- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图,公共汽车沿水平面向右做匀变速直线运动,小球A用细线悬挂车顶上,质量为m的一位中学生手握扶杆,始终相对于汽车静止地站在车箱底板上.学生鞋底与公共汽车间的动摩擦因数为μ.若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角,则此刻公共汽车对学生产生的作用力的大小和方向为( )
正确答案
解析
解:以小球为研究对象,根据牛顿第二定律,得:
m球gtanθ=m球a
得到a=gtanθ
以人为研究对象,人与球的加速度相同,均水平向左
作出人的受力图,如图,设汽车对学生的作用力与竖直方向的夹角为α,根据牛顿第二定律,得:
mgtanα=ma,F=将a=gtanθ代入得:
α=θ,F=,方向斜向左上方.
故ACD错误,B正确
故选:B.
一平板车,质量M=100kg,停在水平路面上,车身的平板离地面的高度h=1.25m.一质量m=50kg的滑块置于车的平板上,它到车板末端的距离b=1.00m,与车板间的动摩擦因素μ=0.20,如图所示,今对平板车施一水平方向的恒力,使车向前行驶,结果滑块从车板上滑落,滑块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离s0=2.00m.求滑块落地时,落地点到车尾的距离s.(不计路面与平板车间以及轮轴的摩擦,g=10m/s2)
正确答案
解:对滑块:,
对车:,
解得F=500N,t1=1s,
以m为研究对象进行分析,m在车板上的水平方向只受一个摩擦力f的作用,为:f=μmg,
根据牛顿第二定律得:f=ma1
a1=μg=2m/s2,
物块在平板车的加速度为a2=
滑块离开车后,对车,
滑块平抛落地时间.
从离开小车至滑块落地,对滑块s1=v1t2=a1t1t2=1(m)
对车
故s=s2-s1=1.625(m)
答:滑块落地时,落地点到车尾的距离s为1.625m.
解析
解:对滑块:,
对车:,
解得F=500N,t1=1s,
以m为研究对象进行分析,m在车板上的水平方向只受一个摩擦力f的作用,为:f=μmg,
根据牛顿第二定律得:f=ma1
a1=μg=2m/s2,
物块在平板车的加速度为a2=
滑块离开车后,对车,
滑块平抛落地时间.
从离开小车至滑块落地,对滑块s1=v1t2=a1t1t2=1(m)
对车
故s=s2-s1=1.625(m)
答:滑块落地时,落地点到车尾的距离s为1.625m.
质量m=5kg物体可视为质点,在沿斜面向上的恒定的拉力F=60N的拉力作用下由静止开始从倾角为37°的斜坡底端向上运动,经过2.5s撤去拉力F,此过程走过的距离为6.25m.已知物体和路面间摩擦因数恒定,求再经过2.5s物体离斜面底端多远.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:沿斜面运动过程中,物体所受支持力为:N=G2=mgcos37°=40N,
摩擦力为:f=μN
过程一:物体在恒定的拉力F=60N的拉力作用下沿斜面匀加速向上运动,受力分析如图甲所示
s1=a1t12,
代入数据解得:a1=2m/s2
沿着斜面方向,由牛顿第二定律有:F-f-mgsinθ=ma1,
代入数据解得:μ=0.5
2.5s末速度v=a1t1,
解得:v=5m/s;
过程二:物体沿斜面向上做匀减速直线运动,此时受力情况如图乙所示
G1=mgsinθ
由牛顿第二定律有:f+mgsinθ=ma2,
代入数据解得:a2=10m/s2
运动到最高点速度为0,则v-a2t2=0,
代入数据解得:t2=0.5s
沿斜面向上运动的位移为:s2=vt2-a2t22,
代入数据得:s2=1.25m;
过程三:物体到达最高点开始沿斜面向下做匀加速直线运动,此时受力情况如图丙所示
由牛顿第二定律有:mgsinθ-f=ma3,
代入数据解得:a3=2m/s2,
t3=2.5-t2
s3=,
代入数据解得:s3=4m
则再经过2.5s物体与底端相距为:
L=s1+s2-s3=3.5m.
答:再经过2.5s物体离斜面底端3.5m
解析
解:沿斜面运动过程中,物体所受支持力为:N=G2=mgcos37°=40N,
摩擦力为:f=μN
过程一:物体在恒定的拉力F=60N的拉力作用下沿斜面匀加速向上运动,受力分析如图甲所示
s1=a1t12,
代入数据解得:a1=2m/s2
沿着斜面方向,由牛顿第二定律有:F-f-mgsinθ=ma1,
代入数据解得:μ=0.5
2.5s末速度v=a1t1,
解得:v=5m/s;
过程二:物体沿斜面向上做匀减速直线运动,此时受力情况如图乙所示
G1=mgsinθ
由牛顿第二定律有:f+mgsinθ=ma2,
代入数据解得:a2=10m/s2
运动到最高点速度为0,则v-a2t2=0,
代入数据解得:t2=0.5s
沿斜面向上运动的位移为:s2=vt2-a2t22,
代入数据得:s2=1.25m;
过程三:物体到达最高点开始沿斜面向下做匀加速直线运动,此时受力情况如图丙所示
由牛顿第二定律有:mgsinθ-f=ma3,
代入数据解得:a3=2m/s2,
t3=2.5-t2
s3=,
代入数据解得:s3=4m
则再经过2.5s物体与底端相距为:
L=s1+s2-s3=3.5m.
答:再经过2.5s物体离斜面底端3.5m
一个物体置于水平面上,受一水平拉力F作用沿水平面运动,其加速度a随拉力F的变化如图所示,g=10m/s2,由此可知,物体与水平面间的动摩擦因数μ=______,物体的质量m=______kg.
正确答案
12
解析
解:对物体受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:F-μmg=ma;
解得:a=;
代入数据,有:
1.0=
0.5=
解得:,m=12kg;
故答案为:,12.
如图①所示,高空滑索是一种勇敢者的运动项目.如果一个人用轻绳通过轻质滑环悬吊在足够长的倾斜钢索上运动,在下滑过程中可能会出现如图②(绳与钢索垂直)和如图③(绳竖直)所示的两种情形.不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、图2中,对人受力分析,受重力和拉力,由于两个力不共线,故合力一定不为零;做直线运动,故合力与速度共线,做匀加速直线运动;
拉力T=mgsin60°=mg,故A正确,B错误;
C、D、图3的情形中,人受重力和拉力,若合力不为零,合力与速度不共线,不可能做直线运动,故合力一定为零,人做匀速直线运动,故T=mg;环做匀速运动,合力为零,受细线的拉力、支持力和摩擦力,三力平衡,如图所示;
故C正确,D错误;
故选:AC.
如图所示,平板小车B静止在光滑水平面上,现用F=12N的水平恒力向左拉动小车,当小车B速度为v0时,将小物体A无初速地轻放在小车B的左端(不计此时的能量损失),A滑到B的右端而恰不掉下.已知A、B间的动摩擦因数μ=0.4,小车长L=1m,mA=1kg,mB=4kg,求v0的大小.(取g=l0m/s2)
正确答案
解:物体A加速度为a1,小车加速度为a2
由牛顿运动定律知
μmAg=mAa
F-μmAg=mBa
物体A到达B右端速度为v1=a1t
位移为x1=,
此时小车B速度为v2=v0+a2t,
位移为x2=v,
若恰好不掉,则v1=v2
x2-x1=L
联立以上各式解得v0=2m/s
答:v0的大小为2m/s.
解析
解:物体A加速度为a1,小车加速度为a2
由牛顿运动定律知
μmAg=mAa
F-μmAg=mBa
物体A到达B右端速度为v1=a1t
位移为x1=,
此时小车B速度为v2=v0+a2t,
位移为x2=v,
若恰好不掉,则v1=v2
x2-x1=L
联立以上各式解得v0=2m/s
答:v0的大小为2m/s.
如图所示,光滑水平面上有一块木板,质量M=1.0kg,长度L=1.0m.在木板的最左端有一个小滑块(可视为质点),质量m=1.0kg.小滑块与木板之间的动摩擦因数μ=0.30.开始时它们都处于静止状态.某时刻起对小滑块施加一个F=8.0N水平向右的恒力,此后小滑块将相对木板滑动.g取l0m/s2,求:
(1)小滑块和木板的加速度大小;
(2)小滑块离开木板时的速度大小;
(3)要使小滑块在木板上滑动时的加速度始终是木板加速度的2倍,需将恒力F改为多大?
正确答案
解:(1)M靠m给的水平向右摩擦力提供加速度,加速度最大值为
aM=
m的加速度为
am=
(2)L=
代入解得t=1s
小滑块离开木板时的速度大小为vm=amt=5m/s
(3)由am=2aM得,2=
代入解得,F=9N
答:
(1)小滑块和木板的加速度大小分别为3m/s2和5m/s2;
(2)小滑块离开木板时的速度大小是5m/s;
(3)要使小滑块在木板上滑动时的速度始终是木板速度的2倍,需将恒力F改为9N.
解析
解:(1)M靠m给的水平向右摩擦力提供加速度,加速度最大值为
aM=
m的加速度为
am=
(2)L=
代入解得t=1s
小滑块离开木板时的速度大小为vm=amt=5m/s
(3)由am=2aM得,2=
代入解得,F=9N
答:
(1)小滑块和木板的加速度大小分别为3m/s2和5m/s2;
(2)小滑块离开木板时的速度大小是5m/s;
(3)要使小滑块在木板上滑动时的速度始终是木板速度的2倍,需将恒力F改为9N.
我国《侵权责任法》第87条“高空坠物连坐”条款规定:建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害,难以确定具体侵权人的,除能够证明自己不是侵权人外,由可能加害的建筑物使用人给予补偿.近日,绵阳一小伙就借助该条款赢得了应有的赔偿.假设质量为5.0kg的物体,从离地面36m高处,由静止开始加速下落,下落过程中阻力恒定,经3s落地.试求:
(1)物体下落的加速度的大小;
(2)下落过程中物体所受阻力的大小.(g取10m/s2)
正确答案
解:(1)由x=at2得:
a==
m/s2=8m/s2
(2)根据牛顿第二定律得:
mg-f=ma
解得:f=mg-ma=50-5×8N=10N
答:(1)物体下落的加速度大小为8m/s2
(2)下落过程中物体所受阻力的大小为10N.
解析
解:(1)由x=at2得:
a==
m/s2=8m/s2
(2)根据牛顿第二定律得:
mg-f=ma
解得:f=mg-ma=50-5×8N=10N
答:(1)物体下落的加速度大小为8m/s2
(2)下落过程中物体所受阻力的大小为10N.
如图所示,长为L的细绳上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上,在细线的下端另一个质量为m的铁球(可视作质点),球离地的高度h=L,当绳受到大小为3mg的拉力时就会断裂.现让环与球一起以
的速度向右运动,在A处环被挡住而立即停止,A离右墙的水平距离也为L.不计空气阻力,已知当地的重力加速度为g,试求:
(1)在环由运动到被挡住而立即停止瞬间绳对小球的拉力大小如何变化?变化了多少?
(2)在环停止以后的运动过程中,铁球的第一次碰撞点离墙角B点的距离是多少?
正确答案
解:(1)在环被挡住而立即停止后,小球立即以速率v绕A点做圆周运动,根据牛顿第二定律和圆周运动的向心力公式有:F-mg=m
解得,绳对小球的拉力大小为:F=3mg
所以绳对铁球的拉力变大,增加为F-mg=2mg.
(2)根据计算可知,在环被A挡住的瞬间绳恰好断裂,此后小球做平抛运动.
假设小球直接落到地面上,则:h=L=
球的水平位移:x=vt=2L>L
所以小球先与右边的墙壁碰撞后再落到地面上
设球平抛运动到右墙的时间为t′,则t′=
小球下落的高度h′==
所以求的第一次碰撞点距B的距离为:H=L-
答:
(1)在环由运动到被挡住而立即停止瞬间绳对铁球的拉力变大,增加了2mg.
(2)铁球的第一次碰撞点离墙角B点的距离是.
解析
解:(1)在环被挡住而立即停止后,小球立即以速率v绕A点做圆周运动,根据牛顿第二定律和圆周运动的向心力公式有:F-mg=m
解得,绳对小球的拉力大小为:F=3mg
所以绳对铁球的拉力变大,增加为F-mg=2mg.
(2)根据计算可知,在环被A挡住的瞬间绳恰好断裂,此后小球做平抛运动.
假设小球直接落到地面上,则:h=L=
球的水平位移:x=vt=2L>L
所以小球先与右边的墙壁碰撞后再落到地面上
设球平抛运动到右墙的时间为t′,则t′=
小球下落的高度h′==
所以求的第一次碰撞点距B的距离为:H=L-
答:
(1)在环由运动到被挡住而立即停止瞬间绳对铁球的拉力变大,增加了2mg.
(2)铁球的第一次碰撞点离墙角B点的距离是.
如图所示,水平恒力F=20N,把质量m=0.6kg的木块压在竖直墙上,木块离地面的高度H=6m.木块从静止开始向下作匀加速运动,经过2s到达地面.求:
(1)木块下滑的加速度a的大小;
(2)画出木块的受力示意图(画在图右的木块上);
(3)木块与墙壁之间的滑动摩擦系数(g取10m/s2).
正确答案
解:(1)由位移时间公式得,
解得
(2)如图.
(3)由牛顿第二定律
得
答:(1)木块下滑的加速度a的大小为3m/s2.
(2)受力图如图所示.
(3)木块与墙壁之间的滑动摩擦系数为0.21.
解析
解:(1)由位移时间公式得,
解得
(2)如图.
(3)由牛顿第二定律
得
答:(1)木块下滑的加速度a的大小为3m/s2.
(2)受力图如图所示.
(3)木块与墙壁之间的滑动摩擦系数为0.21.
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