- 牛顿第二定律
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(2015秋•珠海期末)如图所示,质量分别为M和m(M>m)的物块A、B放置在光滑水平面上,在水平恒力F的作用下一起向右做加速运动,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:对AB整体分析可知,由牛顿第二定律可知:
F=(M+m)a
求得整体的加速度a=;
对B物体分析可知:
A对B的作用力大小:
T=ma=;
故BD正确,AC错误;
故选:BD.
如图所示,一放在光滑水平面上的弹簧测力计,其外壳质量为m,弹簧及挂钩质量不计,在弹簧测力计的挂钩上施一水平向左的力F1,在外壳吊环上施一水平向右的力F2,则产生了沿F1方向的加速度a,那么此弹簧测力计读数是( )
正确答案
解析
解:弹簧秤的示数等于弹簧的拉力F1;
在水平方向上所受的合力F合=F1-F2,根据牛顿第二定律得,a=,解得F1=F2+ma
弹簧秤的读数等于拉弹簧的拉力,等于F1=F2+ma;
故选:A
如图甲所示,质量m=2kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数μ=0.2.从t=0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,F随时间t变化的规律如图乙所示,6s后撤去拉力F(取g=10m/s2).求:
(1)第4s末物体的速度;
(2)6s内拉力F做的功.
正确答案
解:(1)设在0~4s内,物体的加速度为a1,4s末速度为v,由牛顿第二定律有:
F1-μmg=ma1 …①
v=a1t1 …②
由题意代入F1=10N,t1=4s,m=2kg,μ=0.2到式①②中可得物体4s末的速度为:
v=12m/s,
物体的加速度为:
..
(2)物体在前4s物体做匀加速运动的位移为:
s1=a1
=
由题图乙知物体在4~6s,受拉力F2=4N,其所受滑动摩擦力为:f=μmg=0.2×2×10N=4N,
可知物体受力平衡,做匀速直线运动,位移大小为:
s2=vt2=12×2m=24m
所以物体运动过程中拉力F做的功为:
W=F1s1+F2s2=10×24+4×24J=336J
答:(1)物体在第4s末的速度为12m/s;
(2)6s内拉力F做的功为336J.
解析
解:(1)设在0~4s内,物体的加速度为a1,4s末速度为v,由牛顿第二定律有:
F1-μmg=ma1 …①
v=a1t1 …②
由题意代入F1=10N,t1=4s,m=2kg,μ=0.2到式①②中可得物体4s末的速度为:
v=12m/s,
物体的加速度为:
..
(2)物体在前4s物体做匀加速运动的位移为:
s1=a1
=
由题图乙知物体在4~6s,受拉力F2=4N,其所受滑动摩擦力为:f=μmg=0.2×2×10N=4N,
可知物体受力平衡,做匀速直线运动,位移大小为:
s2=vt2=12×2m=24m
所以物体运动过程中拉力F做的功为:
W=F1s1+F2s2=10×24+4×24J=336J
答:(1)物体在第4s末的速度为12m/s;
(2)6s内拉力F做的功为336J.
汽车车厢上叠放着两个物体A和B(AB均可看作质点),如图所示,A质量为50kg,B质量为150kg,AB间动摩擦因数μ1=0.55,B与车间动摩擦因数μ2=0.2,B与车厢前挡板之间用最大拉力为F=240N的绳子拉着,B到车厢后挡板的距离为L═1.875m,g取10m/s2.
(1)要想保持两物体与车一起加速运动,汽车的最大加速度为多少?
(2)汽车以5m/s2的加速度加速超车时发现绳子断了(此时汽车的速度为10m/s),司机经过0.5s后作出反应,减小油门调整加速度,试求司机以多大的加速度向前加速时物体恰好不碰车尾?
正确答案
解析
解:(1)若AB间恰好滑动,加速度a1=u1g=0.55×10=5.5m/s2
若B与车间恰好滑动,加速度a2=
代入数据解得a2=3.2m/s2
a2<a1
故汽车的最大加速度为3.2m/s2
(2)绳断后,在0.5s内
物体的加速度:a物=u2g=2m/s2
物体的速度:v物=v0+a物t=11m/s
物体的位移:s物=v0t+
汽车的速度:v车=v0+at=12.5m/s
汽车的位移:s车=v0t+
联立上述各式,代入数据解得相对位移:△s1=s车-s物=0.375m
此时物体距离后挡板△s2=1.5m
司机调整加速度后设汽车的加速度为a
当物体滑到后挡板时与汽车共速
共速时的速度 v′物=v车=11+2t
物体位移 s′物=
汽车位移 s′车=
s′车-s′物=1.5
解得 t=2s
a=1.25m/s2
答:(1)要想保持两物体与车一起加速运动,汽车的最大加速度为3.2m/s2;
(2)司机以1.25m/s2的加速度向前加速时物体恰好不碰车尾.
如图甲所示,质量m=5kg的物体静止在水平地面上的O点,如果用F1=20N的水平恒定拉力拉它时,运动的位移-时间图象如图乙所示;如果水平恒定拉力变为F2,运动的速度-时间图象如图丙所示.求:
(1)如果用F1=20N的水平恒定拉力拉它时,物体做什么运动;
(2)物体与水平地面间的动摩擦因数;
(3)如果用F2的水平恒定拉力拉它时,物体做什么运动;
(4)拉力F2的大小.(g=10m/)
正确答案
解:(1)在F1作用下,位移随时间均匀增加,知物体做匀速直线运动.
(2)根据共点力平衡得:F1=μmg
解得:μ==
=0.4.
(3)根据v-t图象知用F2的水平恒定拉力拉它时,物体做匀加速直线运动,
加速度为a==
=2m/s2
(4)根据牛顿第二定律得,物体的加速度为:a=
得F2=ma+μmg=5×2+0.4×5×10=30N
答:(1)物体做匀速直线运动.
(2)物体与水平面间的动摩擦因数为0.4.
(3)物体做匀加速直线运动,加速度为2m/s2.
(4)拉力F2的大小为30N.
解析
解:(1)在F1作用下,位移随时间均匀增加,知物体做匀速直线运动.
(2)根据共点力平衡得:F1=μmg
解得:μ==
=0.4.
(3)根据v-t图象知用F2的水平恒定拉力拉它时,物体做匀加速直线运动,
加速度为a==
=2m/s2
(4)根据牛顿第二定律得,物体的加速度为:a=
得F2=ma+μmg=5×2+0.4×5×10=30N
答:(1)物体做匀速直线运动.
(2)物体与水平面间的动摩擦因数为0.4.
(3)物体做匀加速直线运动,加速度为2m/s2.
(4)拉力F2的大小为30N.
(2015秋•怀化期末)如图所示,跨过光滑定滑轮的细线两端连着a、b两个小球,a、b的质量分别为m、M(且m<M),细线、滑轮的质量不计,忽略空气的阻力,重力加速度为g,先用手摁住a,然后由静止释放两物体(细线足够长),在b落地前,细线的拉力为( )
正确答案
解析
解:对整体分析可知,整体沿绳方向加速度相同,则由牛顿第二定律可知:
Mg-mg=(M+m)a
再对a分析可知,T-mg=ma
联立解得:T=
故选:C.
如图所示,质量m=2kg的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L=20m.用大小为30N水平向右的恒力F拉物体,经t=2s拉至B处.(取g=10m/s2)
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)若用此恒力F作用在该物体上一段距离,只要使物体能从A处运动到B处即可,则有力F作用的最小距离多大.
正确答案
解:(1)物体做匀加速直线运动,则有:
所以有:a==
=10m/s2,
由牛顿第二定律得:F-f=ma
知:f=F-ma=30N-2×10N=10N,
又f=μmg,
解得:μ=0.5
(2)设力F作用最短时间为t1,有:a1=a=10m/s2,
=L
联立以上各式,代入数据,解得:t1=
最短距离为:x1==
=6.67m
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5;
(2)有力F作用的最小距离为6.67m.
解析
解:(1)物体做匀加速直线运动,则有:
所以有:a==
=10m/s2,
由牛顿第二定律得:F-f=ma
知:f=F-ma=30N-2×10N=10N,
又f=μmg,
解得:μ=0.5
(2)设力F作用最短时间为t1,有:a1=a=10m/s2,
=L
联立以上各式,代入数据,解得:t1=
最短距离为:x1==
=6.67m
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5;
(2)有力F作用的最小距离为6.67m.
(2015秋•湖北校级期末)如图所示,水平地面上有两块完全相同的木块A、B,水平推力F作用在A上,用FAB代表A、B间的相互作用力,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、若地面是完全光滑的,A、B将以共同的加速度运动,因木块AB完全相同 设质量为m、加速度为a;
根据牛顿第二定律:
对AB整体:F=2ma,得a=;
对B:FAB=ma=.故A错误,B正确;
C、若地面是有摩擦的,且A、B被推动,A、B也将以共同的加速度运动
根据牛顿第二定律对AB整体:F-μ(m+m)g=2ma 解得:a==
,
对B:FAB-μmg=ma 故:FAB=ma+μmg=m(a+μg)=,故C正确;
D、若地面是有摩擦的,且A、B未被推动,则可能是F小于A所受的摩擦力未被推动,此时AB之间无作用力FAB=0,
也可能是F大于A所受的摩擦力,但小于AB所受的摩擦力之和未被推动,此时AB之间有作用力FAB大于零,
但要小于,因为根据C项可知,当FAB=
时,AB就滑动了. 即FAB可以等于0-
之间的任意值.故D正确;
故选:BCD.
如图所示,一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道,管道里有一个直径略小于管道内径的小球,小球在管道内做圆周运动,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、B小球小球通过管道最低点时,具有向上的向心加速度,根据牛顿第二定律得知,合力向上,则管道对小球的支持力向上,由牛顿第三定律得到,小球对管道的压力向下.故A正确,B错误.
C、D设管道的半径为R,小球的质量为m,小球通过最高点时速度大小为v,管道对小球有向上作用力,大小为N,根据牛顿第二定律得:mg-N=m,当v=
时,N=0,说明管道对小球无压力;当v>
时,N<0,说明管道对小球的作用力向下,则小球对管道的压力向上.故CD正确.
故选ACD
质量为2kg的物体,在大小为2N、4N、5N的三力作用下,获得的最小加速度为______,最大加速度为______.
正确答案
0
5.5m/s2
解析
解:大小为2N、4N、5N的三力当三个力同向时,合力最大为11N.三个力的最小合力为0N.根据牛顿第二定律a=得,最大加速度为5.5m/s2,最小加速度为0.
故答案为:0,5.5m/s2.
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