- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
在粗糙的水平地面上用绳子拉物体A运动,绳子与水平方向成α=37°角,如图所示.物体 A受到的重力G=110N.当绳子的拉力F=48N时,恰好物体A做匀速运动.(结果保留三位有效数字)求:
(1)地面对物体A支持力N的大小;
(2)物体A与地面间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:
(1)分析物体A受力如图所示.
由于物体A匀速运动,将力正交分解,根据平衡条件得:
在竖直方向:Fsinα+N-G=0
地面对物体A支持力的大小:N=G-Fsinα
解得:N=(110-48×0.6)N=81.2 N
(2)根据平衡条件得
在水平方向:Fcosα-f=0
又由f=μN得:=0.473
答:(1)地面对物体A支持力N的大小为81.2 N;
(2)物体A与地面间的动摩擦因数μ=0.473.
解析
解:
(1)分析物体A受力如图所示.
由于物体A匀速运动,将力正交分解,根据平衡条件得:
在竖直方向:Fsinα+N-G=0
地面对物体A支持力的大小:N=G-Fsinα
解得:N=(110-48×0.6)N=81.2 N
(2)根据平衡条件得
在水平方向:Fcosα-f=0
又由f=μN得:=0.473
答:(1)地面对物体A支持力N的大小为81.2 N;
(2)物体A与地面间的动摩擦因数μ=0.473.
如图所示,物体A、B质量分别为4kg和1kg.物体A静止在竖直的轻弹簧上面,物体B用细线悬挂起来,A、B紧挨在一起但A、B之间无压力,已知重力加速度为g.某时刻将细线剪断,则细线剪断瞬间,B对A的压力大小为( )
正确答案
解析
解:剪断细线前,A、B间无压力,则弹簧的弹力为:
F=mAg=40N
剪断细线的瞬间,对AB整体分析,整体的加速度:
a==10-
=2m/s2,
隔离对B分析,由牛顿第二定律有:mBg-N=mBa,
解得:N=mBg-mBa=10-1×2N=8N.
由牛顿第三定律可知B对A的压力大小为:N′=N=8N
故选:C
如图所示,质量均为m的两个小球A、B固定在轻杆的两端,将其放入光滑的半圆形碗中,杆的长度等于碗的半径,当杆与碗的竖直半径垂直时,两小球刚好能平衡,则小球A对碗的压力大小为( )
正确答案
解析
解:由题得知,A、B间的杆一定水平,对其中一个小球受力分析,如图,由共点力的平衡知识可得,碗对小球的弹力N=
.
故选:B.
如图所示装置,两物体质量分别为m1,m2,不计一切摩擦、滑轮质量和滑轮的直径,若装置处于静止状态,则( )
正确答案
解析
解:因滑轮光滑,所以通过滑轮的绳子的拉力都相等,设拉力大小为
,对物体
受力分析可知应有:
=
…①
在对动滑轮受力分析如图所示,显然两绳与竖直方向的夹角应相等,根据平衡条件应有:=
…②
联立①②可得:=
•cosθ,或cosθ=
再对角θ讨论如下:A:当cosθ时,
,所以A正确;
B:由于cosθ<1,可得,所以B错误;
C:由于θ不可能为0,即cosθ只能小于1,所以不可能等于2
,即
不可能等于
,所以C错误;
D:由水平方向的合力为零可知应满足=
cos
,所以
=
,所以D正确;
故选:AD.
如图,一条长为L 的细线,上端固定,下端拴一质量为m的带电小球.将它置于一电场强度大小为E、方向水平的匀强电场中.已知当细线离开竖直线的偏角为α=30°时,小球处于平衡,问:
(1)小球带何种电荷?所带电荷量多少?
(2)如果细线的偏角由α增大到θ=60°,然后将小球由静止释放,则在细线摆到竖直位置时,小球的速度为多大?
正确答案
解:(1)由图可知,小球所受电场力方向水平向右,场强也水平向右,则小球带正电荷.
以小球为研究对象,分析受力,作出受力示意图如图.根据平衡条件得:
qE=mgtanα
则:q=
(2)根据动能定理得,
mgL(1-cos60°)-qELsin60°=
qE=
联立两式解得,v=0.
答:(1)小球带正电,电量为.
(2)细线摆到竖直位置时,小球的速度为0.
解析
解:(1)由图可知,小球所受电场力方向水平向右,场强也水平向右,则小球带正电荷.
以小球为研究对象,分析受力,作出受力示意图如图.根据平衡条件得:
qE=mgtanα
则:q=
(2)根据动能定理得,
mgL(1-cos60°)-qELsin60°=
qE=
联立两式解得,v=0.
答:(1)小球带正电,电量为.
(2)细线摆到竖直位置时,小球的速度为0.
如图所示,重力为20N的物体,放在倾角为30°的光滑斜面上,弹簧秤对物体的拉力与斜面平行.物体在斜面上保持静止时,弹簧秤示数为( )
正确答案
解析
解:滑块受重力、支持力和弹簧的拉力,三力平衡,拉力等于重力的下滑分量,故:
F=mgsin30°=20×=10N
故选:A.
如图所示,质量为m的木块,与斜面间的动摩擦因数为μ,当不加推力F时恰好能沿斜面匀速下滑,现要用水平力F将木块匀速推上斜面,需加的水平推力F=______.
正确答案
解析
解:物体匀速下滑时,受力如图所示,
有:mgsinθ=μmgcosθ,解得μ=tanθ
当物体匀速上滑时,受力如图所示,有:Fcosθ=mgsinθ+f,N=Fsinθ+mgcosθ,f=μN
代入数据解得F=.
故答案为:
如图所示,AB、BC、CD和DE为质量可忽略的等长细线,长度均为5m,A、E两端悬挂在水平天花板上,AE=14m,B、D是质量均为m=7kg的相同小球,质量为M的重物挂于C点,平衡时C点离天花板的垂直距离为7m,试求重物质量M.
正确答案
解:设AB与竖直方向的夹角为θ,则由几何关系可知:
(7-5sinθ)2+(7+5cosθ)2=52
解得:sinθ+cosθ=
解得:sinθ=0.6;
则由几何关系可知,BC与水平方向的夹角也为θ;
设AB绳的拉力为T,则对整体分析可知:
2Tcos37°=Mg+2mg
设BC绳的拉力为N;则有:
N=
对B球分析可知:
Tsinθ=Ncosθ
联立解得:M=18Kg;
答:M的质量为18kg.
解析
解:设AB与竖直方向的夹角为θ,则由几何关系可知:
(7-5sinθ)2+(7+5cosθ)2=52
解得:sinθ+cosθ=
解得:sinθ=0.6;
则由几何关系可知,BC与水平方向的夹角也为θ;
设AB绳的拉力为T,则对整体分析可知:
2Tcos37°=Mg+2mg
设BC绳的拉力为N;则有:
N=
对B球分析可知:
Tsinθ=Ncosθ
联立解得:M=18Kg;
答:M的质量为18kg.
如图所示,质量为2kg的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角θ为37°.质量为1kg的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求:
(1)墙壁对B的支持力是多少?
(2)斜面对B的支持力是多少?
(3)地面对三棱柱的支持力是多少?
正确答案
解:(1)、(2)以小球B为研究对象,它受到重力mg,斜面对它的支持力N1,墙壁对它的弹力F的作用而处于平衡状态,如图1所示.
根据平衡条件有:
N1 cosθ=mg
N1sinθ=F
解得F=mgtanθ=10tan37°=7.5N,N1==
=12.5N.
(3)选取球B和斜面A整体为研究对象,受到重力(M+m)g,地面支持力N,墙壁的弹力F和地面的静摩擦力f的作用而处于平衡状态.如图2所示.
根据平衡条件有:N=(M+m)g=(2+1)×10N=30N
答:
(1)墙壁对B的支持力是7.5N.
(2)斜面对B的支持力是12.5N.
(3)地面对三棱柱的支持力是30N.
解析
解:(1)、(2)以小球B为研究对象,它受到重力mg,斜面对它的支持力N1,墙壁对它的弹力F的作用而处于平衡状态,如图1所示.
根据平衡条件有:
N1 cosθ=mg
N1sinθ=F
解得F=mgtanθ=10tan37°=7.5N,N1==
=12.5N.
(3)选取球B和斜面A整体为研究对象,受到重力(M+m)g,地面支持力N,墙壁的弹力F和地面的静摩擦力f的作用而处于平衡状态.如图2所示.
根据平衡条件有:N=(M+m)g=(2+1)×10N=30N
答:
(1)墙壁对B的支持力是7.5N.
(2)斜面对B的支持力是12.5N.
(3)地面对三棱柱的支持力是30N.
如图所示,拉力F作用在重为G的物体上,使物体沿水平地面做匀速运动,物体和地面的动摩擦因数为μ,求拉力F为多大?
正确答案
解:对物体受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,如图所示:
根据平衡条件,有:
水平方向:Fcosθ-f=0
竖直方向:N+Fsinθ-mg=0
其中:f=μN
故:Fcosθ-μ(mg-Fsinθ)=0
解得:F=
答:拉力F为.
解析
解:对物体受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,如图所示:
根据平衡条件,有:
水平方向:Fcosθ-f=0
竖直方向:N+Fsinθ-mg=0
其中:f=μN
故:Fcosθ-μ(mg-Fsinθ)=0
解得:F=
答:拉力F为.
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