- 牛顿第二定律
- 共12933题
一小圆盘静止在桌布上,位于一方桌的水平面的中央.桌布的一边与桌的AB边重合,如图.已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1,盘与桌面间的动摩擦因数为μ2.现突然以恒定的加速度a 将桌布抽离桌面,加速度的方向是水平的且垂直于AB边.求
(1)圆盘在桌布上和在桌面上运动的加速度大小a1和a2;
(2)若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a 满足的条件是什么?(以g表示重力加速度)
正确答案
解:(1)设圆盘的质量为m,在桌布从圆盘下抽出的过程中,盘的加速度为a1,有
μ1mg=ma1
解得a1=μ1g
桌布抽出后,盘在桌面上作匀减速运动,有:μ2mg=ma2,
解得a2=μ2g.
(2)设盘刚离开桌布时的速度为v1,移动的距离为x1,离开桌布后在桌面上在运动距离x2后便停下,
有 v12=2a1x1,v12=2a2x2
盘没有从桌面上掉下的条件是
x2≤l-x1
设桌布从盘下抽出的时间为t,在这段时间内桌布移动的距离为x,
而x=at2
x1=a1t2
而x=l+x1
由以上各式解得 a≥
答:(1)圆盘在桌布上和在桌面上运动的加速度大小分别是a1=μ1g,a2=μ2g;
(2)若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a 满足的条件是a≥.
解析
解:(1)设圆盘的质量为m,在桌布从圆盘下抽出的过程中,盘的加速度为a1,有
μ1mg=ma1
解得a1=μ1g
桌布抽出后,盘在桌面上作匀减速运动,有:μ2mg=ma2,
解得a2=μ2g.
(2)设盘刚离开桌布时的速度为v1,移动的距离为x1,离开桌布后在桌面上在运动距离x2后便停下,
有 v12=2a1x1,v12=2a2x2
盘没有从桌面上掉下的条件是
x2≤l-x1
设桌布从盘下抽出的时间为t,在这段时间内桌布移动的距离为x,
而x=at2
x1=a1t2
而x=l+x1
由以上各式解得 a≥
答:(1)圆盘在桌布上和在桌面上运动的加速度大小分别是a1=μ1g,a2=μ2g;
(2)若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a 满足的条件是a≥.
如图所示为一利用传输带输送货物的装置,物块(视为质点)自平台经斜面滑到一定恒定速度v运动的水平长传输带上,再由传输带输送到远处目的地.已知斜面高h=2.0m,水平边长L=4.0m,传输宽度d=2.0m,传输带的运动速度v=3.0m/s,物块与斜面间的动摩擦因数μ1=0.30,物块自斜面顶端下滑的初速度为零.沿斜面下滑的速度方向与传输带运动方向垂直.设物块通过斜面与传输带交界处时无动能损失,重力加速度g=10m/s2.
(1)为使物块滑到传输带上后不会从传输带边缘脱离,物块与传输带之间的动摩擦因数μ2至少为多少?
(2)当货物的平均流量(单位时间里输送的货物质量)稳定在η=40kg/s时,求单位时间里物块对传输带所做的功W1以及传输带对物块所做的功W2.
正确答案
解:(1)令m表示物块的质量,物块在斜面上滑动的加速度为:
根据匀变速直线运动的速度位移关系,物块在斜面上滑动距离为所以有:
以传输带为参照系,物块滑到传输带的初速度大小为:v0′==5m/s,
运动方向与传输带边缘的夹角α满足:
物块在传输带上作减速运动,其加速度大小为:
当物块与传输带相对静止时在传输带上运动的距离为:s′=,
物块不超过传输带宽的边缘对应的最小摩擦系数μ2应满足:
s′sinα==d,解得:μ2=0.5;
(2)传送带上与传送带间存在相对滑动的货物质量:m′=η•,
物块对传送带的摩擦力大小:f=μ2m′g=ηv0′,
单位时间内物块对传送带做功:W1=fvcos(π-α)=-ηv0′vcosα=-ηv2=-360J,
单位时间内传送带对物块做功:W2=ηv2-
ηv02=-140J;
答:(1)为使物块滑到传输带上后不会从传输带边缘脱离,物块与传输带之间的动摩擦因数μ2至少为0.5.
(2)单位时间里物块对传输带所做的功W1以为-360J,传输带对物块所做的功W2为-140J.
解析
解:(1)令m表示物块的质量,物块在斜面上滑动的加速度为:
根据匀变速直线运动的速度位移关系,物块在斜面上滑动距离为所以有:
以传输带为参照系,物块滑到传输带的初速度大小为:v0′==5m/s,
运动方向与传输带边缘的夹角α满足:
物块在传输带上作减速运动,其加速度大小为:
当物块与传输带相对静止时在传输带上运动的距离为:s′=,
物块不超过传输带宽的边缘对应的最小摩擦系数μ2应满足:
s′sinα==d,解得:μ2=0.5;
(2)传送带上与传送带间存在相对滑动的货物质量:m′=η•,
物块对传送带的摩擦力大小:f=μ2m′g=ηv0′,
单位时间内物块对传送带做功:W1=fvcos(π-α)=-ηv0′vcosα=-ηv2=-360J,
单位时间内传送带对物块做功:W2=ηv2-
ηv02=-140J;
答:(1)为使物块滑到传输带上后不会从传输带边缘脱离,物块与传输带之间的动摩擦因数μ2至少为0.5.
(2)单位时间里物块对传输带所做的功W1以为-360J,传输带对物块所做的功W2为-140J.
(2015秋•银川期末)如图,一儿童玩具静止在水平面上,一个幼儿用与水平方向成53°角的恒力拉着它沿水平面做直线运动,已知:拉力F=3.0N,玩具的质量m=0.5kg,经时间t=2.0秒,玩具移动了x=4m,这时幼儿松开手,问:玩具还能运动多远?(取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)
正确答案
解:对物体受力分析,由牛顿第二定律得,
Fcos53°-μ(mg-Fsin53°)=ma------①
跟据运动学公式 x=--------②
vm=at-------③
由①②③解得,μ=0.3 vm=4m/s,
松手后玩具做匀减速运动,
a′=μg=3m/s2
滑行距离为 x′==2.6m
答:还能滑行的距离为2.6m
解析
解:对物体受力分析,由牛顿第二定律得,
Fcos53°-μ(mg-Fsin53°)=ma------①
跟据运动学公式 x=--------②
vm=at-------③
由①②③解得,μ=0.3 vm=4m/s,
松手后玩具做匀减速运动,
a′=μg=3m/s2
滑行距离为 x′==2.6m
答:还能滑行的距离为2.6m
如图所示,P为位于某一高度处的质量为m的物块,B为位于水平地面上的质量为M的特殊长板,m:M=1:10,平板与地面间的动摩擦因数为μ=0.02,在板的上表面上方,存在一定厚度的相互作用区域,如图中画虚线的部分,当滑块P进入相互作用区时,B便有竖直向上的恒力f作用于P,f=αmg,α=51,f 对P的作用是P刚好不与B的上表面接触,在水平方向P、B之间没有相互作用力.已知物块P开始自由落下的时刻,板B向右的速度为V0=11m/s,P从开始下落到刚到达相互作用区所经历的时间T0=2.0s,设B板足够长,保证物块P总能落入B板上方的相互作用区,(g=10m/s2)
问:当B停止运动的那一时刻,P已经回到过初始位置几次?
正确答案
解:在物块P从刚开始下落到刚进入相互作用区的时间T0内,
板的加速度为:=μg=0.2m/s2
板的速度减少量为:△v1=aB0T0=0.4m/s
物块刚进入相互作用区时的速度为:Vy0=gT0
在相互作用区内物块P的加速度为:a==500m/s2
经过时间T,物块刚要到达B板的上表面速度变为零,有:Vy0=aT
在时间T内,B板的加速度为:aB==1.22m/s2
这段时间内速度的减小量为:△v2=aBT=0.0488m/s
当物块P的速度减到零后,又开始以加速度aB向上做加速度运动,经过时间T,离开相互作用区,在这段时间内,B板的速度减少量仍是△V2;物块离开相互作用区后,做加速度为g的竖直上抛运动,经过时间T0回到初始位置,在这段时间内,B板的速度减少量为△V1.
每当物块P完成一次上述过程,B板的速度减少量为:△v=2△v1+2△v2=0.8976m/s
由以上各式可得:△v=2μgT0+
设在物块P第n次回到起始位置时,B板的速度是Vn,则有:Vn=V0-n△V,
当Vn=V0-n△V<0时可得n
说明当B开始停止的那一时刻,P已经回到了初始位置12次了.
答:B停止运动的那一时刻,P已经回到过初始位置12次
解析
解:在物块P从刚开始下落到刚进入相互作用区的时间T0内,
板的加速度为:=μg=0.2m/s2
板的速度减少量为:△v1=aB0T0=0.4m/s
物块刚进入相互作用区时的速度为:Vy0=gT0
在相互作用区内物块P的加速度为:a==500m/s2
经过时间T,物块刚要到达B板的上表面速度变为零,有:Vy0=aT
在时间T内,B板的加速度为:aB==1.22m/s2
这段时间内速度的减小量为:△v2=aBT=0.0488m/s
当物块P的速度减到零后,又开始以加速度aB向上做加速度运动,经过时间T,离开相互作用区,在这段时间内,B板的速度减少量仍是△V2;物块离开相互作用区后,做加速度为g的竖直上抛运动,经过时间T0回到初始位置,在这段时间内,B板的速度减少量为△V1.
每当物块P完成一次上述过程,B板的速度减少量为:△v=2△v1+2△v2=0.8976m/s
由以上各式可得:△v=2μgT0+
设在物块P第n次回到起始位置时,B板的速度是Vn,则有:Vn=V0-n△V,
当Vn=V0-n△V<0时可得n
说明当B开始停止的那一时刻,P已经回到了初始位置12次了.
答:B停止运动的那一时刻,P已经回到过初始位置12次
“雪豹-10”是由中国航天科工集团公司自主研制的排爆机器人,主要用于处置或销毁爆炸可疑物的专用器材,避免不必要的人员伤亡,假设“雪豹-10”在执行某次排爆任务时运动的x-t图象如图所示,下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、x-t图象中斜率代表速度,根据图象可知,前3s速度先增加后减小到0,3-5s物体的位移不变,速度为0,之后速度一直增加,故“雪豹-10”的运动过程为:先加速后减速,停止运动一段时间后,做加速运动,故AB错误;
C、据图得:前7s内“雪豹-10”的位移为7m,路程不能确定,故C错误;
D、根据平均速度公式得:,故D正确;
故选:D.
如图所示,一个人用与水平方向成37°的力F=10N推一个静止在水平面上质量为2kg的物体,物体和地面间的动摩擦因数为0.25.(cos37°=0.8,sin37°=0.6,g取10m/s2)求:
(1)物体的加速度;
(2)4s末物体的位移多大?
正确答案
解:(1)受力分析如下图所示:
物体在水平方向的合力产生加速度:Fcos37°-f=ma
物体在竖直方向上所受合力为零:FN-mg-Fsin37°=0
滑动摩擦力为:f=μFN
所以物体产生的加速度为:a==
=0.75m/s2;
(2)由位移公式x=at2得物体在4s内的位移为:x=
×0.75×42m=6m
答:(1)物体的加速度为0.75m/s2;
(2)4s末物体的位移为6m.
解析
解:(1)受力分析如下图所示:
物体在水平方向的合力产生加速度:Fcos37°-f=ma
物体在竖直方向上所受合力为零:FN-mg-Fsin37°=0
滑动摩擦力为:f=μFN
所以物体产生的加速度为:a==
=0.75m/s2;
(2)由位移公式x=at2得物体在4s内的位移为:x=
×0.75×42m=6m
答:(1)物体的加速度为0.75m/s2;
(2)4s末物体的位移为6m.
一根轻绳跨过一竖直悬挂的光滑定滑轮,轻绳一端系着一个物体,一个人抓着轻绳的另一端,已知物体与人的质量之比为2:3,若人匀速向上爬,重力加速度为g,则物体上升的加速度大小为( )
正确答案
解析
解:人相对于轻绳匀速上爬时,拉力与人的重力相等,有:T=mg,
对物体分析,根据牛顿第二定律得,物体上升的加速度为:
a==
=
g.
故选:B.
如图所示,两个质量相同的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如果它们分别受到水平推力F1和F2作用,且F1>F2,则A施于B的作用力的大小为( )
正确答案
解析
解:设两物体的质量均为m,这两物体在F1和F2的作用下,具有相同的加速度为:a=,方向与F1相同.
物体A和B之间存在着一对作用力和反作用力,设A施于B的作用力为FN(方向与F1方向相同).用隔离法分析物体B在水平方向受力FN和F2,
根据牛顿第二定律有:FN-F2=ma,解得:FN=(F1+F2),故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
(单选)如图所示,水平桌面由粗糙程度不同的AB、BC两部分组成,且AB=BC,小物块P(可视为质点)以某一初速度从A点滑上桌面,最后恰好停在C点,已知物块经过AB与BC两部分的时间之比为1:4,则物块P与桌面上AB、BC部分之间的动摩擦因数μ1、μ2之比为(P物块在AB、BC上所做的运动均可看作匀变速直线运动)( )
正确答案
解析
解:设到达B点速度为v1,由于AB与BC段的位移,有:
其中:t1:t2=1:4
故:
AB段的加速度为:a1=
BC段的加速度为:a2=
根据牛顿第二定律,有:
AB段:-μ1mg=ma1
BC段:-μ2mg=ma2
解得:μ1:μ2=a1:a2=8:1
故选:D.
如图所示,地面上放一木箱,质量为40kg,用与水平方向成370角,大小为100N的力推木箱,恰好使木箱匀速前进.若用大小为100N,方向与水平成370角的力斜向上方拉木箱,木箱加速运动(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8))求:
(1)木箱与地面的动摩擦因素.
(2)木箱加速运动时的加速度大小.
正确答案
解:(1)以木箱为研究对象,因为物体匀速运动,物体的受力如右图所示.故根据平衡条件有:
FN-mg-Fsin37°=0
Fcos37°-Ff=0
又 Ff=μFN
解得:μ==
=0.17;
(2)当F斜向上拉时,物体的受力如右图所示.根据牛顿第二定律有:
FN′+Fsin37°-mg=0
Fcos37°-Ff=ma
又 Ff′=μFN′
解得:a=[Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)]
=×[100×0.8-0.17×(400-100×0.6)]
=0.56m/s2;
答:
(1)木箱与地面的动摩擦因数为0.17.
(2)木箱加速运动时的加速度大小为0.56m/s2.
解析
解:(1)以木箱为研究对象,因为物体匀速运动,物体的受力如右图所示.故根据平衡条件有:
FN-mg-Fsin37°=0
Fcos37°-Ff=0
又 Ff=μFN
解得:μ==
=0.17;
(2)当F斜向上拉时,物体的受力如右图所示.根据牛顿第二定律有:
FN′+Fsin37°-mg=0
Fcos37°-Ff=ma
又 Ff′=μFN′
解得:a=[Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)]
=×[100×0.8-0.17×(400-100×0.6)]
=0.56m/s2;
答:
(1)木箱与地面的动摩擦因数为0.17.
(2)木箱加速运动时的加速度大小为0.56m/s2.
扫码查看完整答案与解析