- 牛顿第二定律
- 共448题
7.一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度匀加速提升高度h,重力加速度为g。关于此过程,下列说法中正确的是()
正确答案
解析
质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升,由牛顿第二定律可得:F-mg=ma,所以:F=mg+maA、物体匀加速提升h,手对物体做功:W1=Fh=(mg+ma)h.故A正确;
B、D、物体上升h,物体克服重力做功:W=mgh.故BD错误.;
C、提升过程中物体的动能增加量等于物体克服重力做功:W=mgh.故C错误。
考查方向
解题思路
恒力做功,根据W=FS计算
易错点
属于简单题,不应该出错
知识点
11.如图甲所示,足够长的木板B静置于光滑水平面上,其上放置小滑块A,木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用时,用传感器测出木板B的加速度,得到如图乙所示的
-F图象,已知g取10 m/s2,则()
正确答案
解析
当F等于8N时,加速度为:a=2m/s2,
对整体分析,由牛顿第二定律有:F=(M+m)a,
代入数据解得:M+m=4kg
当F大于8N时,根据牛顿第二定律得:
知图线的斜率,解得:M=1kg,
滑块的质量为:m=3kg.故B正确,A错误.C、根据F大于8N的图线知,F=6时,a=0,即:
代入数据解得:,
所以,当
时,长木板的加速度为:
.故C正确,D错误。
考查方向
解题思路
利用整体和隔离法,受力分析由牛顿第二定理列方程
易错点
对于图象问题一定弄清楚两坐标轴的含义,尤其注意斜率、截距的含义,对于复杂的图象可以通过写出两坐标轴所代表物理量的函数表达式进行分析。
知识点
19.相距L=1 m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1 kg的金属棒ab和质量为m2=0.02 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图所示,虚线上方磁场的磁感应强度B=1T,方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同。 ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.4,两棒的电阻均为R=2Ω,其余电阻不计.ab棒在方向竖直向上的拉力F作用下,从静止开始沿导轨竖直向上做匀加速运动,加速度
=1m/s2,同时cd棒在竖直向下的磁场中也由静止释放。(g=10 m/s2)求:
⑴当时间t=2s时拉力F的大小;
⑵当cd棒通过2C的电量时,其产生的热量为2.5J,则外力F需要做功为多少;
⑶判断cd棒将做怎样的运动,求出cd棒达到最大速度所需的时间t0,并在右图中定量画出cd棒所受摩擦力Ffcd随时间变化的图象。
正确答案
(1)F=11.5N
(2)WF=93J
(3)见解析
解析
⑴
F=11.5N
⑵
又
⑶ cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时,速度达到最大;后做加速度逐渐增大的减速运动,最后停止运动.当cd棒速度达到最大时,有:,又
,整理解得:
,
对abcd回路,有:,得:
,
又代入数据解得:
fcd随时间变化的图象如图所示。
考查方向
解题思路
(1)由E=BLv、 、F=BIL、v=at,及牛顿第二定律得到F
(2)由
求出金属棒ab的位移,根据动能定理求出两金属棒产生的总焦耳热.
(3)分析cd棒的运动情况:cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时,速度达到最大;然后做加速度逐渐增大的减速运动,最后停止运动.
cd棒达到最大速度时重力与摩擦力平衡,而cd棒对导轨的压力等于安培力,可求出电路中的电流,再由E=BLv、欧姆定律求出最大速度.
易错点
本题中cd棒先受到滑动摩擦,后受到静摩擦,发生了突变,要仔细耐心分析这个动态变化过程.滑动摩擦力与安培力有关,呈现线性增大.
知识点
3.如图所示,小物块从足够长的粗糙斜面顶端匀加速下滑.现分别对小物块进行以下两种操作:①施加一个竖直向下的恒力F;②在小物块上再放一个重量等于F的物块且两者保持相对静止.已知小物块继续下滑的过程中,斜面体始终静止,则下列判断正确的是()
正确答案
解析
选整体为研究对象,两种情况斜面体对地面的正压力相等,所以操作①和②中斜面体受到地面的摩擦力相等 ,C正确。
故选C
考查方向
解题思路
选整体为研究对象
易错点
“一动一静”问题是最难分析的,可以用整体法,也可以用隔离法
知识点
4.儿童乐园里的游戏“空中飞椅”简化模型如图所示,座椅通过钢丝绳与顶端转盘连接.已知正常工作时转盘的转速一定。设绳长为L,绳与竖直方向夹角为θ,座椅中人的质量为m.则下列说法正确的是()
正确答案
解析
对“空中飞椅”受力分析得:、
,由以上两式可得
,与m无关,CD错误;根据数学知识知,L变长时,θ将变大,A正确,B错误。
故选A。
考查方向
解题思路
合力提供向心力
易错点
匀速圆周运动,合力提供向心力是解题的关键。
知识点
11.滑雪度假村某段雪地赛道可等效为长L=36m,倾角为θ=37o的斜坡。已知滑道的积雪与不同滑板之间的动摩擦因数不同,现假定甲先滑下时滑板与赛道的动摩擦因数μ1=0.5,乙后滑时滑板与赛道的动摩擦因数为μ2=0.25,g取10m/s2.已知甲和乙均可看作质点,且滑行方向平行,相遇时不会相撞。求:
(1)甲从坡顶由静止自由滑下时到达坡底的速度大小
(2)若乙比甲晚出发Δt=1s,为追上甲,有人从后面给乙一个瞬时作用使乙获得初速度V0=1m/s,通过计算分析乙能否在甲到达坡底前追上甲;若能追上求出两者在追上前相距的最远距离,若不能追上求出两者到达坡底的时间差。
正确答案
(1)v1=12m/s
(2)能追上,△x= X甲-X乙=1.25m
解析
(1)对甲运动,由牛顿运动定律:m1gsinθ-μ1m1gcosθ=m1a甲 a甲=2m/s2
由2a甲L=v12 (2分) 得:v1=12m/s
(2)甲到达坡底的时间t甲==6s
对乙:a乙=gsinθ-gcosθ=4m/s2 设到达坡底时间为t乙
L=v0t乙+a乙t乙2 得 t乙=4s
t乙+△t<t甲 故可以追上
设甲出发后经t1,乙与甲达到共同速度v,则:
V= a甲t1= v0+a乙(t1-△t) 解得:t1=1.5s
X甲= a甲t12=
m X乙= v0(t1-△t)+
a乙(t1-△t)2=1m
∴ △x= X甲-X乙=1.25m
考查方向
解题思路
根据位移关系和时间关系列方程解决
易错点
追击问题关键抓住位移关系和时间关系列方程解决
知识点
11.某高速公路的一个出口路段如图所示,情景简化:轿车从出口A进入匝道,先匀减速直线通过下坡路段至B点(通过B点前后速率不变),再匀速率通过水平圆弧路段至C点,最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下。已知轿车在A点的速度v0=72km/h,AB长L1=l50m;BC为四分之一水平圆弧段,限速(允许通过的最大速度)v=36 km/h,轮胎与BC段路面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,CD段为平直路段长L2=50m,重力加速度g取l0m/s2。
(1)若轿车到达B点速度刚好为v =36 km/h,求轿车在AB下坡段加速度的大小;
(2)为保证行车安全,车轮不打滑,求水平圆弧段BC半径R的最小值;
(3)轿车A点到D点全程的最短时间。
正确答案
(1)(2)20m(3)23.14s
解析
对AB段匀减速直线运动有
解得
(2)汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力
为了确保安全,则须满足
解得:,即:Rmin=20m
(3)设AB段时间为t1,BC段时间为t2,CD段时间为t3,全程所用最短时间为t
解得: (1)若轿车到达B点速度刚好为v=36km/h,轿车在AB下坡段加速度的大小为1m/s2;
(2)为保证行车安全,车轮不打滑,水平圆弧段BC半径R的最小值为20cm;
(3)轿车A点到D点全程的最短时间为23.14 s
考查方向
解题思路
轿车在AB段做匀减速直线运动,已知初速度、位移和末速度,根据速度位移关系公式求解加速度;轿车在BC段做匀速圆周运动,由静摩擦力充当向心力,为保证行车安全,车轮不打滑,所需要的向心力不大于最大静摩擦力,据此列式求解半径R的最小值;分三段,分别由运动学公式求解时间,即可得到总时间.
易错点
由,
,分析可知,当汽车受到的向心力达到最大时,汽车转弯半径最小.
知识点
12.如图所示,地面上某个空间区域存在这样的电场,水平虚线上方为场强的匀强电场,方向竖直向下,虚线下方为场强
的匀强电场,
方向竖直向上。一个质量
,带电
的小球从上方电场的
点由静止释放,结果刚好到达
下方电场中与
关于虚线对称的
点,则下列结论正确的是()
正确答案
解析
从A到B由动能定理得:,即
所以A正确;由
,知UAB不为0,故A、B两点电势能不等,所以B错误;从A点到虚线速度从0加到v,虚线到B点速度从v减到0。由
知,加速度a的大小相同,但是方向相反。所以C错误;设AB之间的距离为h,从A到B的过程用动能定理
得所以D正确。
考查方向
解题思路
从A到B由动能定理分析
易错点
设AB之间的距离为h,从A到B的过程用动能定理
得
知识点
11.如图所示,质量M=8 kg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=8 N,当小车向右运动的速度达到3 m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2 kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长。g=10 m/s2,求:
(1)小物块放上后,小物块及小车的加速度大小;
(2)从小物块放上小车开始,在3 s内小物块通过的位移大小。
正确答案
(1)2 m/s2 0.5m/s2 (2) 8.4m
解析
(1)物块的加速度
对小车分析根据牛顿第二定律得:
(2)两者速度相同时,由,得:t=2s
在开始2s内小物块的位移:
在接下来的1s物块与小车相对静止,一起做加速运动,根据牛顿第二定律得:
这1s内的位移
通过的总位移
考查方向
解题思路
1、首先分析物块与小车的受力情况求得合外力,再根据牛顿第二运动定律解得加速度。2、分析物块在3s内的运动类型,分阶段求解小物块运动的位移。
易错点
容易误认为物块在3s内一直做匀加速运动,忽略了不同阶段运动类型不同。
知识点
2.如图1所示,水平地面上有一静止平板车,车上放一质量为m的物块,物块与平板车的动摩擦因数为0.2,t=0时,车开始沿水平面做直线运动,其v-t图像如图2所示。g取10m/s2,平板车足够长,则物块运动的v-t图像为( )
正确答案
解析
根据速度与时间的图象的斜率表示加速度,则有车先以
的加速度匀加速直线运动,后以的加速度匀减速直线运动,根据物体与车的动摩擦因数可知,物体与车的滑动摩擦力产生的加速度为
根据受力分析,结合牛顿第二定律,则有:当时,物体的速度为
车的速度大于物体,因此物体受到滑动摩擦力为动力,物体还要加速,当达到8s时,物体的速度与车的速度相等, ,在8s以后,车处于减速阶段,由于车减速的加速度值大于物体的加速值,此时物体受到滑动摩擦力为阻力,物体一直减速到速度为0,其加速度为
,则物体减速到0的时间为
,即物体在16s末减速到0,故C正确,ABD错误;故本题选C
考查方向
解题思路
先由车的图象求出车加速阶段的加速度,与减速阶段的加速度,物体最初速度小于车的速度,所以物体先加速,当物体的速度与车的速度相等时,比较物体的加速度与车的加速度,由于速度相等时,车处于减速阶段且车的加速度大于物体的加速度,所以车减速的快,从速度达到相等时刻起,物体就做减速运动至到速度减速为0,求出其减速的时间,结合图象判断解答。
易错点
关键分析出物体的速度与车的速度何时相等时,速度相等后物体所受的摩擦力的方向如何,从而准确判断出物体的运动状态。
知识点
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