- 牛顿第二定律
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两倾斜的平行滑杆上分别套A、B两圆环,两环上均用细线悬吊着物体,如图所示.当它们都沿滑杆向下滑动时(环、物保持相对静止),A的悬线与杆垂直,B的悬线竖直向下,则( )
正确答案
解析
解:A、左图,物体受重力和拉力两个力,两个力的合力不等于零,知物体与A以共同的加速度向下滑,对物体有:
a=,则A的加速度为gsinθ,做匀加速直线运动,对A环分析,设摩擦力为f,有
Mgsinθ-f=Ma,解得f=0.所以A环与杆间没有摩擦力.故AC错误.
B、右图,物体处于竖直状态,受重力和拉力,因为加速度方向不可能在竖直方向上,所以两个力平衡,物体做匀速直线运动,所以B环也做匀速直线运动.知B环受重力、支持力、拉力和摩擦力处于平衡.故B错误D正确.
故选:D.
如图所示,传送带保持1m/s的速度运动,现将一质量为0.5kg的小物体从传送带左端放上,设物体与皮带间动摩擦因数为0.1,传送带两端水平距离为2.5m,则物体从左端运动到右端所经历的时间为( )
正确答案
解析
解:物块的加速度:a==μg=0.1×10=1m/s2.
当速度达到1m/s时,物块的位移:x==
<2.5m.知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=;
物体从a点运动到b点所经历的时间:t=t1+t2=1+2=3s.
故选:C.
斜面上的物体受到平行于斜面向下的拉力F作用,0-6s内F随时间变化的图象(图1)及物体运动的v-t图象(图2),6s后撤去拉力,由图象中的信息,下列哪个物理量无法求出( )
正确答案
解析
解:A、v-t图象的斜率表示加速度,故0-2s内的加速度a:a=,故A错误;
B、C、D、加速阶段:F1+Gx-f=ma
匀速阶段:F2+Gx-f=0
减速阶段:Gx-f=ma′
联立解得:m=1kg
a′=-2m/s2
Gx-f=2N
不知道斜面的坡角,故无法求解摩擦力;
本题选无法求出的物理量,故选:D.
水上滑梯可简化成如图所示的模型,斜槽AB和水平槽BC平滑连接,斜槽AB的竖直高度H=6.0m,倾角θ=37°.水平槽BC长d=2.0m,BC面与水面的距离h=0.80m,人与AB、BC间的动摩擦因数均为μ=0.10.取重力加速度g=10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6.一小朋友从滑梯顶端A点无初速地自由滑下,求:
(1)小朋友沿斜槽AB下滑时加速度的大小a;
(2)小朋友滑到C点时速度的大小υ;
(3)在从C点滑出至落到水面的过程中,小朋友在水平方向位移的大小x.
正确答案
解:(1)小朋友沿AB下滑时,受力情况如图所示,根据牛顿第二定律得:
又 Ff=μFN,FN=mgcosθ
得小朋友沿AB下滑时加速度的大小为:a=gsinθ-μgcosθ=5.2 m/s2
(2)小朋友从A滑到C的过程中,根据动能定理得:
得小朋友滑到C点时速度的大小 v=10 m/s
(3)在从C点滑出至落到水面的过程中,小朋友做平抛运动,设此过程经历的时间为t,
小孩在水平方向的位移x=vt解得:x=4.0m.
答:(1)小朋友沿AB下滑时加速度的大小为5.2 m/s2;(2)小朋友滑到C点时速度的大小为10 m/s;
(3)从C点滑出至落到水面的过程中,小朋友在水平方向位移的大小为4m.
解析
解:(1)小朋友沿AB下滑时,受力情况如图所示,根据牛顿第二定律得:
又 Ff=μFN,FN=mgcosθ
得小朋友沿AB下滑时加速度的大小为:a=gsinθ-μgcosθ=5.2 m/s2
(2)小朋友从A滑到C的过程中,根据动能定理得:
得小朋友滑到C点时速度的大小 v=10 m/s
(3)在从C点滑出至落到水面的过程中,小朋友做平抛运动,设此过程经历的时间为t,
小孩在水平方向的位移x=vt解得:x=4.0m.
答:(1)小朋友沿AB下滑时加速度的大小为5.2 m/s2;(2)小朋友滑到C点时速度的大小为10 m/s;
(3)从C点滑出至落到水面的过程中,小朋友在水平方向位移的大小为4m.
放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系如图1所示和物块速度v与时间t 的关系如图2所示.
求:(1)物块的质量m;
(2)物块与地面之间的动摩擦因数μ;
(3)撤去拉力后物体还能滑行多远.
正确答案
解:(1)由v-t图象看出,物体在4s-6s做匀速直线运动,则f=F3=2N
由速度图象可知,2-4s物体加速度为:
a==
=
=2m/s2,F=3N
由牛顿第二定律得:F-f=ma
代入解得:m=0.5kg
(2)由f=μN=μmg
得:μ==
=0.4
(3)撤去推力后,物体由于惯性继续运动,根据动能定理,有:
-fx=0-
解得:x==2m
答:(1)物块的质量0.5kg;
(2)物块与地面之间的动摩擦因数0.4;
(3)撤去拉力后物体还能滑行2m.
解析
解:(1)由v-t图象看出,物体在4s-6s做匀速直线运动,则f=F3=2N
由速度图象可知,2-4s物体加速度为:
a==
=
=2m/s2,F=3N
由牛顿第二定律得:F-f=ma
代入解得:m=0.5kg
(2)由f=μN=μmg
得:μ==
=0.4
(3)撤去推力后,物体由于惯性继续运动,根据动能定理,有:
-fx=0-
解得:x==2m
答:(1)物块的质量0.5kg;
(2)物块与地面之间的动摩擦因数0.4;
(3)撤去拉力后物体还能滑行2m.
(2014春•铁岭校级月考)如图所示,光滑水平面上物体A和B以轻弹簧相连接,在水平拉力F作用下,以加速度a做直线运动.设A和B的质量分别为mA和mB,当突然撤掉力F时,A和B的加速度分别为aA=______,aB=______.
正确答案
a
-
解析
解:隔离对A分析,根据牛顿第二定律得,弹簧的弹力F弹=mAa,撤去F的瞬间,弹簧的弹力不变,
对A,,
对B,.
故答案为:a,
如图一光滑斜面固定在水平地面上,用平行于斜面的力F拉质量为m的物体,可使它匀速向上滑动;若改用大小为3F的力,仍平行斜面向上拉该物体,让物体从底部由静止开始运动,已知斜面长为L,物体的大小可以忽略,求:
(1)在3F力的作用下,物体到达斜面顶端的速度;
(2)如果3F作用一段时间后撤去,物体恰能达到斜面顶端,求3F力作用的时间为多少.
正确答案
解:(1)设斜面倾角为θ,在物体匀速运动时,对物体受力分析可得,
F-mgsinθ=0
当用3F的拉力时,设物体的加速度为a,到达顶端时速度为V,
由牛顿第二定律可得,
3F-mgsinθ=ma
由速度位移的关系式可得,
v2-0=2aL
解得v=2,
(2)设3F的拉力至少作用t1时间,加速度为a1,撤去后加速度大小为a2
由牛顿第二定律可得,
3F-mgsinθ=ma1
F=mgsinθ=ma2物体加速上升的位移为,
S1=a1t12
物体减速上升的位移为,
S2=Vt-a2t22
物体运动的总位移等于斜面的长度L,
即 S1+S2=L
因为加速的末速度就是减速过程的初速度,
即 V=a1t1=a2t2
由以上方程联立解得 t1=.
答:(1)所以物体到达斜面顶端的速度为2,
(2)3F力作用的时间为.
解析
解:(1)设斜面倾角为θ,在物体匀速运动时,对物体受力分析可得,
F-mgsinθ=0
当用3F的拉力时,设物体的加速度为a,到达顶端时速度为V,
由牛顿第二定律可得,
3F-mgsinθ=ma
由速度位移的关系式可得,
v2-0=2aL
解得v=2,
(2)设3F的拉力至少作用t1时间,加速度为a1,撤去后加速度大小为a2
由牛顿第二定律可得,
3F-mgsinθ=ma1
F=mgsinθ=ma2物体加速上升的位移为,
S1=a1t12
物体减速上升的位移为,
S2=Vt-a2t22
物体运动的总位移等于斜面的长度L,
即 S1+S2=L
因为加速的末速度就是减速过程的初速度,
即 V=a1t1=a2t2
由以上方程联立解得 t1=.
答:(1)所以物体到达斜面顶端的速度为2,
(2)3F力作用的时间为.
质量为2kg的物体静止在水平地面上,现用12N的水平拉力使物体开始运动,2s末撤去拉力.已知物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力视为与滑动摩擦力相等.求:
(1)撤去拉力前,物体加速度的大小;
(2)撤去拉力时,物体瞬时速度的大小;
(3)撤去拉力后,物体还能滑行的距离.
正确答案
解:(1)撤去拉力前,设物体加速度为a,物体水平方向受力为:F-f=ma
竖直方向:f=μmg
代入数据得:a=4m/s2
(2)撤去拉力时,物体瞬时速度的大小:v=at=4×2=8m/s;
(3)撤去拉力后,物体做匀减速直线运动,加速度为:
撤去拉力后,物体还能滑行的距离:
答:(1)撤去拉力前,物体加速度的大小为4m/s2;
(2)撤去拉力时,物体瞬时速度的大小为8m/s;
(3)撤去拉力后,物体还能滑行的距离为16m.
解析
解:(1)撤去拉力前,设物体加速度为a,物体水平方向受力为:F-f=ma
竖直方向:f=μmg
代入数据得:a=4m/s2
(2)撤去拉力时,物体瞬时速度的大小:v=at=4×2=8m/s;
(3)撤去拉力后,物体做匀减速直线运动,加速度为:
撤去拉力后,物体还能滑行的距离:
答:(1)撤去拉力前,物体加速度的大小为4m/s2;
(2)撤去拉力时,物体瞬时速度的大小为8m/s;
(3)撤去拉力后,物体还能滑行的距离为16m.
(2015秋•南充期末)如图所示,在前进车厢的竖直后壁上放一个物体,物体与壁间的动摩擦因数为0.5,要使物体不致下滑(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),车厢前进的加速度至少为______m/s2.(重力加速度为10m/s2)
正确答案
解:设物体的质量为m,在竖直方向上,由平衡条件得:mg=f,
摩擦力:f=μFN,FN为物体所受水平弹力.在水平方向上,由牛顿第二定律得:FN=ma.
解得:a=m/s2=20 m/s2.
故答案为:20
解析
解:设物体的质量为m,在竖直方向上,由平衡条件得:mg=f,
摩擦力:f=μFN,FN为物体所受水平弹力.在水平方向上,由牛顿第二定律得:FN=ma.
解得:a=m/s2=20 m/s2.
故答案为:20
如图所示,三个质量相同的物块A、B、C,用两个轻弹簧和一轻绳相连,挂在天花板上,处于平衡状态.现将A、B之间的轻线剪断,在刚剪断后的瞬间,三个物体的加速度分别是(加速度的方向以竖直向下为正):A的加速度aA=______;B的加速度aB=______;C的加速度aC=______.
正确答案
-2g
2g
0
解析
解:抓住剪断绳的瞬间,绳的弹力立即消失,而弹簧弹力瞬间不变,所以分析:
对A受力分析有:
剪断前平衡有:F=mg+F绳 ①
剪断瞬间:aA==
; ②
对B进行受力分析有:
剪断前平衡有:F绳=mg+F弹BC ③
剪断瞬间有:aB=④
对C进行受力分析有:
剪断前平衡:F弹BC=mg ⑤
剪断瞬间:aC=⑥
由⑤⑥知C的加速度为aC=0;
把⑤代入④得B的加速度aB=2g,方向向下
把⑤和③代入②得A的加速度大小为aA=2g,方向向上
因为取向下为正方向
故答案为:-2g,2g,0
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