- 牛顿第二定律
- 共12933题
杭州滨江区的白金海岸小区吴菊萍徒手勇救小妞妞,被誉为“最美妈妈”. 设妞妞的质量m=10kg,从离地h1=28.5m高的阳台掉下,下落过程中空气阻力约为本身重力的0.4倍;在妞妞开始掉下时,吴菊萍经过0.5s的反应时间后,从静止开始沿直线匀加速奔跑水平距离S=10m到达楼下,张开双臂在距地面高度为h2=1.5m处接住妞妞,缓冲到地面时速度恰好为零,缓冲过程中的空气阻力不计.g=10m/s2.求:
(1)妞妞在被接到前下落的时间;
(2)吴菊萍跑到楼下时的速度;
(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功.
正确答案
解:(1)对妞妞用牛顿第二定律:mg-0.4mg=ma1
求得:a1=6m/s2
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由位移时间关系:
解得:t=3s
(2)吴匀加速运动时间:t1=t-0.5=2.5s
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由平均速度公式:S=1
代入数据可得:v=8m/s
(3)妞妞下落h1的速度:υ1=a1t=18m/s
缓冲过程中,对妞妞由动能定理,得:
解得:W=-1770J
答:(1)妞妞在被接到前下落的时间3s;
(2)吴菊萍跑到楼下时的速度8m/s;
(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功-1770J
解析
解:(1)对妞妞用牛顿第二定律:mg-0.4mg=ma1
求得:a1=6m/s2
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由位移时间关系:
解得:t=3s
(2)吴匀加速运动时间:t1=t-0.5=2.5s
妞妞下落过程是匀变速直线运动,由平均速度公式:S=1
代入数据可得:v=8m/s
(3)妞妞下落h1的速度:υ1=a1t=18m/s
缓冲过程中,对妞妞由动能定理,得:
解得:W=-1770J
答:(1)妞妞在被接到前下落的时间3s;
(2)吴菊萍跑到楼下时的速度8m/s;
(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功-1770J
质量为M=1Okg的B板上表面上方,存在一定厚度的相互作用区域.如图中划虚线的部分.当质量为m=1kg的物块P进人相互作用区时,B板便有竖直向上的恒力f=kmg(k=41)作用于物块P,使其刚好不与B板的上表面接触;在水平方向,物块P与B板间没有相互作用力.已知物块P开始自由下落的时刻,B板向右运动的速度为VB=10m/s.物块P从开始下落到刚到达相互作用区所经历的时间为t0=2.0s 设B板足够长,B板与水平面间的动摩擦因数u=0.02,为保证物块P总能落人B板上方的相互作用区.问:
(1)物块P从起始位置下落到刚好与B板不接触的时间t
(2)物块B在上述时间t内速度的改变量
(3)当B板刚好停止运动时,物块P已经回到过初始位置几次(取g=10m/s2)
正确答案
解:(1)物块P刚到达相互作用区时的速度:
v0=gt0…①
物块P进入相互作用区后的加速度:
a1=…②
由①②解得物块P在相互作用区内向下运动的时间:
t1==0.05s
所以物块P从起始位置下落到刚好与B不接触的时间:t=t0+t1=2.05s
(2)板B在物块P未进入作用区的加速度
aB1=μg
速度的改变量△vB1=aB1t0=0.4m/s
当P进入作用区后的加速度
aB2==1.02m/s2
△vB2=aB2t1=0.051m/s
所以速度的改变量△v=△vB1+△vB2=0.451m/s
(3)当物块P的速度减到零后,又开始以加速度为a向上做加速运动,经历时间T,跑出相互作用区,在这段时间内,B板减少的速度仍是△vB2;物块P离开相互作用区后,做加速度为g的减速运动,经历时间T0,回到初始位置,在这段时间内,B板减少的速度为△vB1,以后物块又从起始位置自由落下,重复以前的运动,B板的速度再次不断减少.总结以上分析可知:每当物块P完成一次从起始位置自由下落,进入相互作用区后又离开相互作用区,最后回到起始位置的过程中,B板速度减少的总量为△v=2△vB1+2△vB2=0.902m/s
设在物块P第n次回到起始位置时B刚好停止运动
n=次
答:(1)物块P从起始位置下落到刚好与B板不接触的时间t为2.05s;
(2)物块B在上述时间t内速度的改变量为0.051m/s;
(3)当B板刚好停止运动时,物块P已经回到过初始位置11次.
解析
解:(1)物块P刚到达相互作用区时的速度:
v0=gt0…①
物块P进入相互作用区后的加速度:
a1=…②
由①②解得物块P在相互作用区内向下运动的时间:
t1==0.05s
所以物块P从起始位置下落到刚好与B不接触的时间:t=t0+t1=2.05s
(2)板B在物块P未进入作用区的加速度
aB1=μg
速度的改变量△vB1=aB1t0=0.4m/s
当P进入作用区后的加速度
aB2==1.02m/s2
△vB2=aB2t1=0.051m/s
所以速度的改变量△v=△vB1+△vB2=0.451m/s
(3)当物块P的速度减到零后,又开始以加速度为a向上做加速运动,经历时间T,跑出相互作用区,在这段时间内,B板减少的速度仍是△vB2;物块P离开相互作用区后,做加速度为g的减速运动,经历时间T0,回到初始位置,在这段时间内,B板减少的速度为△vB1,以后物块又从起始位置自由落下,重复以前的运动,B板的速度再次不断减少.总结以上分析可知:每当物块P完成一次从起始位置自由下落,进入相互作用区后又离开相互作用区,最后回到起始位置的过程中,B板速度减少的总量为△v=2△vB1+2△vB2=0.902m/s
设在物块P第n次回到起始位置时B刚好停止运动
n=次
答:(1)物块P从起始位置下落到刚好与B板不接触的时间t为2.05s;
(2)物块B在上述时间t内速度的改变量为0.051m/s;
(3)当B板刚好停止运动时,物块P已经回到过初始位置11次.
一个静止在水平桌面上的木块,质量m=2kg,木块与桌面间的动摩擦因数为0.2.一根劲度系数k=1000N/m的弹簧一端与木块相连,当在弹簧的另一端施加一水平外力时,弹簧的伸长量x=0.012m(在弹性限度内),木块做匀加速直线运动,如图15所示.则弹簧对木块的拉力大小F=______N,木块受到的滑动摩擦为大小f=______N,木块运动的加速度大小a=______m/s2.
正确答案
12
4
4
解析
解:(1)由胡克定律得,弹簧的拉力为:F=kx=1000×0.012N=12N;
(2)对木块进行受力分析:
由f=μFN得:
木块所受到的滑动摩擦力为:f=μFN=μmg=0.2×2×10N=4N
(3)由牛顿第二定律得:=4m/s2
答案为:12,4,4
质量为 10kg的物体在F=200N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°.力F作用2秒钟后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25秒钟后,速度减为零.求:物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移S. (已知 sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
正确答案
解:物体受力分析如图所示,设加速的加速度为a1,末速度为v,减速时的加速度大小为a2,将mg 和F分解后,
由牛顿运动定律得:
FN=Fsinθ+mgcosθ
Fcosθ-f-mgsinθ=ma1
根据摩擦定律有 f=μFN,代入数据得a1=10-20μ
加速过程由运动学规律可知 v=a1t1
撤去F 后,物体减速运动的加速度大小为 a2,则 a2=gsinθ+μgcosθ
代入数据得a2=6+8μ
由匀变速运动规律有 v=a2t2
由运动学规律知 s=a1t12+
a2t22
代入数据得μ=0.25;s=16.25m
答:物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25;物体的总位移s=16.25m
解析
解:物体受力分析如图所示,设加速的加速度为a1,末速度为v,减速时的加速度大小为a2,将mg 和F分解后,
由牛顿运动定律得:
FN=Fsinθ+mgcosθ
Fcosθ-f-mgsinθ=ma1
根据摩擦定律有 f=μFN,代入数据得a1=10-20μ
加速过程由运动学规律可知 v=a1t1
撤去F 后,物体减速运动的加速度大小为 a2,则 a2=gsinθ+μgcosθ
代入数据得a2=6+8μ
由匀变速运动规律有 v=a2t2
由运动学规律知 s=a1t12+
a2t22
代入数据得μ=0.25;s=16.25m
答:物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25;物体的总位移s=16.25m
(2015秋•大丰市校级期末)一质量为5kg的滑块在F=15N的水平拉力作用下,由静止开始做匀加速直线运动,若滑块与水平面间的动摩擦因素是0.2,g取10m/s2,问:
(1)滑块运动的加速度是多大?
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是多大?
(3)如果力F作用8s后撤去,则滑块在撤去F后还能滑行多远?
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得,滑块的加速度a==1m/s2.
(2)滑块的位移x=.
(3)8s末的速度v=at=1×8m/s=8m/s,
撤去F后的加速度a′=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
则滑块还能滑行的位移x′=.
答:(1)滑块运动的加速度是1m/s2;
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是12.5m;
(3)如果力F作用8s后撤去,则滑块在撤去F后还能滑行16m.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得,滑块的加速度a==1m/s2.
(2)滑块的位移x=.
(3)8s末的速度v=at=1×8m/s=8m/s,
撤去F后的加速度a′=μg=0.2×10m/s2=2m/s2,
则滑块还能滑行的位移x′=.
答:(1)滑块运动的加速度是1m/s2;
(2)滑块在力F作用下经5s,通过的位移是12.5m;
(3)如果力F作用8s后撤去,则滑块在撤去F后还能滑行16m.
用3N的水平恒力,使在水平面上一质量为2kg的物体,从静止开始运动,在2s内通过的位移是2m,则物体的加速度大小和所受摩擦力的大小分别是( )
正确答案
解析
解:物体做匀加速直线运动,根据x=解得:a=1m/s2,
根据牛顿第二定律得:
F-f=ma
解得:f=1N
故选B
如图所示,质量为0.5kg的物体在与水平面成37°角的拉力F作用下,沿水平桌面向右做直线运动,经过0.5m的距离,速度由0.6m/s变为0.4m/s,
已知物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.1,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)物体的加速度.
(2)作用力F的大小.
正确答案
解:(1)物体做匀变速运动,根据匀变速直线运动的速度位移关系:
得物体的加速度=-0.20m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反即水平向左;
(2)如图,建立直角坐标系对物体进行受力分析,取物体运动方向为正方向
y轴方向:FN+Fsin37°-mg=0 ①
x轴方向:Fcos37°-Ff=ma ②
滑动摩擦力Ff=μFN ③
由①②③得 =
答:(1)物体的加速度为0.2m/s2,方向向左;
(2)作用力F的大小为0.47N.
解析
解:(1)物体做匀变速运动,根据匀变速直线运动的速度位移关系:
得物体的加速度=-0.20m/s2
负号表示加速度的方向与初速度的方向相反即水平向左;
(2)如图,建立直角坐标系对物体进行受力分析,取物体运动方向为正方向
y轴方向:FN+Fsin37°-mg=0 ①
x轴方向:Fcos37°-Ff=ma ②
滑动摩擦力Ff=μFN ③
由①②③得 =
答:(1)物体的加速度为0.2m/s2,方向向左;
(2)作用力F的大小为0.47N.
如图所示,质量为m的物体放在光滑的水平地面上,在水平面上,受到三个水平的共点力作用处于静止状态,若把水平作用力F2保持其大小不变,迅速沿顺时针方向转动90°,而其余两个作用力保持不变,则质量为m物体所受到的合力大小为______经过时间t,物体平均速度大小为______.
正确答案
解析
解:物体受三个力处于平衡状态,F2与剩余两个力的合力等值反向,把水平作用力F2保持其大小不变,迅速沿顺时针方向转动90°,则合力,
可知物体的加速度a=,ts末的速度v=at=
,
所以物体的平均速度.
故答案为:,
.
如图所示,长为 L 的轻杆,一端固定一个小球,另一端可绕光滑的水平轴转动,使小球在竖直平面内作圆周运动,关于小球在最高点的速度V,下列说法正确的是:(( )
正确答案
解析
解:A、由于杆能支撑小球,因此v的极小值为零.故A错误.
B、根据向心力公式Fn=m可知,速度逐渐增大,向心力也逐渐增大.故B正确.
C、当v=时,向心力Fn=m
=mg,说明杆对球没有弹力;
v由 逐渐增大时,杆对球有向下的拉力,根据牛顿第二定律得:F+mg=m
,得F=m
-mg,可见,v增大,F增大.故C正确.
D、v由 逐渐减小时,杆对球有向上的支持力,根据牛顿第二定律得
mg-F=m,得F=mg-m
,可见,v减小,F增大.故D错误.
故选:BC
如图所示,水平传送带A、B两端相距s=2m,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.4.工件滑上A端瞬时速度vA=5m/s,达到B端的瞬时速度设为vB,则( )
正确答案
解析
解:A、若传送带以4m/s顺时针转动,工件滑上传送带后做匀减速直线运动,速度达到4m/s,将做匀速直线运动,到达B点的速度不可能为3m/s.故A错误.
B、若传送带逆时针匀速转动,工件一直做匀减速运动,匀减速运动的加速度大小a=μg=4m/s2,则,解得
.故B错误.
C、若传送带以2m/s顺时针匀速转动,工件在传送带上做匀减速运动,由B选项可知,vB=3m/s.故C正确,D错误.
故选:C.
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