- 牛顿第二定律
- 共12933题
为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离(如图所示),已知某高速公路的最高限速v=120km/h.假设前方车辆突然停止,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)为t=0.50s,刹车时汽车受到阻力的大小F为汽车重力的0.40倍,该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少?(取重力加速度g=10m/s2)
正确答案
解:司机发现前车停止,在反应时间t=0.50s内仍做匀速运动,刹车后摩擦阻力提供刹车时的加速度,使车做匀减速直线运动,达前车位置时,汽车的速度应为零.
当汽车速度达到:v=120km/h= m/s时
反应时间内行驶距离:x1=vt=×0.5m=
m
刹车后的加速度:a=-=-
=-4m/s2
由公式:v2-=2ax知
0-()2=-2×4x2
得刹车过程的位移:x2= m
所以公路上汽车间距离至少为:s=x1+x2=156m.
答:该高速公路上汽车间的距离s至少应为156m.
解析
解:司机发现前车停止,在反应时间t=0.50s内仍做匀速运动,刹车后摩擦阻力提供刹车时的加速度,使车做匀减速直线运动,达前车位置时,汽车的速度应为零.
当汽车速度达到:v=120km/h= m/s时
反应时间内行驶距离:x1=vt=×0.5m=
m
刹车后的加速度:a=-=-
=-4m/s2
由公式:v2-=2ax知
0-()2=-2×4x2
得刹车过程的位移:x2= m
所以公路上汽车间距离至少为:s=x1+x2=156m.
答:该高速公路上汽车间的距离s至少应为156m.
用弹簧秤水平拉着物体在水平面上做匀速运动时,弹簧秤的读数是0.4N.当物体做匀加速直线运动时,弹簧秤的读数是2.1N,此时物体的加速度是0.85m/s2.则该物体的质量是______.
正确答案
2kg
解析
解:物体做匀速直线运动,由平衡条件得:f=F1=0.4N,
物体匀加速运动时,由牛顿第二定律得:F2-f=ma,
解得:m==
=2kg.
故答案为:2kg.
如图所示,水平桌面上放着一块木板,木板的质量M=1.0kg,长度L=1.0m,厚度可以忽略不计,木板左右两端与桌面的两端对齐.质量m=1.0kg的小物块放在木板的正中央(小物块可视为质点),物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.40.物块与桌面间的动摩擦因数μ2=0.20,木板与桌面间的摩擦忽略不计,先对木板施加一个水平向右的恒力F,木板与物块发生相对滑动,经过一段时间物块离开木板,此后物块在桌面上运动,最后刚好停在桌面的右端.取g=10m/s2.求:
(1)物块在木板上运动的时间;
(2)作用在木板上的恒力F的大小.
正确答案
解:(1)小物块在木板上滑动时,根据牛顿第二定律,有:
μ1mg=ma1
解得:
小物块在桌面上滑动时,根据牛顿第二定律,有:
μ2mg=ma2
解得:
经过时间t1,物块与木板分离,物块的位移:
此后,物块在桌面上做匀减速直线运动,经过时间t2运动到桌面的最右端,速度刚好减为零,位移:
由图1,有:
物块与木板分离时速度:
v=a1t1
v=a2t2
解得:
t1=0.29s
(2)物块在木板上滑动时,木板水平方向受力如图2所示:
木板向右做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律,有:
F-μ1mg=Ma3
解得:
物块和木板分离时,木板的位移:
由图1可知:
解得:
F=20N
答:(1)物块在木板上运动的时间为0.29s;
(2)作用在木板上的恒力F的大小为20N.
解析
解:(1)小物块在木板上滑动时,根据牛顿第二定律,有:
μ1mg=ma1
解得:
小物块在桌面上滑动时,根据牛顿第二定律,有:
μ2mg=ma2
解得:
经过时间t1,物块与木板分离,物块的位移:
此后,物块在桌面上做匀减速直线运动,经过时间t2运动到桌面的最右端,速度刚好减为零,位移:
由图1,有:
物块与木板分离时速度:
v=a1t1
v=a2t2
解得:
t1=0.29s
(2)物块在木板上滑动时,木板水平方向受力如图2所示:
木板向右做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律,有:
F-μ1mg=Ma3
解得:
物块和木板分离时,木板的位移:
由图1可知:
解得:
F=20N
答:(1)物块在木板上运动的时间为0.29s;
(2)作用在木板上的恒力F的大小为20N.
(2016•惠安县校级模拟)如图所示,两个质量分别为m1=2kg,m2=3kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接.两个大小分别为F1=30N、F2=20N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则( )
正确答案
解析
解:AB、对整体分析,整体的加速度a=.隔离对m2分析,有F-F2=m2a,解得:
F=F2+m2a=20+3×2N=26N.故A、B错误.
C、在突然撤去F2的瞬间,弹簧的弹力不变,则m1所受的合力不变,所以m1的加速度不变.故C正确.
D、在突然撤去F2的瞬间,弹簧的弹力不变,m2所受的合力变为弹簧的弹力,则加速度,加速度变大.故D正确.
故选CD.
如图所示,光滑水平面上放着质量为M的木板,木板的上表面粗糙且左端有一个质量为m的木块。现对木块施加一个水平向右的恒力F,木块与木板由静止开始运动,经过时间t分离。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得,木块m的加速度,木板M的加速度
根据L=.
t=.
A、若仅增大木板的质量M,m的加速度不变,M的加速度减小,则时间t减小.故A错误.
B、若仅增大小木块的质量m,则m的加速度减小,M的加速度增大,则t变大.故B正确.
C、若仅增大恒力F,则m的加速度变大,M的加速度不变,则t变小.故C错误.
D、若仅增大木块与木板间的动摩擦因数,则小明的加速度减小,M的加速度增大,则t变大.故D正确.
故选:BD.
一较长的弹簧两端拴着质量分别为m1和m2的物体,今将m2放于水平面上,缓缓向下加力将m1往下压,如图,m1到最低点时所施压力大小为F.若要求撤去F后m1跳起将m2拉得跳离桌面,F至少多大?
正确答案
解:撤去F后,m1跳起后做简谐运动,当m1运动到最高,弹簧将m2拉得恰好跳离桌面时,弹簧的弹力大小等于m2g,
根据牛顿第二定律得,物体m1在最高点时加速度的大小a1==
=
,方向竖直向下.
根据简谐运动的对称性,物体m1在最低点时加速度的大小a2=a1,合力大小等于F,方向竖直向上,
根据牛顿第二定律得
F=m1a2=(m1+m2)g
答:撤去F后m1跳起将m2拉得跳离桌面,F至少为(m1+m2)g.
解析
解:撤去F后,m1跳起后做简谐运动,当m1运动到最高,弹簧将m2拉得恰好跳离桌面时,弹簧的弹力大小等于m2g,
根据牛顿第二定律得,物体m1在最高点时加速度的大小a1==
=
,方向竖直向下.
根据简谐运动的对称性,物体m1在最低点时加速度的大小a2=a1,合力大小等于F,方向竖直向上,
根据牛顿第二定律得
F=m1a2=(m1+m2)g
答:撤去F后m1跳起将m2拉得跳离桌面,F至少为(m1+m2)g.
如图甲,在水平地面上,有一个质量为4kg的物体,受到在一个与水平地面成37°的斜向右下方F=50N的推力,由静止开始运动,其速度时间图象如图乙所示.(g=10N/kg,sin37°=0.6,cos37°=0.8.)求:
(1)物体的加速度大小;
(2)物体与地面间的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)v-t图象中图象的斜率表示加速度的大小,如图可知物体的加速度为:
a=
(2)对物体进行受力分析有:
由图知:水平方向:Fcos37°-f=ma…①
竖直方向:N-mg-Fsin37°=0…②
滑动摩擦力为:f=μN…③
由①②③式可解得:
答:(1)物体的加速度大小为5m/s2;
(2)物体与地面间的动摩擦因数为.
解析
解:(1)v-t图象中图象的斜率表示加速度的大小,如图可知物体的加速度为:
a=
(2)对物体进行受力分析有:
由图知:水平方向:Fcos37°-f=ma…①
竖直方向:N-mg-Fsin37°=0…②
滑动摩擦力为:f=μN…③
由①②③式可解得:
答:(1)物体的加速度大小为5m/s2;
(2)物体与地面间的动摩擦因数为.
如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=30°时,可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑.若让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s的速度沿木板向上运动,小物块沿木板滑行的距离为s,重力加速度g取10m/s2.
(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;
(2)求小物块沿木板滑行的距离s.
正确答案
解:(1)小物块恰好能沿着木板匀速下滑.由平衡条件得:
mgsinθ-f=0,
f=μmgcosθ
联立解得:μ=tanθ=.
(2)对于小物块沿木板向上滑行,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma
又0-v02=-2as
代入数据得:s=5m
答:(1)小物块与木板间的动摩擦因数是;
(2)小物块沿木板滑行的距离s上5m.
解析
解:(1)小物块恰好能沿着木板匀速下滑.由平衡条件得:
mgsinθ-f=0,
f=μmgcosθ
联立解得:μ=tanθ=.
(2)对于小物块沿木板向上滑行,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma
又0-v02=-2as
代入数据得:s=5m
答:(1)小物块与木板间的动摩擦因数是;
(2)小物块沿木板滑行的距离s上5m.
如图所示是伽利略理想斜面实验中的一幅图,一小球在光滑槽内运动,槽底水平部分长5m,若小球由A点静止开始运动,经4s到达另一斜面与A等高的B点,且已知小球在水平部分运动时间为1s,则小球下落点A离水平底部的高度为______m;小球从A到B运动的总路程是______m.
正确答案
1.25
12.5
解析
解:小球在槽底做匀速直线运动的速度.
根据动能定理得,mgh=,解得h=
.
AC段的平均速度,BD段的平均速度
,则x′=
,则总路程s=x+x′=7.5m+5m=12.5m
故答案为:1.25,12.5.
质量m=4kg的物体静止在足够大的水平地面上,它与地面间的动摩擦因数μ=0.1,从t=0开始受到沿东西方向的水平力F作用,如图甲所示,力F的大小.方向随时间t的变化规律如图乙所示(规定向东为力的正方向),求物体在5s末.10s末.15s末时的速度大小.
正确答案
解:由图象知,在0-5s时间内,物体在拉力和摩擦力作用下产生加速度,根据牛顿第二定律有:
F1-μmg=ma1
物体在5s末的速度为:v5=a1t=0.25×5m/s=1.25m/s
由图象知,物体在6-10s内,物体拉力为:F2=-3N
此时物体产生的加速度为:
物体初速度为v5=1.25m/s,故物体做匀减速运动,当速度减为0时所用时间为:
又因为当速度减小为0时,拉力F2的大小为3N小于物体与水平面间的滑动摩擦力,故当物体停止运动后将保持静止,故物体在10s末的速度为0;
由图象知,在10-15s,拉力大小为F3=10N时,
根据牛顿第二定律有:
所以15s末也就是加速5s末的速度为:v15=a3t3=1.5×5m/s=7.5m/s
答:物体在5s末.10s末.15s末时的速度大小分别为:1.25m/s、0、7.5m/s.
解析
解:由图象知,在0-5s时间内,物体在拉力和摩擦力作用下产生加速度,根据牛顿第二定律有:
F1-μmg=ma1
物体在5s末的速度为:v5=a1t=0.25×5m/s=1.25m/s
由图象知,物体在6-10s内,物体拉力为:F2=-3N
此时物体产生的加速度为:
物体初速度为v5=1.25m/s,故物体做匀减速运动,当速度减为0时所用时间为:
又因为当速度减小为0时,拉力F2的大小为3N小于物体与水平面间的滑动摩擦力,故当物体停止运动后将保持静止,故物体在10s末的速度为0;
由图象知,在10-15s,拉力大小为F3=10N时,
根据牛顿第二定律有:
所以15s末也就是加速5s末的速度为:v15=a3t3=1.5×5m/s=7.5m/s
答:物体在5s末.10s末.15s末时的速度大小分别为:1.25m/s、0、7.5m/s.
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