- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,在弹簧的下端悬挂一质量为m的小球A,当将小球从弹簧原长位置由静止释放,小球能够下降的最大高度为h.若将小球换为质量2m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,已知重力加速度为g,则小球B下降h时的速度为( )
正确答案
解析
解:小球质量为m时,对于下降h过程,根据动能定理,有:
mgh-W弹=0
小球质量为2m时,对于下降h过程,根据动能定理,有:
2m•gh-W弹=•2mv2-0
联立解得:v=
故选:B.
如图,一块木块用细线悬挂于O点,现用一钉子贴着细线的左侧,沿与水平方向成30°角的斜面向右以速度υ匀速移动,移动中始终保持悬线竖直,到图中虚线位置时,木块速度的大小为______,与水平方向夹角为______.
正确答案
60°
解析
解:橡皮沿与水平方向成300的斜面向右以速度v匀速运动,由于橡皮沿与水平方向成300的斜面向右以速度v匀速运动的位移一定等于橡皮向上的位移,故在竖直方向以相等的速度匀速运动,根据平行四边形定则,可知合速度也是一定的,故合运动是匀速运动;
根据平行四边形定则求得合速度大小v合=2vcos30°=,方向不变和水平方向成60°.
故答案为:υ,60°
一个物块放置在粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图(a)所示,速度v随时间t变化的关系如图(b)所示.取g=10m/s2,求:
(1)1s末物块所受摩擦力的大小f1;
(2)物块在前6s内的位移大小s;
(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)从图(a)中可以读出,当t=1s时,f1=F1=4N
(2)物块在前6s内的位移大小s==12m
(3)从图(b)中可以看出,在t=2s至t=4s的过程中,物块做匀加速运动,加速度大小为
由牛顿第二定律,有
F2-μmg=ma
F3=f=μmg
所以 m=kg=2kg
由F3=f=μmg解得:
μ=
答:(1)1s末物块所受摩擦力的大小为4N;
(2)物块在前6s内的位移大小为12m;
(3)物块与水平地面间的动摩擦因数为0.4.
解析
解:(1)从图(a)中可以读出,当t=1s时,f1=F1=4N
(2)物块在前6s内的位移大小s==12m
(3)从图(b)中可以看出,在t=2s至t=4s的过程中,物块做匀加速运动,加速度大小为
由牛顿第二定律,有
F2-μmg=ma
F3=f=μmg
所以 m=kg=2kg
由F3=f=μmg解得:
μ=
答:(1)1s末物块所受摩擦力的大小为4N;
(2)物块在前6s内的位移大小为12m;
(3)物块与水平地面间的动摩擦因数为0.4.
科研人员乘气球进行科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为900kg.在空中停留一段时间后,科研人员发现气球因漏气而下降,便采取措施及时堵住.堵住时气球下降速度为1m/s,且做匀加速运动,4s内下降了12m.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)漏气后气球下降的加速度
(2)漏气后气球所剩浮力
(3)至少抛掉质量为多少的压舱物才能阻止气球加速下降.
正确答案
解:(1)由x=v0t+at2得:a=
=1 m/s2
(2)由牛顿第二定律:mg-F=ma 解得 F=8100 N
(3)设抛掉的压舱物的质量为△m时气球匀速下降,则有:F=(m-△m)g
解得:△m=90kg
即至少抛掉质量为90kg的压舱物才能阻止气球加速下降
答:(1)漏气后气球下降的加速度为1 m/s2;
(2)漏气后气球所剩浮力为8100N;
(3)至少抛掉质量为90kg的压舱物才能阻止气球加速下降.
解析
解:(1)由x=v0t+at2得:a=
=1 m/s2
(2)由牛顿第二定律:mg-F=ma 解得 F=8100 N
(3)设抛掉的压舱物的质量为△m时气球匀速下降,则有:F=(m-△m)g
解得:△m=90kg
即至少抛掉质量为90kg的压舱物才能阻止气球加速下降
答:(1)漏气后气球下降的加速度为1 m/s2;
(2)漏气后气球所剩浮力为8100N;
(3)至少抛掉质量为90kg的压舱物才能阻止气球加速下降.
放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示.取重力加速度g=10m/s2.试利用两图线求:
(1)物块在0~9s内发生的位移;
(2)物块在3~6s的加速度大小;
(3)物块与地面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)v-t图象与时间轴包围的面积表示位移大小,故0~9s内发生的位移为:
x==27m
(2)物块在3~6s的加速度大小为:
a==
=2m/s2
(3)对3-6s过程运用牛顿第二定律,有:
F2-μmg=ma ①
6s-9s过程物体做匀速运动,根据平衡条件,有:
F3-μmg=0 ②
联立①②解得:
m=1kg
μ=0.4
答:(1)物块在0~9s内发生的位移为27m;
(2)物块在3~6s的加速度大小为2m/s2;
(3)物块与地面间的动摩擦因数为0.4.
解析
解:(1)v-t图象与时间轴包围的面积表示位移大小,故0~9s内发生的位移为:
x==27m
(2)物块在3~6s的加速度大小为:
a==
=2m/s2
(3)对3-6s过程运用牛顿第二定律,有:
F2-μmg=ma ①
6s-9s过程物体做匀速运动,根据平衡条件,有:
F3-μmg=0 ②
联立①②解得:
m=1kg
μ=0.4
答:(1)物块在0~9s内发生的位移为27m;
(2)物块在3~6s的加速度大小为2m/s2;
(3)物块与地面间的动摩擦因数为0.4.
如图所示,在倾角为θ的光滑坡面上放一块上表面粗糙,下表面光滑的木板,木块质量为ml,质量为m2的人在木板上应向______以加速度______奔跑时,可使木板不动.
正确答案
沿斜面向下
解析
解:设此时人与木板间的摩擦力为F,人沿斜面向下运动的加速度为a,现对人和木板分别应用平衡条件和牛顿第二定律有
对木板:m1gsinθ=F
对人:m2gsinθ+F=m2a
联立以上解得:a=,方向沿斜面向下
故答案为:沿斜面向下;
如图所示,质量为M的斜面A置于粗糙水平地面上,动摩擦因数为μ,物体B与斜面间无摩擦.在水平向左的推力F作用下,A与B一起做匀加速直线运动,两者无相对滑动.已知斜面的倾角为θ,物体B的质量为m,则它们的加速度a及推力F的大小为( )
正确答案
解析
解:对B进行受力分析,根据牛顿第二定律得:
a==
对AB整体进行受力分析得:
F-μ(M+m)g=(M+m)a
解得:F=(M+m)g(μ+tanθ)
故选C
如图所示,物体受两个共点力F1、F2的作用,方向如图所示,F1=5N,F2=10N.则
(1)F1、F2在x轴和y轴上的分量分别是多大;
(2)求F1和F2的合力,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,≈1.4)
正确答案
解:(1)如图知F1在x和y轴分量分别为:
F1x=F1cos37°=5×0.8=4N
F1y=F1sin37°=5×0.6=3N
F2在x和y轴上的分量为:
F2x=F2cos45°=10×≈7N
F2y=F2sin45°=10×≈7N
(2)F1和F2的x方向的分力的合力为:
Fx=F2x-F1x=7-4=3N,沿着+x方向;
F1和F2的y方向的分力的合力为:
Fy=F2y+F1y=7+3=10N,沿着+y方向;
故合力为:
F=10.4N
答:(1)F1在x轴和y轴上的分量分别是4N、3N;F2在x轴和y轴上的分量分别是7N、7N;
(2)F1和F2的合力为10.4N.
解析
解:(1)如图知F1在x和y轴分量分别为:
F1x=F1cos37°=5×0.8=4N
F1y=F1sin37°=5×0.6=3N
F2在x和y轴上的分量为:
F2x=F2cos45°=10×≈7N
F2y=F2sin45°=10×≈7N
(2)F1和F2的x方向的分力的合力为:
Fx=F2x-F1x=7-4=3N,沿着+x方向;
F1和F2的y方向的分力的合力为:
Fy=F2y+F1y=7+3=10N,沿着+y方向;
故合力为:
F=10.4N
答:(1)F1在x轴和y轴上的分量分别是4N、3N;F2在x轴和y轴上的分量分别是7N、7N;
(2)F1和F2的合力为10.4N.
如图所示,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为37°.现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数μ为0.25.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:
(1)小球运动的加速度a1;
(2)若F作用1s后撤去,小球上滑至最高点距A点的距离.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得Fsinθ-mgsinθ-μFN=ma1,
FN=Fcosθ-mgcosθ
代入数据解得a1=4m/s2
(2)F作用1s末的速度:v=a1t1=4×1m/s=4m/s
根据位移时间公式得,,
F撤去后向上匀减速运动:mgsinθ+μmgcosθ=ma2,代入数据解得.
根据速度位移公式,
则x=x1+x2=2+1m=3m.
答:(1)小球运动的加速度为4m/s2;
(2)若F作用1s后撤去,小球上滑至最高点距A点的距离为3m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得Fsinθ-mgsinθ-μFN=ma1,
FN=Fcosθ-mgcosθ
代入数据解得a1=4m/s2
(2)F作用1s末的速度:v=a1t1=4×1m/s=4m/s
根据位移时间公式得,,
F撤去后向上匀减速运动:mgsinθ+μmgcosθ=ma2,代入数据解得.
根据速度位移公式,
则x=x1+x2=2+1m=3m.
答:(1)小球运动的加速度为4m/s2;
(2)若F作用1s后撤去,小球上滑至最高点距A点的距离为3m.
质量为60kg的人,不慎从高空支架上跌落,由于弹性安全带的保护,使他悬挂在空中,已知安全带长5m,缓冲时间是1.2s,求安全带受到的平均冲力大小是______N.
正确答案
1100
解析
解:根据v2=2gL得,弹性绳绷直时,工人的速度v=
则匀减速直线运动的加速度a=
根据牛顿第二定律得,F-mg=ma
解得F=mg+ma=60×(10+)=1100N
故答案为:1100
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