- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,小车在水平路面上加速向右运动,一个质量为m的小球,用一条水平绳和一条斜绳(斜绳与竖直方向θ=30°),把该小球系于车内,不计绳的质量,求下列情况下,两绳对小球的拉力大小.
(1)车以加速度a1=运动;
(2)车以加度度a2=g运动.
正确答案
解:(1)设OA、OB绳张力分别为TA、TB
TA=0时,加速度为a0 则a0=g•tanθ=g,
a1=<a0
知A绳处于绷紧状态,则:TBsinθ-TA=ma1…①
TBcosθ=mg…②
由①②得:TA=mg,TB=
mg
(2)因为a2=g>a0
可知TA=0
设OB绳与竖直方向夹角为α
则TBcosα=mg…③
TBsinα=ma2…④
由③④得TB=mg.
答:(1)车以加速度运动,两绳的拉力各为
、
.
(2)车以加度度g运动,两绳的拉力各为0、
.
解析
解:(1)设OA、OB绳张力分别为TA、TB
TA=0时,加速度为a0 则a0=g•tanθ=g,
a1=<a0
知A绳处于绷紧状态,则:TBsinθ-TA=ma1…①
TBcosθ=mg…②
由①②得:TA=mg,TB=
mg
(2)因为a2=g>a0
可知TA=0
设OB绳与竖直方向夹角为α
则TBcosα=mg…③
TBsinα=ma2…④
由③④得TB=mg.
答:(1)车以加速度运动,两绳的拉力各为
、
.
(2)车以加度度g运动,两绳的拉力各为0、
.
一根能承受最大拉力为528N的绳索悬于窗口,质量为60kg的消防队员借助这根绳子下滑到地面,他在下滑时必须控制自己握绳的力,使其下滑的加速度不能小于______(不计空气阻力).
正确答案
1m/s2
解析
解:考虑临界情况,有:
mg-T=ma
解得:
a=g-=9.8-
=1m/s2
故答案为:1m/s2.
n个完全相同的木块并列地放在水平地面上,如图所示.已知木块质量为m,木块与地面间的动摩擦因数为μ.当木块1受到水平力F的作用向前做匀加速运动时,木块3对木块4的作用力大小为:______.
正确答案
F′=.
解析
解:对整体分析,加速度a=,
隔离对3后面的木块分析,根据牛顿第二定律有:F′-μ•(n-3)mg=(n-3)ma,
解得F′=.
故答案为:.
质量为10kg的物体在20N水平力作用下,从静止开始在光滑水平面上运动,运动5秒后撤去水平力.求物体从开始运动到10s末,物体经过的位移和10s末的速度?
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得F=ma
a==
=2 m/s2
10s末的速度V1=at1=10m/s
则撤去水平力后物体做匀速直线运动的速度 V2=V1=10m/s
(2)水平力作用5s物体的位移s1=a
=
=25m
撤去水平力5s内的位移,s2=v1t2=10×5=50m
所以物体从开始运动到10s末,物体经过的位移S=s1+s2=25+50=75m.
答:10s末的速度为10m/s,位移为75m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得F=ma
a==
=2 m/s2
10s末的速度V1=at1=10m/s
则撤去水平力后物体做匀速直线运动的速度 V2=V1=10m/s
(2)水平力作用5s物体的位移s1=a
=
=25m
撤去水平力5s内的位移,s2=v1t2=10×5=50m
所以物体从开始运动到10s末,物体经过的位移S=s1+s2=25+50=75m.
答:10s末的速度为10m/s,位移为75m.
如图所示(1),在粗糙的水平地面上,放有一块质量为m=1kg,初速度为v0的木块,现在加水平恒力F,方向与初速度的方向在同一条直线上,通过实验发现不同的F,物块在地面运动的时间t不同,且当-2N≤F<2N时,与F的关系如图(2)所示(设v0的方向为正、滑动摩擦力等于最大静摩擦力),则
(1)物块的初速度为多少?
(2)物块与地面间的动摩擦因素为多少?
(3)物块运动的时间t可能等于0.4s吗?说明原因.
正确答案
解:
(1)物块做匀减速运动至静止μmg-F=ma①
0=v0-at②
由①②得:③
由③式和图线斜率可得:又因m=1 kg 则v0=2 m/s
(2)由③式和图线截距可得:则μ=0.2
(3)当-2 N≤F<2 N时,由图线可知运动时间大于等于0.5 s;而当F的大小超过2 N时,物体就不可能静止,所以运动时间为无穷. 不可能;
答:(1)物块的初速度为2m/s
(2)物块与地面间的动摩擦因素为0.2
(3)物块运动的时间t不可能等于0.4s;当-2 N≤F<2 N时,由图线可知运动时间大于等于0.5 s;而当F的大小超过2 N时,物体就不可能静止,所以运动时间为无穷.
解析
解:
(1)物块做匀减速运动至静止μmg-F=ma①
0=v0-at②
由①②得:③
由③式和图线斜率可得:又因m=1 kg 则v0=2 m/s
(2)由③式和图线截距可得:则μ=0.2
(3)当-2 N≤F<2 N时,由图线可知运动时间大于等于0.5 s;而当F的大小超过2 N时,物体就不可能静止,所以运动时间为无穷. 不可能;
答:(1)物块的初速度为2m/s
(2)物块与地面间的动摩擦因素为0.2
(3)物块运动的时间t不可能等于0.4s;当-2 N≤F<2 N时,由图线可知运动时间大于等于0.5 s;而当F的大小超过2 N时,物体就不可能静止,所以运动时间为无穷.
历时四年的邯郸机场飞行区扩建工程于2015年2月5日正式投产使用.此次扩建按照4D级机场标准建设,机场跑道由2200米延长至2600米,可起降波音747系列和空客A319、A320等客机.设空客A320飞机质量m=7.0×104kg,起飞速度是70m/s.
(1)若起飞加速滑行过程中飞机发动机保持额定功率P=2.1×104kW不变,在起飞前瞬间加速度为a=3.0m/s2,求飞机在起飞前瞬间受到的阻力大小?
(2)若飞机在加速滑行过程中牵引力恒为F=2.0×105N,受到的平均阻力为f=6.0×104N.按照4D级机场标准要求,允许飞机在达到起飞速度的瞬间因故而停止起飞,立即关闭发动机,飞机以大小为2.0m/s2的加速度减速直至停下.为确保飞机不滑出跑道,则跑道的长度至少多长?
正确答案
解:(1)设机在起飞前瞬间牵引力大小为F1,受到的阻力大小f1,起飞速度v=70m/s,
则P=F1v…①
F1-f1=ma…②
代入数据解得…③
(2)设飞机起飞过程加速度为a1,减速过程加速度为a2,达到起飞速度应滑行距离为x1,因故减速滑行距离为x2,跑道的长度至少为x,
则F-f=ma1…④
v2=2a1x1…⑤
v2=2a2x2…⑥
x=x1+x2…⑦
代入数据解得x=2450m
答:(1)飞机在起飞前瞬间受到的阻力大小为9.0×104N;
(2)为确保飞机不滑出跑道,则跑道的长度至少为2450m.
解析
解:(1)设机在起飞前瞬间牵引力大小为F1,受到的阻力大小f1,起飞速度v=70m/s,
则P=F1v…①
F1-f1=ma…②
代入数据解得…③
(2)设飞机起飞过程加速度为a1,减速过程加速度为a2,达到起飞速度应滑行距离为x1,因故减速滑行距离为x2,跑道的长度至少为x,
则F-f=ma1…④
v2=2a1x1…⑤
v2=2a2x2…⑥
x=x1+x2…⑦
代入数据解得x=2450m
答:(1)飞机在起飞前瞬间受到的阻力大小为9.0×104N;
(2)为确保飞机不滑出跑道,则跑道的长度至少为2450m.
如图所示,一物体以初速度v0从表面光滑的斜面底端滑上斜面.斜面的倾角为θ,则物体在斜面向上滑动的过程中的加速度大小为______,加速度的方向为______,物体沿斜面能够上滑的最大距离为______.
正确答案
gsinθ
沿斜面向下
解析
解:对滑块受力分析,受重力和支持力,合力等于重力的下滑分力,根据牛顿第二定律,有:mgsinθ=ma
解得:a=gsinθ
沿着斜面向下,滑块做匀减速直线运动,根据速度位移关系公式,有:
-v02=2(-a)x
解得:x=
故答案为:gsinθ,沿斜面向下,.
一辆质量为0.40kg的遥控玩具车,从静止开始出发在平直轨道上行驶.已知发动机的牵引力为0.16N,玩具车在运动过程中受到的阻力为0.12N.求:
(1)玩具车在加速运动过程中的加速度大小
(2)玩具车开始加速运动6.0s内发生的位移.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得:F牵-f=ma
得a==
=0.1m/s2
(2)玩具车开始加速运动6.0s内发生的位移为
x==
m=1.8m
答:
(1)玩具车在加速运动过程中的加速度大小为0.1m/s2.
(2)玩具车开始加速运动6.0s内发生的位移是1.8m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得:F牵-f=ma
得a==
=0.1m/s2
(2)玩具车开始加速运动6.0s内发生的位移为
x==
m=1.8m
答:
(1)玩具车在加速运动过程中的加速度大小为0.1m/s2.
(2)玩具车开始加速运动6.0s内发生的位移是1.8m.
一辆以加速度 a做匀加速直线运动的汽车,如果在拖上一辆和它质量相同的挂车,两车受到地面的阻力相同,当汽车以相同的牵引力行使时,他们的加速度将为( )
正确答案
解析
解:设两车的质量为m,所受的阻力大小为f,牵引力大小为F.两车的加速度为a′.
根据牛顿第二定律得:
F-f=ma
F-2f=2ma′
则 =
=
>
则得 a′>
故选:C.
如图所示为阿特武德机的示意图,它是早期测量重力加速度的器械,由英国数学家和物理学家阿特武德于1784年制成.他将质量同为M的重物用绳连接后,放在光滑的轻质滑轮上,处于静止状态.再在一个重物上附加一质量为m的小重物,这时,由于小重物的重力而使系统做初速度为零的缓慢加速运动.
(1)所产生的微小加速度可表示为______.
(2)某同学利用秒表和刻度尺测出重物M下落的时间t和高度h,则重力加速度的表达式为:______.
正确答案
a=
g=.
解析
解:(1)对整体分析,整体所受的合力大小为mg,则整体的加速度a=.
(2)根据h=得,a=
,因为a=
.联立两式解得g=
.
故答案为:a=,g=
.
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