- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,在一个小山坡上竖直地立了一根电线杆AC,其高度为h.现自其顶端拉一根光滑的铁索AB到坡底,且B与C两点间的距离与电线杆的高度相等.现将一个光滑的铁环串在铁索上,试问让其从A点由静止开始滑到B点的时间.(重力加速度为g)
正确答案
解:设∠CAB=θ,
根据牛顿第二定律得,铁环的加速度为:a=,
根据几何关系得,AB间的位移为:x=2hcosθ,
由x=得:t=
.
答:从A点由静止开始滑到B点的时间为2.
解析
解:设∠CAB=θ,
根据牛顿第二定律得,铁环的加速度为:a=,
根据几何关系得,AB间的位移为:x=2hcosθ,
由x=得:t=
.
答:从A点由静止开始滑到B点的时间为2.
(2015•奉化市校级模拟)如图所示,在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面体,斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑.关于物块下滑过程中的加速度a(相对地面)和对斜面压力FN大小,你可能不会求解,但根据你所学的物理知识和物理方法进行分析判断,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对斜面压力与斜面对m支持力是一对作用反作用力.
FN的水平分力为:FN1=FNsinθ,
FN的竖直分力为:FN2=FNcosθ,
对M、m整体:水平方向不受外力,动量守恒有:mVx=MV.
整个系统无摩擦,只有重力做功,设斜面高为h,由机械能守恒得:
mgh=mV物2+
MV2,
设下滑时间为t,对M由动量定理:FNsinθ•t=MV,
对m:竖直方向,由动量定理:(mg-FNcosθ)•t=mVy,
在水平方向,由动量定理:FNsinθ•t=mVx,
又由于 V物2=Vx2+Vy2,
解以上方程可得:FN=,故B正确.
C、当M不动时,m产生的加速度刚好为a=gsinθ,但M向左运动,m的重力在斜面上的分力大于mgsinθ,故产生的加速度a>gsinθ,故C正确,D错误;
故选:BC
有一质量2kg小球串在长0.5m的轻杆顶部,轻杆与水平方向成θ=37°角,静止释放小球,经过0.5s小球到达轻杆底端,试求:
(1)小球下滑的加速度和小球与轻杆之间的动摩擦因数;
(2)如果在竖直平面内给小球施加一个垂直于轻杆方向的恒力,使小球释放后加速度为2m/s2,此恒力大小为多少?
正确答案
解:(1)小球沿杆做初速度为零的匀加速直线运动,所以有:s=,
得:a=
另据牛顿第二运动定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma,
得:a=gsinθ-μgcosθ,
代入数据可解得:μ=0.25
(2)若F垂直杆向下,则有:
mgsinθ-μ(F+mgcosθ)=ma
代入数据得:F=16N
若F垂直杆向上,有:
mgsinθ-μ(F-mgcosθ)=ma
同理代入数据得:F=48N.
答:(1)小球下滑的加速度和小球与轻杆之间的动摩擦因数为0.25;
(2)如果对物体施加垂直与杆子向下的力,则力大小为16N,若对物体施加垂直与杆子向上的力,则力的大小为48N.
解析
解:(1)小球沿杆做初速度为零的匀加速直线运动,所以有:s=,
得:a=
另据牛顿第二运动定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma,
得:a=gsinθ-μgcosθ,
代入数据可解得:μ=0.25
(2)若F垂直杆向下,则有:
mgsinθ-μ(F+mgcosθ)=ma
代入数据得:F=16N
若F垂直杆向上,有:
mgsinθ-μ(F-mgcosθ)=ma
同理代入数据得:F=48N.
答:(1)小球下滑的加速度和小球与轻杆之间的动摩擦因数为0.25;
(2)如果对物体施加垂直与杆子向下的力,则力大小为16N,若对物体施加垂直与杆子向上的力,则力的大小为48N.
如图,倾斜的长直杆与水平面成α角,一个质量为m的圆环套在一根固定的长直杆上,直杆截面为圆形,直径略小于圆环直径,环与杆的动摩擦因数为μ.现给环一个沿杆方向向下的恒力F,使圆环由静止开始运动,同时对环施加一个竖直向上、大小随速度变化的作用力F1=kv,其中k为常数,分析圆环的运动,求:
(1)圆环的最大加速度;
(2)圆环的最大速度.
正确答案
解:当F1=mg,即:kv=mg,v=时,圆环水平方向不受摩擦力,则圆环的加速度最大为a=
;
当滑动摩擦力f=μ(kv-mg)=F时,对应的速度最大,v=,
答:(1)圆环的最大加速度;
(2)圆环的最大速度
解析
解:当F1=mg,即:kv=mg,v=时,圆环水平方向不受摩擦力,则圆环的加速度最大为a=
;
当滑动摩擦力f=μ(kv-mg)=F时,对应的速度最大,v=,
答:(1)圆环的最大加速度;
(2)圆环的最大速度
如图所示,质量为m,带电为-q的滑块从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止开始下滑,如果斜面处于垂直于纸面向里的匀强磁场内,磁感强度为B.若斜面足够长,滑块在斜面上滑行的最大速度为______,在斜面上滑行的最长时间为______.
正确答案
解析
解:小物体沿斜面下滑时,受力如图所示:
由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,
故加速度:a=gsinθ,
洛伦兹力F=qvB,当FN=0,即qvB=mgcosθ,
v=时,小物体开始离开斜面;
根据速度时间关系公式,加速时间为:
t==
=
故答案为:,
.
楼梯口一倾斜的天花板与水平 面成θ=37°,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为 m=0.5kg,刷子可视为质点.刷子与板问的动摩擦因数为0.5,扳长为L=4m,取sin37°=0.6,试求:
(1)刷子沿天花板向上运动的加速度:
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.
正确答案
解:(1)以刷子为研究对象,分析受力情况,如图所示:
根据牛顿第二定律得:
(F-mg)sinθ-f=ma…①
(F-mg)cosθ-FN=0…②
又 f=μFN…③
联立①②③解得:a=2m/s2.
(2)刷子做匀加速运动,初速度为零,位移为L=4m,则由运动学公式得:
解得:
答:(1)刷子沿天花板向上运动的加速度为a=2m/s2;
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间为2s.
解析
解:(1)以刷子为研究对象,分析受力情况,如图所示:
根据牛顿第二定律得:
(F-mg)sinθ-f=ma…①
(F-mg)cosθ-FN=0…②
又 f=μFN…③
联立①②③解得:a=2m/s2.
(2)刷子做匀加速运动,初速度为零,位移为L=4m,则由运动学公式得:
解得:
答:(1)刷子沿天花板向上运动的加速度为a=2m/s2;
(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间为2s.
一物体质量为m,受到F1、F2、F3三个共点力作用而处于静止状态,当去掉F3后,则物体的加速度大小是______,方向______.
正确答案
与F3相反
解析
解:物体处于静止状态时,三个力的合力为0N.当撤掉F3后,F1、F2两个力的合力与F3等值反向,
根据牛顿第二定律得其加速度大小为:
,方向与F3相反.
故答案为:,与F3相反.
某航空母舰上的战斗机起飞时的最大加速度是5m/s2,速度达到50m/s才能安全起飞.航空母舰甲板长160m.试问:
(1)飞机能安全起飞吗?(通过计算来说明理由)
(2)为了能安全起飞,需要在航空母舰上安装助推器,让飞机在短时间△t=1.5s内,达到一定的速度进入跑道.已知飞机质量为5000kg,忽略飞机在被助推期间所受阻力,飞机受到助推器的平均推力至少应为多大?(助推器安装在160m跑道外,并使飞机获得相应速度后才进入该跑道)
正确答案
解:(1)因飞机的初速度为0,最大起飞加速度a=5m/s2,起飞速度v=50m/s,根据速度位移关系知起飞跑道长度为:x=>160m
所以飞机不能安全起飞;
(2)若飞机能安全起飞,则根据速度位移关系知飞机的初速度满足:
得:
则飞机在助推器的作用下在△t=1.5s的时间内速度由0增加到30m/s,则在助推器的作用下飞机产生的加速度为:
根据牛顿第二定律知,忽略助推器的阻力,助推器的作用力使飞机产生加速度,则
F=ma=5000×20N=100000N
答:(1)飞机不能安全起飞;
(2)机受到助推器的平均推力至少应为100000N.
解析
解:(1)因飞机的初速度为0,最大起飞加速度a=5m/s2,起飞速度v=50m/s,根据速度位移关系知起飞跑道长度为:x=>160m
所以飞机不能安全起飞;
(2)若飞机能安全起飞,则根据速度位移关系知飞机的初速度满足:
得:
则飞机在助推器的作用下在△t=1.5s的时间内速度由0增加到30m/s,则在助推器的作用下飞机产生的加速度为:
根据牛顿第二定律知,忽略助推器的阻力,助推器的作用力使飞机产生加速度,则
F=ma=5000×20N=100000N
答:(1)飞机不能安全起飞;
(2)机受到助推器的平均推力至少应为100000N.
如图所示,物体质量m=2kg,受到与水平方向成θ=37°角、大小F=20N的推力作用,在水平面上做匀速直线运动.求:
(1)物体与地面间动摩擦因素;
(2)若改用同样大小的力F沿水平方向推动物体,物体的加速度多大?(g取10m/s2,Sin37°=0.6,Cos37°=0.8)
正确答案
解(1)物体做匀速运动时有:
水平方向上有:f=Fcosθ
竖直方向上有:N=Fsinθ+mg
根据f=μN
解得
(2)牛顿第二定律得:
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5.
(2)物体的加速度为5m/s2.
解析
解(1)物体做匀速运动时有:
水平方向上有:f=Fcosθ
竖直方向上有:N=Fsinθ+mg
根据f=μN
解得
(2)牛顿第二定律得:
答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5.
(2)物体的加速度为5m/s2.
如图所示,两物体A、B质量相等,相互接触放在光滑水平面上,对物体A施以水平向右推力F1,同时对B施加水平向左推力F2,且F1>F2,则物体B对物体A的作用力大小是( )
正确答案
解析
解:由牛顿第二定律得:
对A、B系统:a=,
对A:F1-N=ma,
解得:N=;
故选:B.
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