- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,质量为4kg的物体静止在动摩擦因数位0.2的水平地面上,一水平力F=10N作用在物体上,经2s后物体静止的A点运动到B点时,撤去水平力F,之后物体运动直到静止.求:
(1)物体运动到B点的速度;
(2)物体运动的总位移.
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律得:F-μmg=ma,
代入数据解得:a=0.5m/s2,
物体运动到B点的速度:v=at=0.5×2=1m/s,
物体的位移:x1=at2=
×0.5×22=1m;
(2)撤去拉力后,由牛顿第二定律得:μmg=ma′,解得:a′=2m/s2,
撤去拉力后物体的位移:x2==
=0.25m,
物体总的位移:x=x1+x2=1+0.25=1.25m;
答:(1)物体运动到B点的速度为1m/s;
(2)物体运动的总位移为1.25m.
解析
解:(1)由牛顿第二定律得:F-μmg=ma,
代入数据解得:a=0.5m/s2,
物体运动到B点的速度:v=at=0.5×2=1m/s,
物体的位移:x1=at2=
×0.5×22=1m;
(2)撤去拉力后,由牛顿第二定律得:μmg=ma′,解得:a′=2m/s2,
撤去拉力后物体的位移:x2==
=0.25m,
物体总的位移:x=x1+x2=1+0.25=1.25m;
答:(1)物体运动到B点的速度为1m/s;
(2)物体运动的总位移为1.25m.
质量为2kg的物体在x-y平面做曲线运动,在x方向的速度图象和y方向的位移图象.如图所示.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、x轴方向的加速度a=1.5m/s2,质点的合力F合=ma=3N,故A错误;
B、x轴方向初速度为vx=3m/s,y轴方向初速度vy=-4m/s,质点的初速度v0==5m/s.故B正确.
C、2s末质点速度大小为v=>6m/s,故C错误;
D、合力沿x轴方向,初速度方向在x轴与y轴负半轴夹角之间,故合力与初速度方向不垂直,D错误;
故选:B.
如图所示,滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下,滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一个高h=1.4m、宽L=1.2m的长方体障碍物,为了不触及这个障碍物,他必须距水平地面高度H=3.2m的A点沿水平方向跳起离开斜面.已知运动员的滑板与斜面间的动摩擦因数μ=0.1,忽略空气阻力,重力加速度g取10m/s2.(已知sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)运动员在斜面上滑行的加速度的大小;
(2)若运动员不触及障碍物,他从斜面上起跳后到落至水平面的过程所经历的时间;
(3)运动员为了不触及障碍物,他从A点沿水平方向起跳的最小速度.
正确答案
解:(1)设运动员连同滑板的质量为m,运动员在斜面上滑行的过程中,根据牛顿第二定律得
mgsin53°-μmgcos53°=ma
得到运动员在斜面上滑行的加速度 a=g(sin53°-μcos53°)=7.4m/s2
(2)运动员从斜面上起跳后做平抛运动,沿竖直方向做自由落体运动,根据自由落体公式
解得 =0.8s
(3)为了不触及障碍物,运动员以速度v沿水平方向起跳后竖直下落高度为H-h时,他沿水平方向的运动的距离为Hcot53°+L,设他在这段时间内运动的时间为t′,则
Hcot53°+L=vt′
解得 v=6.0m/s
答:(1)运动员在斜面上滑行的加速度的大小为7.4m/s2;
(2)若运动员不触及障碍物,他从斜面上起跳后到落至水平面的过程所经历的时间为0.8s;
(3)运动员为了不触及障碍物,他从A点沿水平方向起跳的最小速度为6.0m/s.
解析
解:(1)设运动员连同滑板的质量为m,运动员在斜面上滑行的过程中,根据牛顿第二定律得
mgsin53°-μmgcos53°=ma
得到运动员在斜面上滑行的加速度 a=g(sin53°-μcos53°)=7.4m/s2
(2)运动员从斜面上起跳后做平抛运动,沿竖直方向做自由落体运动,根据自由落体公式
解得 =0.8s
(3)为了不触及障碍物,运动员以速度v沿水平方向起跳后竖直下落高度为H-h时,他沿水平方向的运动的距离为Hcot53°+L,设他在这段时间内运动的时间为t′,则
Hcot53°+L=vt′
解得 v=6.0m/s
答:(1)运动员在斜面上滑行的加速度的大小为7.4m/s2;
(2)若运动员不触及障碍物,他从斜面上起跳后到落至水平面的过程所经历的时间为0.8s;
(3)运动员为了不触及障碍物,他从A点沿水平方向起跳的最小速度为6.0m/s.
如图所示,质量为m2的物体2放在车厢底板上,用竖直细线通过定滑轮与质量为m1的物体1连接,不计滑轮摩擦,车厢正在水平向右做匀加速直线运动,连接物体1的细线与竖直方向成θ角,物体2仍在车厢底板上,则( )
正确答案
解析
解:
A、B以物体1为研究对象,分析受力如图1,根据牛顿第二定律得:
细线的拉力T=.
m1gtanθ=m1a,得a=gtanθ.故A错误,B正确.
C、D以物体2为研究对象,分析受力如图2,根据牛顿第二定律得:
底板对物体2的支持力为N=m2g-T=m2g-,摩擦力f=m2a=m2gtanθ.故C正确,D错误.
故选BC
一物体由静止开始做匀加速直线运动,运动位移为4m时立即改做匀减速直线运动直至静止,若物体运动的总位移为10m,全过程所用的时间为10s,求:
(1)物体在加速阶段加速度的大小;
(2)物体在减速阶段加速度的大小;
(3)物体运动的最大速度.
正确答案
解:设运物体运动的最大速度为v,加速运动时间为t1,由题意有:物体加速位移为x1=4m,减速位移为x2=6m,减速时间为t2=10-t1
根据匀变速直线运动的平均速度关系有:有:
匀加速运动过程: ①
匀减速运动过程: ②
由①②代入t2=10-t1可得:v=2m/s,t1=4s,t2=6s
所以加速时的加速度大小为:=0.5m/s2
减速时的加速度为:=
=-0.33m/s2负号表示加速度方向与速度方向相反,
故减速阶段的加速度大小为
答:(1)物体在加速阶段加速度的大小为0.5m/s2;
(2)物体在减速阶段加速度的大小为;
(3)物体运动的最大速度为2m/s.
解析
解:设运物体运动的最大速度为v,加速运动时间为t1,由题意有:物体加速位移为x1=4m,减速位移为x2=6m,减速时间为t2=10-t1
根据匀变速直线运动的平均速度关系有:有:
匀加速运动过程: ①
匀减速运动过程: ②
由①②代入t2=10-t1可得:v=2m/s,t1=4s,t2=6s
所以加速时的加速度大小为:=0.5m/s2
减速时的加速度为:=
=-0.33m/s2负号表示加速度方向与速度方向相反,
故减速阶段的加速度大小为
答:(1)物体在加速阶段加速度的大小为0.5m/s2;
(2)物体在减速阶段加速度的大小为;
(3)物体运动的最大速度为2m/s.
质量M=2Kg的斜面体放在水平地面上,斜面的倾角为θ=37°,一质量为m=0.2Kg的滑块放在斜面上,现用水平的推力F作用在斜面上,使滑块与斜面保持相对静止,一起加速运动,若所有的接触都是光滑的,即μ1=μ2=0.问:
(1)水平推力F为多大?
(2)从静止开始,F作用时间t=4s,水平推力做多少功?
正确答案
解:(1)若μ1=μ2=0即所有的接触都是光滑时,以滑块为研究对象,
滑块只受重力G和弹力N,由牛顿第二定律可知:
F合=mgtan37°=ma,所以a=7.5m/s2,
推力:F=(M+m)a=16.5N;
(2)由匀变速直线运动的位移公式得:x=at2=60m,
推力做功:W=Fxcosθ=990J;
答:(1)水平推力F为16.5N;
(2)从静止开始,F作用时间t=4s,水平推力做的功是990J.
解析
解:(1)若μ1=μ2=0即所有的接触都是光滑时,以滑块为研究对象,
滑块只受重力G和弹力N,由牛顿第二定律可知:
F合=mgtan37°=ma,所以a=7.5m/s2,
推力:F=(M+m)a=16.5N;
(2)由匀变速直线运动的位移公式得:x=at2=60m,
推力做功:W=Fxcosθ=990J;
答:(1)水平推力F为16.5N;
(2)从静止开始,F作用时间t=4s,水平推力做的功是990J.
(2015秋•濮阳县期末)如图所示,不计滑轮的质量和摩擦及绳的质量,一个质量为m的人拉着绳子使质量为M的物体匀减速下降,已知人对地面的压力大小为F,则物体下降的加速度大小为( )
正确答案
解析
解:通过对人受力分析,有共点力平衡可知
F拉+F=mg
F拉=mg-F
对物体受力分析,由牛顿第二定律可知
F拉-Mg=Ma
代入数据解得
a=,故D正确,
故选:D
如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置.两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内,a通过最高点A时,对管壁上部的压力为3mg,b通过最高点A时,对管壁下部的压力为0.75mg,求a、b两球落地点间的距离.
正确答案
解:两个小球在最高点时,受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力,离开轨道后两球均做平抛运动,A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差.
对A球:3mg+mg=m
解得
vA=
对B球:mg-0.75mg=m
解得
vB=
由平抛运动规律可得落地时它们的水平位移为:
sA=vAt=vA=4R
sB=vBt=vB=R
∴sA-sB=3R
即a、b两球落地点间的距离为3R.
解析
解:两个小球在最高点时,受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力,离开轨道后两球均做平抛运动,A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差.
对A球:3mg+mg=m
解得
vA=
对B球:mg-0.75mg=m
解得
vB=
由平抛运动规律可得落地时它们的水平位移为:
sA=vAt=vA=4R
sB=vBt=vB=R
∴sA-sB=3R
即a、b两球落地点间的距离为3R.
三个方向不同的共点力,在同一水平面上,共同作用在一个质量为2kg的物体上,物体处于静止状态.已知F1=3N,F2=5N,F3=4N.那么F1和F2两个力的合力大小是______N.若撤去F3,则物体的加速度是______m/s2.
正确答案
4
2
解析
解:因为物体所受的合力为零,则F1和F2两个力的合力与F3等值反向,所以合力大小为4N.
撤去F3,则物体所受的合力大小等于F3,根据牛顿第二定律,加速度a=.
故答案为:4,2
如图所示,水平地面上放有质量均为m=1kg的物块A和B,两者之间的距离为l=0.75m.A、B与地面的动摩擦因数分别为μ1=0.4、μ2=0.1.现使A获得初速度v0向B运动,同时对B施加一个方向水平向右的力F=3N,使B由静止开始运动.经过一段时间,A恰好追上B.g 取 10m/s2.求:
(1)B运动加速度的大小aB;
(2)A初速度的大小v0;
(3)从开始运动到A追上B的过程中,力F对B所做的功.
正确答案
解:(1)对物快B,由牛顿第二定律F合=ma得:
/s2=2m/s2
(2)设A 经过t时间追上B,对A,由牛顿第二定律得:
-μmg=maA
对B有:
因为A恰好追上B,所以追上时A和B的速度相等,它们的位移之差等于两者的初始距离,即
v0+aAt=aBt
xA-xB=l
代入数据解得,t=0.5s v0=3m/s
(3)=0.25m
根据W=Flcosα=3×0.25J=0.75J
答:B运动的加速度为2m/s2,A的初速度为3m/s,运动过程中力F对B做的功为0.75J.
解析
解:(1)对物快B,由牛顿第二定律F合=ma得:
/s2=2m/s2
(2)设A 经过t时间追上B,对A,由牛顿第二定律得:
-μmg=maA
对B有:
因为A恰好追上B,所以追上时A和B的速度相等,它们的位移之差等于两者的初始距离,即
v0+aAt=aBt
xA-xB=l
代入数据解得,t=0.5s v0=3m/s
(3)=0.25m
根据W=Flcosα=3×0.25J=0.75J
答:B运动的加速度为2m/s2,A的初速度为3m/s,运动过程中力F对B做的功为0.75J.
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