- 牛顿第二定律
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质量为0.1kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的v-t图象如图所示.球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的
.设球受到的空气阻力大小恒为f,取g=10m/s2,求:
(1)弹性球受到的空气阻力f的大小;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.
正确答案
解;(1)设弹性球第一次下落过程中的加速度为a,由速度时间图象得:
a=
根据牛顿第二定律得:mg-f=ma
解得:f=0.2N
(2)由速度时间图象可知,弹性球第一次到达地面的速度为v=4m/s
则弹性球第一次离开地面时的速度大小为v′=3m/s
离开地面后a′==12m/s2,
根据0-v′2=2a′h
解得:h=0.375m
答:(1)弹性球受到的空气阻力f的大小为0.2N;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h为0.375m.
解析
解;(1)设弹性球第一次下落过程中的加速度为a,由速度时间图象得:
a=
根据牛顿第二定律得:mg-f=ma
解得:f=0.2N
(2)由速度时间图象可知,弹性球第一次到达地面的速度为v=4m/s
则弹性球第一次离开地面时的速度大小为v′=3m/s
离开地面后a′==12m/s2,
根据0-v′2=2a′h
解得:h=0.375m
答:(1)弹性球受到的空气阻力f的大小为0.2N;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h为0.375m.
如图所示的装置叫做阿特伍德机,是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律.绳子两端的物体下落(上升)的加速度总是小于自由落体的加速度g,同自由落体相比,下落相同的高度,所花费的时间要长,这使得实验者有足够的时间从容的观测、研究已知物体A、B的质量相等均为M,物体C的质量为m,轻绳与轻滑轮间的摩擦不计,绳子不可伸长,如果m=
,求:
(1)物体B从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值;
(2)系统由静止释放后运动过程中物体C对B的拉力.
正确答案
解:(1)设物体的加速度为a,绳子的张力为T,
对物体A:T-Mg=Ma
对B、C整体:(M+m)g-T=(M+m)a
解得a=.
因为m=
所以a=
根据运动学公式得,,h=
解得
所以物体B从静止开始下落一段距离的时间是自由下落同样距离所用时间的3倍.
(2)设B、C间的拉力为F,
对C物体:mg-F=ma
F=mg-ma=
由牛顿第三定律知,C对B的拉力为.
答:(1)物体B从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值为3.(2)系统由静止释放后运动过程中物体C对B的拉力为.
解析
解:(1)设物体的加速度为a,绳子的张力为T,
对物体A:T-Mg=Ma
对B、C整体:(M+m)g-T=(M+m)a
解得a=.
因为m=
所以a=
根据运动学公式得,,h=
解得
所以物体B从静止开始下落一段距离的时间是自由下落同样距离所用时间的3倍.
(2)设B、C间的拉力为F,
对C物体:mg-F=ma
F=mg-ma=
由牛顿第三定律知,C对B的拉力为.
答:(1)物体B从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值为3.(2)系统由静止释放后运动过程中物体C对B的拉力为.
如图,两根完全相同的轻弹簧下挂一个质量为m的小球,小球与地面间有一竖直细线相连,系统平衡.已知两弹簧之间的夹角是120°,且弹簧产生的弹力均为4mg,则剪断细线的瞬间,小球的加速度是( )
正确答案
解析
解:剪断细线前,小球受到重力mg、两弹簧的拉力,各是4mg,及细线的拉力F,由于两弹簧之间的夹角是120°,则两弹力的合力大小等于4mg,方向竖直向上,由平衡条件得知,细线对球的拉力大小等于 F=4mg-mg=3mg,方向竖直向下.
剪断细线瞬间,弹簧的弹力没有变化,小球的合力与剪断细线前细线的拉力大小相等,方向相反,即此瞬间小球的合力大小为F合=3mg,方向竖直向上,根据牛顿第二定律得知,小球的加速度为a==3g,方向竖直向上.
故选:A
质量m=10kg的物体受到F=20N的合力的作用,该物体的加速度为( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得:
a=,故B正确.
故选:B
细绳栓一个质量为m的小球,小球将固定在墙上的轻弹簧压缩x,小球与弹簧不粘连.如图所示,将细线烧断后( )
正确答案
解析
解:A、将细绳烧断后,小球受到球的重力和弹簧的弹力的共同的作用,合力斜向右下方,并不是只有重力的作用,所以不是平抛运动,故A错误.
B、小球脱离弹簧后,只受重力作用,做匀变速运动,故B正确;
C、绳子烧断的瞬间,小球受重力和弹簧的弹力,合力斜向右下方,则所以加速度并不为g,故C错误.
D、根据动能定理知,mgh+W=mv2.则小球落地时的动能大于mgh,故D错误.
故选B.
一辆小车以15m/s的速度沿水平路面行驶时,突然紧急刹车,刹车后路面对车的摩擦力等于车重的0.5倍,小车刹车后4.0s内的位移为______m.(g取10m/s2)
正确答案
22.5
解析
解:根据牛顿第二定律:
f=μmg=ma
得:a=5m/s2
根据速度时间公式,小车停止的时间:t==3s
即4s内的位移等于3s内的位移:
x==22.5m
故答案为:22.5m.
质量为m的汽车,启动后沿平直路面行驶,如果发动机的功率恒为P,汽车行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定,汽车速度能够达到的最大值为v,那么当汽车的车速为时,汽车的瞬时加速度的大小为( )
正确答案
解析
解:汽车速度达到最大后,将匀速前进,根据功率与速度关系公式P=Fv和共点力平衡条件
F1=f ①
P=F1v ②
当汽车的车速为时
P=F2() ③
根据牛顿第二定律
F2-f=ma ④
由①~④式,可求的
a=
故选C.
一物体置于光滑水平面上,受6N水平拉力作用,从静止出发经过2s速度增加到24m/s,则此物体的质量为______kg.
正确答案
0.5
解析
解:物体在水平拉力作用下做匀加速直线运动,加速度为a==
=12m/s2,
由牛顿第二定律得F=ma
所以此物体的质量为m==
=0.5kg
故答案为:0.5
在工厂的流水线上安装水平传送带,可以把沿斜面滑下的工件用水平传送带进行传送,可大大提高工作效率.如图所示,一倾角θ=30°的光滑斜面下端与水平传送带相连,一工件从h=0.20m高处的A点由静止滑下后到达B点的速度为v1,接着以v1滑上水平放置的传送带.已知:传送带长L=15m,向右保持v0=4.0m/s的运行速度不变,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.20,g=10m/s2,空气阻力不计,工件可看成质点.求:
(1)求工件从A点由静止下滑到离开传送带C点所用的时间.
(2)假设传送带是白色的,工件为一煤块,则工件从B滑到C的过程中,在传送带上留下黑色痕迹的长度S=?
正确答案
解析:(1)匀加速下滑时:
mgsinθ=ma1------①
------②
得:
v1==2m/s------③
从A-B用时t1:
v1=at1
得:t1=0.4s------④
从B-C先匀加速后匀速:
加速时:μmg=ma2
得:------⑤
匀加速时间t2:
v0=v1+a2t2
得:t2=10s------⑥
在t2内:
=3m------⑦
匀速时:L-x1=v0t3
得:t3=3s------⑧
从A-C总时间:
t=t1+t2+t3=4.4s------⑨
(2)在t2内,传送带位移为:
x2=v0t2=4m------⑩
黑色痕迹长度:
S=x2-x1=1m
答:(1)求工件从A点由静止下滑到离开传送带C点所用的时间为4.4s;
(2)假设传送带是白色的,工件为一煤块,则工件从B滑到C的过程中,在传送带上留下黑色痕迹的长度为1m.
解析
解析:(1)匀加速下滑时:
mgsinθ=ma1------①
------②
得:
v1==2m/s------③
从A-B用时t1:
v1=at1
得:t1=0.4s------④
从B-C先匀加速后匀速:
加速时:μmg=ma2
得:------⑤
匀加速时间t2:
v0=v1+a2t2
得:t2=10s------⑥
在t2内:
=3m------⑦
匀速时:L-x1=v0t3
得:t3=3s------⑧
从A-C总时间:
t=t1+t2+t3=4.4s------⑨
(2)在t2内,传送带位移为:
x2=v0t2=4m------⑩
黑色痕迹长度:
S=x2-x1=1m
答:(1)求工件从A点由静止下滑到离开传送带C点所用的时间为4.4s;
(2)假设传送带是白色的,工件为一煤块,则工件从B滑到C的过程中,在传送带上留下黑色痕迹的长度为1m.
如图所示,离地面足够高处有一竖直的空管,质量为2kg,管长为24m,M、N为空管的上、下两端,空管受到F=16N竖直向上的拉力作用,由静止开始竖直向下做加速运动,同时在M处一个大小不计的小球沿管的轴线以初速度v0竖直上抛,不计一切阻力,取g=10m/s2.求:
(1)若小球上抛的初速度为10m/s,经过多长时间从管的N端穿出?
(2)若此空管的N端距离地面64m高,欲使在空管到达地面时小球必须落到管内,在其他条件不变的前提下,求小球的初速度v0大小的范围.
正确答案
解:(1)以向下方向为正方向.
对空管,由牛顿第二定律可得:mg-F=ma,得:a=2m/s2
设经t时间,小球从N端穿出,小球下落的高度:
空管下落的高度:
则,h1-h2=L
联立得:
代入数据解得:t=4s,t=-1.5s(舍)
故小球经过4s时间从管内穿出.
(2)设小球初速度v0,空管经t‘时间到达地面,则:
,得:
小球在t′时间下落高度为:
小球落入管内的条件是:64m≤h≤88m
解得:29m/s≤v0≤32m/s
所以小球的初速度大小必须在29m/s到32m/s范围内.
故小球速度的范围为:29m/s≤v0≤32m/s.
解析
解:(1)以向下方向为正方向.
对空管,由牛顿第二定律可得:mg-F=ma,得:a=2m/s2
设经t时间,小球从N端穿出,小球下落的高度:
空管下落的高度:
则,h1-h2=L
联立得:
代入数据解得:t=4s,t=-1.5s(舍)
故小球经过4s时间从管内穿出.
(2)设小球初速度v0,空管经t‘时间到达地面,则:
,得:
小球在t′时间下落高度为:
小球落入管内的条件是:64m≤h≤88m
解得:29m/s≤v0≤32m/s
所以小球的初速度大小必须在29m/s到32m/s范围内.
故小球速度的范围为:29m/s≤v0≤32m/s.
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