牛顿第二定律典型题习题与答案

余生指教 分享 2021-09-28 下载文档

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2.光滑斜面上,放有质量为M的木板,木板上表面粗糙,为使木板能在斜面上静止不动,今有一质量为m的猫在上面奔跑,求猫的运动方向和加速度大小。

解:木板不动,其受力平衡。设斜面夹角为α

则木板受到猫给的沿着斜面向上的力大小为Mgsinα。

则猫受到沿着斜面向下的力总共是(m+M)gsinα

其加速度为 a = (m+M)gsinα/m

3.在倾斜角α=30°的光滑斜面上,通过定滑轮连接着质量mA=mB=1kg的两个物体,开始使用手拖住A,其离地高h=5m,B位于斜面底端撤去手后,求

(1)A即将着地时A的动能

(2)物体B离低端的最远距离(斜面足够长)

解:1,将AB看作整体,用动能地理,设A的动能为E,则B的动能也为E。

有2E = mgh - mgh/2,带入数据求的E =

2,机械能守恒,B的动能完全转化为重力势能,设上升高度为H,则mgH = E ,对应的斜面长度L = 2H =

所以,物体B离低端的最远距离为 5+L =

4.质量为一千克的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的摩擦因素为,在木板左端放置一块质量为一千克,大小不算的铁块,铁块与动摩擦因素为,取g等于10。求,当木板长为1m,在铁块上加一个水平向右的恒力8N,多少时间铁块运动到木板右端?

解:已知μ=,μ′= 对铁块分析,设铁块的加速度为a ma=F拉-μ′mg 解得a=4m/s²对木板分析,设木板加速度为a′ ma′=μ′mg-μ(m+m)g 解得a′=2m/s² 根据S= 1/2 (a-a′)t² 已知

S=1m 将a ,a′ 解得t=1s

铁块对地的加速度a1 = (8 - *1*g)/1 = 4

木板对地的加速度a2 = (*1*g - *2*g)/1 = 2

则铁块对木板的相对加速度a = a1 - a2 = 2 ,铁块对木板的初速度为0

有 *at^2 = 1 ,得t = 1s

5.如图所示。已知斜面倾角30°,物体A质量mA=㎏,物体B质量mB=㎏,H=。B从静止开始和A一起运动,B落地时速度为ν=2m/s。若g取10m/s²,绳的质量及绳的摩擦不计,求:

【1】:物体与斜面间的动摩擦因素

【2】:物体沿足够长的斜面滑动的最大距离

-1

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解:1,设摩擦因数为u 根据动能定理(mA+mB)V^2 = mB*gH - mA*g*H/2 -

umA*g*H*cos30 ,带入数据球u=(跟3)/10 = ,

2,设B落地后,A继续上滑,加速度为a = gsin30 + ugcos30 =

继续上滑距离s = V^2/(2a)= 4/13

所以最大距离L = 4/13 + = 8/26 + 13/26 =21/26

6. 一个质量为的小球,用细线吊在倾角为37度的斜面顶端。系统静止是绳子与斜面平行,不计一切摩擦,系统向有加速运动,当其加速度分别为5米每平方秒,10米每平方秒,24米每平方秒时,绳子受到的拉力分别为多少?

解:先要讨论小球是否脱离斜面了。当小球与斜面正压力N = 0时,物体恰好脱离。设此时小球加速度为a‘ ,则有mg/(ma’)= tan37 = 4/3 ,求得a‘ =

当a = 5时,小球没脱离斜面,设此时绳子拉力为T, 小球和斜面正压力为N

有Tcos37 - Nsin37 = ma ,Tsin37 + Ncos37 = mg ,联立求得T = 1N

当加速度超过,那么拉力T ,重力G ,与合外力ma构成直角三角形

有T = sqr[G^2 + (ma)^2] ,当a = 10时,求得T = mg*跟2 = 跟2

当a = 24时,T =

7. 质量为m初速度为10m/s的木块沿倾角为37°的斜面从低端上滑,摩擦因素为求经过多长时间到达距底端处

解:u = ,tan37 = 。u< tan37 .所以物块上升到最高点后,还能下滑。

上升时加速度a1 = gsin37 + ugcos37 = 10 ,下降的加速度a2 = gsin37 - ugcos37 = 2

上升的位移L = V^2/2*a1 = 5m >

所以物体第一次到达的时间t1 满足

10*t1 - *a1*t1^2 = ,求得t1 = s ,或t1 = 8 (舍去)

物块上升到最高点的时间t = 10/10 = 1s

到最高点再下滑正好又处在出,从最高点下滑米用时间

t2 = 跟(2*a2)= 跟()。此时总用时为t + t2 = 1+跟()

所以,到达处的时间为,和1+跟()

8. 设从高空落下的石块受到的空气阻力与它的速度大小成正比,即f=kv,当下落的速度变为10m/s时,其加速度大小为6m/s2,当它接近地面时,已做匀速运动,则石块做匀速运动时的速度是多大?

解:详细的过程

f=kv (1)

mg-f=ma (2)

当mg=f时做匀速运动,设做匀速运动的速度为v'

把v=10m/s,a=6m/s²,g=10m/s²代人(1)(2)

-2

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解得

k=2m/5

所以,mg=(2m/5)*v‘

解得:v'=25m/s

9. 质量为M的无题沿半径为R的圆形轨道滑下,当物体通过最低点B时速度为V,已知物体与轨道间的动摩擦因数为μ 求物体滑到B点时受到的摩擦力是多少。

解:先求最低点B对轨道的压力F

根据F - mg = mV^2/R

解得F = mg + mV^2/R

由于是动摩擦

所以摩擦力f = uF = μm(g+v^2/R)

10. m=2kg的静止在水平面上,现用F=的水平拉力作用在物体上 t=内产生x=的位移

问:物体与水平面间地动摩擦因数为多少

要是物体产生的位移,则这个水平拉力最少作用多长时间

解:根据^2 = S,求得a =

设摩擦因数为u

则加速度ma = F - umg ,带入数据求得u =

设最少作用时间T,则最大速度为

则有 ^2 + (aT)^2/(2ug)= 20,将a = 带入,求得T = 8

11.在平直的公路上,汽车由静止出发匀加速行驶,通过距离S后,关闭油门,继续滑行2S距离后停下,加速运动时牵引力为F,则运动受到的平均阻力大小是()

解:设加速完成时速度为V,摩擦力为f

则加速的加速度为a1 = (F - f)/m ,减速过程加速度为a2 = f/m

V^2 = 2S *a1 = 2*2S*a2

带入,求得a1 = 2*a2

有F - f = 2f

所以f = F/3

12.水平传送带长度20米,以2米每秒的速度作匀速运动。已知物体与传送带间动摩擦因素为.求物体从轻放到传送带开始到到达另一端所需的时间。

解:加速度a = ug = 1

加速时间t = 2/1 = 2s

加速的位移为^2 = 2m

剩下匀速位移为18米,用时间9秒

总时间为10秒

13.质量为60kg的运动员以v=2m/s的初速度沿倾角a=30度的斜面匀加速下滑如果前5秒内的位移为60m那么运动员和斜面间的运动摩擦因数为多少?(g=10m/平方秒)

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