- 牛顿第二定律
- 共12933题
电荷量为q=1×10-4C的带正电小物块置于绝缘水平面上,所在空间存在方向沿水平向右的电场(如图甲所示).电场强度E的大小与时间t的关系、物块运动速度v与时间t的关系分别如图乙、丙所示,取重力加速度g=10m/s2.求
(1)物块质量m;
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)由图可知,前2s 物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有:qE1-μmg=ma…①
2s后物块做匀速运动,由力的平衡条件有:qE2=μmg…②
由①②有:qE1-qE2=ma…③
由图可得:E1=3×104N/C,E2=2×104N/C;a==1m/s2
将数所代入③式解得:m=1kg.
故物块的质量为:m=1kg.
(2)由②式解得:μ==0.2;
答:(1)物块的质量1kg;
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数为0.2.
解析
解:(1)由图可知,前2s 物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有:qE1-μmg=ma…①
2s后物块做匀速运动,由力的平衡条件有:qE2=μmg…②
由①②有:qE1-qE2=ma…③
由图可得:E1=3×104N/C,E2=2×104N/C;a==1m/s2
将数所代入③式解得:m=1kg.
故物块的质量为:m=1kg.
(2)由②式解得:μ==0.2;
答:(1)物块的质量1kg;
(2)物块与水平面之间的动摩擦因数为0.2.
如图所示,质量均为m的A、B两物块置于光滑水平地面上,倾角为θ,A、B接触面光滑,现分别以水平恒力F作用于A物块上,保持A、B相对静止共同运动,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对于甲图:当A恰好离地时,加速度达到最大,此时地面对A的支持力为零,A的受力如图,根据牛顿第二定律得:
最大加速度为aAm==gtanθ
同理,对乙图研究,得到最大加速度为aBm=gtanθ,则两种情况下获取的最大加速度相同.
根据牛顿第二定律得知,最大的推力Fm=2mam=2mgtanθ,则两种情况下所加的最大推力相同.
故选BC
如图所示,物体A放在长L=1m的木板B上,木板B静止于水平面上.已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.2,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2.若从t=0开始,木板B受F=16N的水平恒力作用,
(1)木板B受F=16N的水平恒力作用时,A、B的加速度aA、aB各为多少?
(2)t=2s时,在B的速度为多少?
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得:μ1mAg=mAaA
解得:;
对B有:F1-μ2(mA+mB)g-μ1mAg=mBaB
代入数据解得:.
(2)因为aA<aB,A相对B向后滑动,设经过t1后A滑到B的左边缘,
A的位移为:,
B的位移为:,
x1-x2=L
解得:t1=1s<t=2s,则2s时A已从B上滑下.
t1=1s时,A、B的速度分别为vA、vB,
则有:vB=aBt1=4×1m/s=4m/s
设A滑落后B的加速度为aB′,根据牛顿第二定律得:
F-μ1mBg=mBaB′
代入数据解得:
在t=2s时B的速度:vB′=vB+aB′(t-t1)
代入数据解得:vB′=11m/s.
答:(1)木板B受F=16N的水平恒力作用时,A、B的加速度aA、aB各为2m/s2、4m/s2.
(2)t=2s时,B的速度为11m/s.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得:μ1mAg=mAaA
解得:;
对B有:F1-μ2(mA+mB)g-μ1mAg=mBaB
代入数据解得:.
(2)因为aA<aB,A相对B向后滑动,设经过t1后A滑到B的左边缘,
A的位移为:,
B的位移为:,
x1-x2=L
解得:t1=1s<t=2s,则2s时A已从B上滑下.
t1=1s时,A、B的速度分别为vA、vB,
则有:vB=aBt1=4×1m/s=4m/s
设A滑落后B的加速度为aB′,根据牛顿第二定律得:
F-μ1mBg=mBaB′
代入数据解得:
在t=2s时B的速度:vB′=vB+aB′(t-t1)
代入数据解得:vB′=11m/s.
答:(1)木板B受F=16N的水平恒力作用时,A、B的加速度aA、aB各为2m/s2、4m/s2.
(2)t=2s时,B的速度为11m/s.
如图所示,水平传送带逆时针匀速转动,速度为8m/s,A、B为两轮圆心正上方的点,AB=L1=6m,左右两端分别与轨道无缝对接,小物块与轨道左端P碰撞无机械能损失,AP=L2=5m,物块与AP、AB间动摩擦因数均为μ=0.2,物块以一定的初速度v0沿轨道滑上传送带B点,欲使物块可以返回到B点且速度为零,g=10m/s2,则物块的初速度v.不可能的是( )
正确答案
解析
解:设物体到达P点的速度为v,反弹后运动到B点的速度为零,
由动能定理得:-μmg(L1+L2)=0-mv2,解得v=2
m/s,
物体由A到P点过程中,由动能定理得:-μmgL2=mv2-
mvA2,解得vA=8m/s,
物体在传送带上运动时,由牛顿第二定律得:μmg=ma,a=2m/s2;
A、物体的初速度小于8m/s时先在传送带上加速度,然后匀速运动到A点,符合要求,故A正确;
B、物体以8m/s的速度滑上传送带时,相对传送带静止,到达A时速度为8m/s,符合要求,故B正确;
C、物体以9m/s的速度滑上传送带,设物体先减速到8m/s需的位于为s,
由速度位移公式可得:92-82=2×2s,解得s=4.25m<L1,物体在传送带上先减速后匀速运动,到达A时的速度为8m/s,符合要求,故C正确;
D、物体以10m/s的速度滑上传送带,设物体先减速到8m/s需的位于为s,
由速度位移公式可得:102-82=2×2s,解得s=9m>L1,物体达到A点时的速度大于8m/s,不符合要求,故D错误.
本题选不可能的,故选D.
2009年10月1日晚在天安门广场举行了盛大的庆祝中华人民共和国成立六十周年烟花晚会,花炮爆炸的高度为100M,设爆炸前做竖直上抛运动(加速度大小为g),且在最高点爆炸,则花炮出炮口的速度约为______m/s;若花炮质量为2kg,在炮筒子运动的时间为0.02s,火药对花炮的平均推力为______(g 取10m/s2).
正确答案
解析
解:花炮出炮口后做竖直向上运动,根据v2=2gh得
v=
在炮筒内做初速度为零的匀加速运动,加速度为a=
有牛顿第二定律得F=ma=
答故答案为:,
如图所示,水平面上有电阻不计的U形光滑导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度为B,方向与水平面的夹角为θ且指向右方.若棒ab始终与导轨接触良好,则棒ab所受的支持力和在水平方向上的加速度分别是多少?
正确答案
解:从b向a看其受力如图所示.
水平方向:FAsinθ=ma
竖直方向:FN+FAcosθ=mg
又FA=BLI=BL
解得:FN=mg-
a=
答:棒ab所受的支持力为mg-,在水平方向上的加速度为
.
解析
解:从b向a看其受力如图所示.
水平方向:FAsinθ=ma
竖直方向:FN+FAcosθ=mg
又FA=BLI=BL
解得:FN=mg-
a=
答:棒ab所受的支持力为mg-,在水平方向上的加速度为
.
质量为5kg的物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当物体以6m/s的初速度向右滑行时,再用水平向右的力F作用于物体上,F=15N.求:
(1)t=2s时物体滑行了多远?
(2)若物体开始以v0=6m/s向左运动,求物体的加速度大小和方向?
(3)在上题的基础上,物体向左运动的最大位移?
正确答案
解:(1)物体向右运动时受到向左的摩擦力,为:Ff=μFN=μG=0.2×50N=10N
故a=
t=2s时物体的位移:x=
(2)若物体开始以v0=6m/s向左运动,摩擦力向右,故加速度为:
a=
向右
(3)根据速度位移公式,有:
x=
答:(1)t=2s时物体滑行了14m远;
(2)若物体开始以v0=6m/s向左运动,物体的加速度大小为5m/s2,方向向右;
(3)在上题的基础上,物体向左运动的最大位移为3.6m.
解析
解:(1)物体向右运动时受到向左的摩擦力,为:Ff=μFN=μG=0.2×50N=10N
故a=
t=2s时物体的位移:x=
(2)若物体开始以v0=6m/s向左运动,摩擦力向右,故加速度为:
a=
向右
(3)根据速度位移公式,有:
x=
答:(1)t=2s时物体滑行了14m远;
(2)若物体开始以v0=6m/s向左运动,物体的加速度大小为5m/s2,方向向右;
(3)在上题的基础上,物体向左运动的最大位移为3.6m.
如图所示,质量M=8kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8N,当小车向右运动的速度达到3m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长.求
(1)小物块放上后,小物块及小车的加速度各为多大;
(2)经多长时间两者达到相同的速度;
(3)从小物块放上小车开始,经过t=3s小物块通过的位移大小为多少.(取g=l0m/s2)
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律F=ma得
物块的加速度
小车的加速度:
(2)由:amt=v0+aMt 得
t=2s
(3)在开始2s内小物块的位移:s1==4m
最大速度:v=at=4m/s2
在接下来的1s物块与小车相对静止,一起做加速运动 由牛顿第二定律可知且加速度为:
这1s内的位移:,
通过的总位移s=s1+s2=8.4m
答:(1)加速度分别为2m/s2和0.5m/s2
(2)时间为2s
(3)最终位移为8.4m
解析
解:(1)由牛顿第二定律F=ma得
物块的加速度
小车的加速度:
(2)由:amt=v0+aMt 得
t=2s
(3)在开始2s内小物块的位移:s1==4m
最大速度:v=at=4m/s2
在接下来的1s物块与小车相对静止,一起做加速运动 由牛顿第二定律可知且加速度为:
这1s内的位移:,
通过的总位移s=s1+s2=8.4m
答:(1)加速度分别为2m/s2和0.5m/s2
(2)时间为2s
(3)最终位移为8.4m
如图所示,AB、CD为两个光滑的平台,一倾角为37°,长为5m的传送带与两平台平滑连接.现有一小物体以10m/s的速度沿AB平台向右运动,当传送带静止时,小物体恰好能滑到CD平台上,问:
(1)小物体跟传送带间的动摩擦因数多大?
(2)当小物体在AB平台上的运动速度低于某一数值时,无论传送带顺时针运动的速度多大,小物体总不能到达高台CD,求这个临界速度.
(3)若小物体以8m/s的速度沿平台AB向右运动,欲使小物体到达高台CD,传送带至少以多大的速度顺时针运动?
正确答案
解:(1)传送带静止时,小物体受力如图甲所示,
据牛顿第二定律得:μmgcosθ+mgsinθ=ma1①
B→C过程有:v20=2a1l ②
解得:a1=10 m/s2,μ=0.5
(2)显然,当小物体受到的摩擦力始终向上时,最容易到达传送带顶端,此时,小物体受力如图乙所示,据牛顿第二定律得:
mgsin37°-μmgcos37°=ma2 ③
若恰好能到达高台时,有:v22=2a2l ④
解得:v=2 m/s
即当小物体在AB平台上向右滑动速度小于2m/s时,无论传带顺时针传动的速度多大,小物体总也不能到达高台CD.
(3)以v1表示小物体在平台AB上的滑速度,
以v2表示传送带顺时针传动的速度大小.
对从小物体滑上传送带到小物体速度减小到传送带速度过程有:
v21-v22=2a1x1 ⑤
对从小物体速度减小到带速v2开始,到运动到恰滑上CD高台过程,有:
v22=2a2x2 ⑥
x1+x1=L ⑦
解得:v2=3 m/s
即传送带至少以3 m/s的速度顺时针运动,小物体才能到达高台CD.
答:(1)小物体跟传送带间的动摩擦因数为0.5;
(2)当小物体在AB平台上的运动速度小于2m/s时,无论传送带顺时针运动的速度多大,小物体总不能到达高台CD.
(3)若小物体以8m/s的速度沿平台AB向右运动,欲使小物体到达高台CD,传送带至少以3m/s的速度顺时针运动.
解析
解:(1)传送带静止时,小物体受力如图甲所示,
据牛顿第二定律得:μmgcosθ+mgsinθ=ma1①
B→C过程有:v20=2a1l ②
解得:a1=10 m/s2,μ=0.5
(2)显然,当小物体受到的摩擦力始终向上时,最容易到达传送带顶端,此时,小物体受力如图乙所示,据牛顿第二定律得:
mgsin37°-μmgcos37°=ma2 ③
若恰好能到达高台时,有:v22=2a2l ④
解得:v=2 m/s
即当小物体在AB平台上向右滑动速度小于2m/s时,无论传带顺时针传动的速度多大,小物体总也不能到达高台CD.
(3)以v1表示小物体在平台AB上的滑速度,
以v2表示传送带顺时针传动的速度大小.
对从小物体滑上传送带到小物体速度减小到传送带速度过程有:
v21-v22=2a1x1 ⑤
对从小物体速度减小到带速v2开始,到运动到恰滑上CD高台过程,有:
v22=2a2x2 ⑥
x1+x1=L ⑦
解得:v2=3 m/s
即传送带至少以3 m/s的速度顺时针运动,小物体才能到达高台CD.
答:(1)小物体跟传送带间的动摩擦因数为0.5;
(2)当小物体在AB平台上的运动速度小于2m/s时,无论传送带顺时针运动的速度多大,小物体总不能到达高台CD.
(3)若小物体以8m/s的速度沿平台AB向右运动,欲使小物体到达高台CD,传送带至少以3m/s的速度顺时针运动.
如图所示,一辆质量为M的平板小车在光滑的水平面上以速度v做直线运动,今在小车的前端轻轻地放上一个质量为m的物体,物体放在小车上时相对于地面的水平速度为零,设物体与小车之间的动摩擦因数为μ,为使物体不致从小车上滑下去,小车的最短长度为______.
正确答案
解析
解:根据动量守恒:mv=(M+m)v′
根据功能关系:μmgL=mv2-
(M+m)v′2
联立得:L=
故答案为:.
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