的加速度大小变为a1=
故答案为:2a;a
传感器和计算机结合,可以快速测量和记录变化的力.如图,传感器和计算机连接,弹性细绳一端系小球,另一端与传感器连接,把小球举到O点,放手让小球自由下落,获得弹性细绳中拉力F随时间?变化的图线.不计空气阻力.根据图线可以判断( )
正确答案
解析
解:A、t1-t2时间内小球先做加速度减小的加速运动,当绳子的拉力大于重力时,小球才开始做减速运动,t2时刻绳子的拉力最大,小球运动到最低点,速度为零,所以t1~t2时间内,小球的动能都先增大后减小,故A正确;
B、小球的速度最大出现在张力与重力相等的位置,此后开始减速运动,绳子张力继续增大,当速度减为零时,张力最大,所t2~t3时间内,小球的速度先增大后减小,故B错误;
C、从图可知从悬点释放到绳子张紧历时t1,即绳子的自然长度l=,故C错误;
D、t5时刻和t2时刻相同,此时绳子的拉力最大,小球运动到最低点,速度为零,故D正确.
故选:AD
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