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牛顿运动定律( 2

1、某物体在力的作用下获得的加速度为 0.5 m/ s 2,若作用力增加 1 N,加速度则变为 0.75 m/ s 2,今再使作用力增加 1 N,此时的加速度将变为_________ m/ s 2

解答: 1.0

解析:根据牛顿第二定律 Fma,有△ Fm·△ a,对同一物体有△ F与△ a成正比,所以有再使作用力增加 1 N,此时的加速度将变为 1 m/ s 2

2、一物体以 a7 m/ s 2的加速度竖直下落时,物体受到的空气阻力大小是重力的_____倍。g10 m/ s 2

解答: 0.3

解析:根据牛顿第二定律有: mgF 1ma,代入数据解得: F 1mgmamga)= 0.7 mg,所以物体受到的空气阻力大小是重力的 0.7倍。

3、某物体质量为 2 kg,受力 F 1F 2的作用,大小分别为 6 N8 N,则加速度 a的取值范围为_______________。

解答: 1 m/ s 2a7 m/ s 2

解析:大小分别为 6 N8 N的两个力,合力的取值范围是: 2 Na14 N,根据牛顿第二定律 Fma,有 1 m/ s 2a7 m/ s 2

4、如图所示,在光滑桌面上并排放着质量分别为 mM的两个物体,对 m施加一个水平推力 F,则它们一起向右作匀加速直线运动,其加速度大小为___;两物体间的弹力的大小为___________。

解答:

解析:以整体为对象,根据牛顿第二定律有 F=( Mma,所以有M隔离出来, M的加速度就是 mM的弹力产生的,根据牛顿第二定律有 F NMa

5、把物体竖直地挂在劲度系数为 1000 N/ m的弹簧下端,弹簧伸长 2 cm如果把物体放在动摩擦因数为 0.30的水平地面上,用同一根弹簧沿水平方向拉物体。当物体产生 2 m/ s 2的加速度时,弹簧伸长 cm

解答: 1

解析:把物体竖直地挂在劲度系数为 1000 N/ m的弹簧下端,弹簧伸长 2 cm设物体的质量为 m,根据胡克定律有:

Fmgkx 1

把物体放在水平地面上时,根据牛顿第二定有:

kx 2-μ mgma

联立两式解得: x 21× 10 2 m1 cm

6、一乘客在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球,用以判断火车运动的情况,并可得到如下结论:

1)若小球在竖直方向保持静止,表明火车正在做___________运动;

2)若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆,表明火车正在做___________运动;

3)若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆,表明火车正在做___________运动;

4)若在竖直方向保持静止的小球突然向右摆,表明火车正在做___________运动。

解答:( 1)匀速( 2)加速( 3)减速( 4)向左转弯

解析:在行驶的火车车厢里用细绳吊一小球,( 1)若小球在竖直方向保持静止,则火车的加速度等于零,表明火车正在做匀速运动;( 2)若在竖直方向保持静止的小球突然向后摆,则火车的加速度方向向前,表明火车正在做加速运动;( 3)若在竖直方向保持静止的小球突然向前摆,则火车的加速度方向向后,表明火车正在做减速运动;( 4)若在竖直方向保持静止的小球突然向右摆,则火车的加速度方向向左,表明火车正在向左转弯。

7、一个物体从长 s9 m,倾角为α= 37º的斜面顶端由静止开始滑下,已知物体与斜面间的动摩擦因数μ= 0.5,则它滑到斜面底端所用的时间 t和末速度 v分别是多少?

解答: 3 s6 m/ s

解析:物体从斜面顶端由静止开始滑下,受重力 mg、支持力 F N和滑动摩擦力 F 1三个力作用。沿斜面方向,根据牛顿第二定律有

mgsinα- F 1ma

在垂直斜面方向,有

F Nmgcosα②

根据滑动摩擦定律有

F 1=μ F N

联立①②③三式解得: a2 m/ s 2

根据运动学公式有

vat

联立④⑤两式解得: t3 sv6 m/ s

8、台阶式电梯与地面的夹角为θ,一质量为 m的人站在电梯的一台阶上相对电梯静止,如图 3所示。则当电梯以加速度 a匀加速上升时,求:

1)人受到的摩擦力是多大?

2)人对电梯的压力是多大?

解答: macosθ; mgasinθ)

解析:取相对于电梯静止的人为研究对象,则其受力为重力 mg,方向竖直向下;支持力 F N,方向竖起向上;摩擦力 F 1,方向水平向右,如图所示。

在水平方向,由牛顿第二定律得:

F 1macosθ

在竖起方向,由牛顿第二定律得:

F Nmgmasinθ

解得: F 1macosθ, F Nmgasinθ)

由牛顿第三定律可得,人对电梯的压力是 F N'= F Nmgasinθ)。

9、如图所示,在水平面上有一质量为 m的物体,物体与水平面间的动摩擦因数为μ。

1)用一个大小不变的拉力 F作用在物体上使物体沿水平面运动,拉力 F与水平方向成多大的夹角θ时,才能使物体产生最大的加速度 a

2)用一个大小不变的推力 F作用在物体上使物体沿水平面运动,推力 F与水平方向成多大的夹角θ时,才能使物体产生最大的加速度 a

解答:( 1)θ= arccos;( 2)θ= 0º

解析:

1)以物体为研究对象,受到重力 mg,拉力 F、支持力 F N和摩擦力 F 1的作用。

在水平方向,根据牛顿第二定律有:

Fcosθ-μ F Nma

在竖直方向,根据平衡条件有:

Fsinθ+ F Nmg0

整理得: F( cosθ+μ sinθ)-μ mgma

解得:

从上式中可以看出, F的大小一定,欲使产生的加速度最大,必须使 cosθ+μ sinθ取最大值。

有:

当θ=时, cosθ+μ sinθ取最大值,最大值为

θ= arccos

所以 a的最大值为:

2)以物体为研究对象,受到重力 mg,推力 F、支持力 F N和摩擦力 F 1的作用。

在水平方向,根据牛顿第二定律有:

Fcosθ-μ F Nma

在竖直方向,根据平衡条件有:

F NFsinθ- mg0

整理得: F( cosθ-μ sinθ)-μ mgma

解得:

从上式中可以看出, F的大小一定,欲使产生的加速度最大,必须使 cosθ-μ sinθ取最大值。类似有 cosθ-μ sinθ=

arctanμ< 90º,所以有θ越小, cosθ-μ sinθ的值越大。所以,当θ= 0º时, cosθ-μ sinθ取最大值。

当θ= 0º时, a的最大值为: