- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,半径为R的半圆轨道BC竖直放置.一个质量为m 的小球以某一初速度从A点出发,经AB段进入半圆轨道,在B点时对轨道的压力为7mg,之后向上运动完成半个圆周运动恰好到达C点.试求:
(1)小球上升过程中克服阻力做功;
(2)小球从C点飞出后,触地时重力的功率.
正确答案
解:(1)在B点,由轨道的支持力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
由题意:FN=7mg
解得:vB=
在C点,由重力提供向心力,同理可得:
mg=m
解得:vc=
从B到C的过程,由动能定理得:
Wf-2mgR=
解得:Wf=-0.5mgR
故克服阻力做功为0.5mgR.
(2)小球在C点飞出后以vC做平抛运动,设小球落地时竖直分速度大小为v,则根据平抛运动的规律得:
竖直方向有:v2=2g•2R
得:v=2
所以小球触地时重力的功率为:P=mgv=2mg
答:(1)小球上升过程中克服阻力做功是0.5mgR;
(2)小球从C点飞出后,触地时重力的功率是2mg.
解析
解:(1)在B点,由轨道的支持力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
由题意:FN=7mg
解得:vB=
在C点,由重力提供向心力,同理可得:
mg=m
解得:vc=
从B到C的过程,由动能定理得:
Wf-2mgR=
解得:Wf=-0.5mgR
故克服阻力做功为0.5mgR.
(2)小球在C点飞出后以vC做平抛运动,设小球落地时竖直分速度大小为v,则根据平抛运动的规律得:
竖直方向有:v2=2g•2R
得:v=2
所以小球触地时重力的功率为:P=mgv=2mg
答:(1)小球上升过程中克服阻力做功是0.5mgR;
(2)小球从C点飞出后,触地时重力的功率是2mg.
如图位于竖直平面上半径为R的
圆弧光滑轨道AB,A点距离地面高度为H,质量为m的小球从A点由静止释放,通过B点对轨道的压力为3mg,最后落在地面C处,不计空气阻力,求:
(1)小球通过B点的速度
(2)小球落地点C与B点的水平距离x.
正确答案
解:(1)在B点对小球由牛顿第二定律得:…①
由牛顿第三定律得:N=N′=3mg…②
解得:
(2)小球从B至C做平抛运动:
水平方向:x=vt…③
竖直方向:…④
解得:
答:(1)小球通过B点的速度为;
(2)小球落地点C与B点的水平距离x为.
解析
解:(1)在B点对小球由牛顿第二定律得:…①
由牛顿第三定律得:N=N′=3mg…②
解得:
(2)小球从B至C做平抛运动:
水平方向:x=vt…③
竖直方向:…④
解得:
答:(1)小球通过B点的速度为;
(2)小球落地点C与B点的水平距离x为.
如图所示,光滑斜面固定在水平面上,顶端O有一小球,从静止释放,运动到底端B的时间是t1;若给小球不同的水平初速度,使小球分别落到斜面上的A点,经过的时间是t2;落到斜面底端B点,经过的时间是t3;落到水平面上的C点,经过的时间是t4,则( )
正确答案
解析
解:A、小球沿斜面下滑时:,由于a<g,l>h,所以沿斜面下滑时间大于平抛运动到C点的时间,故A正确;
B、小球做平抛运动时:,因此下落高度大的时间长故有t2<t3=t4,由A分析可知,t1>t2,故B错误;
C、平抛至B和C小球在竖直方向下落的距离相同,故小球运动时间相同,故C错误;
D、由B分析知,小球落在A点在竖直方向下落的高度小于落在B点时在竖直方向下落的高度,故D错误.
故选:A.
小车上有一根固定的水平横杆,横杆左端固定的斜杆与竖直方向成θ角,斜杆下端连接一质量为m的小铁球.横杆右端用一根轻质细线悬挂一相同的小铁球,当小车在水平面上做直线运动时,细线保持与竖直方向成α角(α≠0),设斜杆对小球的作用力为F.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对右边的小铁球研究,受重力和细线的拉力,如图
根据牛顿第二定律,得:
mgtanα=ma
得到:
a=gtanα …①
对左边的小铁球研究,受重力和细杆的弹力,如图,设轻杆对小球的弹力方向与竖直方向夹角为β
由牛顿第二定律,得:
m′gtanβ=m′a′…②
F′=…③
因为a=a′,得到β=α≠θ,则:
轻杆对小球的弹力方向与细线平行向上,大小为:F=F′=;
故A正确,BCD错误;
故选:A.
如图所示,光滑水平面上有质量分别为m1=2Kg和m2=4Kg的两个物体,物体之间用一根细线连结,其中m2受到一个9N的拉力作用,整个系统由静止开始匀加速运动.则两物体运动的加速度大小为______m/s2,连结两个物体的细线上的拉力大小为______N.
正确答案
1.5
3
解析
解:两物体在光滑的水平面上受到水平恒力作用由静止开始加速运动,以整体为研究对象根据牛顿第二定律知,整体产生的加速度
再以m1为研究对象,绳对它的作用力使其产生加速度,根据牛顿第二定律知,
m1受到绳的拉力T=m1a=2×1.5N=3N
故答案为:1.5,3.
如图所示,在倾角θ=37°的粗糙斜面上距离斜面底端s=4m处,有一质量m=1kg的物块,受水平恒力F作用由静止开始沿斜面下滑,到达底端时即撤去水平恒力F,然后在水平面上滑动一段距离后停止.每隔0.2s通过传感器测得物块的瞬时速度,下表给出了部分测量数据.若物块与各接触面之间的动摩擦因数均相等,不计物块撞击水平面时的能量损失,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)撤去水平恒力F时物块的速度;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数;
(3)水平恒力F的大小.
正确答案
解:(1)由表中数据可得:
物块沿斜面加速下滑的加速度大小a1==2m/s2
由v2=2a1s
代入数据,解得v==4m/s
(2)物块沿水平面减速滑行时,加速度大小a2==2m/s2
在水平面上由牛顿第二定律得μmg=ma2
解得μ==0.2
(3)物块沿斜面加速下滑时
mgsinθ-Fcosθ-μ(mgcosθ+Fsinθ)=ma1
代入数据,解得F=2.6N
答:(1)撤去水平恒力F时物块的速度为4m/s;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数为0.2;
(3)水平恒力F的大小为2.6N.
解析
解:(1)由表中数据可得:
物块沿斜面加速下滑的加速度大小a1==2m/s2
由v2=2a1s
代入数据,解得v==4m/s
(2)物块沿水平面减速滑行时,加速度大小a2==2m/s2
在水平面上由牛顿第二定律得μmg=ma2
解得μ==0.2
(3)物块沿斜面加速下滑时
mgsinθ-Fcosθ-μ(mgcosθ+Fsinθ)=ma1
代入数据,解得F=2.6N
答:(1)撤去水平恒力F时物块的速度为4m/s;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数为0.2;
(3)水平恒力F的大小为2.6N.
一个静止的物体,质量是7Kg,只受14N恒力的作用下运动,求:
(1)3s末的速度大小;
(2)3s内的位移大小;
(3)第4s秒内的位移大小.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得:
物体加速度 a==
=2m/s2;
3s末的速度为 v3=at=6m/s
(2)3s内的位移为 x3==
=9m
(3)第4s内的位移 S4=v3t4+=6×1+
=7m
答:
(1)3s末的速度大小为6m/s;
(2)3s内的位移大小是9m;
(3)第4s秒内的位移大小是7m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得:
物体加速度 a==
=2m/s2;
3s末的速度为 v3=at=6m/s
(2)3s内的位移为 x3==
=9m
(3)第4s内的位移 S4=v3t4+=6×1+
=7m
答:
(1)3s末的速度大小为6m/s;
(2)3s内的位移大小是9m;
(3)第4s秒内的位移大小是7m.
如图所示,由倾角45°光滑斜面和半径为R的
光滑圆周组成的轨道固定在竖直平面内,斜面和圆周之间有小圆弧平滑连接.小球(半径较小)以一定的初速度在斜面的最高点沿斜面释放,小球始终贴着轨道内侧过最高点做完整的顺时针运动,已知重力加速度为g,则小球通过斜面的最长时间为( )
正确答案
解析
解:小球在最高点的速度最小时,通过斜面的时间最长.根据mg=
得:,
设到达斜面顶端的速度为v2,根据动能定理得:
mgR=
解得:v2=.
小球在斜面上运动的加速度为:a==
根据
得:t=
故选:B.
如图质量为m的物体放在光滑的水平面上,在与水平方向成θ角的拉力F的作用下沿水平面运动,则物体对水平面的压力为______,物体运动的加速度为______.
正确答案
mg-Fsinθ
解析
解:竖直方向:压力为:N=mg-Fsinθ,
水平方向由牛顿第二定律有:Fcosθ=ma,
得加速度为:a=
故答案为:mg-Fsinθ,
(2015秋•长沙校级月考)如图是汽车运送圆柱形工件的示意图,图中P、Q、N是固定在车体上的压力传感器,假设圆柱形工件表面光滑,汽车静止不动时Q传感器示数为零,P、N传感器示数不为零.当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零.已知sin15°=0.26,cos15°=0.97,tan15°=0.27,g=10m/s2.则汽车向左匀加速启动的加速度可能为( )
正确答案
解析
解:当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零,受力分析如图.
根据牛顿第二定律得
FQ+mg=FNcos15°…①
F合=FNsin15°=ma…②
由①②知:a=tan15°=
×0.27+10×0.27=0.27
+2.7≥2.7m/s2,故可能的为AB选项.
故选:AB
扫码查看完整答案与解析