1.质量为m的木块,以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动,斜面静止不动,木块与斜面间的动摩擦因数为μ,如图所示,求:

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(1)

(1)木块向上滑动的加速度.

(2)若此木块滑到最大高度后,能沿斜面下滑,下滑时的加速度大小.

2.如图所示,质量为1 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时,沿水平方向做匀加速直线运动,求物体的加速度大小.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(2)

3.质量为2 kg的质点同时受到相互垂直的两个力F1、F2的作用,其中F1=3 N、F2=4 N,求质点的加速度大小和方向.

4.如图所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上.现用大小为40 N,与水平方向夹角为37°的斜向上的力拉物体,使物体沿水平面做匀加速运动(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).

(1)若水平面光滑,物体的加速度是多大?

(2)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体的加速度是多大?

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(3)

6.如图所示,一木块沿倾角θ=37°的光滑斜面自由下滑.g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(4)

(1)求木块的加速度大小;

(2)若木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,求木块加速度的大小.

答案解析

1.【答案】(1)g(sinθμcosθ),方向沿斜面向下

(2)g(sinθμcosθ),方向沿斜面向下

【解析】(1)以木块为研究对象,在上滑时受力如图所示.

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(5)

根据题意,加速度方向沿斜面向下.将各力沿斜面和垂直斜面方向正交分解.

由牛顿第二定律有

mgsinθFf=ma

FN-mgcosθ=0 ②

Ff=μFN③

由①②③式解得ag(sinθμcosθ),方向沿斜面向下.

(2)当木块沿斜面下滑时,木块受到滑动摩擦力大小等于Ff,方向沿斜面向上.由牛顿第二定律有

mgsinθFf=ma′ ④

由②③④式解得a′=g(sinθμcosθ),方向沿斜面向下.

2.【答案】5 m/s2

【解析】取物体为研究对象,受力分析如图所示,建立直角坐标系.

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(6)

在水平方向上:Fcos 37°-Ff=ma

在竖直方向上:FN=mgFsin 37°②

又因为:Ff=μFN③

联立①②③得:a=5 m/s2.

3.【答案】2.5 m/s2 方向与F2成37°角斜向上

【解析】方法一 以质点为研究对象,其受力情况如图所示,根据平行四边形定则求出F1、F2的合力F

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(7)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(8)

N=5 N

F的方向与F2成α角,如图

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(9)

tanα

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(10)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(11)

α=37°

由牛顿第二定律得a

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(12)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(13)

m/s2=2.5 m/s2

加速度方向与合外力方向相同,即与F2成37°角斜向上.

方法二 利用力的独立性原理

如方法一中图,a1=

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(14)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(15)

m/s2=1.5 m/s2,a2=

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(16)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(17)

m/s2=2 m/s2,tanα

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(18)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(19)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(20)

α=37°

所以a

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(21)

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(22)

m/s2=2.5 m/s2,方向与F2成37°角斜向上.

4.【答案】(1)8 m/s2 (2)6 m/s2

【解析】(1)水平面光滑时物体的受力情况如图甲所示

由牛顿第二定律:Fcos 37°=ma1①

解得a1=8 m/s2②

(2)水平面不光滑时,物体的受力情况如图乙所示

Fcos 37°-Ff=ma2③

FN′+Fsin 37°=mg

Ff=μFN′⑤

由③④⑤得:a2=6 m/s2.

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(23)

5.【答案】(1)600 N (2)840 N (3)300 N

【解析】(1)匀速上升时:由平衡条件得:

FN1=mg=600 N,

由牛顿第三定律得:人对体重计压力为600 N,即体重计示数为600 N.

(2)加速上升时,由牛顿第二定律得:

FN2-mgma1,

FN2=mgma1=840 N

由牛顿第三定律得:人对体重计压力为840 N,即体重计示数为840 N.

(3)加速下降时,由牛顿第二定律得:

mgFN3=ma3,

FN3=mgma3=300 N,

由牛顿第三定律得:人对体重计压力为300 N,即体重计示数为300 N.

6.【答案】(1)6 m/s2 (2)2 m/s2

【解析】(1)分析木块的受力情况如图所示,木块受重力mg、支持力FN两个力作用,合外力大小为mgsinθ

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(24)

根据牛顿第二定律得mgsinθma1

所以a1=gsinθ=10×0.6 m/s2=6 m/s2.

(2)若斜面粗糙,物体的受力情况如图所示,建立直角坐标系.

牛顿第二定律习题练习(牛顿第二定律习题练习)(25)

x方向上(沿斜面方向上)mgsinθFf=ma2①

y方向上(垂直斜面方向上)FN=mgcosθ

又因为Ff=μFN③

由①②③得a2=gsinθμgcosθ=(10×0.6-0.5×10×0.8)m/s2=2 m/s2.

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