- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,放在水平面上质量为m的物体受一个斜上的拉力F,这个力与水平方向成θ角,在此力作用下,物体水平向右匀速滑动,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ.
(2)如果把此力F撤去,此时物体做什么运动?摩擦力多大?
(3)如果在本题中已知动摩擦因数μ,现只给物体施加一个与水平方向成θ角的斜向下的推力F′,物体仍能保持匀速运动,求F′多大?
正确答案
解:(1)对m受力分析如图所示:
物体做匀速直线运动,根据平衡条件有:
其中:
f=μN
解得:
(2)撤去F后,物体做匀减速直线运动;
物体的摩擦力为:
f=μN=μmg=
(3)对m受力分析如图所示:
其中:
f1=μN1
解得:
答:(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ为;
(2)如果把此力F撤去,此时物体做匀减速直线运动,摩擦力为;
(3)如果在本题中已知动摩擦因数μ,现只给物体施加一个与水平方向成θ角的斜向下的推力F′,物体仍能保持匀速运动,F′为.
解析
解:(1)对m受力分析如图所示:
物体做匀速直线运动,根据平衡条件有:
其中:
f=μN
解得:
(2)撤去F后,物体做匀减速直线运动;
物体的摩擦力为:
f=μN=μmg=
(3)对m受力分析如图所示:
其中:
f1=μN1
解得:
答:(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ为;
(2)如果把此力F撤去,此时物体做匀减速直线运动,摩擦力为;
(3)如果在本题中已知动摩擦因数μ,现只给物体施加一个与水平方向成θ角的斜向下的推力F′,物体仍能保持匀速运动,F′为.
如图所示,在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L,劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与传送带间的动摩擦因数为μ,现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上,传送带按图示方向匀速运动,当三个木块达到平衡后,1、3两木块之间的距离是______.
正确答案
2L+
解析
解:对木块3分析,摩擦力与弹簧弹力平衡,有:μm3g=kx,则x=.
对木块2和3整体分析,摩擦力和弹簧弹力平衡,有:μ(m2+m3)g=kx′,则x′=.
则1、3两木块的距离s=2L+x+x′=2L+.
故答案为:2L+.
如图所示,已知A、B两带电小球相距3cm,QA=1.0×10-10C,两球均用细绝缘线悬挂在水平方向匀强电场中保持静止,悬线呈竖直方向,则匀强电场的电场强度大小为______ N/C,方向______.
正确答案
1000
向左
解析
解:由题意可知A球受力平衡,水平方向合外力等于零,B对A的作用力向右,所以要加一个水平向左的电场,
对B受力分析,则由根据平衡条件得:
E=K=9×109×
=1000N/C
故答案为:1000,向左.
如图示,倾角为θ的斜面体固定在水平面上,质量为m的方形物块放在斜面上保持静止,已知当地的重力加速度为g.求:
(1)斜面对物块的支持力和摩擦力的大小.
(2)若对物块施加一个水平向右的作用力F,使斜面对物块的摩擦力刚好为零.这个作用力多大?此时斜面对物块的支持力变为多大?
正确答案
解:(1)物体受到重力mg、支持力FN、摩擦力f三个力作用而保持平衡,如图所示:
根据物体的平衡条件可得:
F合=mg
支持力:FN=F合cosθ=mgcosθ
摩擦力:f=F合sinθ=mgsinθ
(2)物体受重力mg、支持力FN′、水平推力三个力作用而保持平衡,根据共点力平衡条件,有:
F合=mg
水平力:F=F合tanθ=mgtanθ
支持力:FN′==
答:(1)斜面对物块的支持力为mgcosθ,摩擦力的大小为mgsinθ.(2)水平作用力为mgtanθ,此时斜面对物块的支持力变为.
解析
解:(1)物体受到重力mg、支持力FN、摩擦力f三个力作用而保持平衡,如图所示:
根据物体的平衡条件可得:
F合=mg
支持力:FN=F合cosθ=mgcosθ
摩擦力:f=F合sinθ=mgsinθ
(2)物体受重力mg、支持力FN′、水平推力三个力作用而保持平衡,根据共点力平衡条件,有:
F合=mg
水平力:F=F合tanθ=mgtanθ
支持力:FN′==
答:(1)斜面对物块的支持力为mgcosθ,摩擦力的大小为mgsinθ.(2)水平作用力为mgtanθ,此时斜面对物块的支持力变为.
如图所示,开口向下的“┍┑”形框架,两侧竖直杆光滑固定,上面水平横杆中点固定一定滑,两侧杆上套着的两滑块用轻绳绕过定滑轮相连,并处于静止状态,此时连接滑块A的绳与水平方向夹角为θ,连接滑块B的绳与水平方向的夹角为2θ,则A、B两滑块的质量之比为( )
正确答案
解析
解:设绳的拉力为F,对两个滑块分别受力分析,如图所示:
根据力的平衡可知:
mAg=Fsinθ
mBg=Fsin2θ
因此:
故选:A.
已知某物体在只受两个力F1和F2的作用时恰好处于静止状态.
(1)如果保持其中一个力的大小和方向都不变,且另外一个力的方向不变而大小变为原来的一半,此时物体受到的合外力为______.
(2)如果保持其中一个力的大小和方向都不变,另一个力的大小也不变,方向沿顺时针旋转900后,物体受到的合外力为______.
正确答案
F1
F1
解析
解:力平衡中,这两个力等值、反向、共线,
(1)当一个力的大小和方向都不变设为F1,且另外一个力的方向不变而大小变为原来的一半,则此时二力的方向仍然相反,大小为F1;
(2)当其中一个力F2的方向沿顺时针转过900而保持其大小不变.另外一个力F1保持不变;
根据平行四边形定则可知,两个大小相等且互成90°的力合成时,合力在两个分力的角平分线上,故此时物体所受到的合力大小为F1;
故答案为:F1 F1
如图所示,一只半球形碗倒扣在水平桌面上处于静止状态,球的半径为R,质量为m的蚂蚁只有在离桌面的高度大于或等于
R时,才能停在碗上,若最大静摩擦力等于滑动摩擦力,那么蚂蚁和碗面间的动摩擦因数为( )
正确答案
解析
解:蚂蚁受重力、支持力和摩擦力处于平衡,根据平衡有:f=mgsinθ,N=mgcosθ
而cosθ=.所以
.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
如图所示,小球被轻质细绳系住斜吊着放在光滑斜面上,小球与斜面均处于静止状态,设小球质量m=2kg,斜面倾角α=30°,细绳与竖直方向夹角θ=30°,光滑斜面体的质量M=3kg,置于粗糙水平面上.(g取10m/s2)求:
(1)细绳对小球拉力的大小;
(2)地面对斜面体的摩擦力的大小和方向.
正确答案
解:(1)选小球为研究对象,受力分析并合成如图:
由平衡条件:F′=mg
由平面几何知识可得:N与F′夹角为30°,T与F′夹角也为30°
故画出的平行四边形为菱形,连接对角线便可找出直角三角形:
由:cos30°=
得:T=mg=
N
(2)再对整体受力分析,
整体水平方向受绳子拉力的分力及摩擦力而处于平衡;
故摩擦力f=Tsin30°=N;
答:(1)细绳对小球拉力的大小为N;
(2)地面对斜面体的摩擦力的大小N和方向向左.
解析
解:(1)选小球为研究对象,受力分析并合成如图:
由平衡条件:F′=mg
由平面几何知识可得:N与F′夹角为30°,T与F′夹角也为30°
故画出的平行四边形为菱形,连接对角线便可找出直角三角形:
由:cos30°=
得:T=mg=
N
(2)再对整体受力分析,
整体水平方向受绳子拉力的分力及摩擦力而处于平衡;
故摩擦力f=Tsin30°=N;
答:(1)细绳对小球拉力的大小为N;
(2)地面对斜面体的摩擦力的大小N和方向向左.
如图所示,弹簧AB原长为35cm,A端挂一个重60N的物体,手执B端,将物体置于倾角为30°的斜面上.当物体沿斜面匀速下滑时,弹簧长度为45cm;当物体匀速上滑时,弹簧长度为50cm,(g=10m/s2)求:
(1)弹簧的劲度系数
(2)物体与斜面的动摩擦因数.
正确答案
解:(1)匀速下滑:受力分析如图
设此时弹簧形变量为:x1
则弹力F=kx1
由平衡条件得:
kx1+f=Gsin30°
N=Gcos30°
匀速上滑:受力分析如图
设此时弹簧形变量为:x2
则弹力F=kx2
由平衡条件得:
kx2=Gsin30°+f
N=Gcos30°
得:k==240 N/m
(2)再由:f=μN=μGcos30°=Gsin30°-kx1
得:=
答:(1)弹簧的劲度系数240N/m
(2)物体与斜面的滑动摩擦系数为.
解析
解:(1)匀速下滑:受力分析如图
设此时弹簧形变量为:x1
则弹力F=kx1
由平衡条件得:
kx1+f=Gsin30°
N=Gcos30°
匀速上滑:受力分析如图
设此时弹簧形变量为:x2
则弹力F=kx2
由平衡条件得:
kx2=Gsin30°+f
N=Gcos30°
得:k==240 N/m
(2)再由:f=μN=μGcos30°=Gsin30°-kx1
得:=
答:(1)弹簧的劲度系数240N/m
(2)物体与斜面的滑动摩擦系数为.
质量为m的圆球放在光滑斜面和光滑的竖直挡板之间,如图,当斜面倾角α由零逐渐增大时(保持挡板竖直),斜面和挡板对圆球的弹力大小的变化是( )
正确答案
解析
解:以小球为研究对象,分析受力情况,作出力图如图,由平衡条件得:
斜面对球的支持力大小F2=>mg,故当α增大时F2 从mg逐渐增大,故B正确A错误.
挡板对小球的弹力 F1=mgtanα,当α为零时,F1为零;当α增大时F1 从零逐渐增大,故C正确D错误;
故选:BC.
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