- 牛顿第二定律
- 共12933题
质量为1Kg的滑块m,在沿斜面的方向上的推力F的作用下,由静止沿斜面向上滑动,F=20N,滑块与斜面的摩擦系数μ=,g取10m/s2,则滑块所受合外力大小为______N,方向沿斜面向______,滑块在4s内通过的位移为______m,在此过程中重力做功为______J,滑动摩擦力做功为______J,弹力做功为______J,推力做功为______J,合力做功为______J.
正确答案
10
上
80
-400
-400
0
1600
800
解析
解:物体受重力、支持力及摩擦力的作用;
垂直于斜面方向上有:N=mgcos30°;
则摩擦力f=μN=μmgcos30°=×10×
=5N;
沿斜面方向上的合力F合=F-f-mgsin30°=20-5-10×=10N;
方向沿斜面向上;
由牛顿第二定律可知,物体的加速度a==
=10m/s2;
4s内的位移x=at2=
×10×16=80m;
重力做功W=-mgh=-mgxsin30°=-10×80×=-400J;
摩擦力做功Wf=-fx=-5×80=400J;
因弹力与运动方向相互垂直,弹力做功为零;
推力做功WF=Fx=20×80=1600J;
合力做功W合=1600-400-400=800J
故答案为:10;上;80;-400;-400;0;1600;800
如图所示,在水平地面放一质量为1.0kg的木块,木块与地面间的动摩擦因数为0.6,在水平方向上对木块同时施加相互垂直的两个拉力F1、F2,已知Fl=3.0N,F2=4.0N,g取10N/kg,则:
(1)木块受到的摩擦力为多少?
(2)若将F2顺时针转90°,此时木块在水平方向上受的合力大小为多少?加速度是多少?
正确答案
解:据题意知,当物体运动时滑动摩擦力为:f=μmg=6N
(1)由图可知,根据力的平行四边形定则,可得两个拉力的合力大小为:F==5N
由于两拉力的合力小于滑动摩擦力,所以物体静止.
根据受力平衡条件,则有木块受到的摩擦力为5N;
(2)当将F2顺时针转90°,则两个拉力的合力大小为7N,所以此时木块在水平方向受到的合力大小也为7N,大于滑动摩擦力.
所以物体的合力为:F合=7N-6N=1N
得:a==
=1m/s2
答:(1)木块受到的摩擦力为5N.
(2)若将F2顺时针转90°,此时木块在水平方向上受的合力大小为1N.加速度是1m/s2
解析
解:据题意知,当物体运动时滑动摩擦力为:f=μmg=6N
(1)由图可知,根据力的平行四边形定则,可得两个拉力的合力大小为:F==5N
由于两拉力的合力小于滑动摩擦力,所以物体静止.
根据受力平衡条件,则有木块受到的摩擦力为5N;
(2)当将F2顺时针转90°,则两个拉力的合力大小为7N,所以此时木块在水平方向受到的合力大小也为7N,大于滑动摩擦力.
所以物体的合力为:F合=7N-6N=1N
得:a==
=1m/s2
答:(1)木块受到的摩擦力为5N.
(2)若将F2顺时针转90°,此时木块在水平方向上受的合力大小为1N.加速度是1m/s2
如图所示,在车厢中,一小球被a、b两根轻质细绳拴住,其中a绳与竖直方向成α角,绳b成水平状态,已知小球的质量为m,求:
(1)车厢静止时,细绳a和b所受到的拉力.
(2)当车厢以一定的加速运动时,a绳与竖直方向的夹角不变,而b绳受到的拉力变为零,求此时车厢的加速度的大小和方向.
正确答案
解:(1)车厢静止时,小球受力如左图由平衡条件得:
Fbsinα-Fa=0
Fbcosα-mg=0
解得:Fb=mgtanα Fa=
(2)小球受力如右图,小球加速度是水平的,则小球所受合力必定水平向右.
F=mgtanα
由牛顿第二定律得:
a==gtanα 方向水平向右
由于a绳与竖直方向的夹角不变,小车加速度与小球相同.
答:(1)车厢静止时,细绳a和b所受到的拉力分别为mgtanα和.
(2)当车厢以一定的加速运动时,a绳与竖直方向的夹角不变,而b绳受到的拉力变为零,此时车厢的加速度的大小为gtanα 方向水平向右.
解析
解:(1)车厢静止时,小球受力如左图由平衡条件得:
Fbsinα-Fa=0
Fbcosα-mg=0
解得:Fb=mgtanα Fa=
(2)小球受力如右图,小球加速度是水平的,则小球所受合力必定水平向右.
F=mgtanα
由牛顿第二定律得:
a==gtanα 方向水平向右
由于a绳与竖直方向的夹角不变,小车加速度与小球相同.
答:(1)车厢静止时,细绳a和b所受到的拉力分别为mgtanα和.
(2)当车厢以一定的加速运动时,a绳与竖直方向的夹角不变,而b绳受到的拉力变为零,此时车厢的加速度的大小为gtanα 方向水平向右.
如图所示,在真空中足够大的绝缘水平面上,有一质量为0.20kg的带电小物块处于静止状态.从t=0时刻开始,在水平面上方空间加一个范围足够大,方向水平的匀强电场,使小物块由静止开始向右做匀加速直线运动,当小物块1.0s时撤去该电场,已知小物块受到的电场力大小为0.60N,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.10,取重力加速度g=10m/s2.求小物块:
(1)在1.0s末的速度大小;
(2)运动的总位移大小.
正确答案
解:(1)小物块受电场力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律有qE-μmg=ma1
a1==2m/s2
根据运动学公式t1=1.0s时小物块的速度大小有:
v1=a1t1=2×1=2m/s
(2)小物块t1=1.0s内位移的大小m
撤去电场后小物块做匀减速运动,根据牛顿第二定律有μmg=ma2
由v2=2a2x2可知;
撤去拉力后小物块又前进的位移为:
x2==
=2m;
小物块运动的总位移大小x=x1+x2=1+2=3m
答:(1)小物块运动1.0s时速度v的大小为2m/s;
(2)小物块运动总位移x的大小为3m;
解析
解:(1)小物块受电场力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律有qE-μmg=ma1
a1==2m/s2
根据运动学公式t1=1.0s时小物块的速度大小有:
v1=a1t1=2×1=2m/s
(2)小物块t1=1.0s内位移的大小m
撤去电场后小物块做匀减速运动,根据牛顿第二定律有μmg=ma2
由v2=2a2x2可知;
撤去拉力后小物块又前进的位移为:
x2==
=2m;
小物块运动的总位移大小x=x1+x2=1+2=3m
答:(1)小物块运动1.0s时速度v的大小为2m/s;
(2)小物块运动总位移x的大小为3m;
如图所示,长为L=2m、质量为M=8kg的木板,放在水平地面上,木板向右运动的速度v=6m/s时,在木板前端轻放一个大小不计,质量为m=2kg的小物块.木板与地面、物块与木板间的动摩擦因数均为μ=0.2,g=10m/s2,求:
(1)物块及木板的加速度;
(2)物块滑离木板时的速度.
正确答案
解:(1)物块与木板间的摩擦作用使得物块与木板一起运动
加速度am=μg=2m/s2
木板的加速度设为aM,则:μmg+μ(m+M)g=MaM
解得:aM=3m/s2
(2)木块离开木板的条件是,两者的相对位移至少是L,
设物块经ts从木板上滑落,则 L=v0t--
代入数据,解得:t=0.4s或t=2s(舍去)
故滑离时物块的速度:v=amt=2×0.4=0.8m/s
答:(1)物块的加速度为2m/s2,木板的加速度为3m/s2;
(2)物块滑离木板时的速度为0.8m/s.
解析
解:(1)物块与木板间的摩擦作用使得物块与木板一起运动
加速度am=μg=2m/s2
木板的加速度设为aM,则:μmg+μ(m+M)g=MaM
解得:aM=3m/s2
(2)木块离开木板的条件是,两者的相对位移至少是L,
设物块经ts从木板上滑落,则 L=v0t--
代入数据,解得:t=0.4s或t=2s(舍去)
故滑离时物块的速度:v=amt=2×0.4=0.8m/s
答:(1)物块的加速度为2m/s2,木板的加速度为3m/s2;
(2)物块滑离木板时的速度为0.8m/s.
如图所示为阿特伍德设计的装置,不考虑绳与滑轮的质量,不计轴承摩擦、绳与滑轮间的摩擦.初始时两人均站在水平地面上;当位于左侧的甲用力向上攀爬时,位于右侧的乙始终用力抓住绳子,最终至少一人能到达滑轮.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对甲有:F-mAg=mAaA,解得,对乙有:F-mBg=mBaB,解得:
.
当甲的质量大,则甲的加速度小,根据l=知,甲的运动时间长,所以乙先到达滑轮.
当甲乙的质量相等,则运动时间相同,同时到达滑轮.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8m,B点距C点的距离L=2.0m.(滑块经过B点时没有能量损失,g=10m/s2),求:
(1)滑块在运动过程中的最大速度;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ;
(3)滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小.
正确答案
解:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1
根据牛顿第二定律,有
mgsin30°=ma1
根据运动学公式,有
解得:vm=4m/s
即滑块在运动过程中的最大速度为4m/s.
(2)滑块在水平面上运动的加速度大小为a2
根据牛顿第二定律,有
μmg=ma2
根据运动学公式,有
vm2=2a2L
解得:μ=0.4
即滑块与水平面间的动摩擦因数μ为0.4.
(3)滑块在斜面上运动的时间为t1
根据运动学公式,有
vm=a1t1
得t1=0.8s
由于t>t1,
故滑块已经经过B点,做匀减速运动t-t1=0.2s
设t=1.0s时速度大小为v
根据运动学公式,有
v=vm-a2(t-t1)
解得:v=3.2m/s
滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小为3.2m/s.
解析
解:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1
根据牛顿第二定律,有
mgsin30°=ma1
根据运动学公式,有
解得:vm=4m/s
即滑块在运动过程中的最大速度为4m/s.
(2)滑块在水平面上运动的加速度大小为a2
根据牛顿第二定律,有
μmg=ma2
根据运动学公式,有
vm2=2a2L
解得:μ=0.4
即滑块与水平面间的动摩擦因数μ为0.4.
(3)滑块在斜面上运动的时间为t1
根据运动学公式,有
vm=a1t1
得t1=0.8s
由于t>t1,
故滑块已经经过B点,做匀减速运动t-t1=0.2s
设t=1.0s时速度大小为v
根据运动学公式,有
v=vm-a2(t-t1)
解得:v=3.2m/s
滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小为3.2m/s.
一长轻质木板置于光滑水平地面上,木板上放质量分别为mA=1kg和mB=2kg的A、B两物块,A、B与木板之间的动摩擦因数都为μ=0.2,水平恒力F作用在A物块上,如图所示(重力加速度g取10m/s2).则( )
正确答案
解析
解:A与木板间的最大静摩擦力fA=μmAg=0.2×1×10N=2N,
B与木板间的最大静摩擦力fB=μmBg=0.2×2×10N=4N,
A、F=1N<fA,所以AB即木板保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,故A错误;
B、若F=1.5N<fA,所以AB即木板保持相对静止,整体在F作用下向左匀加速运动,根据牛顿第二定律得:
F-f=mAa,所以A物块所受摩擦力f<F=1.5N,故B错误;
C、F=4N>fA,所以A在木板上滑动,B和木板整体受到摩擦力2N,轻质木板,质量不计,所以B的加速度a==
=1m/s2
对B进行受力分析,摩擦力提供加速度,f′=mBa=2×1=2N,故C错误;
D、F=8N>fA,所以A相对于木板滑动,B和木板整体受到摩擦力2N,轻质木板,质量不计,所以B的加速度a==
=1m/s2故D正确.
故选:D.
在平直铁轨上以60m/s速度行驶的动车组车箱内,乘客突然发现,悬挂在箱顶上的物体悬线向车前进方向偏离竖直方向θ=14°角,如图所示,从此刻起动车组保持该情形不变,求:(tan14°=0.25,g=10m/s2)
(1)动车组是匀加速直线运动还是匀减速直线运动;
(2)动车组的加速度大小;
(3)动车组若作匀减速直线运动,30s内运动的距离.
正确答案
解:
(1)由图可知,合力方向水平向左,而速度水平向右,动车组做匀减速直线运动;
(2)球所受合外力为:F=mgtanθ,故其加速度为:a==gtan14°=2.5m/s2
车与球的加速相同,也是2.5m/s2
(3)设经过时间t车停止,则有:
故24s以后,车就停止了,30s内的位移为:
答:
(1)动车组是匀减速直线运动;
(2)车的加速度为2.5m/s2
(3)动车组若作匀减速直线运动,30s内运动的距离为720m
解析
解:
(1)由图可知,合力方向水平向左,而速度水平向右,动车组做匀减速直线运动;
(2)球所受合外力为:F=mgtanθ,故其加速度为:a==gtan14°=2.5m/s2
车与球的加速相同,也是2.5m/s2
(3)设经过时间t车停止,则有:
故24s以后,车就停止了,30s内的位移为:
答:
(1)动车组是匀减速直线运动;
(2)车的加速度为2.5m/s2
(3)动车组若作匀减速直线运动,30s内运动的距离为720m
一弹簧上端固定,下端挂一质量200克的物体,平衡时弹簧伸长1厘米,弹簧的劲度系数K=______N/m,现把物体再往下拉1厘米然后放手,刚放手瞬间,物体的加速度a=______,加速度方向向______.(取10m/s2)
正确答案
200
10m/s2
竖直向上
解析
解:当物体悬挂在弹簧下时,弹簧伸长量为1cm,此时物体处于平衡状态,弹簧拉力与重力大小相等故有:F=mg=0.2×10N=2N,又此时弹簧伸长量x=1cm=0.01m,根据胡克定律F=kx有,此时弹簧的劲度系数为:;
当再把物体下拉1cm时,此时弹簧伸长量为:x′=2cm=0.02m,
弹力大小为:F′=kx′=200×0.02N=4N
此时物体受弹簧拉力和重力作用,合力大小为:F合=F′-mg=4-0.2×10N=2N
根据牛顿第二定律物体产生的加速度为:
由于合力与弹簧弹力方向一致,故加速度方向竖直向上.
故答案为:200,10m/s2,竖直向上.
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