- 牛顿第二定律
- 共12933题
传送带AB始终保持v=1m/s的速度水平移动,将一物块从离皮带很近处轻轻放在A点,物体与皮带间的动摩擦因数为0.1,AB之间的距离L=2.5m.求物体由A运动到B所用的时间.
正确答案
解:物体的加速度:a=,
当速度达到1m/s时,物块的位移:x=m=0.5m<2.5m.
物块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动.
则匀加速直线运动的时间:t1==1s,
匀速直线运动的时间:t2==2s;
物体从A点运动到B点所经历的时间:t=t1+t2=3s.
答:物体由A运动到B所用的时间为3s
解析
解:物体的加速度:a=,
当速度达到1m/s时,物块的位移:x=m=0.5m<2.5m.
物块先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动.
则匀加速直线运动的时间:t1==1s,
匀速直线运动的时间:t2==2s;
物体从A点运动到B点所经历的时间:t=t1+t2=3s.
答:物体由A运动到B所用的时间为3s
海豚靠尾部来推动下部的水,能够从水中高高跃起,被誉为“会飞的鱼”.一身长L1=1.8m,质量m=65kg的海豚,跃起后从h1=1.0m的高度处自由落下,尾部接触水面后经过时间t=0.25s身体速度降为零.假设下降阶段尾部与水面的作用力是恒力,求下降阶段尾部与水面的作用力F和鱼在下降阶段在水中下降的高度.(取g=10m/s2)
正确答案
解:自由下落1m的末速度为:
m/s
在减速时间为0.25s的匀减速阶段,重心下落的高度:
h=
加速度:a==8
m/s2
设尾部与水面的作用力为F,由牛顿第二定律,有:
F-mg=ma
解得:
F=m(g+a)=65×(10+8)=1230N
答:下降阶段尾部与水面的作用力F为1230N,鱼在下降阶段在水中下降的高度为0.56m.
解析
解:自由下落1m的末速度为:
m/s
在减速时间为0.25s的匀减速阶段,重心下落的高度:
h=
加速度:a==8
m/s2
设尾部与水面的作用力为F,由牛顿第二定律,有:
F-mg=ma
解得:
F=m(g+a)=65×(10+8)=1230N
答:下降阶段尾部与水面的作用力F为1230N,鱼在下降阶段在水中下降的高度为0.56m.
一质量M=0.2kg的长木板静止在水平面上,长木板与水平面间的滑动摩擦因数μ1=0.1,一质量m=0.2kg的小滑块以v0=1.2m/s的速度从长木板的左端滑上长木板,滑块与长木板间滑动摩擦因数μ2=0.4(如图所示).求:
(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相同?
(2)从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块滑动的距离为多少?(滑块始终没有滑离长木块)
正确答案
解:(1)小滑块受到的滑动摩擦力为f2,方向向左
f2=μ2mg=0.8N,
长木板受到小滑块给予的滑动摩擦力f2′,方向向右
f2′=f2=0.8N
长木板受地面的滑动摩擦力f1=μ1(m+M)g=0.4N.
f1方向向左,f2′>f1,长木板向右加速,小滑块向右做减速运动,长木块的加速度为a1,小滑块加速度为a2,根据牛顿第二定律
a1=μ2g=2m/s2,a2==4m/s2,
当小滑块与长木板的速度相等时,v0-a2t=a1t,
所以t=0.2s
即经过0.2s的时间小滑块与长木板速度相同.
(2)由于小滑块与长木板相对静止,它们一起做匀减速运动,设共同加速度大小为a,一起做匀减速运动的距离为S2
f1=μ1(m+M)g=(m+M)a
故
a=μ1g=1m/s2
一起减速的初速度为木块加速运动的末速度,故减速的初速度为v=0.4m/s
S2==0.08m
设相对运动过程小滑块运动的距离为S1
S1=v0t-a2t2=0.16m
整个过程中,小滑块滑动运动的距离S
S=S1+S2=0.24m
即从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块滑动的距离为0.24m.
解析
解:(1)小滑块受到的滑动摩擦力为f2,方向向左
f2=μ2mg=0.8N,
长木板受到小滑块给予的滑动摩擦力f2′,方向向右
f2′=f2=0.8N
长木板受地面的滑动摩擦力f1=μ1(m+M)g=0.4N.
f1方向向左,f2′>f1,长木板向右加速,小滑块向右做减速运动,长木块的加速度为a1,小滑块加速度为a2,根据牛顿第二定律
a1=μ2g=2m/s2,a2==4m/s2,
当小滑块与长木板的速度相等时,v0-a2t=a1t,
所以t=0.2s
即经过0.2s的时间小滑块与长木板速度相同.
(2)由于小滑块与长木板相对静止,它们一起做匀减速运动,设共同加速度大小为a,一起做匀减速运动的距离为S2
f1=μ1(m+M)g=(m+M)a
故
a=μ1g=1m/s2
一起减速的初速度为木块加速运动的末速度,故减速的初速度为v=0.4m/s
S2==0.08m
设相对运动过程小滑块运动的距离为S1
S1=v0t-a2t2=0.16m
整个过程中,小滑块滑动运动的距离S
S=S1+S2=0.24m
即从小滑块滑上长木板到最后静止下来的过程中,小滑块滑动的距离为0.24m.
如图所示,光滑水平面上放一块足够长的木板A,质量M=2kg,小铁块B质量为m=1kg,木板A和小铁块B之间的动摩擦因数μ=0.2,小铁块B以V0=6m/s的初速度从左端滑上木板A. (g取10m/s2,小铁块的长度与木板相比可以忽略),求:
(1)若用外力固定木板A,求铁块在木板上滑行的距离
(2)若不固定木板A,铁块B滑上木板之后要多长时间A、B才能保持相对静止?
(3)当两者相对静止时,铁块B距离木板的左端有多远?
正确答案
解:(1)对铁块,根据牛顿第二定律得:μmg=ma
解得:a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2.
则铁块滑行的距离为:x=.
(2)木板不固定,木板的加速度为:
当两者速度相等后,一起做匀速直线运动,则有:a′t=v0-at
解得:t=.
(3)相对静止时,木板的位移为:.
铁块的位移为:.
则铁块B距离木板的左端的距离为:△x=8-2m=6m
答:(1)铁块在木板上滑行的距离为9m.
(2)铁块B滑上木板之后要经过2sA、B才能保持相对静止.
(3)当两者相对静止时,铁块B距离木板的左端有6m.
解析
解:(1)对铁块,根据牛顿第二定律得:μmg=ma
解得:a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2.
则铁块滑行的距离为:x=.
(2)木板不固定,木板的加速度为:
当两者速度相等后,一起做匀速直线运动,则有:a′t=v0-at
解得:t=.
(3)相对静止时,木板的位移为:.
铁块的位移为:.
则铁块B距离木板的左端的距离为:△x=8-2m=6m
答:(1)铁块在木板上滑行的距离为9m.
(2)铁块B滑上木板之后要经过2sA、B才能保持相对静止.
(3)当两者相对静止时,铁块B距离木板的左端有6m.
如图为仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A、B两端相距3m,另一台倾斜,传送带与地面的倾角θ=37°,C、D两端相距4.45m,B、C相距很近.水平部分AB以5m/s的速率顺时针转动.将质量为10kg的一袋大米放在A端,到达B端后,速度大小不变地传到倾斜的CD部分,米袋与传送带间的动摩擦因数均为0.5.试求:
(1)若CD部分传送带不运转,求米袋沿传送带所能上升的最大距离;
(2)若要米袋能被送到D端,求CD部分顺时针运转的速度应满足的条件
(3)在满足(2)问的情况下,求米袋从C 端到D 端所用时间的取值范围.
正确答案
解:(1)米袋在AB上加速时的加速度:
a0==μg=5m/s2
米袋的速度达到v0=5m/s时,滑行的距离:
s0==2.5m<AB=3m,因此米袋在到达B点之前就有了与传送带相同的速度
设米袋在CD上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma
代入数据得:a=10 m/s2
所以能滑上的最大距离:
s==1.25m
(2)设CD部分运转速度为v1时米袋恰能到达D点(即米袋到达D点时速度恰好为零),则米袋速度减为v1之前的加速度为:
a1=-g(sinθ+μcosθ)=-10 m/s2
米袋速度小于v1至减为零前的加速度为:
a2=-g(sinθ-μcosθ)=-2 m/s2
由 +
=4.45m
解得:v1=4m/s,即要把米袋送到D点,CD部分的速度:
vCD≥v1=4m/s
(3)米袋恰能运到D点所用时间最长为:
tmax=+
=2.1s
若CD部分传送带的速度较大,使米袋沿CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上,
则所用时间最短,此种情况米袋加速度一直为a2.
由SCD=v0tmin+a2t2min,得:tmin=1.16s
所以,所求的时间t的范围为:1.16 s≤t≤2.1 s;
答:(1)若CD 部分传送带不运转,米袋沿传送带所能上升的最大距离为1.25m;
(2)若要米袋能被送到D 端,CD 部分顺时针运转的速度应满足大于等于4m/s;
(3)米袋从C 端到D 端所用时间的取值范围为1.16 s≤t≤2.1 s.
解析
解:(1)米袋在AB上加速时的加速度:
a0==μg=5m/s2
米袋的速度达到v0=5m/s时,滑行的距离:
s0==2.5m<AB=3m,因此米袋在到达B点之前就有了与传送带相同的速度
设米袋在CD上运动的加速度大小为a,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma
代入数据得:a=10 m/s2
所以能滑上的最大距离:
s==1.25m
(2)设CD部分运转速度为v1时米袋恰能到达D点(即米袋到达D点时速度恰好为零),则米袋速度减为v1之前的加速度为:
a1=-g(sinθ+μcosθ)=-10 m/s2
米袋速度小于v1至减为零前的加速度为:
a2=-g(sinθ-μcosθ)=-2 m/s2
由 +
=4.45m
解得:v1=4m/s,即要把米袋送到D点,CD部分的速度:
vCD≥v1=4m/s
(3)米袋恰能运到D点所用时间最长为:
tmax=+
=2.1s
若CD部分传送带的速度较大,使米袋沿CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上,
则所用时间最短,此种情况米袋加速度一直为a2.
由SCD=v0tmin+a2t2min,得:tmin=1.16s
所以,所求的时间t的范围为:1.16 s≤t≤2.1 s;
答:(1)若CD 部分传送带不运转,米袋沿传送带所能上升的最大距离为1.25m;
(2)若要米袋能被送到D 端,CD 部分顺时针运转的速度应满足大于等于4m/s;
(3)米袋从C 端到D 端所用时间的取值范围为1.16 s≤t≤2.1 s.
(2015秋•红桥区期末)如图所示,光滑水平面上,甲、乙物体在F1、F2二力作用下运动,已知F1<F2,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B撤去作用力之前,由牛顿第二定律得:
对整体:a=…①
对乙:F2-F=m2a…②
联立得:甲对乙的作用力F=;
A、由①知,若撤去F1,加速度一定增大,故A正确.
B、由①知,若撤去F2,由于F2-F1与F1的大小关系无法确定,所以乙的加速度不一定增大,故B错误;
C、由②知,若撤去F1,甲对乙的作用力一定减少,乙对甲的作用力也减小,故C正确.
D、由②知,若撤去F2,甲对乙的作用力一定减少,乙对甲的作用力一定减少,故D正确.
故选:ACD.
如图所示,放在水平地面上的长木板B,长为:l m.,质量为2kg,B与地面之间的动摩擦因数为0.2.一质量为3kg的小铅块A,放在B的左端,A、B之间的动摩擦因数为0.4,当A以3m/s的初速度向右运动之后,求最终A对地的位移和A对B的位移.
正确答案
解:对A:=-4m/s2.
对B:=1m/s2.
A对地做匀减速运动,B对地做匀加速运动,设经过时间t,A的位移为xA,B的位移为xB,两者达到共同速度v,然后共同做匀减速运动,最后停止.
对A:v=v0+aAt
对B:v=aBt
代入数据,得:v=0.6m/s,t=0.6s,xA=1.08m,xB=0.18m
A对B的位移△x=xA-xB=0.9m
A、B共同运动的加速度=-2m/s2.
x0==0.09m.
最终A对地的位移x总=xA+x0=1.17m.
故最终A对地的位移1.17m.A对B的位移为0.9m.
解析
解:对A:=-4m/s2.
对B:=1m/s2.
A对地做匀减速运动,B对地做匀加速运动,设经过时间t,A的位移为xA,B的位移为xB,两者达到共同速度v,然后共同做匀减速运动,最后停止.
对A:v=v0+aAt
对B:v=aBt
代入数据,得:v=0.6m/s,t=0.6s,xA=1.08m,xB=0.18m
A对B的位移△x=xA-xB=0.9m
A、B共同运动的加速度=-2m/s2.
x0==0.09m.
最终A对地的位移x总=xA+x0=1.17m.
故最终A对地的位移1.17m.A对B的位移为0.9m.
如图所示,甲为操场上一质量不计的竖直滑竿,滑竿上端固定,下端悬空,为了研究学生沿竿下滑的情况,在竿的顶部装有一拉力传感器,可显示竿的顶端所受拉力的大小.现有一学生手握滑竿,从竿的上端由静止开始下滑,下滑5s后这个学生的下滑速度为零,并用手紧握住滑竿保持静止不动.以这个学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的力随时间变化的情况如图乙所示.求:
(1)该学生下滑过程中的最大速度;
(2)5s内该学生下滑的距离.
正确答案
解:(1)因为杆顶端所受拉力大小与杆对这名学生拉力的大小相等,所以传感器显示的力大小即为杆对这名学生的拉力.
由图象可知,0~1s内,杆对学生的拉力F1=380N;第5s后,杆内学生的拉力F3=500N,此时学生处于静止状态.
设学生在0~1s内的加速度为a,取向下为正方向,由牛顿第二定律知,
在0~1s内:mg-F1=ma…①
第5s后:mg-F3=0…②
由①②可解得:a=2.4m/s2
可知,这名学生在下滑的第1秒内做匀加速直线运动.而由图象可知,第1~5s内,杆对学生的拉力F2>mg,加速度方向竖直向上,学生做匀减速直线运动,所以第1s末,这名学生达到最大速度v=at=2.4m/s
(2)设这名学生第1s内加速下滑的距离为x1,第1~5s内减速下滑的距离为x2,则有
所以5s内该学生下滑的距离x=x1+x2=6.0m
答:
(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;
(2)5s内该学生下滑的距离为6m.
解析
解:(1)因为杆顶端所受拉力大小与杆对这名学生拉力的大小相等,所以传感器显示的力大小即为杆对这名学生的拉力.
由图象可知,0~1s内,杆对学生的拉力F1=380N;第5s后,杆内学生的拉力F3=500N,此时学生处于静止状态.
设学生在0~1s内的加速度为a,取向下为正方向,由牛顿第二定律知,
在0~1s内:mg-F1=ma…①
第5s后:mg-F3=0…②
由①②可解得:a=2.4m/s2
可知,这名学生在下滑的第1秒内做匀加速直线运动.而由图象可知,第1~5s内,杆对学生的拉力F2>mg,加速度方向竖直向上,学生做匀减速直线运动,所以第1s末,这名学生达到最大速度v=at=2.4m/s
(2)设这名学生第1s内加速下滑的距离为x1,第1~5s内减速下滑的距离为x2,则有
所以5s内该学生下滑的距离x=x1+x2=6.0m
答:
(1)该学生下滑过程中的最大速度为2.4m/s;
(2)5s内该学生下滑的距离为6m.
重物A和滑块B用细线跨过定滑轮相连,A距地面高为H,B可在细线牵引下沿水平足够长的木板上滑动,如图1所示.滑块B上面固定了了一个力传感器,可以测定细线对滑块的拉力,C为运动传感器,可以测定滑块运动的υ-t图象.从某时刻起释放滑块B,测得滑块B所受拉力F随时间t变化的图象和滑块B的υ-t图象,如图2所示.(取g=10m/s2)
(1)由图可知,滑块与长木板间的动摩擦因数是多少?
(2)试通过分析讨论,当增大滑块B的质量时,它的υ-t图象可能如何变化.并在υ-t图中用铅笔线画出.
正确答案
解:(1)0.6s末滑块A落地,滑块B做匀减速运动,加速度大小为:
a2=μg=3m/s2,
由牛顿第二定律得:μmBg=mBa2,
B与长木板间的动摩擦因数为:μ==
.
(2)若B的质量增加,由能量转化和守恒可知,由于A减小的重力势能是固定的,则A落地时B获得的动能会比原来小,运动时间比原来也短;而摩擦力又增大了,A落地后B的加速度比原来大,停止时间比原来要长,由于v-t图象面积表示位移,总位移是不变的,综合以上分析可知v-t图象变化如图所示.
答:
(1)由图可知,滑块与长木板间的动摩擦因数是0.3.
(2)试通过分析讨论,当增大滑块B的质量时,它的υ-t图象如图.
解析
解:(1)0.6s末滑块A落地,滑块B做匀减速运动,加速度大小为:
a2=μg=3m/s2,
由牛顿第二定律得:μmBg=mBa2,
B与长木板间的动摩擦因数为:μ==
.
(2)若B的质量增加,由能量转化和守恒可知,由于A减小的重力势能是固定的,则A落地时B获得的动能会比原来小,运动时间比原来也短;而摩擦力又增大了,A落地后B的加速度比原来大,停止时间比原来要长,由于v-t图象面积表示位移,总位移是不变的,综合以上分析可知v-t图象变化如图所示.
答:
(1)由图可知,滑块与长木板间的动摩擦因数是0.3.
(2)试通过分析讨论,当增大滑块B的质量时,它的υ-t图象如图.
如图示.不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦,物块A的质量为M,水平面光滑,当在绳的B端挂一质量为m的物体时,A的加速度a1,当在B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度为a2,则a1、a2的大小关系( )
正确答案
解析
解:当在绳的B端挂一质量为m的物体时,对整体分析,有:mg=(M+m)a1,则;,当在B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时,对A分析,有:mg=Ma2,
.所以a1<a2.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
扫码查看完整答案与解析