- 牛顿第二定律
- 共12933题
某校课外活动小组,自制一枚土火箭,火箭的质量为3kg.设火箭发射实验时,始终在竖直方向上运动.火箭点火后可认为作竖直向上的匀加速直线运动,经过4s到达离地面40m高处燃料恰好用完.若空气阻力忽略不计,燃料质量不计,g取10m/s2.求:
(1)火箭上升时受到的推力是多大?
(2)火箭上升离开地面的最大高度?
正确答案
解:(1)设燃料恰好耗尽时火箭的速度为v,由于火箭点火后可认为作匀加速运动,根据位移公式列式:
得:
由牛顿第二定律可得:
F-mg=ma;
解得:F=mg+ma=30+15=45N;
(2)火箭能够继续上升做匀减速直线运动,加速度大小为g,由位移时间关系式得:02-v2=-2gx
解得:x=20m
即火箭能够继续上升的高度20m
火箭离地的最大高度:H=x+h=20+40=60m
答:(1)向上的推力为45N;(2)火箭上升离地面的最大高度是60m
解析
解:(1)设燃料恰好耗尽时火箭的速度为v,由于火箭点火后可认为作匀加速运动,根据位移公式列式:
得:
由牛顿第二定律可得:
F-mg=ma;
解得:F=mg+ma=30+15=45N;
(2)火箭能够继续上升做匀减速直线运动,加速度大小为g,由位移时间关系式得:02-v2=-2gx
解得:x=20m
即火箭能够继续上升的高度20m
火箭离地的最大高度:H=x+h=20+40=60m
答:(1)向上的推力为45N;(2)火箭上升离地面的最大高度是60m
如图所示,原长为L的轻弹簧与光滑水平地面上质量为m和2m的物体A、B水平相接,若用水平力F1拉B,稳定后,A、B都做加速度为a1的匀加速运动,弹簧长度为L1,若用水平力F2推A,稳定后A、B都做加速度为a2的匀加速运动,弹簧长度为L2,且L1+L2=2L,则( )
正确答案
解析
解:对整体分析,加速度,隔离对A分析,弹簧的弹力
,
加速度,隔离对B分析,弹簧的弹力
,
因为L1+L2=2L,可知弹簧的伸长量与压缩量相等,根据胡克定律知,两次弹簧的弹力大小相等,可知F1=2F2,根据牛顿第二定律知,a1=2a2.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
如图所示,一个质量m=10kg的物体放在光滑水平地面上.对物体施加一个F=50N的水平拉力,使物体由静止开始做匀加速直线运动.求:
(1)物体加速度a的大小;
(2)物体在t=2.0s时速度v的大小.
(3)物体在t=2.0s时的位移.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律F=ma,可得物体产生的加速度:
a==
=5m/s2
(2)根据速度时间关系v=at,
物体2s末的速度:v=at=5×2m/s=10 m/s
(3)根据位移时间关系知,物体在2s内的位移x=
at2=
=10m.
答:(1)物体加速度a的大小为5m/s2;
(2)物体在t=2.0s时速度v的大小为10m/s;
(3)物体在t=2.0s时的位移为10m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律F=ma,可得物体产生的加速度:
a==
=5m/s2
(2)根据速度时间关系v=at,
物体2s末的速度:v=at=5×2m/s=10 m/s
(3)根据位移时间关系知,物体在2s内的位移x=
at2=
=10m.
答:(1)物体加速度a的大小为5m/s2;
(2)物体在t=2.0s时速度v的大小为10m/s;
(3)物体在t=2.0s时的位移为10m.
质量为3kg的长木板A置于光滑的水平地面上,质量为2kg木块B(可视为质点)置于木板A的左端,在水平向右的力F作用下由静止开始运动,如图甲所示.A、B运动的加速度随时间变化的图象如图乙所示.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g取10m/s2)求:
(1)若6s末木板和木块刚好分离,则木板的长度为多少?
(2)4s末A、B的速度.
正确答案
解:(1)4到6s末,经历时间为:t2=2s
物体A运动的位移为:xA=vt2+aAt22=4×2+
×2×22=12m
B的位移为:xB=vt2+aBt22=4×2+
=16m
板的长度为:l=xB-xA=4m.
(2)a-t图象与时间轴围成图形的面积等于速度大小,则由图象知,在t=4s末,物体A、B的速度为:
v=at1=
=4m/s
答:(1)若6s末木板和木块刚好分离,则木板的长度为4m.
(2)4s末A、B的速度为4m/s.
解析
解:(1)4到6s末,经历时间为:t2=2s
物体A运动的位移为:xA=vt2+aAt22=4×2+
×2×22=12m
B的位移为:xB=vt2+aBt22=4×2+
=16m
板的长度为:l=xB-xA=4m.
(2)a-t图象与时间轴围成图形的面积等于速度大小,则由图象知,在t=4s末,物体A、B的速度为:
v=at1=
=4m/s
答:(1)若6s末木板和木块刚好分离,则木板的长度为4m.
(2)4s末A、B的速度为4m/s.
如图所示,斜面倾角为α=30°,斜面上边放一个光滑小球,用与斜面平行的绳把小球系住,使系统以共同的加速度向左作匀加速运动,当绳的拉力恰好为零时,加速度大小为______.若以共同加速度向右作匀加速运动,斜面支持力恰好为零时,加速度的大小为______.
正确答案
g
g
解析
解:当绳子的拉力恰好为零,小球受重力和支持力两个力作用,如左图,根据牛顿第二定律得:mgtanα=ma,
解得:a=gtanα=g.
当斜面的支持力恰好为零,小球受重力和拉力两个力作用,根据牛顿第二定律得:mgcotθ=ma′
解得:a′=gcotα=g
故答案为:.
如图,表面光滑的楔形木块abc固定在水平地面上,ab面和bc面与地面的夹角分别为α和β,且α>β,α+β=90°.一初速度为v1的小物块沿斜面ab向上运动,经时间t1后到达顶点b时,速度刚好为零;然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑,经时间t2后到达c,速度为v2;则( )
正确答案
解析
解:设ac段长为x,
在ab段,对小物块进行受力分析,根据牛顿第二定律得:
,
从a到b的运动可以看成是初速度为零,加速度为a1的匀加速直线运动,
则ab段运动的时间,
,
在bc段对小物块进行受力分析,根据牛顿第二定律得:
,
物体从b到c做匀加速直线运动,则
,
则v1=v2
因为α>β
所以sinα>sinβ,则t1<t2,故ABC错误,D正确.
故选:D
质量为m=35kg的小孩坐在M=15kg的雪橇上,大人用与水平方向成θ=37°斜向上的拉力拉雪橇,力的大小为F=100N,雪橇与地面间的动摩擦因数为μ=0.15,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)雪橇对地面的压力大小FN;
(2)雪橇运动的加速度大小a;
(3)大人持续向前拉雪橇x=14m时的速度v的大小.
正确答案
解:(1)以小孩和雪橇组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图,由竖直方向力平衡得
N=(M+m)g-Fsinθ=(35+15)×10N-100×0.6N=440N
由牛顿第三定律得到,雪橇对地面的压力大小N′=N=440N;
(2)根据牛顿第二定律得
Fcosθ-f=(M+m)a
又f=μN
得到Fcosθ-[(M+m)g-Fsinθ]=(M+m)a
代入解得a=0.28 m/s2
(3)由2ax=得:
v=2.8m/s
答:
(1)雪橇对地面的压力大小为440N;
(2)雪橇运动的加速度大小为0.28 m/s2.
(3)大人持续向前拉雪橇x=14m时的速度v的大小为2.8m/s.
解析
解:(1)以小孩和雪橇组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图,由竖直方向力平衡得
N=(M+m)g-Fsinθ=(35+15)×10N-100×0.6N=440N
由牛顿第三定律得到,雪橇对地面的压力大小N′=N=440N;
(2)根据牛顿第二定律得
Fcosθ-f=(M+m)a
又f=μN
得到Fcosθ-[(M+m)g-Fsinθ]=(M+m)a
代入解得a=0.28 m/s2
(3)由2ax=得:
v=2.8m/s
答:
(1)雪橇对地面的压力大小为440N;
(2)雪橇运动的加速度大小为0.28 m/s2.
(3)大人持续向前拉雪橇x=14m时的速度v的大小为2.8m/s.
如图甲所示为一风力实验示意图.开始时,质量m=2kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上,并静止于O点.现用沿杆水平向右的恒定风力F作用于小球上,经时间t=1s后撤去风力.小球沿细杆运动的v-t图象如图乙所示(g取10m/s2).试求:
(1)小球沿细杆滑行的距离;
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数;
(3)风力F的大小.
正确答案
解:(1)由图象可得=1m/s
故小球沿细杆滑行的距离x=t=3m;
(2)减速阶段的加速度大小a2==1m/s2
μmg=ma2
得:μ=0.1;
(3)加速阶段的加速度大小a1==2m/s2
F-μmg=ma1
得:F=ma1+μmg=6N;
答:(1)小球沿细杆滑行的距离为3m;
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数0.1;
(3)风力F的大小为6N.
解析
解:(1)由图象可得=1m/s
故小球沿细杆滑行的距离x=t=3m;
(2)减速阶段的加速度大小a2==1m/s2
μmg=ma2
得:μ=0.1;
(3)加速阶段的加速度大小a1==2m/s2
F-μmg=ma1
得:F=ma1+μmg=6N;
答:(1)小球沿细杆滑行的距离为3m;
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数0.1;
(3)风力F的大小为6N.
甲、乙两辆小车,在相同力的作用下,甲车产生了1.5m/s2的加速度,乙车产生了4.5m/s2的加速度,则甲车质量与乙车质量之比为______.
正确答案
3:1
解析
解:根据牛顿第二定律F=ma,
对甲:F=m甲a甲,
对乙:F=m乙a乙,
根据关系得:m甲a甲=m乙a乙,即
故答案为:3:1
一个质量为0.3kg的物体沿水平面做直线运动,如图所示,图线a表示物体受水平拉力时的v-t图象,图线b表示撤去水平拉力后物体继续运动的v-t图象,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据速度图象的斜率等于加速度,得物体的加速度大小为:
0-3s内:a1==
=
3-6s内:a2==
m/s2=
根据牛顿第二定律得:3-6s内:摩擦力大小为f=ma2=0.1N
0-3s内:F+f=ma1,F=0.1N,方向与摩擦力方向相同.故A正确.
B、0-3s内,物体的位移为x=m=12m,水平拉力对物体做功为W=-Fx=-0.1×12m=-1.2J.即水平拉力对物体做功的数值为1.2J.故B正确.
C、设撤去拉力后物体还能滑行距离为s,则由动能定理得
-fs=0-
得,s==
=13.5m.故C错误.
D、由f=μmg得,μ≈0.03.故D错误.
故选AB
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