• 用牛顿运动定律解决问题(二)
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题型: 单选题
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单选题

如图所示装置用来提重物的“差动滑轮”.它的上半部分是由固定在一起半径分为r和R的两个齿轮组成,能绕中心轴O转动,下半部分是一个动滑轮.封闭的链条如图串绕在几个滑轮上,动滑轮下悬挂着质量为M的重物.已知r:R=1:3.悬挂动滑轮的链条处于竖直状态,假设滑轮与链条的重力及轴O处的摩擦均忽略不计.现用大小为F的力以速率v匀速拉动链条,则下列叙述正确的是(  )

A力F的大小为Mg

B力F的大小为Mg

C重物上升的速率为v

D重物上升的速率为v

正确答案

A

解析

解:由于物体匀速上升,故物体处于平衡状态,因此悬挂动滑轮的链条每根的弹力大小与重力关系为:2T=G,因此T=Mg;

拉力F做的功转化为物体的重力势能,物体上升h,则力F运动的距离为3h,故根据功能关系有:F×3h=Gh,所以:F=

物体上升速度为

故BCD错误,A正确.

故选:A

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,将一球用网兜挂在光滑的墙壁上,设绳对球的拉力为F1,墙壁对球的支持力为F2,当球的半径增大时(设细绳长度不变)(  )

AF1、F2均不变

BF1、F2均减小

CF1、F2均增大

DF1减小,F2增大

正确答案

C

解析

解:以球为研究对象,分析其受力情况:重力mg、悬绳对球的拉力F1和墙壁对球的支持力F2,三个力的合力为零,运用合成法,

结合几何知识有:

  F1=,F2=mgtanα

当球的半径增大时(设细绳长度不变),则α增大,可知F1减大,F2增大,

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

重为G的两个完全相同的小球,与水平面间的动摩擦因数均为u.竖直向上的较小的力F作用在连接两球轻绳的中点,绳间的夹角 a=60°,如图所示.缓慢增大^到两球刚要运动的过程中,下列说法正确的是(  )

A地面对球的支持力变大

B球刚开始运动时,地面对球没有支持力

C地面对球的摩擦力变小

D球刚开始运动时,球受到的摩擦力最大

正确答案

D

解析

解:A、把两小球看成一个整体,受力分析如图:

                         

               F+2FN=2G

          由于F不断增大,故FN不断减小.故A错误.

     B.球刚开始运动时,不是小球离开地面的时候,而是拉力的水平分力与地面的最大摩擦力相等时.故此时FN不是零.B错误.

     C.D.对结点受力分析如图:

            

        有F=2T sin60°即

        对小球进行受力分析如图有

              

        小球静止时,f=T cos60°=0.5T

        在滑动之前f为静摩擦,故F增大,T增大,f增大,故C错误.

        在滑动后,f为滑动摩擦,f=μFN=μ(G-Tcos30°),T增加,f减小,故刚要开始滑动时,f最大.D正确.

故选D.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•山西校级期末)如图所示,将一个质量为m的球固定在弹性杆AB的上端,今用测力计沿水平方向缓慢拉球,使杆发生弯曲,测力计的示数为F,求AB杆对球弹力的大小与方向.

正确答案

解:以球为研究对象,分析受力情况:重力G、测力计的拉力F和AB杆对球作用力N,由平衡条件知,N与G、F的合力大小相等、方向相反,作出力的合成图如图:

根据平衡条件,有:

N=

AB杆对球的弹力方向斜向左上方,与竖直方向的夹角:

θ=arctan

答:AB杆对球弹力的大小为,方向与竖直方向的夹角为arctan

解析

解:以球为研究对象,分析受力情况:重力G、测力计的拉力F和AB杆对球作用力N,由平衡条件知,N与G、F的合力大小相等、方向相反,作出力的合成图如图:

根据平衡条件,有:

N=

AB杆对球的弹力方向斜向左上方,与竖直方向的夹角:

θ=arctan

答:AB杆对球弹力的大小为,方向与竖直方向的夹角为arctan

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•普陀区月考)在医院里常用如图所示装置对小腿受伤的病人进行牵引治疗.绳子下端所挂重物的质量是5kg,ab段绳子与水平方向的夹角为30°.不计滑轮组的摩擦和绳子的质量,则病人的脚和腿所受的竖直向上的牵引力共为______N,病人的脚所受的牵引力为______N.

正确答案

解:因绳子中间各处与其他物体没有结点,所以绳子中间各处的张力(拉力)都等于所悬挂的重物的重力,即FT=mg=50 N,将ab段的绳子拉力沿水平方向和竖直方向分解,如图所示:

F水平=FTcos 30°=43.3 N

F竖直=FTsin 30°=25 N

由图知,病人的脚和腿所受的竖直向上的牵引力:

F′=FT+F竖直=50 N+25 N=75 N.

由图知,病人的脚所受水平方向的牵引力:

F=FT+F水平=50 N+43.3 N=93.3 N.

脚受到的合力:F===96.6N

故答案为:75,96.6

解析

解:因绳子中间各处与其他物体没有结点,所以绳子中间各处的张力(拉力)都等于所悬挂的重物的重力,即FT=mg=50 N,将ab段的绳子拉力沿水平方向和竖直方向分解,如图所示:

F水平=FTcos 30°=43.3 N

F竖直=FTsin 30°=25 N

由图知,病人的脚和腿所受的竖直向上的牵引力:

F′=FT+F竖直=50 N+25 N=75 N.

由图知,病人的脚所受水平方向的牵引力:

F=FT+F水平=50 N+43.3 N=93.3 N.

脚受到的合力:F===96.6N

故答案为:75,96.6

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题型:简答题
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简答题

重500N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力为210N,木箱从原地移动后只要施加200N的水平推力,就可使木箱做匀速直线运动.那么,

(1)要使木箱从静止开始移动至少要施加多大的水平力?

(2)木箱与地面间的动摩擦因数有多大?

正确答案

解:(1)要使木箱从原地移动至少要施加的水平力F应等于最大静摩擦力Fm,即F=Fm=210N.

(2)因F=μFN

又木箱匀速运动时所受滑动摩擦力F与推力F′平衡,即F=F′

故木箱与地面间的动摩擦因数  

答:(1)要使木箱从静止开始移动至少要施加210N的水平力;

(2)木箱与地面间的动摩擦因数为0.4.

解析

解:(1)要使木箱从原地移动至少要施加的水平力F应等于最大静摩擦力Fm,即F=Fm=210N.

(2)因F=μFN

又木箱匀速运动时所受滑动摩擦力F与推力F′平衡,即F=F′

故木箱与地面间的动摩擦因数  

答:(1)要使木箱从静止开始移动至少要施加210N的水平力;

(2)木箱与地面间的动摩擦因数为0.4.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一根质量m=50g,长L=1m的导体棒放在倾角θ=30°的粗糙斜面上,整个装置处于垂直于斜面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.1T.试求:

(1)当导体棒通入3A的电流时,其处于静止状态下所受的摩擦力大小;

(2)若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时,导体棒中通入的电流大小.

正确答案

解:(1)由左手定则可知,棒受到的安培力的方向沿斜面向上,大小:

F1=BI1L=0.1×3×1=0.3N

可知棒受到的摩擦力的方向向下,由受力平衡得:F1=mg+f

所以:f=N

(2)若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时,则安培力的大小与棒沿斜面向下的分力大小相等.

即:N

又:F′=BI2L

所以:A

答:(1)当导体棒通入3A的电流时,其处于静止状态下所受的摩擦力大小是0.05N;

(2)若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时,导体棒中通入的电流大小是2.5A.

解析

解:(1)由左手定则可知,棒受到的安培力的方向沿斜面向上,大小:

F1=BI1L=0.1×3×1=0.3N

可知棒受到的摩擦力的方向向下,由受力平衡得:F1=mg+f

所以:f=N

(2)若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时,则安培力的大小与棒沿斜面向下的分力大小相等.

即:N

又:F′=BI2L

所以:A

答:(1)当导体棒通入3A的电流时,其处于静止状态下所受的摩擦力大小是0.05N;

(2)若静止的导体棒与斜面无相对运动趋势时,导体棒中通入的电流大小是2.5A.

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简答题

如图所示,AC和BC两轻绳共同悬挂一质量为8kg的物体,若保持AC绳的方向不变,AC与竖直向上方向的夹角为60°,BC绳的方向与竖直向上方向的夹角为θ且可以改变,(g=10N/kg)试求:

(1)当θ=60°且物体平衡时,BC绳上的拉力大小;

(2)θ在0~90°的范围内,物体平衡时BC绳上拉力的最大值和最小值.

正确答案

解:(1)θ=60°时,由几何知识知F=FBC

根据平衡条件,则FBC=mg=80N;

(2)θ在0~90°的范围内,由图知,θ=90°时最大,Fmax=mg=80N;

θ=30° 时最小,Fmin=mg=40N

答:(1)θ=60°时,BC绳上拉力为80N;

(2)θ在0~90°的范围内,BC绳上拉力的最大值和最小值分别为80N和40N.

解析

解:(1)θ=60°时,由几何知识知F=FBC

根据平衡条件,则FBC=mg=80N;

(2)θ在0~90°的范围内,由图知,θ=90°时最大,Fmax=mg=80N;

θ=30° 时最小,Fmin=mg=40N

答:(1)θ=60°时,BC绳上拉力为80N;

(2)θ在0~90°的范围内,BC绳上拉力的最大值和最小值分别为80N和40N.

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题型: 单选题
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单选题

“天宫一号”某次变轨,离地高度由200km升至362km,假定变轨前后均做匀速圆周运动,变轨后“天宫一号”的(  )

A加速度增大

B周期变小

C线速度变小

D向心力变大

正确答案

C

解析

解:根据万有引力提供向心力得:=ma==

A、a=,变轨后“天宫一号”的轨道半径增大,所以加速度减小,故A错误;

B、T=2π,变轨后“天宫一号”的轨道半径增大,所以周期增大,故B错误;

C、F=,变轨后“天宫一号”的轨道半径增大,所以向心力减小,故C正确;

D、v=,变轨后“天宫一号”的轨道半径增大,所以线速度减小,故D错误;

故选C.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,光滑斜面的倾角为θ.质量为m的小球被细线系在斜面上,细线水平.求小球受到的斜面的支持力和细线的拉力的大小.

正确答案

解:小球受重力mg作用,产生对细线拉和对斜面压两个作用效果,将重力进行分解,如图所示,可得

斜面所受的压力大小为:FN=

细线的拉力大小为:FT=mgtanθ

根据牛顿第三定律得 斜面对小球的支持力大小为FN′=FN=

答:小球受到的斜面的支持力大小为,细线的拉力的大小为mgtanθ.

解析

解:小球受重力mg作用,产生对细线拉和对斜面压两个作用效果,将重力进行分解,如图所示,可得

斜面所受的压力大小为:FN=

细线的拉力大小为:FT=mgtanθ

根据牛顿第三定律得 斜面对小球的支持力大小为FN′=FN=

答:小球受到的斜面的支持力大小为,细线的拉力的大小为mgtanθ.

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