- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,一个质量为m=2kg的均质小球放在倾角为θ=37°的光滑斜面上,并被斜面上一个竖直的光滑挡板挡住,处于静止状态,试求小球对挡板和斜面的压力(已知g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:取小球为研究对象进行受力分析如图所示:
由于小球处于静止状态,其中F和G的合力N‘与N大小相等,方向相反,即N'=N
所以F=mgtan37°=20×0.75=15N
N==
=25N
根据牛顿第三定律:小球对斜面的压力FN=N=25N,方向垂直于斜面向下
小球对挡板的压力F'=F=15N,方向垂直于挡板指向挡板
答:小球对斜面的压力为25N,方向垂直于斜面向下,小球对挡板的压力为15N,方向垂直于挡板指向挡板.
解析
解:取小球为研究对象进行受力分析如图所示:
由于小球处于静止状态,其中F和G的合力N‘与N大小相等,方向相反,即N'=N
所以F=mgtan37°=20×0.75=15N
N==
=25N
根据牛顿第三定律:小球对斜面的压力FN=N=25N,方向垂直于斜面向下
小球对挡板的压力F'=F=15N,方向垂直于挡板指向挡板
答:小球对斜面的压力为25N,方向垂直于斜面向下,小球对挡板的压力为15N,方向垂直于挡板指向挡板.
(2015秋•石景山区期末)如图所示,我们常见有这样的杂技表演:四个人A、B、C、D体型相似,B站在A的肩上,双手拉着C和D,A撑开双手支持着C和D.如果四个人的质量均为m=60kg,g=10m/s2,估算A的手臂受到的压力和B的手臂受到的拉力分别为( )
正确答案
解析
解:由题图中可知,C与AB之间的直角三角形的斜边是两个胳膊的长度,水平方向的直角边是一个胳膊的长度,所以直角三角形上边的角近似为30°.
对C:分析受力如图所示,则有:
FAC=mgtan30°=,即C受到A的推力约为
.A的手臂受到的压力也是
=
N;
FBC==
,即C受到B的拉力为
,则B受到C的拉力也为
=
N.
故选:C
氢气球重10N,空气对它的浮力为16N,用绳栓住.由于受水平风力作用,绳子与竖直方向成30°角,则绳子的拉力是______N,水平风力大小是______N.
正确答案
4
2
解析
解:氢气球受力如图.根据共点力平衡,运用正交分解得,
F=Tsin30°
F浮=mg+Tcos30°
联立两式得,绳子拉力T=4N,风力F=
.
故答案为:,
如图所示,拉B物的轻绳与竖直方向成60°角,O为一定滑轮,物体A与B间用跨过定滑轮的细绳相连且均保持静止,已知B的重力为100N,水平地面对B的支持力为80N,绳和滑轮质量及摩擦均不计,试求:
(1)物体A的重力;
(2)物体B与地面间的摩擦力.
正确答案
解:对A、B分别进行受力分析如图,
则有对A:T=GA ①
对B:N+Tcos60°=GB②
f=Tsin60°③
解得:T=40N,即:GA=40N
水平方向:f=Tsin60°=40×≈34.6N
答:(1)物体A的重力为40N;
(2)物体B与地面间的摩擦力34.6N.
解析
解:对A、B分别进行受力分析如图,
则有对A:T=GA ①
对B:N+Tcos60°=GB②
f=Tsin60°③
解得:T=40N,即:GA=40N
水平方向:f=Tsin60°=40×≈34.6N
答:(1)物体A的重力为40N;
(2)物体B与地面间的摩擦力34.6N.
如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8m.有一质量500g的带电小环套在直杆上,正以某一速度沿杆匀速下滑,小环离杆后正好通过C端的正下方P点处.(g取l0m/s2)求:
(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向.
(2)小环从C运动到P过程中的动能增量.
正确答案
解:(1)∵带电小环沿杆匀速下滑
所以根据受力分析可知电场力方向向右,即小环带负电
杆子与水平方向成45°,所以mg=Eq
则
方向垂直杆向下
(2)设小环C运动到P的过程中动能的增量为△Ek=WG+W电
WG=mgh=4J
W电=0
则小环从C运动到P过程中的动能增量△Ek=4J
答:(1)小环离开直杆后运动的加速度大小为,方向垂直杆向下.
(2)动能的增量为4J.
解析
解:(1)∵带电小环沿杆匀速下滑
所以根据受力分析可知电场力方向向右,即小环带负电
杆子与水平方向成45°,所以mg=Eq
则
方向垂直杆向下
(2)设小环C运动到P的过程中动能的增量为△Ek=WG+W电
WG=mgh=4J
W电=0
则小环从C运动到P过程中的动能增量△Ek=4J
答:(1)小环离开直杆后运动的加速度大小为,方向垂直杆向下.
(2)动能的增量为4J.
图中物体的质量为m,轻绳AO和BO的A、B端是固定,平衡时AO水平,BO与水平面的夹角为θ,此时绳AO的拉力大小为FAO=______,绳BO的拉力大小为FBO=______.
正确答案
解析
解:以结点为研究对象,分析受力情况:三根细线的拉力.重物对O点的拉力等于mg.
根据平衡条件得知,mg与F1的合力与F2大小相等、方向相反,作出力的合成图如图.则有:
FAO=,FBO=
,
故答案为:;
.
如图所示,用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电的小球,小球质量为m,所带电荷量为q.现于水平地面上方整个空间加一水平向右的匀强电场,静止时绝缘绳与竖直方向成θ角,小球离地的竖直高度为h,
求:(1)匀强电场的电场强度大小
(2)轻绳的拉力大小
(3)若突然剪断轻绳,求小球落地时的速度大小.
正确答案
解:小球受力如图所示:
(1)由平衡知识得:
qE=mgtanθ
解得E=
(2)如右图,由几何知识得:F=
(3)剪断细线后,由=ma
得a=
由2as=V2-0
v=
答:(1)匀强电场的电场强度大小为;
(2)轻绳的拉力大小;
(3)若突然剪断轻绳,小球落地时的速度大小.
解析
解:小球受力如图所示:
(1)由平衡知识得:
qE=mgtanθ
解得E=
(2)如右图,由几何知识得:F=
(3)剪断细线后,由=ma
得a=
由2as=V2-0
v=
答:(1)匀强电场的电场强度大小为;
(2)轻绳的拉力大小;
(3)若突然剪断轻绳,小球落地时的速度大小.
如图所示,是一名登山运动员的攀登陡峭雪壁的情形,如果认为峭壁的平面是竖直的平面,冰面是光滑的,腿与峭壁面是垂直的,轻绳与壁面的夹角为30°,运动员重为80kg.则细绳给人的张力大小T( )
正确答案
解析
解:对运动员受力分析如图所示:
根据平衡条件,水平方向:N=Tsin30°
竖直方向:Tcos30°=mg
故细绳给人的张力为:
T==
N=
N
故选:C
一足够长的斜面,最高点为O点,有一长为l=1.00m的木条AB,A端在斜面上,B端伸出斜面外.斜面与木条间的摩擦力足够大,以致木条不会在斜面上滑动.在木条A端固定一个质量为M=2.00kg的重物(可视为质点),B端悬挂一个质量为m=0.50kg的重物.若要使木条不脱离斜面,在下列两种情况下,OA的长度各需满足什么条件?
(Ⅰ)木条的质量可以忽略不计.
(Ⅱ)木条质量为m′=0.50kg,分布均匀.
正确答案
解:(Ⅰ)当木条A端刚刚离开斜面时,受力情况如左图所示.
设斜面倾角为θ,根据力矩平衡条件,若满足条件:
①
木条就不会脱离斜面.
根据题意 ②
联立①②并代入已知条件得 ③
(Ⅱ)设G为木条重心,由题意可知
④
当木条A端刚刚离开斜面时,受力情况如右图所示.
由(Ⅰ)中的分析可知,若满足>
⑤
木条就不会脱离斜面.
联立②④⑤并代入已知条件得>0.25 m
答:(Ⅰ)木条的质量可以忽略不计时,OA的长度;
(Ⅱ)木条质量为m′=0.50kg,分布均匀,OA的长度>0.25 m.
解析
解:(Ⅰ)当木条A端刚刚离开斜面时,受力情况如左图所示.
设斜面倾角为θ,根据力矩平衡条件,若满足条件:
①
木条就不会脱离斜面.
根据题意 ②
联立①②并代入已知条件得 ③
(Ⅱ)设G为木条重心,由题意可知
④
当木条A端刚刚离开斜面时,受力情况如右图所示.
由(Ⅰ)中的分析可知,若满足>
⑤
木条就不会脱离斜面.
联立②④⑤并代入已知条件得>0.25 m
答:(Ⅰ)木条的质量可以忽略不计时,OA的长度;
(Ⅱ)木条质量为m′=0.50kg,分布均匀,OA的长度>0.25 m.
(2015秋•吉林校级月考)如图甲所示,两根长度相同间距为R的直木棍AB和CD相互平行,固定在同一水平面上,一个重力为G,半径为R的圆柱工件架于两木棍之间,工件与木棍之间滑动摩擦因数为
,在水平向右的推力作用下恰好向右匀速运动;若两根直木棍AB和CD间距不变,相互平行,斜靠在竖直墙壁上固定不动,如图乙所示,该工件恰好沿两木棍匀速下滑,求:
(1)图甲情况下,水平向右的推力大小?
(2)图乙情况下,木棍与水平方向夹角的大小?
正确答案
解:(1)图甲情况下,AC间间的距离为R,圆柱工件的半径为R,根据几何关系可知,两杆对圆柱体弹力的方向夹角为60°,则两杆对圆柱体弹力与竖直方向的夹角为30°,圆柱体做匀速直线运动,受力平衡,根据平衡条件得:
竖直方向有2Ncos30°=G,
解得:N=,
水平方向有:F=2μN,
解得:F=G
(2)图2情况下,工件做匀速直线运动,受力平衡,根据平衡条件得:
在垂直斜面方向有:2N′cos30°=Gcosθ,
沿斜面方向有:2μN′=Gsinθ
解得:tanθ=1
则θ=45°
答:(1)图甲情况下,水平向右的推力大小为G;
(2)图乙情况下,木棍与水平方向夹角的大小为45°.
解析
解:(1)图甲情况下,AC间间的距离为R,圆柱工件的半径为R,根据几何关系可知,两杆对圆柱体弹力的方向夹角为60°,则两杆对圆柱体弹力与竖直方向的夹角为30°,圆柱体做匀速直线运动,受力平衡,根据平衡条件得:
竖直方向有2Ncos30°=G,
解得:N=,
水平方向有:F=2μN,
解得:F=G
(2)图2情况下,工件做匀速直线运动,受力平衡,根据平衡条件得:
在垂直斜面方向有:2N′cos30°=Gcosθ,
沿斜面方向有:2μN′=Gsinθ
解得:tanθ=1
则θ=45°
答:(1)图甲情况下,水平向右的推力大小为G;
(2)图乙情况下,木棍与水平方向夹角的大小为45°.
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