- 牛顿第二定律
- 共12933题
如图所示,质量分别为m1、m2的A、B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30°光滑斜面上,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为( )
正确答案
解析
解:在剪断绳子之前,A处于平衡状态,所以弹簧的拉力等于A的重力沿斜面的分力相等.在剪断上端的绳子的瞬间,绳子上的拉力立即减为零,而弹簧的伸长量没有来得及发生改变,故弹力不变仍为A的重力沿斜面上的分力.故A球的加速度为零;
在剪断绳子之前,对B球进行受力分析,B受到重力、弹簧对它斜向下的拉力、支持力及绳子的拉力,在剪断上端的绳子的瞬间,绳子上的拉力立即减为零,对B球进行受力分析,则B受到到重力、弹簧的向下拉力、支持力.所以根据牛顿第二定律得:
aB==
g
故选:AD.
如图所示,质量为M的物体在粗糙斜面上以加速度a1匀加速下滑(斜面固定);当把物体的质量增加m时,加速度为a2;当有一竖直向下且过重心的恒力F作用在物体上时,加速度变为a3,如果F=mg,则( )
正确答案
解析
解:物体以加速度a1匀加速下滑时,受到重力、斜面的支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律得:
a1=(Mgsinθ-μMgcosθ)=gsinθ-μgcosθ
当把物体的质量增加m时,则有
a2==gsinθ-μgcosθ
当加一竖直向下的恒力F时
a3=(M+F)gsinθ-μ(M+F)gcosθ
因此,a1=a2<a3.
故选C
为了测量某住宅大楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况,甲、乙两位同学在一楼电梯内用压力传感器进行了如下实验:甲同学站在压力传感器上,乙同学负责观察电梯从地面一楼到顶层全过程中,压力传感器示数随时间变化的情况.如图所示是压力传感器示数随时间变化图,已知t=0时,电梯静止不动,电梯共上升18层的高度.(g取10m/s2)求:
(1)电梯启动和制动时的加速度大小;
(2)该大楼的层高(设每层高度相同).
正确答案
解:(1)对于启动状态有设加速度大小为a1,F1-mg=ma1
得:a1=2m/s2
对于制动状态有,加速度大小为a2,有:mg-F2=ma2
得 a2=2m/s2
(2)电梯匀速运动的速度 v=a1t1=2×1=2m/s
从图中读得,电梯运动的总时间t=28s,电梯匀速上升的时间t2=26s,加速运动时间为t1=1s,减速上升时间也为t3=1s.
所以总位移 s=vt2+(t1+t3)=54m
层高h==
答:(1)电梯启动时的加速度大小为2m/s2,制动时加速度大小也为2m/s2.
(2)该大楼的层高为3m.
解析
解:(1)对于启动状态有设加速度大小为a1,F1-mg=ma1
得:a1=2m/s2
对于制动状态有,加速度大小为a2,有:mg-F2=ma2
得 a2=2m/s2
(2)电梯匀速运动的速度 v=a1t1=2×1=2m/s
从图中读得,电梯运动的总时间t=28s,电梯匀速上升的时间t2=26s,加速运动时间为t1=1s,减速上升时间也为t3=1s.
所以总位移 s=vt2+(t1+t3)=54m
层高h==
答:(1)电梯启动时的加速度大小为2m/s2,制动时加速度大小也为2m/s2.
(2)该大楼的层高为3m.
如图所示的圆锥摆中,已知小球质量为m,绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,试求小球做圆周运动的周期及绳子的拉力.
正确答案
解:小球所受重力和绳子的拉力的合力提供了向心力,mgtanθ==
解得:T=2π
;
设绳子的拉力为F,则F=
故小球做圆周运动的周期为2π;绳子的拉力为
.
解析
解:小球所受重力和绳子的拉力的合力提供了向心力,mgtanθ==
解得:T=2π
;
设绳子的拉力为F,则F=
故小球做圆周运动的周期为2π;绳子的拉力为
.
如图所示,传送带与水平面的夹角θ=37°,传送带以v0=10m/s的速度逆时针匀速转动,在传送带的A端轻轻地方一个小铁块,一直铁块与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A,B间距离L=12.75m,g取10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6.求铁块从A端运动到B端所需要的时间(结果保留三位有效数字)
正确答案
解:铁块放上传送带后,开始一段时间t1内做初速度为0的匀加速直线运动,小铁块受到沿斜面向下的摩擦力,可知,铁块所受合力:
F合=mgsinθ+f=ma
又因为:
f=μN=μmgcosθ
所以根据牛顿第二定律可得:
a=g(sin37°+μcos37°)=10×(0.6+0.25×0.8)=8m/s2
当物体速度增加到10m/s时产生的位移.
x==
=6.25m<12.75m
所用时间为:t==1.25s
所以铁块速度增加到10m/s后,由于mgsinθ>μmgcosθ,所以物体将受沿传送带向上的摩擦力直线运动
a2=g(sin37°-μcos37°)=10×(0.6-0.25×0.8)=4m/s2
匀加速运动的位移为12.75-x,设所用时间为t′,
则12.75-x=11=vt′+at′2
解得:t′≈0.48s(负值舍去)
t总=1.25s+0.48s=1.73s
答:铁块从A到B需要的时间为1.73s.
解析
解:铁块放上传送带后,开始一段时间t1内做初速度为0的匀加速直线运动,小铁块受到沿斜面向下的摩擦力,可知,铁块所受合力:
F合=mgsinθ+f=ma
又因为:
f=μN=μmgcosθ
所以根据牛顿第二定律可得:
a=g(sin37°+μcos37°)=10×(0.6+0.25×0.8)=8m/s2
当物体速度增加到10m/s时产生的位移.
x==
=6.25m<12.75m
所用时间为:t==1.25s
所以铁块速度增加到10m/s后,由于mgsinθ>μmgcosθ,所以物体将受沿传送带向上的摩擦力直线运动
a2=g(sin37°-μcos37°)=10×(0.6-0.25×0.8)=4m/s2
匀加速运动的位移为12.75-x,设所用时间为t′,
则12.75-x=11=vt′+at′2
解得:t′≈0.48s(负值舍去)
t总=1.25s+0.48s=1.73s
答:铁块从A到B需要的时间为1.73s.
如图所示,光滑水平面上放着长L=2m,质量为M=4.5kg的木板(厚度不计),一个质量为m=1kg的小物体放在木板的最右端,m和M之间的动摩擦因数μ=0.1,开始均静止.今对木板施加一水平向右的恒定拉力F,(g取10m/s2)求:
(1)为使小物体不从木板上掉下,F不能超过多少.
(2)如果拉力F=10N,小物体能获得的最大速度.
正确答案
解:(1)物块随木板运动的最大加速度为a
对小物体由牛顿第二定律:umg=ma
对整体由牛顿第二定律得:Fm=(M+m)a
解得:Fm=5.5N
(2)因施加的拉力F>5.5N,故物块相对木板相对滑动,木板对地运动的加速度为a1,
对木板由牛顿第二定律:F-umg=Ma1
物块在木板上相对运动的时间为t,
解得:t=2s
物块脱离木板时的速度最大,vm=at=2m/s
答:(1)为使小物体不从木板上掉下,F不能超过5.5N.
(2)小物体能获得的最大速度为2m/s.
解析
解:(1)物块随木板运动的最大加速度为a
对小物体由牛顿第二定律:umg=ma
对整体由牛顿第二定律得:Fm=(M+m)a
解得:Fm=5.5N
(2)因施加的拉力F>5.5N,故物块相对木板相对滑动,木板对地运动的加速度为a1,
对木板由牛顿第二定律:F-umg=Ma1
物块在木板上相对运动的时间为t,
解得:t=2s
物块脱离木板时的速度最大,vm=at=2m/s
答:(1)为使小物体不从木板上掉下,F不能超过5.5N.
(2)小物体能获得的最大速度为2m/s.
(2015秋•新郑市校级月考)如图所示,两木板A、B并排放在地面上,小滑块以水平速度v0=3m/s从A左端滑上木板A.已知木板A的长度l=1m,木板B足够长,木板A的质量mA=3Kg,小滑块及木板B的质量均为m=1Kg,小滑块与木板A、B间的动摩擦因数均为μ1=0.4,木板A、B与地面间的动摩擦因数均为μ2=0.1,取g=10m/s2.求:
(1)小滑块在木板A上运动的加速度大小;
(2)小滑块在木板A上运动的时间;
(3)木板B获得的最大速度.
正确答案
解:(1)设小滑块滑动的加速度大小为a1,则:μ1mg=ma1,
解得:;
(2)小滑块对木板A的摩擦力为:f1=μ1mg=0.4×10N=4N,
木板AB整体受到地面的最大静摩擦力为:f2=μ2(2m+mA)g=0.1×(20+30)=5N,
f1<f2,小滑块滑上木板A后,木板A保持静止,
l=,
解得:t1=0.5s (另一解1s舍去)
(3)设小滑块滑上B时,小滑块的速度v1,B的加速度a2,经过时间t2滑块与B达到共同速度v2,则:
对B分析,根据牛顿第二定律得:μ1mg-2μ2mg=ma2
根据速度时间公式有:v1=v0-a1t1,
当两者速度相等时有:v1-v2=a1t2,
根据速度时间公式得:v2=a2t2
联立各式解得:v2=0.33m/s.
答:(1)小滑块在木板A上运动的加速度大小为4m/s2;
(2)小滑块在木板A上运动的时间为0.5s;
(3)木板B获得的最大速度为0.33m/s.
解析
解:(1)设小滑块滑动的加速度大小为a1,则:μ1mg=ma1,
解得:;
(2)小滑块对木板A的摩擦力为:f1=μ1mg=0.4×10N=4N,
木板AB整体受到地面的最大静摩擦力为:f2=μ2(2m+mA)g=0.1×(20+30)=5N,
f1<f2,小滑块滑上木板A后,木板A保持静止,
l=,
解得:t1=0.5s (另一解1s舍去)
(3)设小滑块滑上B时,小滑块的速度v1,B的加速度a2,经过时间t2滑块与B达到共同速度v2,则:
对B分析,根据牛顿第二定律得:μ1mg-2μ2mg=ma2
根据速度时间公式有:v1=v0-a1t1,
当两者速度相等时有:v1-v2=a1t2,
根据速度时间公式得:v2=a2t2
联立各式解得:v2=0.33m/s.
答:(1)小滑块在木板A上运动的加速度大小为4m/s2;
(2)小滑块在木板A上运动的时间为0.5s;
(3)木板B获得的最大速度为0.33m/s.
如图所示,质量为m1的足够长木板静止在水平面上,其上放一质量为m2的物块.物块与木板的接触面是光滑的.t=0时刻起,给木块施加一水平恒力F. 分别用a1、a2和v1、v2表示木板、物块的加速度和速度大小,图中符合运动情况的是( )
正确答案
解析
解:A、木板一定保持静止,加速为0,故A错误B错误.
C、物块的加速度a=,即物块做匀加直线运动,v-t图象为倾斜的直线,而木板保持静止,速度一直为0,故C错误D正确;
故选:D.
如图所示,某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处.滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图所示.以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:对货物受力分析,受重力mg和拉力T,根据牛顿第二定律,有
T-mg=ma
a=-g
作出加速度与拉力T的关系图象如下图
A、当T=0时,a=-g,即图线与纵轴的交点M的值aM=-g,故A正确;
B、当a=0时,T=mg,故图线与横轴的交点N的值TN=mg,故B正确;
C、D、图线的斜率表示质量的倒数,故C错误,D正确;
故选ABD.
如图所示,在光滑的水平面上有一段长为L、质量分布均匀的绳子.在水平向左的恒力F作用下从静止开始做匀加速运动.绳子中某点到绳子左端的距离为x,设该处绳的张力大小为T,则能正确描述T与x之间的关系的图象是( )
正确答案
解析
解:设单位长度质量为m;对整体分析有:F=Lma;
则对x分析可知:T=(L-x)ma
联立解得:
T=F-;
故可知T与x为一次函数关系;故D正确;
故选:D
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