- 牛顿第二定律
- 共12933题
质量m=4kg的物块,在一个平行于斜面向上的拉力F=40N作用下,从静止开始沿斜面向上运动,如图所示,已知斜面足够长,倾角θ=37°,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,力F作用了5s,求物块5s内的位移及它在5s末的速度.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:根据牛顿第二定律得,物块的加速度a==2.4m/s2
则5s内物块的位移x=at2=
=30m.
在5s末的速度V=at=2.4×5=12m/s
答:物块5s内的位移30m及它在5s末的速度12m/s
解析
解:根据牛顿第二定律得,物块的加速度a==2.4m/s2
则5s内物块的位移x=at2=
=30m.
在5s末的速度V=at=2.4×5=12m/s
答:物块5s内的位移30m及它在5s末的速度12m/s
质量为m=2kg的木块,放在水平面上,它们之间的动摩擦因数μ=0.5,现对木块施F=20N的作用力,如图所示.木块运动4s后撤去力F到木块直到停止(g=10m/s2).求:
(1)有推力作用时木块的加速度为多大?
(2)撤去推力F时木块的速度为多大?
(3)撤去推力F到停止运动过程中木块的加速度为多大?
(4)木块在水平面上运动的总位移为多少?
正确答案
解:以木块的运动方向为正方向.
(1)力F作用时,木块受力分析如图所示.
由牛顿第二定律得F-Ff1=ma1
又有 FN=mg,Ff1=μFN
此过程物体的位移
联立式解得a1=5m/s2,x1=40m.
(2)撤去力F时木块的速度v=a1t=20m/s
(3)撤去力F后,木块受力分析如图所示.
由牛顿第二定律得-Ff2=ma2
又有Ff2=μmg
此过程木块的位移
解得a2=-5m/s2,x2=40m
(4)木块在水平面上运动的总位移x=x1+x2=80m
答:(1)有推力作用时木块的加速度为5m/s2;(2)撤去推力F时木块的速度为20m/s;(3)撤去推力F到停止运动过程中木块的加速度为-5m/s2;(4)木块在水平面上运动的总位移为80m.
解析
解:以木块的运动方向为正方向.
(1)力F作用时,木块受力分析如图所示.
由牛顿第二定律得F-Ff1=ma1
又有 FN=mg,Ff1=μFN
此过程物体的位移
联立式解得a1=5m/s2,x1=40m.
(2)撤去力F时木块的速度v=a1t=20m/s
(3)撤去力F后,木块受力分析如图所示.
由牛顿第二定律得-Ff2=ma2
又有Ff2=μmg
此过程木块的位移
解得a2=-5m/s2,x2=40m
(4)木块在水平面上运动的总位移x=x1+x2=80m
答:(1)有推力作用时木块的加速度为5m/s2;(2)撤去推力F时木块的速度为20m/s;(3)撤去推力F到停止运动过程中木块的加速度为-5m/s2;(4)木块在水平面上运动的总位移为80m.
质量为m=10kg的小环在F=200N的拉力作用下,沿粗糙固定直杆由静止开始运动,已知小环与杆之间的动摩擦因数为μ=0.5,杆与水平地面的夹角为θ=37°,拉力F与杆的夹角也为θ.力F作用了一段时间后撤去,小环在杆上继续上滑了0.4s后,速度减为零.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,
g=10m/s2)求:
(1)当力F作用时,杆对小环的弹力FN;
(2)力F作用的时间t1;
(3)小环沿杆向上运动的总位移s.
正确答案
解:(1)对环受力分析,受拉力、重力、支持力和摩擦力,在垂直杆方向平衡,有:
FN=Fsinθ-mgcosθ=40N
方向垂直于杆向下
(2)F撤去前,小环的加速度:
a1==8m/s2
F撤去后,小环的加速度:
a2=gsinθ+μgcosθ=10m/s2
F撤去时,小环的速度:
v1=a2t2=4 m/s
F作用的时间:
t1==0.5s
(3)F撤去前的位移:
s1=a1t12=1m
F撤去后的位移:
s2=v1t2-a2t22=0.8m
小环沿杆向上运动的总位移:
s=s1+s2=1.8m
答:(1)当力F作用时,杆对小环的弹力FN为40N;
(2)力F作用的时间t1为0.5s;
(3)小环沿杆向上运动的总位移s为1.8m.
解析
解:(1)对环受力分析,受拉力、重力、支持力和摩擦力,在垂直杆方向平衡,有:
FN=Fsinθ-mgcosθ=40N
方向垂直于杆向下
(2)F撤去前,小环的加速度:
a1==8m/s2
F撤去后,小环的加速度:
a2=gsinθ+μgcosθ=10m/s2
F撤去时,小环的速度:
v1=a2t2=4 m/s
F作用的时间:
t1==0.5s
(3)F撤去前的位移:
s1=a1t12=1m
F撤去后的位移:
s2=v1t2-a2t22=0.8m
小环沿杆向上运动的总位移:
s=s1+s2=1.8m
答:(1)当力F作用时,杆对小环的弹力FN为40N;
(2)力F作用的时间t1为0.5s;
(3)小环沿杆向上运动的总位移s为1.8m.
磁悬浮是利用磁场产生向上的力与重力平衡以达到消除摩擦阻力的作用.据报载,随着磁悬浮技术的发展,将来可能设计生产运行速度高达150m/s的磁悬浮飞机.假设飞机的总质量为5×103kg,沿水平直轨道以2m/s2的加速度匀加速由静止到达最大速度,且不考虑空气阻力.求:
(1)飞机所需的动力F大小;
(2)飞机由静止至最大速度所用时间t及滑行的位移s.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律知,动力F使飞机产生水平方向的加速度,所以有:
(2)根据速度时间关系有飞机由静止达到最大速度的时间t=
根据匀变速直线运动的位移时间关系,飞机的位移x==5625m
答:(1)飞机所需动力F=104N
(2)飞机由静止到最大速度所用时间t=75s,滑行的位移x=5625m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律知,动力F使飞机产生水平方向的加速度,所以有:
(2)根据速度时间关系有飞机由静止达到最大速度的时间t=
根据匀变速直线运动的位移时间关系,飞机的位移x==5625m
答:(1)飞机所需动力F=104N
(2)飞机由静止到最大速度所用时间t=75s,滑行的位移x=5625m.
如图所示,固定斜面的长度x=4.0m,高度h=3.2m,一个质量m=60kg的物体从斜面顶端由静止开始沿斜面做匀加速下滑,滑到底端需要的时间
,求此物体:
(1)下滑加速度的大小;
(2)所受重力沿斜面方向的分力的大小;
(3)下滑时受到阻力的大小. (g取10m/s2)
正确答案
解:(1)根据x=得:a=
,
(2)设斜面倾角为θ,根据几何关系得:sinθ=,
则所受重力沿斜面方向的分力的大小Gx=mgsinθ=600×0.8=480N,
(3)根据牛顿第二定律得:
Gx-f=ma
解得:f=480-60×4=240N
答:(1)下滑加速度的大小为4m/s2;
(2)所受重力沿斜面方向的分力的大小为480N;
(3)下滑时受到阻力的大小为240N.
解析
解:(1)根据x=得:a=
,
(2)设斜面倾角为θ,根据几何关系得:sinθ=,
则所受重力沿斜面方向的分力的大小Gx=mgsinθ=600×0.8=480N,
(3)根据牛顿第二定律得:
Gx-f=ma
解得:f=480-60×4=240N
答:(1)下滑加速度的大小为4m/s2;
(2)所受重力沿斜面方向的分力的大小为480N;
(3)下滑时受到阻力的大小为240N.
如图1所示,物体受到水平推力F的作用,在水平地面上做直线运动.推力F以及物体速度v随时间t变化的规律如图2所示.取g=10m/s2.则物体的质量为______kg,物体与地面的动摩擦因数为______.
正确答案
2.0
0.25
解析
解:
由图知:
0~2s的加速度为:
2~6s的加速度为:
由牛顿第二定律得:
F1-μmg=ma1
F2-μmg=ma2
解得:
m=2kg
μ=0.25
故答案为:2kg 0.25
如图所示,一水平的浅色长传送带上放置一质量为m的煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ.初始时,传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a开始运动,当其速度达到v后,便以此速度作匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动,关于上述过程,以下判断正确的是(重力加速度为g)( )
正确答案
解析
解:A、要发生相对滑动,传送带的加速度需大于煤块的加速度.即a>μg,则.故A错误.
B、当煤块的速度达到v时,经过的位移,经历的时间
.此时传送带的位移
,则黑色痕迹的长度L=
.故B错误,C正确.
D、煤块与传送带由于摩擦产生的热量Q=fx相对=fL=.故D错误.
故选C.
如图所示,足够长的光滑斜面倾角为30°.小球位于斜面上某点.现给它一个初速度V0=10米/秒,使它沿斜面向上做匀减速运动,求
(1)物块上升的最大距离Sm
(2)求物块距出发点为处的运动时间?(重力加速度g=10米/秒2)
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律 mgsinθ=ma
故a=gsin30°=5m/s2
由速度位移关系式:=-2asm
故
(2)物块距出发点有两个位置.一处是在出发点上方,一处是在出发点下方.
①物体在出发点上方处有:
解得,t1=1s,t2=3s
②物体在出发点下方处有:
s=4.65s
答:(1)物块上升的最大距离为10m;
(2)求物块距出发点为处的运动时间为1s或3s或4.65s.
解析
解:(1)由牛顿第二定律 mgsinθ=ma
故a=gsin30°=5m/s2
由速度位移关系式:=-2asm
故
(2)物块距出发点有两个位置.一处是在出发点上方,一处是在出发点下方.
①物体在出发点上方处有:
解得,t1=1s,t2=3s
②物体在出发点下方处有:
s=4.65s
答:(1)物块上升的最大距离为10m;
(2)求物块距出发点为处的运动时间为1s或3s或4.65s.
如图所示,一质量M=50kg、长L=3m的平板车静止在光滑的水平地面上,平板车上表面距地面的高度h=1.8m.一质量m=10kg可视为质点的滑块,以v0=7.5m/s的初速度从左端滑上平板车,滑块与平板车间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2.
(1)分别求出滑块在平板车上滑行时,滑块与平板车的加速度大小;
(2)计算说明滑块能否从平板车的右端滑出.
正确答案
解:①对滑块,μmg=ma1,a1=μg=5m/s2
对平板车,μmg=Ma2,
②设经过t时间滑块从平板车上滑出.
而 x块1-x车1=L
解得t1=0.5s或2s(舍去)
此时,v块1=v0-a1t1=3.5m/s,v车1=a2t1=0.5m/s
所以,滑块能从平板车的右端滑出.
解析
解:①对滑块,μmg=ma1,a1=μg=5m/s2
对平板车,μmg=Ma2,
②设经过t时间滑块从平板车上滑出.
而 x块1-x车1=L
解得t1=0.5s或2s(舍去)
此时,v块1=v0-a1t1=3.5m/s,v车1=a2t1=0.5m/s
所以,滑块能从平板车的右端滑出.
如图,长为L=2m、质量mA=4kg的木板A放在光滑水平面上,质量mB=1kg的小物块(可视为质点)位于A的中点,水平力F作用于A.AB间的动摩擦因素μ=0.2(AB间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s2).求:
(1)为使AB保持相对静止,F不能超过多大?
(2)若拉力F=12N,物块B从A板左端滑落时木板A的速度为多大?
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=μmBg=mBa
解得临界加速度为:a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
对整体分析得:F=(mA+mB)a=(4+1)×2N=10N
(2)若拉力F=12N>10N,AB发生相对滑动,
对B:
对A:F-fm=mAaA
代入数据解得:
设B从A上滑落时,则有:a2t2-
a1t2=
L
得:t=2s
对A有:v=a2t=2.5×2=5m/s
答:(1)为使AB保持相对静止,F不能超过10N
(2)若拉力F=12N,物块B从A板左端滑落时木板A的速度为5m/s
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=μmBg=mBa
解得临界加速度为:a=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
对整体分析得:F=(mA+mB)a=(4+1)×2N=10N
(2)若拉力F=12N>10N,AB发生相对滑动,
对B:
对A:F-fm=mAaA
代入数据解得:
设B从A上滑落时,则有:a2t2-
a1t2=
L
得:t=2s
对A有:v=a2t=2.5×2=5m/s
答:(1)为使AB保持相对静止,F不能超过10N
(2)若拉力F=12N,物块B从A板左端滑落时木板A的速度为5m/s
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