- 牛顿第二定律
- 共12933题
用水平拉力F拉静止在水平桌面上的物块,使之产生加速度a,实验时,多次改变拉力F,并测出相应的加速度,绘出a-F图象如图所示,则物块质量为______kg,物块与桌面间的动摩擦因数为______(g取10m/s2)
正确答案
2
0.1
解析
解:图中的直线没有过原点,是因为物块受到摩擦力 f;
图中的直线斜率等于物体的质量的倒数.
即 =
=0.5
得所求的质量为 m=2kg
从图中取一点数据(F,a)为(4N,1m/s2)
由牛顿第二定律得:F-f=ma
f=µN=µmg
得 动摩擦因数是 µ==0.1;
故答案为:2,0.1.
质量M=2kg的长木板放在水平光滑的平面上,右端放一个质量为m=6kg的物块,在水平拉力F的作用下由静止开始向右运动,如图所示已知物块与木板间摩擦因数μ=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,(g=10m/s2),求:
(1)要保持物块相对木板静止,拉力F允许的最大值是多少?
(2)当拉力F=16N时,物块受到的摩擦力多大?
正确答案
解:(1)F最大时,物块水平方向受到静摩擦力最大fm,由牛顿第二定律得
fm=μmg=ma
解得临界加速度a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
对整体分析,F=(m+M)a=(2+6)×2N=16N
(2)F=16N,物块与木板保持相对静止
对整体,加速度,
对物块f=ma1=6×2N=12N
答:(1)要保持物块相对木板静止,拉力F允许的最大值是16N.
(2)当拉力F=16N时,物块受到的摩擦力为12N.
解析
解:(1)F最大时,物块水平方向受到静摩擦力最大fm,由牛顿第二定律得
fm=μmg=ma
解得临界加速度a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
对整体分析,F=(m+M)a=(2+6)×2N=16N
(2)F=16N,物块与木板保持相对静止
对整体,加速度,
对物块f=ma1=6×2N=12N
答:(1)要保持物块相对木板静止,拉力F允许的最大值是16N.
(2)当拉力F=16N时,物块受到的摩擦力为12N.
如图所示,已知一足够长斜面倾角为θ=37°,一质量M=10kg物体,在斜面底部受到一个沿斜面向上的F=100N的力作用由静止开始运动,物体在2秒内位移为4m,2秒末撤销力F,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)从撤销力F开始2秒末物体的速度v.
正确答案
解:(1)设力F作用时物体的加速度为a1,t1=2s,
则由s=得:
有力F作用时,由牛顿第二定律得:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
代入数据可求得:μ=0.25
(2)设撤销力F的瞬间物体的速度为v1,则v1=a1t1=4m/s
设撤销力F以后,物体沿斜面减速上滑的加速度为a2,依牛顿第二定律有:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2 得:a2=8m/s2
设从撤销力F至达最高点历时t2,由v=at得:=0.5s,
设物体达最高点后沿斜面加速下滑的加速度为a3,
则由mgsinθ-μmgcosθ=ma3得a3=4m/s2
加速下滑时间 t3=t-t2=1.5s
故撤销力F后2s末物体的速度为v=a3t3=6m/s,方向沿斜面向下
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.25;
(2)从撤销力F开始2秒末物体的速度v为6m/s,方向沿斜面向下.
解析
解:(1)设力F作用时物体的加速度为a1,t1=2s,
则由s=得:
有力F作用时,由牛顿第二定律得:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
代入数据可求得:μ=0.25
(2)设撤销力F的瞬间物体的速度为v1,则v1=a1t1=4m/s
设撤销力F以后,物体沿斜面减速上滑的加速度为a2,依牛顿第二定律有:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2 得:a2=8m/s2
设从撤销力F至达最高点历时t2,由v=at得:=0.5s,
设物体达最高点后沿斜面加速下滑的加速度为a3,
则由mgsinθ-μmgcosθ=ma3得a3=4m/s2
加速下滑时间 t3=t-t2=1.5s
故撤销力F后2s末物体的速度为v=a3t3=6m/s,方向沿斜面向下
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.25;
(2)从撤销力F开始2秒末物体的速度v为6m/s,方向沿斜面向下.
子弹用2×10-4s的时间穿过一木板,穿入木板的速度是800m/s,穿出木板的速度是300m/s.求:
(1)子弹穿过木板时加速度是多大?
(2)木板的厚度是多少?
(3)如子弹打入一块同样质地的厚木板,子弹能打入多深?
正确答案
解:(1)加速度:a==
=-2.5×106m/s2;
(2)木板的厚度:d==
=0.11m;
(3)打入的深度:h==
=0.128m;
答:(1)子弹穿过木板时加速度是2.5×106m/s2;
(2)木板的厚度是0.11m;
(3)如子弹打入一块同样质地的厚木板,子弹能打入的深度是0.128m.
解析
解:(1)加速度:a==
=-2.5×106m/s2;
(2)木板的厚度:d==
=0.11m;
(3)打入的深度:h==
=0.128m;
答:(1)子弹穿过木板时加速度是2.5×106m/s2;
(2)木板的厚度是0.11m;
(3)如子弹打入一块同样质地的厚木板,子弹能打入的深度是0.128m.
一质量为m物体静止在光滑斜面底端,在沿斜面向上的恒定拉力作用下沿斜面向上加速运动,加速度大小为a,经过时间t撤去拉力,物体又经过时间t恰好回到斜面底端,求:
(1)撤去拉力后物体的加速度大小;
(2)恒定拉力的大小;
(3)物体沿斜面向上运动的最大距离.
正确答案
解:(1)拉力作用在物体上,根据运动学公式可得:
v=at
x1=at2
撤去拉力后,根据运动学公式有:
-x1=vt-a′t2
联立解得:a′=3a
(2)由牛顿第二定律得:
F-mgsinθ=ma
mgsnθ=ma′
联立解得:F=4ma;
(3)撤去拉力后,物体沿斜面减速为零时上滑的距离为x2,根据运动学公式有:
0-v2=2(-a′)x2
解得:x2=;
物体沿斜面上滑的最大距离为:x=x1+x2=at2+
=
at2;
答:(1)撤去拉力后物体的加速度大小为3a;
(2)恒定拉力的大小为4ma;
(3)物体沿斜面向上运动的最大距离为at2;
解析
解:(1)拉力作用在物体上,根据运动学公式可得:
v=at
x1=at2
撤去拉力后,根据运动学公式有:
-x1=vt-a′t2
联立解得:a′=3a
(2)由牛顿第二定律得:
F-mgsinθ=ma
mgsnθ=ma′
联立解得:F=4ma;
(3)撤去拉力后,物体沿斜面减速为零时上滑的距离为x2,根据运动学公式有:
0-v2=2(-a′)x2
解得:x2=;
物体沿斜面上滑的最大距离为:x=x1+x2=at2+
=
at2;
答:(1)撤去拉力后物体的加速度大小为3a;
(2)恒定拉力的大小为4ma;
(3)物体沿斜面向上运动的最大距离为at2;
(2014春•株洲校级月考)如图所示,质量分别为m1和m2带电量分别为+Q1和-Q2的两绝缘物块放在粗糙水平地面上,物块与水平地面间的动摩擦因数都是μ,当用水平力F1作用在m1上时,两物块均以加速度a1做匀加速运动,此时,物块间的距离为x1.若用水平力F2作用在m1上时,两物块均以加速度a2=2a1做匀加速运动,此时,物块间的距离为x2.则( )
正确答案
解析
解:以两个物体整体为研究对象,由牛顿第二定律得:
F1-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a1…①
F2-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a2=2(m1+m2)a1…②
显然,F2>2F1.
由①得:a1=-μg
由②得:a2=-μg,
分别以m2为研究对象,由牛顿第二定律得:
k(x0-x1)-μm2g-=m2a1=m2(
-μg),
k(x0-x2)-μm2g-=m2a2=m2(
-μg),
则有x2>x1.故ABD错误,C正确.
故选:C.
完整的撑杆跳高可以简化成三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落.某运动员从静止开始以加速度a=1.25m/s2匀加速助跑,速度达到v=9.0m/s时撑杆起跳,到达最高点时过杆的速度不计,过杆后做自由落体运动,身体接触软垫后匀减速到零.已知这一过程中运动员总共下降了8.1m,从接触软垫到速度减为零的时间t=0.90s.运动员质量m=65kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气的阻力.求:
(1)运动员起跳前的助跑距离;
(2)软垫对运动员的作用力大小.
正确答案
解:(1)根据速度位移公式得,助跑距离 x==
=32.4m
(2)设自由落体时间为t1,自由落体运动的位移,
根据平均速度的推论,匀减速运动的位移,
即
代入数据得t1=0.9s
接触软垫时运动员的速度v=gt1=10×0.9m/s=9m/s
减速时加速度大小,
由牛顿第二定律F-mg=ma 得
作用力F=mg+ma=650+65×10N=1300N
答:(1)运动员起跳前的助跑距离为32.4m;
(2)软垫对运动员的作用力大小为1300N.
解析
解:(1)根据速度位移公式得,助跑距离 x==
=32.4m
(2)设自由落体时间为t1,自由落体运动的位移,
根据平均速度的推论,匀减速运动的位移,
即
代入数据得t1=0.9s
接触软垫时运动员的速度v=gt1=10×0.9m/s=9m/s
减速时加速度大小,
由牛顿第二定律F-mg=ma 得
作用力F=mg+ma=650+65×10N=1300N
答:(1)运动员起跳前的助跑距离为32.4m;
(2)软垫对运动员的作用力大小为1300N.
如图所示.一足够长的竖直杆与木架连在一起,杆与木架的质量共为m1=1.0kg,一个质量为m2=1.5kg的小球紧套在竖直杆上,今使小球沿竖直杆以某一初速度竖直向上运动,木架恰好对地无压力.则小球上升时的加速度大小为______m/S2,若小球与杆间的相互作用力大小不变,则小球下滑时的加速度大小为______m/S2(g=10m/S2).
正确答案
16.7
3.33
解析
解:木架恰好对地无压力,只受向下的重力和向上摩擦力,二力平衡,即:f=m1g=10N
对小球,受向下的重力和向下的摩擦力,由牛顿第二定律:m2g+f=m2a
故a=g+=10+
=16.7m/s2
小球下滑时:m2g-f=m2a′
故a′==10-
=3.33m/s2
故答案为:16.7,3.33
如图所示,一质量为M的塑料球形容器在A处与水平面接触,它的内部有一根直立的轻弹簧,弹簧下端固定于容器内壁底部,上端系一个带正电、质量为m的小球在竖直方向振动,当加一向上的匀强电场后,在弹簧正好处于原长时,小球恰有最大速度,则当球形容器在A处对桌面压力为0时,小球的加速度a=______.
正确答案
解析
解:因为弹簧正好处于原长时,小球恰好有最大速度,知电场力和重力相等,即mg=qE.
当球形容器在A处对桌面压力为0时,对球形容器分析,弹簧的弹力F=Mg,
再隔离对小球分析,根据牛顿第二定律得:a=.
故答案为:.
如图所示小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后恰能通过最高点P,然后落回水平面.不计一切阻力.下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球恰能通过半圆弧轨道的最高点P时,通过P点时速度为v,则
mg=m,v=
小球离开P点后平抛运动时间t=
则小球落地点离O点的水平距离x=vt=2R.故A正确.
B、由机械能守恒定律得:小球落地点时的动能Ek=mg•2R+=
.故B正确.
C、小球运动到半圆弧最高点P时向心力等于重力.故C错误.
D、若将半圆弧轨道上部的圆弧截去,其他条件不变,设小球能达到的最大高度为比P点高h.
由机械能守恒定律,得=mgh,h=
=0.5R 故D正确.
本题选错误的,故选C.
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