- 物体的平衡
- 共5210题
如图所示,光滑固定的竖直杆上套有一个质量m=0.4kg的小物块A,不可伸长的轻质细绳通过固定在墙壁上、大小可忽略的定滑轮D,连接物块A和小物块B,虚线CD水平,间距d=1.2m,此时连接物块A的细绳与竖直杆的夹角为37°,物块A恰能保持静止。现在物块B的下端挂一个小物块Q,物块A可从图示位置上升并恰好能到达C处。不计摩擦和空气阻力,、
,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)物块A到达C处时的加速度大小;
(2)物块B的质量;
(3)物块Q的质量。
正确答案
解:(1)当A物块到达C处时,由受力分析可知:水平方向受力平衡,竖直方向只受重力作用,所以A物块的加速度a=g=10m/s2
(2)设B物块的质量为M,绳子拉力为T;根据平衡条件:
T=mg
T=Mg
联立解得M=0.5kg
(3)设Q物块的质量为m0,根据系统机械能守恒得:
解得:m=0.3kg
如图所示,在与水平面成60°角的光滑金属导轨间连一电源,在相距为1m的平行导轨上放一质量为0.3㎏的金属棒ab(ab棒垂直导轨),磁场方向竖直向上,当棒中电流为3A时棒恰好静止。求磁感应强度B和棒对导轨的压力大小。(g=10m/s2)
正确答案
6N,1.73T
在水平地面上用绳子拉一个质量为46Kg的箱子,绳子与路面的夹角为37°,如图所示,箱子和地面间的动摩擦因数为0.2,要匀速移动箱子,需要绳上加多大的力?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
100N
如图所示,半径为R,重为G的均匀球靠竖直墙放置,左下方有厚为h(h<R)的木块,现用水平推力F推木块。若不计一切摩擦,求:
(1)画出球刚好离开地面时候,球和木块的受力示意图(分别在答卷的图甲、图乙中画出)
(2)图中半径AO与水平夹角θ的正弦值sinθ=?
(3)用至少多大的水平推力F推木块才能使球离开地面。
正确答案
解:(1)受力图
(2)以球为研究对象,如图所示。
有N1sinθ=GN1cosθ=N2 sinθ=(R-h)/R
(3)再以整体为研究对象得:N2=F
即F=(2R-h)·G/(R-h)。
一光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态。此情况下,B球与环中心O处于同一水平面上,A、B间的细绳呈伸直状态,与水平线成30°夹角。已知B球的质量为m,求细绳对B球的拉力和A球的质量。
正确答案
解:
对B球,受力分析如图所示
Tcos30°=NAsin30°
∴ T=2mg
对A球,受力分析如图所示
在水平方向:Tcos30°=NAsin30°
在竖直方向:NAcos30°=mAg+Tsin30°
由以上方程解得:mA=2m
滑板运动是一项非常刺激的水上运动。研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力FN垂直于板面,大小为kv2,其中v为滑板速率(水可视为静止)。某次运动中,在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角θ=37°时(如图),滑板做匀速直线运动,相应的k=54kg/m,人和滑板的总质量为108kg,试求(重力加速度g取10m/s2,sin37°取,忽略空气阻力):
(1)水平牵引力的大小;
(2)滑板的速率。
正确答案
解:(1)以滑板和运动员为研究对象,其受力如图所示:
由共点力平衡条件可得
FNcosθ=mg ①
FNsinθ=F ②
由①、②联立,得F=810N
(2)FN=mg/cosθ
FN=kv2
得v==5m/s
如图所示,一根长为l的细绝缘线,上端固定,下端系一个质量为m的带电小球,将整个装置放入一匀强电场中,电场强度大小为E,方向水平向右.
(1)当小球处于平衡状态时,细线与竖直方向的夹角为θ,小球带何种电荷?所带电荷量是多少?
(2)如果将细线剪断,小球经t时间所发生的位移是多大?
正确答案
(1)因小球向右偏,所受电场力水平向右,场强也水平向右,所以小球带正电.小球受力情况,如图所示.根
据平衡条件得:
qE=mgtanθ
得:q=
(2)将细线剪断,小球沿合力方向做匀加速直线运动.
剪断细线后小球所受合外力为:F=
根据牛顿第二定律得加速度为:a=,
则小球经t时间所发生的位移为:x=at2=
答:
(1)当小球处于平衡状态时,小球带正电荷,所带电荷量是.
(2)如果将细线剪断,小球经t时间所发生的位移是.
如图所示,质量M=的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块A与质量
的小球B相连。今用跟水平方向成α=30°角的力
,拉着B带动A一起向右匀速运动,运动中A、B相对位置保持不变,取g=10 m/s2。求:
(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角θ;
(2)A与水平杆间的动摩擦因数μ。
正确答案
解:(1)设轻绳对B的拉力为T,由平衡条件可得:
Fcos30°=Tcosθ,Fsin30°+Tsinθ=mg
解得即θ=30°
(2)又设轻绳对A的拉力为T',则T'=T,有:
T'sinθ+Mg=FN,T'cosθ=μFN,
如图所示,轻绳的A端固定在天花板上,B端系一重为G的小球,小球静止在固定的光滑大球表面上,已知AB绳长度为L,大球半径为R,天花板到大球顶点的竖直距离AC=d,且∠ABO>90°。求绳中张力T和大球对小球的支持力N。(小球直径忽略不计)
正确答案
N=GR/d+R,T=LG/d+R
如图所示,轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角。若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力),某人用它提起重物,使重物以加速度2m/s2向上做匀加速运动。已知重物的质量m=10kg,人的质量M=50kg,g取10m/s2。试求:
(1)此时绳对重物的拉力和地面对人的支持力的大小;
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小。
正确答案
解:(1)物体m向上加速,设绳中拉力为T,则有:
T-mg=ma,得T=120N
对人地面的支持力:N=Mg-T,N=380N
(2)绳OB中拉力TOB=2T=240N
对B点研究受三个力平衡,FBCcos30°=TOB,FBCsin30°=FAB
解得:FBC=160N,FAB=80
N
两个相同的小球A和B,质量均为m,用长度相同的两根细线把A、B两球悬挂在水平天花板上的同一点O,并用长度相同的细线连接A、B两小球,然后,用一水平方向的力F作用在小球A上,此时三根细线均处于直线状态,且OB细线恰好处于竖直方向,如图所示。如果不考虑小球的大小,两小球均处于静止状态,则:
(1)OB绳对小球的拉力为多大?
(2)OA绳对小球的拉力为多大?
(3)作用力F为多大?
正确答案
解:对B分析:
对A分析:
(1)
(2)
(3)
如图所示的箱子中,用OA、OB两根绳子吊着一个质量为20kg的重物,若OA与竖直方向夹角θ为37°,BO垂直OA。
(1)当箱子静止时,求AO、BO绳上的拉力?
(2)当箱子向上以加速度以5 m/s2竖直向上运动,求AO、BO绳上的拉力?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:(1)
,
(2)
,
出门旅行时,在车站、机场等地有时会看见一些旅客推着行李箱,也有一些旅客拉着行李箱在地面上行走.为了了解两种方式哪种省力,我们作以下假设:行李箱的质量为m=10kg,拉力F1、推力F2与水平方向的夹角均为θ=37°(如图所示),行李箱与地面间为滑动摩擦力,动摩擦因数为μ=0.2,行李箱都做匀速运动。试通过定量计算说明是拉箱子省力还是推箱子省力。
正确答案
解:斜向上拉
,
解得:
斜向下推
,
解得:
故拉箱子省力。
如图所示,一轻质三角形框架B处悬挂一定滑轮(质量可忽略不计)。一体重为500N的人通过跨定滑轮的轻绳匀速提起一重为300N的物体。
(1)此时人对地面的压力是多大?
(2)斜杆BC,横杆AB所受的力是多大?
正确答案
解:(1)以人为研究对象,由平衡条件可得:N=200N
由牛顿第三定律可知:人对地面压力是200N
(2)以滑轮为研究对象可知竖直绳上拉力大小为2T=600N
再以B点为研究对象,由三力平衡知识可得:TBC=400N,TAB=200
N
如图,重为200N的重物用轻绳ON、OM悬挂在天花板上,已知∠ONM=60°,∠OMN=30°,求绳OM的拉力F1和绳ON的拉力F2分别是多少?
正确答案
F1=100N,N
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