- 用牛顿运动定律解决问题(二)
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(2015秋•汉中期末)如图所示,横截面为直角三角形的物块ABC的质量为m,AB边靠在竖直墙面上,物块在垂直于斜面BC的推力F的作用下处于静止状态,若直角三角形的物块ABC受到的力可视为共点力,则物块受到的静擦力( )
正确答案
解析
解:对物体受力分析,受推力F、重力G、支持力N和向上的静摩擦力f,如图,
由于物体保持静止,根据共点力平衡条件,有
x方向 N-Fcosα=0
y方向 f-G-Fsinα=0
由以上两式,解得
f=mg+Fsinα>mg,故C正确.
故选:C
(2015秋•邢台月考)已知质点O在3个力作用下沿x轴匀速运动,已知F1和F2的大小和方向,用作图的方法画出F3,要有必要的说明.
正确答案
解析
解:先根据平行四边形定则求解F1和F2的合力,如图所示:
质点O处于三力平衡状态,故F1和F2的合力与F3平衡,故F3如图所示:
答:如图所示.
质量为2kg的物体放在水平地面上,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.5,现给物体加一个水平拉力F,物体恰在水平面上匀速运动,若在该物体运动的过程中,突然将拉力F改为大小不变,方向竖直向下的压力,这时物体受到的摩擦力的大小是多少?(取g=10m/s2)
正确答案
解析
解:物体在水平拉力F的作用下匀速运动时
F=Ff,而Ff=μFN=μmg,
所以F=0.5×2×10N=10N
当F竖直向下时,正压力
F′=F+mg,
即F′=10N+2×10N=30N
这时滑动摩擦力
F′f=μF′=0.5×30=15N
答:将拉力F改为大小不变,方向竖直向下的压力时,物体受到的摩擦力的大小变为15N.
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3kg,求细绳对B球的拉力和A球的质量mA.
正确答案
解析
解:对B球,受力分析如图,物体B物于平衡状态有:Tsin30°=mBg
得:T=2mBg=2×3×10=60N
对A球,受力分析如图,物体A处于平衡状态有
在水平方向:Tcos30°=NAsin30°
在竖直方向:NAcos30°=MAg+Tsin30°
由上两式解得:mA=2mB=6kg
答:细绳对B球的拉力为60N,A球的质量mA为6kg.
如图所示,小圆环A系着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上,有一细线一端拴在小圆环A上,另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块.如果小圆环、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计,绳子又不可伸长,若平衡时弦AB所对应的圆心角为α,则两物块的质量比m1:m2应为( )
正确答案
解析
解:如图
对小环进行受力分析,如图所示,小环受上面绳子的拉力m1g,下面绳子的拉力m2g,以及圆环对它沿着OA向外的支持力,将两个绳子的拉力进行正交分解,它们在切线方向的分力应该相等:
m1gsin=m2gcos(α-90)
即:m1cos=m2sinα
m1cos=2m2sin
cos
得:m1:m2=2sin
故选:C.
如图所示,有(2n+1)个质量均为m小球,将它们用长度相等的轻绳顺次连接进来,再将其两端细绳固定在天花板上等高的两点,静止时,若两端细绳与天花板的夹角均为45°.求:
(1)两端细绳的拉力T;
(2)第k个小球与(k+1)个小球间轻绳的拉力Tk(k<n).
正确答案
解析
解:(1)对整体受力分析,受到总重力和两个拉力,根据共点力平衡条件,有
2Tsinθ=(2n+1)mg
解得:
即两端细绳的拉力T为.
(2)以第一个球到第k个球整体为研究对象,设第k个小球与(k+1)个小球间轻绳与竖直方向成α角,根据共点力平衡条件,有
Tksinα=Tsin45°
Tkcosα+kmg=Tcos45°
解得:
即第k个小球与(k+1)个小球间轻绳与竖直方向成arctan的角度.
如图所示,静止在水平桌面上的木块,在水平方向受到推力F1、F2和摩擦力f的作用.已知F1=10N,F2=2N,则木块受到的摩擦力大小为( )
正确答案
解析
解:对木块受力分析,受重力、支持力、推力F1、F2和摩擦力f,根据平衡条件,有:
F1-F2-f=0
解得:
f=F1-F2=10-2=8N
故选:A.
如图所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态,m和M的接触面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g,若不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、对M和m构成的整体进行受力分析,受重力、底面支持力,两侧面的支持力,两物体受力平衡,根据共点力平衡条件,水平面对正方体M的弹力大小为:
G=(M+m)g,故A错误,B错误.
CD、对m进行受力分析,受重力、墙面支持力,M的支持力,在木块受力平衡的过程中,根据共点力平衡条件,有:
竖直方向:mg=N″sinα
水平方向:N′=N″cosα
解得N‘=,墙面对正方体M的弹力大小等于
.故C错误,D正确.
故选:D
如图所示,用细线通过轻网兜把质量为0.4kg的足球挂在光滑的竖直墙壁上(细线延长线通过足球球心).已知悬点到足球球心的距离为L=25cm,足球的半径为R=15cm,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)细线的拉力FT的大小;
(2)足球对墙壁弹力FN的大小.
正确答案
解析
解:(1)对足球受力分析如图所示,设细线与墙壁的夹角为θ,则由几何关系可得:
由几何关系知:
受力分析正交分解得:
mg=FTcosθ
联立以上两式得:
FT=5N
(2)由牛顿第三定律得:
答:(1)细线的拉力FT的大小为5N;
(2)足球对墙壁弹力FN的大小为3N.
如图所示,电灯的重力G=10N,AO绳与顶板间的夹角为53°,BO绳水平,这时灯对CO绳产生的拉力F=G=10N,求F的两个分力大小.
正确答案
解析
解:将电灯所受的重力G沿两个绳子方向进行分解,
由几何知识得:,
.
答:F的两个分力大小分别为7.5N和12.5N.
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