- 牛顿第二定律
- 共12933题
(2015•定州市校级模拟)相同的两个小物块A,B,质量均为m,中间通过一根轻弹簧连接,弹簧处于原长时整个系统的长度为l.若对A施加3mg的水平向右的拉力,使系统一起向右运动(A,B相对静止),一段时间后A以某速度达到观察孔O的位置;若改为对B施加6mg的水平向右的推力,使系统一起向右运动(A,B相对静止),一段时间后如果A还以相同的速度达到观察孔O的位置.第二次整个系统通过O所用时间为第一次的
.已知第一次通过O点的时间为
,物块与地面之间动摩擦因数为0.5,求:
(1)前后两次弹簧弹力的大小;
(2)弹簧的劲度系数.
正确答案
解:(1)对整体进行分析可知,两次水平方向上均只有F和摩擦力;摩擦力为:f=μ×2mg=mg;
则由牛顿第二定律可知:3mg-f=2ma1;
6mg-f=2ma2;
解得:a1=g;
a2=2.5g;
第一次对B分析可知:
F1-μmg=ma1;
解得:F1=0.5mg+mg=1.5mg;
第二次对A分析可知:
F2-μmg=ma2;
解得:F2=3mg;
(2)设第二次用时为t,则第一次用时3t;
A到达O点的速度相等,设为v,则有:
第一次x1=3vt+
第一次弹簧长度为:x2=vt+
则有:3x2-x1=-
=-0.75gt2=-L;
根据胡克定律可知:
x2=L-;
x1=L+
代入上式解和:k=;
答:(1)前后两次弹簧弹力的大小分别为1.5mg和3mg;
(2)弹簧的劲度系数为
解析
解:(1)对整体进行分析可知,两次水平方向上均只有F和摩擦力;摩擦力为:f=μ×2mg=mg;
则由牛顿第二定律可知:3mg-f=2ma1;
6mg-f=2ma2;
解得:a1=g;
a2=2.5g;
第一次对B分析可知:
F1-μmg=ma1;
解得:F1=0.5mg+mg=1.5mg;
第二次对A分析可知:
F2-μmg=ma2;
解得:F2=3mg;
(2)设第二次用时为t,则第一次用时3t;
A到达O点的速度相等,设为v,则有:
第一次x1=3vt+
第一次弹簧长度为:x2=vt+
则有:3x2-x1=-
=-0.75gt2=-L;
根据胡克定律可知:
x2=L-;
x1=L+
代入上式解和:k=;
答:(1)前后两次弹簧弹力的大小分别为1.5mg和3mg;
(2)弹簧的劲度系数为
(2015秋•宁波期末)冰壶比赛是在水平冰面上进行的一种投掷性竞赛项目.冰壶呈圆壶状,周长约为91.44厘米,高(从壶的底部到顶部)11.43厘米,重量(包括壶柄和壶栓)最大为19.96千克.
如图所示为比赛场地示意图.比赛时,运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出,使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小.设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ1=0.008,已知AB到O点的距离x=30m.在某次比赛中,运动员使冰壶C在投掷线中点处以v=2m/s的速度沿虚线滑出.求:
(1)运动员放手后,冰壶C停在距离O点多远处?
(2)用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少为μ2=0.004,若冰壶恰好能停在O点,运动员要一直刷擦到圆心O点,刷擦的时间是多少?
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得,冰壶匀减速运动的加速度大小,
根据速度位移公式得,匀减速直线运动的位移,
则停止位置距离O点的距离△x=x-x1=30-25m=5m.
(2)根据牛顿第二定律得,冰壶匀减速运动的加速度大小,
采用逆向思维,根据x=得,t=
.
答:(1)运动员放手后,冰壶C停在距离O点5m处;
(2)刷擦的时间是38.7s.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得,冰壶匀减速运动的加速度大小,
根据速度位移公式得,匀减速直线运动的位移,
则停止位置距离O点的距离△x=x-x1=30-25m=5m.
(2)根据牛顿第二定律得,冰壶匀减速运动的加速度大小,
采用逆向思维,根据x=得,t=
.
答:(1)运动员放手后,冰壶C停在距离O点5m处;
(2)刷擦的时间是38.7s.
一个质量是50kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤,弹簧秤下面挂着一个质量为m=5kg的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧秤的示数为40N,g取10m/s2,此时人对地板的压力大小为______,压力的方向______.
正确答案
400
竖直向下
解析
解:以A为研究对象,对A进行受力分析,如图所示,选向下为正方向,由牛顿第二定律可知:
mg-FT=ma,
解得:a==
=2m/s2
再以人为研究对象有:M人g-FN=M人a,
则得:FN=M人(g-a)=50×(10-2)N=400N,方向竖直向上.
根据牛顿第三定律得人对地板的压力为:FN′=FN=400N,方向竖直向下.
故答案为:400N,竖直向下.
(2015秋•吉安期末)如图所示,一个倾角θ=37°的粗糙斜面固定在水平地面上,质量相等的两个物体A、B通过轻绳跨过光滑的定滑轮相连,B在A的拉力作用下以2m/s的速度沿斜面底端向上匀速上滑,1.9s后连接A、B的绳子突然断开,B继续向上运动一段时间,当到达斜面顶端时,速度刚好为零,然后又沿着斜面滑下.(g=10m/s2)求:
(])物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)物块B从斜面顶端下滑到斜面底端所用时间.
正确答案
解:(1)开始B向上做匀速直线运动,根据平衡有:
T=mgsin37°+μmgcos37°,
T=mg,
代入数据联立解得:μ=0.5.
(2)B向上匀速滑动的位移为:x1=vt1=2×1.9m=3.8m,
绳断后,B向上匀减速直线运动的加速度大小为:=gsin37°+μgcos37°=6+0.5×8=10m/s2,
则B向上匀减速直线运动的位移为:,
B向下匀加速直线运动的加速度大小为:a2==gsin37°-μgcos37°=6-4m/s2=2m/s2,
根据得:
.
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.5;
(2)物块B从斜面顶端下滑到斜面底端所用时间为2s.
解析
解:(1)开始B向上做匀速直线运动,根据平衡有:
T=mgsin37°+μmgcos37°,
T=mg,
代入数据联立解得:μ=0.5.
(2)B向上匀速滑动的位移为:x1=vt1=2×1.9m=3.8m,
绳断后,B向上匀减速直线运动的加速度大小为:=gsin37°+μgcos37°=6+0.5×8=10m/s2,
则B向上匀减速直线运动的位移为:,
B向下匀加速直线运动的加速度大小为:a2==gsin37°-μgcos37°=6-4m/s2=2m/s2,
根据得:
.
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.5;
(2)物块B从斜面顶端下滑到斜面底端所用时间为2s.
一质量为M的无底箱放在水平地面上,一轻质弹簧一端悬于木箱的上端,另一端挂这一质量为m的小球,小球上下振动时,箱子从没离开地面,当箱子对地面压力为零的瞬间,小球的加速度大小和方向分别为( )
正确答案
解析
解:框架静止在地面上,当框架对地面的压力为零的瞬间,受到重力和弹簧的弹力,根据平衡条件,弹簧对框架的弹力向上,大小等于框架的重力Mg,故弹簧对小球有向下的弹力,大小也等于Mg;
再对小球受力分析,受重力和弹簧的弹力,根据牛顿第二定律,有
Mg+mg=ma
故小球的加速度为a=,方向向下
故选A.
(2015秋•吉林校级月考)如图所示,物体A、B质量分别为m和2m.物体A静止在竖直的轻弹簧上面,物体B用细线悬挂起来,A、B紧挨在一起但A、B之间无压力,已知重力加速度为g.某时刻将细线剪断,则细线剪断瞬间,B对A的压力大小为( )
正确答案
解析
解:细线剪断瞬间,先考虑AB整体,受重力、支持力,合力等于B的重力,故:
mBg=(mA+mB)a
再分析物体B,有:
mBg-N=mBa
联立解得:
N=
根据牛顿第三定律,B对A的压力为;
故选:B.
如图所示,一个半径为R的光滑圆弧轨道APB竖直固定放置,PQ为其竖直对称轴,∠AOQ与∠BOQ都等于θ.现让一可看做质点的小球在轨道内侧运动,当其冲出A点后恰好可以从B点再进入轨道,所以此运动可以周而复始进行.已知小球质量为m,重力加速度为g,试求:
(1)小球离开轨道后的最高点距直线AB的距离;
(2)若要小球在最低点时对轨道的压力最小,θ应为多少?对应的最小压力为多少?
正确答案
解:(1)物体刚冲出A点时,将物体的速度分解有:
v1=vcosθ…①
v2=vsinθ…②
在抛出到最高点过程中,水平方向上为匀速直线运动,有:Rsinθ=v1t…③
竖直方向上为匀变速直线运动,末速度为零,逆过来看是自由落体运动.有
v2=gt…④
…⑤
由①②③④解得v=…⑥
t=sinθ…⑦
由⑤得,h=…⑧
(2)设物体在最低点的速度为v′,则物体从A到运动到最低点的过程中,由动能定理得,
…⑨
在最低点由向心力公式得,
…⑩
由⑥⑨⑩得,N=mg(3+2cosθ+)
分析知当θ=45°时,N最小,为.
答:(1)小球离开轨道后的最高点距直线AB的距离为.
(2)当θ=45°时,压力最小,为.
解析
解:(1)物体刚冲出A点时,将物体的速度分解有:
v1=vcosθ…①
v2=vsinθ…②
在抛出到最高点过程中,水平方向上为匀速直线运动,有:Rsinθ=v1t…③
竖直方向上为匀变速直线运动,末速度为零,逆过来看是自由落体运动.有
v2=gt…④
…⑤
由①②③④解得v=…⑥
t=sinθ…⑦
由⑤得,h=…⑧
(2)设物体在最低点的速度为v′,则物体从A到运动到最低点的过程中,由动能定理得,
…⑨
在最低点由向心力公式得,
…⑩
由⑥⑨⑩得,N=mg(3+2cosθ+)
分析知当θ=45°时,N最小,为.
答:(1)小球离开轨道后的最高点距直线AB的距离为.
(2)当θ=45°时,压力最小,为.
如图所示,在质量为mB=30kg的车厢B内紧靠右壁,放一质量mA=20kg的小物体A(可视为质点),对车厢B施加一水平向右的恒力F,且F=120N,使之从静止开始运动.测得车厢B在最初t=2.0s内移动s=5.0m,且这段时间内小物块未与车厢壁发生过碰撞.车厢与地面间的摩擦忽略不计.
(1)计算B在2.0s的加速度.
(2)求t=2.0s末A的速度大小.
(3)求t=2.0s内A在B上滑动的距离.
正确答案
解:(1)设t=2.0s内车厢的加速度为aB,由s=得aB=2.5m/s2.
(2)对B,由牛顿第二定律:F-f=mBaB,得f=45N.
对A据牛顿第二定律得A的加速度大小为aA==2.25m/s2
所以t=2.0s末A的速度大小为:VA=aAt=4.5m/s.
(3)在t=2.0s内A运动的位移为SA=,
A在B上滑动的距离△s=s-sA=0.5m
答:(1)B在2.0s的加速度为2.5m/s2;
(2)t=2.0s末A的速度大小为4.5m/s;
(3)t=2.0s内A在B上滑动的距离为0.5m.
解析
解:(1)设t=2.0s内车厢的加速度为aB,由s=得aB=2.5m/s2.
(2)对B,由牛顿第二定律:F-f=mBaB,得f=45N.
对A据牛顿第二定律得A的加速度大小为aA==2.25m/s2
所以t=2.0s末A的速度大小为:VA=aAt=4.5m/s.
(3)在t=2.0s内A运动的位移为SA=,
A在B上滑动的距离△s=s-sA=0.5m
答:(1)B在2.0s的加速度为2.5m/s2;
(2)t=2.0s末A的速度大小为4.5m/s;
(3)t=2.0s内A在B上滑动的距离为0.5m.
一质量为m=40kg的小孩子站在电梯内的体重计上.电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图所示.试问:在这段时间内电梯上升的高度______m,取重力加速度g=10m/s2.
正确答案
9
解析
解:在0s-2s内,电梯做匀加速运动,加速度为:a1==1m/s2
上升高度为:h1=a1t12=2m
2s末速度为:v=a1t1=2m/s
在中间3s内,电梯加速度为0,做匀速运动上升高度为:h2=vt2=6m
最后1s内做匀减速运动,加速度为:a2==-2m/s2
在第6s末恰好停止,上升高度为:h3=vt3=1m
故在这段时间内上升高度为h=h1+h2+h3=2+6+1m=9m
故答案为:9
(2015秋•南充期末)如图所示,放在光滑水平面上的物体A和B,质量分别为2m和m,第一次水平恒力F1作用在A上,第二次水平恒力F2作用在B上.已知两次水平恒力作用时,A、B间的作用力大小相等.则( )
正确答案
解析
解:令推A或B时,AB间作用力为N,则第一次推A,把两个物体看成一个整体,
根据牛顿第二定律得:a=,
对m运用牛顿第二定理得:a=,
则有:
解得:F1=3N
第二次用水平推力F2推m,把两个物体看成一个整体,
根据牛顿第二定律得:a=
对M运用牛顿第二定理得:a=
解得:
所以F1=2F2
故ABD错误,C正确.
故选:C.
扫码查看完整答案与解析