- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,重为G的均匀木棒AC水平地搁在一个圆柱体B上,二者的接触点为D,且AD:DC=17:15.当圆柱体绕着固定中心顺时针方向转动时,与棒的右端C紧靠着的木板E恰能沿光滑竖直墙面匀速下滑.若木棒与圆柱体之间、木棒与木板之间的动摩擦因数相同,试求:
(1)木板E的重力为多大?
(2)圆柱体B对木棒AC的支持力为多大?
(3)动摩擦因数为多大?
正确答案
解:(1)设木棒的重心位置在棒的O点,木棒与木板间的摩擦力大小为f2,则对木棒,根据力矩平衡得
G•OD=f2•DC
得 f2=G=
木板E沿光滑竖直墙面匀速下滑,则有 木板E的重力GE=f2=
(2)根据木棒受力衡得,
竖直方向:圆柱体B对木棒AC的支持力N1=G+f2=.
(3)设木棒与圆柱体间的摩擦力大小为f1,木棒与木板间的弹力大小为N2,
则 f1=μN1=N2,
又GE=f2=,N1=
,代入解得,μ=0.25
答:
(1)木板E的重力为.
(2)圆柱体B对木棒AC的支持力为.
(3)动摩擦因数为0.25.
解析
解:(1)设木棒的重心位置在棒的O点,木棒与木板间的摩擦力大小为f2,则对木棒,根据力矩平衡得
G•OD=f2•DC
得 f2=G=
木板E沿光滑竖直墙面匀速下滑,则有 木板E的重力GE=f2=
(2)根据木棒受力衡得,
竖直方向:圆柱体B对木棒AC的支持力N1=G+f2=.
(3)设木棒与圆柱体间的摩擦力大小为f1,木棒与木板间的弹力大小为N2,
则 f1=μN1=N2,
又GE=f2=,N1=
,代入解得,μ=0.25
答:
(1)木板E的重力为.
(2)圆柱体B对木棒AC的支持力为.
(3)动摩擦因数为0.25.
(2014秋•上海校级期末)如图所示,用细线拴住一重为10N的氢气球处于静止状态,空气对它的浮力大小为16N,由于受到水平方向的风力作用,使系气球的细线与水平面间成60°角.则绳子受到的拉力大小为______,气球所受的风力大小为______.
正确答案
4N
2N
解析
解:对氢气球受力分析如图所示,将绳子的拉力正交分解:
由平衡条件得,
水平方向:F风=Fcos60° …(1)
竖直方向:F浮=Fsin60°+mg…(2)
由(1)(2)联立得:
F=4N,F风=2
N.
故答案为:4N;2
N
如图所示,水平放置的两根固定的光滑硬杆OA、OB之间的夹角为θ,在两杆上各套轻环P、Q,两环用轻绳相连,现用恒力F沿OB杆方向向右拉环Q,当两环稳定时,绳的拉力是多大?
正确答案
解:以P为研究对象,稳定时,P环受到轻绳的张力和杆的支持力,杆的支持力方向与杆垂直,则根据平衡条件得知,稳定时轻绳与杆垂直,如左图所示.
再以Q为研究对象,分析受力如右图所示,根据平衡条件得
Tsinθ=F
解得,轻绳的拉力为T=.
答:当两环稳定时,绳的拉力是T=.
解析
解:以P为研究对象,稳定时,P环受到轻绳的张力和杆的支持力,杆的支持力方向与杆垂直,则根据平衡条件得知,稳定时轻绳与杆垂直,如左图所示.
再以Q为研究对象,分析受力如右图所示,根据平衡条件得
Tsinθ=F
解得,轻绳的拉力为T=.
答:当两环稳定时,绳的拉力是T=.
如图所示,木板B放在光滑的水平地面上,质量mA=40kg的木箱A放在木板B上.一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在天花板上,轻绳与水平方向的夹角为θ=37°.现用水平向右、大小为200N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°≈0.6,cos 37°≈0.8,重力加速度g取10m/s2),求木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ 是多少?
正确答案
解:对A、B受力分析如图所示
对B由平衡方程得:
水平方向:F=Ff1′=200N
根据牛顿第三定律得:Ff1=Ff1′=200N
取A为研究对象,根据平衡条件得:
水平方向:
Ff1=FTcos37°
竖直方向有:
FN1+FTsin37°=mAg
其中:Ff1=μFN1
由以上各式联立解得:μ==
=0.8
答:木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ 是0.8.
解析
解:对A、B受力分析如图所示
对B由平衡方程得:
水平方向:F=Ff1′=200N
根据牛顿第三定律得:Ff1=Ff1′=200N
取A为研究对象,根据平衡条件得:
水平方向:
Ff1=FTcos37°
竖直方向有:
FN1+FTsin37°=mAg
其中:Ff1=μFN1
由以上各式联立解得:μ==
=0.8
答:木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ 是0.8.
(2015秋•柘城县期中)如图所示,质量M=5.5kg的木块套在水平固定杆上,并用轻绳与质量m=1kg的小球相连.今用跟水平方向成60°角的力F=10
N拉着球并带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m相对位置保持不变,g取10m/s2.求:
(1)轻绳与水平方向夹角θ;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)以m为研究对象,分析受力如左图所示,由平衡条件得:
Fsin60°=mg+Tsinθ
Fcos60°=Tcosθ
解得:T=10N,tanθ=
故:θ=30°
(2)以M为研究对象,受力分析如右图所示
有:Tsinθ+FN=Mg
Tcosθ=μFN
解得:μ=
答:
(1)轻绳与水平方向夹角θ是30°;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ是.
解析
解:(1)以m为研究对象,分析受力如左图所示,由平衡条件得:
Fsin60°=mg+Tsinθ
Fcos60°=Tcosθ
解得:T=10N,tanθ=
故:θ=30°
(2)以M为研究对象,受力分析如右图所示
有:Tsinθ+FN=Mg
Tcosθ=μFN
解得:μ=
答:
(1)轻绳与水平方向夹角θ是30°;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ是.
如图所示,在倾角为θ的固定粗糙斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ<tanθ,求力F的取值范围.(物体与斜面间最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)
正确答案
解:当摩擦力沿斜面向下且达到最大值时,F最大,有
,
得:
当摩擦力沿斜面向上且达到最大值时,F最小,有
,
得:
∴F2≤F≤F1
故推力应大于或等于,同时要小于或等于
.
解析
解:当摩擦力沿斜面向下且达到最大值时,F最大,有
,
得:
当摩擦力沿斜面向上且达到最大值时,F最小,有
,
得:
∴F2≤F≤F1
故推力应大于或等于,同时要小于或等于
.
(2015春•沈阳校级月考)(多选)如图所示,轻弹簧两端拴接两个质量均为m的小球a、b,拴接小球的细线固定在天花板,两球静止,两细线与水平方向的夹角α=30°,弹簧水平,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、对a球分析,运用共点力平衡条件得:细线的拉力为 T=
=2mg
弹簧的弹力为:F=mgcotαα=mg,故A正确,B错误.
C、剪断左侧细线的瞬间,弹簧的弹力不变,故小球b所受的合力F合=0,加速度为0.故C正确.
D、剪断左侧细线的瞬间,弹簧的弹力不变,小球a所受的合力F合=T=2mg,根据牛顿第二定律得:a=2g,故D错误;
故选:AC.
如图所示,轻绳OA一端系于天花板上,与竖直方向的夹角为30°,水平轻绳OB的一端系于竖直墙上,O点挂一重物.如果绳OA能承受的最大拉力是300N,其余两绳能承受的拉力足够大,那么在O点最多能挂多重的重物?此时绳OB的拉力是多大?
正确答案
解:根据O点受力由正交分解有:
FOAcos30°=G
FOAsin30°=FOB
由于FOA=300N
所以G=300×=260N
FOB=300×=150N
答:O点最多挂260N的重物,此时OB绳的拉力为150N.
解析
解:根据O点受力由正交分解有:
FOAcos30°=G
FOAsin30°=FOB
由于FOA=300N
所以G=300×=260N
FOB=300×=150N
答:O点最多挂260N的重物,此时OB绳的拉力为150N.
如图,在粗糙水平面上放置有一竖直截面为平行四边形的木块,图中木块倾角θ,木块与水平面间动摩擦因数为µ,木块重为G,现用一水平恒力F推木块,使木块由静止向左运动,则物体所受地面摩擦力大小为( )
正确答案
解析
解:木块在竖直方向上平衡,有:N=mg,
则木块所受的摩擦力f=μN=μmg.因为物块不是做匀速运动,所以f与F不等.
故选:C.
如图所示,一个小物体与竖直墙面之间的动摩擦因数μ=
,当作用力F与竖直方向成的角度θ=37°时,F至少为60N才能维持物体静止.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,若在θ不变的情况下,需要多大的力才能使物体沿墙面向上做匀速运动(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)( )
正确答案
解析
解:F至少为60N才能维持物体静止,对m受力分析如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
Fsinθ-N=0 ①
Fcosθ+f-mg=0 ②
其中:f=μN ③
联立①②③解得:
m=6kg
使物体沿墙面向上做匀速运动,摩擦力变为向下,受力分析,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
F′sinθ-N′=0 ④
F′cosθ-f′-mg=0 ⑤
其中:f′=μN′⑥
联立④⑤⑥解得:
F′=100N
故选:D.
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