- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,小球A和B的质量均为m,长度相同的四根细线分别连接在两球间、球与水平天花板上P点以及与竖直墙上的Q点之间,它们均被拉直,且P、B间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则Q、A间水平细线对球的拉力大小为( )
正确答案
解析
解:由题,P、B间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则知A、B间细线的拉力为零.
对A球,分析受力情况,作出力图如图,由平衡条件得:
TQA=mgtan60°=,选项ABD错误,C正确.
故选C
城市中的路灯、无轨电车的供电线路等,常用三角形的栓接结构悬挂,如图所示的是这种三角形结构的一种简化模型.图中硬杆OA可绕A点且垂直于纸面的轴进行转动,不计钢索OB和硬杆OA的重力,角AOB等于30°,如果钢索OB最大承受拉力为2.0×104N,求:
(1)O点悬挂物的最大重力;
(2)杆OA对O点的最大支持力.
正确答案
解析
解:(1)(2)设钢索OB承受拉力为F1,杆OA对O点的支持力为 F2,对O点进行受力分析,受力图如图.
根据平衡条件则有:F1sin30°=F3 ①
F3=G ②
F2=F1cos30°③
由①②式得G=F1sin30°
当F1取最大拉力2.0×104N时,O点悬挂物的最大重力G=1.0×104N.
杆OA对O点的最大支持力F2=1.7×104N.
答:(1)O点悬挂物的最大重力为1.0×104N;
(2)杆OA对O点的最大支持力为1.7×104N.
如图所示,物体重为G=100N,与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2,用平行于斜面向上的拉力F拉物体,为使物体静止在斜面上,则需要拉力在什么范围内取值.
正确答案
解析
解:由于物体静止在斜面上,处于平衡状态,由物体平衡条件得:
平行斜面方向:F-Gsinθ-μFN=0
垂直斜面方向:FN-Gcosθ=0,所以:FN=80N
物体受到的最大静摩擦力:f=μFN=0.2×80=16N
当摩擦力的方向向上时:F=Gsin37°-f=60-16=44N
当摩擦力的方向向下时:F=Gsin37°+f=60+16=76N
所以拉力的范围:44N≤F≤76N
答:拉力的范围是44N≤F≤76N.
如图(a)所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;如图(b)中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳CF拉住一个质量为M2的物体,求:
(1)细绳AC段的张力TAC与细绳EG的张力TEG之比;
(2)轻杆BC对C端的支持力;
(3)轻杆HG对G端的支持力.
正确答案
解析
解:题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态,根据平衡条件可判断,与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力.分别取C点和G点为研究对象,进行受力分析如图甲和乙所示.
(1)图甲中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体,物体处于平衡状态,绳AC段的拉力FAC=FCD=M1g
图乙中由FEGsin30°=M2g
得:FEG=2M2g
所以得
(2)图甲中,根据几何关系得:FC=FAC=M1g,方向和水平方向成30°向斜右上方;
(3)图乙中,根据平衡方程有:
FEGsin30°=M2g;
FEGcos30°=FG
所以FG=M2gcot30°=M2g,方向水平向右;
答:(1)细绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比为1:2;
(2)轻杆BC对C端的支持力大小为M1g,方向和水平方向成30°向斜右上方;
(3)轻杆HG对G端的支持力大小为M2g,方向水平向右.
如图所示,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=4kg的小球,小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50 N,作用在物块2的水平力F=20N,整个系统平衡,g=10m/s2,则以下正确的是( )
正确答案
解析
解:A、物体1受重力和支持力而平衡,不受静摩擦力,否则不能平衡,故A错误;
B、对1与2整体分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力,根据平衡条件,3对12整体的静摩擦力向左,与拉力平衡,为20N,故2和3之间的摩擦力是20N,故B正确;
C、对m受力分析,重力,支持力与绳子的拉力,由平衡条件,结合力的平行四边形定则可知,绳子的拉力F=mgsin30°=20N,则3与桌面之间的摩擦力是20-20=0N,即3与桌面间没有摩擦力,故C错误;
D、对物块3受力分析,重力,支持力,2对3的压力,2对3水平向右静摩擦力,绳子对3向左的拉力,共受到5个力,故D错误;
故选:B.
如图所示,将重为G的物体A放在倾角为30°的斜面上,A与斜面间的动摩擦因数μ=0.1,那么对A施加一个多大的水平力F,可使A物体保持静止?(设A所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)
正确答案
解析
解:当物体A有沿着斜面向上运动的趋势时,其受力如图甲所示.
沿着斜面、垂直斜面建立坐标系,由平衡条件得:
在x轴上:Fcosα-f=Gsinα ①
在y轴上:FN=Gcosα+Fsinα ②
摩擦力:fm=μFN ③
由以上三式解得:
F═0.72G
当物体A有沿着斜面向下运动的趋势时,其受力如图乙所示.
在x轴上:Fcosα+f=Gsinα ④
在y轴上:FN=Gcosα+Fsinα ⑤
摩擦力:fm=μFN ⑥
由④⑤⑥得作用力:
F==0.45G
考虑两个结果可知,水平力F的取值范围为:0.45G<F<0.72G.
如图所示,横截面为直角三角形的斜劈A,底面靠在粗糙的竖直墙面上,力F通过球心水平作用在光滑球B上,系统处于静止状态.当力F增大时,系统还保持静止,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、A一直处于静止,所受合外力一直为零不变,故A错误;
B、以整体为研究对象,受力分析,根据平衡条件,水平方向:N=F,N为竖直墙壁对A的弹力,F增大,则N增大,所以由牛顿第三定律可得:A对竖直墙壁的压力增大.故B正确;
C、对B受力分析,如图:
根据平衡条件:F=N′sinθ,F增大,则N′增大,
N″=mg+N′cosθ,N′增大,则N″增大,根据牛顿第三定律得,球对地面的压力增大,故C正确;
D、以整体为研究对象,竖直方向:N″+f=Mg,若N″增大至与Mg相等,则f=0,故D正确.
故选:BCD.
如图所示,质量分别为10kg的物体A和B通过滑轮与物体C相连,物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为0.4,斜面的倾角为37°,若C刚好能匀速拉动A和B而下落,则物体C的质量为(重力加速度g=10m/s2)
正确答案
解析
解:物体C匀速下落,则BC间绳子张力:FBC=mCg;
物体B匀速上滑,由平衡条件可得:FBC=mBgsin37°+μmBgcos37°+FAB,
A物体向右匀速运动,则AB间绳子张力:FAB=μmAg,
联立得:mC=mBsin37°+μmBcos37°+μmA
代入得:mC=(10×0.6+0.4×10×0.8+0.4×10)kg
解得:mC=13.2kg.
答:物体C的质量为13.2kg.
(2016•黄浦区一模)如图所示,质量为m的一匀质木杆,上端可绕固定水平轴O自由转动,下端搁在木板上,杆与水平方向成37°,木板置于光滑水平面上.开始木板静止,杆对板的压力为N,现用水平拉力使板向右匀速运动,此时杆对板的压力N′______N(选填“<”、“=”或“>”),已知杆与板间的动摩擦因数μ=0.75,则水平拉力F=______mg.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
<
0.24
解析
解:设杆长为L,以杆为研究对象,以O为转轴,木板静止时,由力矩平衡条件:
mg•Lcos37°=N•Lcos37°…①
木板向右匀速运动时,由力矩平衡条件:
mg•Lcos37°=N′•Lcos37°+f•Lsin37°…②
又:f=μN′…③
解得:N>N′
f=0.24mg
对板,水平方向受滑动摩擦力和拉力,根据平衡条件,有:
F=0.24mg
故答案为:<,0.24.
如图所示,轻绳两端分别与A、C两物体相连接,mA=1kg,mB=2kg,mC=3kg,物体A、B、C及C与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1,轻绳与滑轮间的摩擦可忽略不计.若要用力将C物拉动,则作用在C物上水平向左的拉力最小为多少?(取g=10m/s2)
正确答案
解析
解:当物体C恰要向左运动时,拉力F最小.
取物体A为研究对象,在水平方向上有 T=fA=μmAg=1N.
以物体A、B、C整体为研究对象,在水平方向上有 F=2T+μ(mA+mB+mC)g=8N
答:作用在C物上水平向左的拉力最小为8N.
扫码查看完整答案与解析