- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,传送带的水平部分ab=2m,斜面部分bc=4m,bc与水平面的夹角α=37°.一个小物体A与传送带的动摩擦因数μ=0.25,传送带沿图示的方向运动,速率v=2m/s.若把物体A轻放到a处,它将被传送带送到c点,且物体A不会脱离传送带.求物体A从a点被传送到c点所用的时间.(已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2)
正确答案
解:物体A轻放在a点后在摩擦力作用下向右做匀加速直线运动直到和传送带速度相等.在这一过程中有a1==μg
x1==0.8 m<ab.
经历时间为t1==
=0.8 s.
此后随传送带运动到b点的时间为t2==0.6 s.
当物体A到达bc斜面时,由于mgsin 37°=0.6mg>μmgcos 37°=0.2mg.所以物体A将再次沿传送带做匀加速直线运动,
其加速度大小为a2=gsin 37°-μgcos 37°=4 m/s2,
物体A在传送带bc上所用时间满足xbc=vt3+a2t
,代入数据得t3=1 s.(负值舍去)
则物体A从a点被传送到c所用时间为t=t1+t2+t3=2.4 s.
答:物体A从a点被传送到c点所用的时间为2.4s.
解析
解:物体A轻放在a点后在摩擦力作用下向右做匀加速直线运动直到和传送带速度相等.在这一过程中有a1==μg
x1==0.8 m<ab.
经历时间为t1==
=0.8 s.
此后随传送带运动到b点的时间为t2==0.6 s.
当物体A到达bc斜面时,由于mgsin 37°=0.6mg>μmgcos 37°=0.2mg.所以物体A将再次沿传送带做匀加速直线运动,
其加速度大小为a2=gsin 37°-μgcos 37°=4 m/s2,
物体A在传送带bc上所用时间满足xbc=vt3+a2t
,代入数据得t3=1 s.(负值舍去)
则物体A从a点被传送到c所用时间为t=t1+t2+t3=2.4 s.
答:物体A从a点被传送到c点所用的时间为2.4s.
一辆载货的汽车,总质量是4.0×103㎏,牵引力是4.8×103N,从静止开始运动,经过10s前进了40m.
求:(1)汽车运动的加速度;
(2)汽车所受到的阻力(设阻力恒定)
正确答案
解:(1)汽车从静止开始做匀加速运动,则有
s=
则得:加速度a==
=0.8m/s2
(2)由牛顿第二定律 F-f=ma
代入得 4800-f=4000×0.8
解得 阻力f=1600N
答:
(1)汽车运动的加速度是0.8m/s2;
(2)汽车所受到的阻力是1600N.
解析
解:(1)汽车从静止开始做匀加速运动,则有
s=
则得:加速度a==
=0.8m/s2
(2)由牛顿第二定律 F-f=ma
代入得 4800-f=4000×0.8
解得 阻力f=1600N
答:
(1)汽车运动的加速度是0.8m/s2;
(2)汽车所受到的阻力是1600N.
如图所示,将质量m=0.5kg的圆环套在固定的水平直杆上,环的直径略大于杆的截面直径,环与杆的动摩擦因数为μ=0.5对环施加一位于竖直平面内斜向上与杆夹角θ=53°的恒定拉力F=10N,使圆环从静止开始做匀加速直线运动.(取g=10m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求:
(1)圆环加速度a的大小;
(2)若F作用时间t=1s后撤去,圆环从静止开始到停共能运动多远.
正确答案
解:(1)对圆环,由牛顿第二定律得:Fcos53°-μ(Fsin53°-mg)=ma,解得:a=9m/s2;
(2)1s内物体的位移:x1=at2=4.5m,1s末物体的速度:v=at=9m/s,
撤去拉力后,圆环的加速度:a′==μg=5m/s2,
撤去拉力后圆环的位移:x2==8.1m,
圆环的总位移:x=x1+x2=12.6m;
答:(1)圆环加速度a的大小为9m/s2;
(2)若F作用时间t=1s后撤去,圆环从静止开始到停共能运动12.6m.
解析
解:(1)对圆环,由牛顿第二定律得:Fcos53°-μ(Fsin53°-mg)=ma,解得:a=9m/s2;
(2)1s内物体的位移:x1=at2=4.5m,1s末物体的速度:v=at=9m/s,
撤去拉力后,圆环的加速度:a′==μg=5m/s2,
撤去拉力后圆环的位移:x2==8.1m,
圆环的总位移:x=x1+x2=12.6m;
答:(1)圆环加速度a的大小为9m/s2;
(2)若F作用时间t=1s后撤去,圆环从静止开始到停共能运动12.6m.
甲、乙两位同学组成研究性学习小组来研究物体的超重和失重现象.他们在运动着的一升降机内做实验,站在磅秤上的甲同学发现了自已的体重增加了20%,于是乙同学对该过程中升降机的运动情况作出了如下判断,其中可能正确的是( )
正确答案
解析
解:甲同学站在磅秤上受重力和支持力,发现了自已的体重增加了20%,根据牛顿第二定律得出:
a==0.2g
该同学的加速度方向向上,那么此时的运动可能是以0.2g的加速度减速下降,也可能是以0.2g的加速度加速上升;
故选:BC.
质量分别为10kg和20kg的物体A和B,叠放在水平面上,如图,AB间的最大静摩擦力为10N,B与水平面间的摩擦系数μ=0.5,以力F作用于B使AB一同加速运动,则力F满足______ (g取10m/s)2.
正确答案
150N<F≤180N
解析
解:对整体分析,整体的最大静摩擦力fm=μ(mA+mB)g=0.5×300N=150N,
则拉力的最小值Fmin=fm=150N;
隔离对A分析,A的最大加速度a=,
再对整体分析,根据牛顿第二定律得,Fmax-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a,
解得最大拉力Fmax=μ(mA+mB)g+(mA+mB)a=0.5×300+30×1N=180N.
所以150N<F≤180N.
故答案为:150N<F≤180N
某举重运动员在地面上最多能举起160kg的杠铃
(1)若该运动员在升降机中能举起200kg的杠铃,求升降机加速度的大小和方向.
(2)若升降机以(1)中等大的加速度减速下降,求该运动员在升降机中举起杠铃的最大质量(g取10m/s2)
正确答案
解:(1)人的最大举力为1600N,
在升降机中,根据牛顿第二定律得,mg-F=ma,
解得a=.方向向下.
(2)根据牛顿第二定律得,F-m′g=m′a,
解得m′=.
答:(1)升降机加速度的大小为2m/s2,方向向下.
(2)运动员在升降机中举起杠铃的最大质量为133.3kg.
解析
解:(1)人的最大举力为1600N,
在升降机中,根据牛顿第二定律得,mg-F=ma,
解得a=.方向向下.
(2)根据牛顿第二定律得,F-m′g=m′a,
解得m′=.
答:(1)升降机加速度的大小为2m/s2,方向向下.
(2)运动员在升降机中举起杠铃的最大质量为133.3kg.
在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、体重计示数小于体重说明晓敏对体重计的压力小于重力,并不是体重变小.故A错误;
B、晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力,大小相等.故B正确;
C、电梯做向上的减速运动也会是失重状态,示数小于其重力.故C错误
D、以人为研究对象,mg-FN=ma 求得:.故D正确
故选:BD
把物体竖直地挂在劲度系数为1000N/m的弹簧下端,弹簧伸长2cm.如果把该物体放在动摩擦因数为0.20的水平地面上,用同一根弹簧沿水平方向拉物体,当物体匀速直线运动时弹簧伸长______cm.当弹簧伸长2cm时,物体的加速度为______m/s2.(g取10m/s2)
正确答案
0.4
8
解析
解:已知弹簧的劲度系数k=1000N/m,当弹簧伸长2cm时,弹簧的弹力为20N,即物体的重力为20N故其质量为2kg.
当物体放在动摩擦因数为0.20的水平地面上时,物体与地面间的滑动摩擦力大小f=μFN=μmg=4N,所以物体匀速运动时拉力大小等于摩擦力的大小即F=f=4N,根据胡克定律弹簧的伸长量=
=0.4cm
当弹簧伸长量为2cm时,弹簧的弹力大小为20N,物体水平方向受到拉力F=20N,摩擦阻力f=4N,知F合=F-f=ma,可得物体产生的加速度
a==8m/s2
故答案为:0.4,8
美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘NASA的飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”飞行员将飞艇开到6000m的高空后,让飞艇由静止下落,以模拟一种微重力环境.下落过程飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍,这样,可以获得持续25s之久的失重状态,大学生们就可以进行微重力影响的实验.紧接着飞艇又做匀减速运动,若飞艇离地面的最低高度为600m,重力加速度g取10m/s2,求
(1)飞艇在25s内所下落的高度
(2)在飞艇后来的减速过程中,座椅对质量m0=60kg大学生的支持力为多大?
正确答案
解:(1)设飞艇在25s内下落的加速度为a1,
根据牛顿第二定律可得:mg-kmg=ma1 ①
下降高度h1=a1t2 ②
由①②得:
h1=3000m
(2)25s后飞艇将做匀减速运动,有:
v1=a1t ③
-v=-2a2(h-h1-d) ④
N-m0g=m0a2 ⑤
由①③④⑤得:
N=1320N
答:(1)飞艇在25s内所下落的高度为3000m;
(2)在飞艇后来的减速过程中,座椅对质量m0=60kg大学生的支持力为1320N.
解析
解:(1)设飞艇在25s内下落的加速度为a1,
根据牛顿第二定律可得:mg-kmg=ma1 ①
下降高度h1=a1t2 ②
由①②得:
h1=3000m
(2)25s后飞艇将做匀减速运动,有:
v1=a1t ③
-v=-2a2(h-h1-d) ④
N-m0g=m0a2 ⑤
由①③④⑤得:
N=1320N
答:(1)飞艇在25s内所下落的高度为3000m;
(2)在飞艇后来的减速过程中,座椅对质量m0=60kg大学生的支持力为1320N.
如图所示,质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8N,当小车向右运动的速度达到1.5m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数为0.2,小车足够长.求:
(1)小物块刚放上小车时,小物块及小车的加速度各为多大?
(2)经多长时间两者达到相同的速度?
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少?(取g=10m/s2).
正确答案
解:(1)对小车和物体受力分析,由牛顿第二定律可得,
物块的加速度:am=μg=2m/s2
小车的加速度:=0.5 m/s2 .
(2)由:amt=υ0+aMt
得:t=1s
所以速度相同时用的时间为1s.
(3)在开始1s内小物块的位移:
最大速度:υ=at=2m/s
在接下来的0.5s物块与小车相对静止,一起做加速运动,加速度:
a==0.8m/s2
这0.5s内的位移:S2=Vt+at2=1.1m
所以通过的总位移s=s1+s2=2.1m.
解析
解:(1)对小车和物体受力分析,由牛顿第二定律可得,
物块的加速度:am=μg=2m/s2
小车的加速度:=0.5 m/s2 .
(2)由:amt=υ0+aMt
得:t=1s
所以速度相同时用的时间为1s.
(3)在开始1s内小物块的位移:
最大速度:υ=at=2m/s
在接下来的0.5s物块与小车相对静止,一起做加速运动,加速度:
a==0.8m/s2
这0.5s内的位移:S2=Vt+at2=1.1m
所以通过的总位移s=s1+s2=2.1m.
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