- 牛顿第二定律
- 共12933题
质量为1Kg,长为L=0.5m的木板A上放置质量为0.5Kg的物体B,平放在光滑桌面上,B位于木板中点处,物体A与B之间的动摩擦因数为0.1,问:
(1)至少用多大力拉木板,才能使木板从B下抽出?
(2)当拉力为3.5N,经过多长时间A板从B板下抽出?此过程中B板的对地位移是多少?(重力加速度取g=10m/s2).
正确答案
解:(1)当拉力较小时,A和B可以相对静止一起向右作加速运动,此时A、之间发生的是静摩擦,
如图,为受力分析图,
对整体有:F=(M+m)a
隔离B有:f=ma
当静摩擦力达到最大静摩擦力时,是两者将发生相对滑动的临界状态,令f=μmg
得F=(M+m)μg=1.5N.
(2)当拉力为3.5N时,
由牛顿第二定律得:
A物体的加速度为:F-μmg=MaA,
得:aA=3m/s2;
B物体的加速度为:aB=μg=1m/s2
设经过时间t A板从B板下抽出,则根据几何关系得:
代入数据解得:t=0.5s
此时B板的对地位移大小为:.
答:(1)至少要用1.5N的力拉木板,才能使木板从B下方抽出;
(2)当拉力为3.5N时,经过0.5sA板从B板下抽出,此过程中B板的对地位移是0.125m.
解析
解:(1)当拉力较小时,A和B可以相对静止一起向右作加速运动,此时A、之间发生的是静摩擦,
如图,为受力分析图,
对整体有:F=(M+m)a
隔离B有:f=ma
当静摩擦力达到最大静摩擦力时,是两者将发生相对滑动的临界状态,令f=μmg
得F=(M+m)μg=1.5N.
(2)当拉力为3.5N时,
由牛顿第二定律得:
A物体的加速度为:F-μmg=MaA,
得:aA=3m/s2;
B物体的加速度为:aB=μg=1m/s2
设经过时间t A板从B板下抽出,则根据几何关系得:
代入数据解得:t=0.5s
此时B板的对地位移大小为:.
答:(1)至少要用1.5N的力拉木板,才能使木板从B下方抽出;
(2)当拉力为3.5N时,经过0.5sA板从B板下抽出,此过程中B板的对地位移是0.125m.
一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎可能性最大的地段应是( )
正确答案
解析
解:在坡顶
mg-FN=m,FN=mg-m
,FN<mg
在坡谷
FN-mg=m,FN=mg+m
,FN>mg,r越小,FN越大.
则在b、d两点比a、c两点容易爆胎.
而d点半径比b点小,则d点最容易爆胎.
故选:D.
如图所示,倾角为30°的光滑斜面AB长为0.8m,质量为1kg的物块在沿斜面向上的恒力F作用下从斜面底端由静止开始运动,当物块沿斜面运动0.2m时撤去外力,此后物块恰能滑行到B点,取g=10m/s2,求:
(1)F的大小
(2)物块经过斜面中点时的速度大小.
正确答案
解:(1)对整个过程,由动能定理得:-mg•ABsin30°+Fx=0-0,
解得:F==
=20N;
(2)物块从静止到斜面中点过程,由动能定理得:
Fx-mg=
mv2-0,
速度:v==
=2m/s;
答:(1)F的大小为20N;
(2)物块经过斜面中点时的速度大小为2m/s.
解析
解:(1)对整个过程,由动能定理得:-mg•ABsin30°+Fx=0-0,
解得:F==
=20N;
(2)物块从静止到斜面中点过程,由动能定理得:
Fx-mg=
mv2-0,
速度:v==
=2m/s;
答:(1)F的大小为20N;
(2)物块经过斜面中点时的速度大小为2m/s.
(2014•梧州一模)图甲是2012年我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛中的一个情景.设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,运动员的脚在接触蹦床过程中,蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图乙所示.取g=10m/s2,根据F-t图象求:
(1)运动员的质量;
(2)运动员在运动过程中的最大加速度;
(3)在不计空气阻力情况下,运动员重心离开蹦床上升的最大高度.
正确答案
解:
(1)由图象可知,刚站上去的时候弹力等于重力,故运动员所受重力为500N,设运动员质量为m,则
m==50kg
(2)由图象可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2500N,设运动员的最大加速度为am,则
Fm-mg=mam
am==
m/s2=40 m/s2
(3)由图象可知远动员离开蹦床后做竖直上抛运动,离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s,再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s,它们的时间间隔均为1.6s.根据竖直上抛运动的对称性,可知其自由下落的时间为0.8s.
设运动员上升的最大高度为H,则
H==
m=3.2m
答:
(1)运动员的质量50kg;
(2)运动员在运动过程中的最大加速度40m/s2;
(3)在不计空气阻力情况下,运动员重心离开蹦床上升的最大高度3.2m.
解析
解:
(1)由图象可知,刚站上去的时候弹力等于重力,故运动员所受重力为500N,设运动员质量为m,则
m==50kg
(2)由图象可知蹦床对运动员的最大弹力为Fm=2500N,设运动员的最大加速度为am,则
Fm-mg=mam
am==
m/s2=40 m/s2
(3)由图象可知远动员离开蹦床后做竖直上抛运动,离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s,再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s,它们的时间间隔均为1.6s.根据竖直上抛运动的对称性,可知其自由下落的时间为0.8s.
设运动员上升的最大高度为H,则
H==
m=3.2m
答:
(1)运动员的质量50kg;
(2)运动员在运动过程中的最大加速度40m/s2;
(3)在不计空气阻力情况下,运动员重心离开蹦床上升的最大高度3.2m.
(2015秋•栖霞市期末)如图所示,一个质量为m=8.3kg的物体静止在水平面上,现用一个与水平方向成θ=37°角的斜向上的恒力F作用在物体上,2s后物体的速度为4m/s,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.05,g取10m/s2,sin37°=0.6.求:
(1)恒力F作用在物体上10s后,物体运动的位移大小;
(2)恒力F的大小.
正确答案
解:(1)物体匀加速直线运动的加速度a=,
10s内物体运动的位移x==4m.
(2)物体的受力如图所示,
在竖直方向上有:N+Fsinθ=mg,
水平方向上有:Fcosθ-f=ma,
f=μN,
代入数据解得F=25N.
答:(1)恒力F作用在物体上10s后,物体运动的位移大小为4m;
(2)恒力F的大小为25N.
解析
解:(1)物体匀加速直线运动的加速度a=,
10s内物体运动的位移x==4m.
(2)物体的受力如图所示,
在竖直方向上有:N+Fsinθ=mg,
水平方向上有:Fcosθ-f=ma,
f=μN,
代入数据解得F=25N.
答:(1)恒力F作用在物体上10s后,物体运动的位移大小为4m;
(2)恒力F的大小为25N.
(2015秋•富阳市校级月考)原来静止在光滑水平面上的物体,质量为m,计时开始后受到如图所示的力F的作用.则4t时,物体速度大小为______;0-4t时间内物体位移大小为______.
正确答案
0
解析
解:物体在第1t内做匀加速直线运动,1t末加速度反向,大小不变,沿原方向做匀减速直线运动,2t末速度为零,然后又做匀加速直线运动,再做匀减速直线运动到零,即做周期性的单向直线运动,速度的方向不变.
由上分析可知,4t时刻物体的速度最小,为零.
物体每个t时间内通过的位移相等,则4t时刻物体的位移为:s=4×at2=2×
×t2=
.
故答案为:0,.
在水平力F的作用下,质量为m的物体A沿倾角为θ的斜面向上做匀加速运动,斜面与物体的动摩擦因数为μ,则物体的加速度大小为______.
正确答案
解析
解:垂直斜面方向平衡:mgcosθ+Fsinθ=FN
Ff=μFN=μ(mgcosθ+Fsinθ)
沿斜面方向牛顿定律:Fcosθ-Ff-mgsinθ=ma
解出:a==
故答案为:.
如图所示,有一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长L=1.4m,木板右端放着一个小滑块.小滑块质量为m=1kg,其尺寸远小于L.小滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,g=10m/s2.
(1)现用恒力F作用于木板M上,为使m能从M上滑落,F的大小范围是多少?
(2)其他条件不变,若恒力F=22.8N且始终作用于M上,最终使m能从M上滑落,m在M上滑动的时间是多少.
正确答案
解:(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力 f=μN=μmg=0.4×1×10N=4N
小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度 a1==μg.
木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度 a2=
使m能从M上面滑落下来的条件是 a2>a1
即 >μg
解得 F>μMg+f=0.4×4×10+4=20N
故F的范围为 F>20N
(本问也可按临界情况即a1=a2的情况求解,然后再得出拉力范围)
(2)设m在M上滑动的时间为t,当恒力F=22.8N,木板的加速度 a2==
=4.7m/s2;小滑块的加速度 a1=μg=4m/s2
小滑块在时间t内运动位移 S1=a1t2;
木板在时间t内运动位移 S2=a2t2;
因 S2-S1=L
解得 t=2s
故m在M上滑动的时间为2s.
答:
(1)为使m能从M上滑落,F的大小范围是 F>20N.
(2)m在M上滑动的时间是2s.
解析
解:(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力 f=μN=μmg=0.4×1×10N=4N
小滑块在滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度 a1==μg.
木板在拉力F和滑动摩擦力f作用下向右匀加速运动的加速度 a2=
使m能从M上面滑落下来的条件是 a2>a1
即 >μg
解得 F>μMg+f=0.4×4×10+4=20N
故F的范围为 F>20N
(本问也可按临界情况即a1=a2的情况求解,然后再得出拉力范围)
(2)设m在M上滑动的时间为t,当恒力F=22.8N,木板的加速度 a2==
=4.7m/s2;小滑块的加速度 a1=μg=4m/s2
小滑块在时间t内运动位移 S1=a1t2;
木板在时间t内运动位移 S2=a2t2;
因 S2-S1=L
解得 t=2s
故m在M上滑动的时间为2s.
答:
(1)为使m能从M上滑落,F的大小范围是 F>20N.
(2)m在M上滑动的时间是2s.
如图所示,有一倾斜放置的传送带,当它未开启时,将一物块自传送带的上端A点由静止释放后,它经t1时间下滑到底端B点,接触面上发热量为Q1;若开启传送带,使之顺时针运行且速度V保持不变,同一物块仍由A点静止释放,若仍能下滑到底端B点,设物块下滑的时间为t2,接触面发热量为Q2,对上述现象的分析和判断,正确的有( )
正确答案
解析
解:传送带静止或瞬时针方向转动时,物块受到的滑动摩擦力方向都沿传送带向上,两种情况下物块受到的合力不变,加速度a不变,物块的位移s相等,物块做初速度为零的匀加速直线运动,由s=at2可知,运动时间:t=
相等,即:t2=t1;
传送带静止时,物块与传送带间的相对位移为AB间的距离L,传送带顺时针转动时,
物块与传送带间的相对位移为AB间的距离L与传送带的位移x之和,即为:L+x,
热量:Q1=μmgLcosθ,Q2=μmg(L+x)cosθ,则:Q2>Q1,故C正确,ABD错误;
故选:C.
如图所示,一名消防队员在模拟演习训练中,沿着长为12m的竖立在地面上的钢管向下滑.已知这名消防队员的质量为60kg,他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到地面时速度恰好为零.如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍,下滑的总时间为3s,g取10m/s2,那么该消防队员( )
正确答案
解析
解:A、设下滑过程中的最大速度为v,则消防队员下滑的总位移:x=t1+
t2=
,
解得:v==
=8m/s,故A错误.
B、设加速与减速过程的时间分别为t1、t2,加速度大小分别为a1、a2,则v=a1t1,v=a2t2,解得:t1:t2=a2:a1=1:2.故B正确.
C、因t1+t2=3s,则t1=1s,t2=2s.
由h==12m,a2:a1=1:2.解得,a1=8m/s2,a2=4m/s2,
根据牛顿第二定律得:mg-f1=ma₁,f1=m(g-a1),f2-mg=ma2,f2=m(g+a2)解得,f1:f2=1:7,故C错误.
D、加速与减速过程的位移之比为 x1:x2=t1:
t2=1:2,故D错误;
故选:B.
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