- 物体的平衡
- 共5210题
如图所示,在水平粗糙横杆上,有一质量为m的小圆环A,用一细线悬吊一个质量为m的球B。现用一水平拉力缓慢地拉起球B,使细线与竖直方向成370角,此时环A仍保持静止。
求:(1)此时水平拉力F的大小
(2)环对横杆的压力及环受到的摩擦力
正确答案
(1)取小球为研究对象进行受力分析,由平衡规律得:
①
②
联立解得④
(2)取AB组成的系统为研究对象
⑤
⑥
由牛顿第三定律⑦
对横杆的压力大小为2mg,方向竖直向下,环受到的摩擦力大小为0.75mg,方向水平向左⑧
略
质量为m=2kg的物块由倾角为θ=300,从斜面顶端匀速下滑,,则物块与斜面间的动摩擦因数µ= 。g=10m/s2
正确答案
tan300
试题分析:当物体匀速下滑时,受力平衡,滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,
点评:难度较小,对于超过4个力的受力平衡一般采取正交分解的方法
一根轻绳通过光滑的定滑轮连接重为G 1物块和套在粗糙竖直杆上的重为G2的滑套,如图所示。定滑轮到竖直杆距离为米。用手缓慢移动滑套G2发现放手后滑套可以在B、C之间的任意一点保持静止,已知A与滑轮等高,AB=1米,BC=2米,(题中最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)。试求:
(1)滑套和竖直杆的摩擦系数;
(2)滑块和滑套的所受重力之比即G1/G2。
正确答案
(1)μ=2-;(2)G1:G2=(
+1):
略
如图所示,两根相同的橡皮绳OA、OB,开始夹角为0º,在O点处打结吊一重G=40 N的物体后,结点O刚好位于圆心。
小题1:将A、B分别沿圆周向两边移至A′、B′,使∠AOA′=∠BOB′=60°。欲使结点仍在圆心处,则此时结点处应挂多重的物体?
小题2:若将橡皮绳换成无明显弹性的轻绳,结点仍在圆心O,在结点处仍挂重G=40 N的重物,并保持左侧轻绳在OA'不动,缓慢将右侧轻绳从OB'沿圆周移动,当右侧轻绳移动到什么位置时右侧轻绳中的拉力最小?最小值是多少?
正确答案
小题1:G=20N
小题2:Fmin=20 N
:(1)设OA、OB并排吊起重物时,橡皮条产生的弹力均为F,则它们的合力为2F,与G平衡,即2F=G,得 F==20N.
当∠AOA′=∠BOB′=60°时,∠A′OB′=120°时,橡皮条伸长不变,故F仍为20 N,它们互成120°角,合力的大小等于F,由平衡条件得知应挂G’="20" N的重物.
(2)以结点O为研究对象,分析受力可知:O点受三个力作用,重物对结点向下的拉力F=G,大小和方向都不变;左侧轻绳OA’的拉力FOA,其方向保持不变;右侧轻绳OB’的拉力拉力FOB.缓慢将右侧轻绳从OB’沿圆周移动时三力保持平衡.如图,由矢量三角形可知,当右侧轻绳移动到与左侧轻绳垂直时,右侧轻绳中的拉力最小,此时右侧轻绳与水平方向的夹角为θ=60°.由矢量直角三角形可知,拉力的最小值为:Fmin=Gsin60°=20N.
如图所示,一根轻绳跨过两个轻质光滑定滑轮O1、O2,一端与一小球连接,另一端与套在足够长的光滑固定直杆上的小滑块连接,球与滑块的质量均为m,直杆与水平面间的夹角为θ=60°,且与两个定滑轮在同一竖直平面内,直杆上的C点与两个定滑轮均在同一高度,C点到定滑轮O1的距离为L,小球运动过程中不会与其他物体相碰.缓缓释放滑块,当系统平衡时,滑块离开C点的距离为______.若将滑块从C点由静止释放,则滑块下滑距离为L时,滑块的速度大小为______.
正确答案
当左边绳子竖直时球与滑块对绳子的拉力均为mg,拉力相等,系统平衡,
由几何知识知C下滑的离开C点的距离为2L;
当滑块下滑距离为L时,设其速度大小为vA,
此时小球B的速度大小为vB,则:vB=vAcosθ
小物块A下滑过程中系统的机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mgLsinθ=mvB2+
mvA2
解得:v=;
故答案为:2L,.
用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图,已知ac和bc与水平方向的夹角分别为和
,则ac绳和bc绳中的拉力分别是多少?
正确答案
Fac与Fbc的合力与重力等大反向.作了平行四边形如图,
如图所示,光滑绝缘导轨与水平面成45°角,两个质量均为m,带等量同种电荷的小球A、B(可视为点电荷),带电量均为q,静止于导轨的同一水平高度处,求两球之间的距离。
正确答案
q
设两球之间的距离为x,
由平衡条件得: kcos45°=mgsin45°
由以上两式解得:x==q
本题考查受力平衡问题的分析,小球B静止在斜面上,受力平衡,分析受力可知受到重力支持力和库仑力作用,由于两个电荷为同种电荷,所以所受库仑力水平向右,由力的分解或合成可求得库仑力大小,从而求得两球之间的距离
1m的均匀金属杆,两端焊接等长的细软导线,悬挂在同一水平高度的两点上,abcd所在的区域内有一竖直向上的匀强磁场,当ab中通以如右图所示的电流时,金属杆ab偏离原来的位置到两根悬线和竖直方向的夹角为30°时保持平衡,如果金属杆ab的质量为kg,其中通过的电流强度为10A。则匀强磁场的磁感应强度为______T。(g取10m/s2)
正确答案
1T
本题考查受力平衡,由左手定则可判断通电直导线所受安培力方向垂直纸面向外,导线受到重力、安培力、绳子的拉力而处于静止状态,由重力和角度可求得安培力为mgtan30°,所以mgtan30°=BIL,B=1T
点评:本题中可把三维立体图转化为二维的平面图,方法是从左向右看,再由受力平衡利用力的合成或分解去求
如图所示,质量为m的物体静止悬挂在轻质的支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ。求:水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力F1、F2的大小和方向。
正确答案
画出受力分析图(2分)F1="mg" tanθ(3分)方向:从O指向A (1分) F2=mg/cosθ(3分) 方向:从B指向O(
略
(12分)质量为m的球放在光滑的斜面上,被竖直挡板挡住,求它对竖直板的压力以及对斜面的压力。
正确答案
对竖直板的压力;对斜面的压力为
球对竖直板及斜面都有压力,其方向都分别与
它们垂直,小球的重力分解如图,对竖直板的压力
为N对斜面的压力为F。由图有:,
(8分) 倾角为θ的斜面上有质量为m 的木块,它们之间的动摩擦因数为μ..现用水平力F推动木块,如图所示,使木块恰好沿斜面向上做匀速运动。若斜面始终保持静止,求:水平推力F的大小。
正确答案
试题分析:对木块受力分析如图所示
根据平衡条件列方程:
且
联立解得:
点评:本题难度较小,对于受到4个力以上的物体,要采用正交分解法进行受力分析,让尽可能多的力落在坐标轴上,写出各个坐标轴上的受力平衡公式进而求解
如图所示,AO绳与水平方向的夹角是37º,BO绳呈水平状态,在O点吊一质量为60kg的人。求AO和BO绳受到的拉力大小。(sin37º =0.6、cos37º =0.8)
正确答案
800N
依题意,对结点进行受力分析,受力如图 (2分)
由共点力的平衡条件列出方程
在x轴方向: (2分)
在Y轴方向: (2分)
则N (2分)
N (2分)
因此:AO受到的拉力大小为1000N,BO受到的拉力为800N
如图所示,斜面倾角为,且
,当用
的力拉绳时,人与板一起匀速上滑,当用
的力拉绳时,人与板一起匀速下滑,若人重为
,求板重及斜面间摩擦力的大小。
正确答案
f=96N G板=100N
匀速上滑时
匀速下滑时
f=96N G板=100N
共点力平衡的条件是什么?
正确答案
合外力为零。
如图所示,雪橇与小孩的总质量为46kg,大人用与水平方向成37°斜向上的拉力拉雪橇,雪橇做匀速直线运动,雪橇与地面间的动摩擦因数为0.2,求:
(1)雪橇对地面的压力大小(sin37°=0.6 cos37°=0.8 g=10m/s2)
(2)大人对雪橇的拉力的大小
正确答案
(1)以雪橇和人整体为研究对象,竖直方向平衡
………………(
2分)
根据牛顿第三定律雪橇对地面的压力………………(1分)
(2)水平方向平衡 ………………(2分)
………………(2分)
联立解得 ………………(1分)
略
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