- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,质量为m的苹果通过轻绳悬挂在一倾角为θ的光滑斜面上,轻绳与斜面平行,若斜面与苹果处于静止状态,则下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:对苹果受力分析,受到重力、支持力和拉力,如图
根据共点力平衡条件可知
T=mgsinθ
N=mgcosθ
即绳对苹果的拉力为 T=mgsinθ,斜面对苹果的支持力大小为mgcosθ.
根据平衡条件的推论可知,绳对苹果的拉力与斜面对苹果的支持力合力方向与重力方向相反,即竖直向上,大小等于mg.故ACD正确,B错误.
本题选不正确的,故选:B
如图所示,质量为2m的物体A经一轻质弹簧与地面上的质量为3m的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮,一端连物体A,另一端连一质量为m的物体C,物体A、B、C都处于静止状态.已知重力加速度为g,忽略一切摩擦.
(1)求物体B对地面的压力;
(2)把物体C的质量改为5m,这时C缓慢下降,经过一段时间系统达到新的平衡状态,这时B仍没离开地面,且C只受重力和绳的拉力作用,求此过程中物体A上升的高度.
正确答案
解:
(1)对AB整体,根据平衡条件得:
mg+FN=5mg,
得地面对B的支持力FN=4mg,则物体B对地面的压力FN′=FN=4mg;
(2)对C:绳子的拉力FT=5mg.
对A:FT=Fk+2mg,
所以Fk=3mg,即kx1=3mg,
得到弹簧的伸长长度为x1=
开始时,弹簧的压缩量为x2,则
kx2=mg,
由几何关系得到,A上升的高度为:
hA=x1+x2=.
答:
(1)物体B对地面的压力为4mg;
(2)此过程中物体A上升的高度为.
解析
解:
(1)对AB整体,根据平衡条件得:
mg+FN=5mg,
得地面对B的支持力FN=4mg,则物体B对地面的压力FN′=FN=4mg;
(2)对C:绳子的拉力FT=5mg.
对A:FT=Fk+2mg,
所以Fk=3mg,即kx1=3mg,
得到弹簧的伸长长度为x1=
开始时,弹簧的压缩量为x2,则
kx2=mg,
由几何关系得到,A上升的高度为:
hA=x1+x2=.
答:
(1)物体B对地面的压力为4mg;
(2)此过程中物体A上升的高度为.
如图所示,一根轻杆的两端固定两个质量均为m的相同小球A、B,用两根细绳悬挂在天花板上,虚线为竖直线,α=θ=30°β=60°,求轻杆对A球的作用力.( )
正确答案
解析
解:对A球受力分析,受重力、杆的支持力F2和细线的拉力F1,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
F2=mg(图中矢量三角形的三个角分别为30°、30°、120°)
故选:A.
如图所示,绳OC与竖直方向成30°角,O为质量不计的滑轮,绳与滑轮间摩擦不计,已知物B重1000N,物A重400N,物A、B均静止.
求:(1)OB绳的拉力多大?
(2)物B所受摩擦力为多大?
(3)OC绳的拉力为多大?
正确答案
解:(1)由于物体A保持静止,故:T=GA=400N;
(2)对物体B受力分析,受重力、拉力、支持力和静摩擦力,如图所示:
根据平衡条件,有:
N+Tsin30°=GB
Tcos30°=f
求得:
N=800N
f=200N
(3)对滑轮受力分析,受三个拉力,其中两个T等大,故合力在角平分线上,OB绳子与水平方向成30°角,如图所示:
根据平衡条件,有:
T0C=2Tcos30°=400N;
答:(1)OB绳的拉力为400N;
(2)物B所受摩擦力为200N;
(3)OC绳的拉力为400N.
解析
解:(1)由于物体A保持静止,故:T=GA=400N;
(2)对物体B受力分析,受重力、拉力、支持力和静摩擦力,如图所示:
根据平衡条件,有:
N+Tsin30°=GB
Tcos30°=f
求得:
N=800N
f=200N
(3)对滑轮受力分析,受三个拉力,其中两个T等大,故合力在角平分线上,OB绳子与水平方向成30°角,如图所示:
根据平衡条件,有:
T0C=2Tcos30°=400N;
答:(1)OB绳的拉力为400N;
(2)物B所受摩擦力为200N;
(3)OC绳的拉力为400N.
用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°,如图所示,则物体所受摩擦力( )
正确答案
解析
解:弹簧竖直悬挂物体时,对物体受力分析,根据共点力平衡条件
F=mg ①
根据胡克定律
F=kL ②
物体放在斜面上时,再次对物体受力分析,如图
根据共点力平衡条件,有
F+f-2mgsin30°=0 ③
其中
F=kL ④
由以上四式解得
f=0
故选:A.
如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在粗糙的水平传送带上,传送带逆时针匀速转动,稳定时物体到传送带左端的距离为L,绳与水平方向的夹角为θ=30°,此时绳中的拉力为
,若剪断细绳,物体到达传送带左端时的速度刚好与传送带相同,求传送带的转动速率.
正确答案
解:稳定时物体受力图如图所示:
由平衡条件,有:
Fsinθ+FN=mg ①
Ff=Fcosθ ②
Ff=μFN ③
解①②③得:
④
设剪断细绳后物体的加速度为a,由牛顿第二定律,有:
a=μg ⑤
由题意知:
v2=2aL ⑥
解④⑤⑥得:
答:传送带的转动速率为.
解析
解:稳定时物体受力图如图所示:
由平衡条件,有:
Fsinθ+FN=mg ①
Ff=Fcosθ ②
Ff=μFN ③
解①②③得:
④
设剪断细绳后物体的加速度为a,由牛顿第二定律,有:
a=μg ⑤
由题意知:
v2=2aL ⑥
解④⑤⑥得:
答:传送带的转动速率为.
如图所示,质量为m的物块恰好能沿与水平方向成θ角的固定斜面匀速下滑.则物块与斜面间的动摩擦因数μ为______.
正确答案
tanθ
解析
解:当m匀速下滑时,受到重力mg、斜面的支持力N和滑动摩擦力三个力作用,合力为零,则有
f=mgsinθ
N=mgcosθ
则得:μ==tanθ;
故答案为:tanθ
如图所示两物体M、m 用跨过光滑定滑轮的轻绳相连,m放在水平面上,M重20N,M、m均处于静止状态,OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°,求:
(1)OA、OB对M的拉力大小.
(2)m受到水平面的静摩擦力的大小和方向.
正确答案
解:(1)M受到三个力的作用处于静止状态:重力GM,绳的拉力TA、TB
因为M处于平衡状态,故M满足平衡条件:
x轴方向:TBcos60°-TAcos30°=0 ①
y轴方向:TBsin60°+TAsin30°-G=0 ②
解①式和②式得:
TA=10N
(2)如图对m进行受力分析,有
如图m受到绳B的水平拉力F2和绳A的拉力F1,地面的摩擦力f以及重力G和支持力N.
由题意知F1=TA=10N,,假设摩擦力向左与F1同向
根据m平衡可知,在水平方向有:F1+f=F2
即:f=≈7.32N
因为f是正值,故f的方向与假设方向相同即水平向左.
答:(1)OA、OB对M的拉力大小分别为10N和10N;
(2)m受到水平面的静摩擦力的大小为7.32N方向水平向左.
解析
解:(1)M受到三个力的作用处于静止状态:重力GM,绳的拉力TA、TB
因为M处于平衡状态,故M满足平衡条件:
x轴方向:TBcos60°-TAcos30°=0 ①
y轴方向:TBsin60°+TAsin30°-G=0 ②
解①式和②式得:
TA=10N
(2)如图对m进行受力分析,有
如图m受到绳B的水平拉力F2和绳A的拉力F1,地面的摩擦力f以及重力G和支持力N.
由题意知F1=TA=10N,,假设摩擦力向左与F1同向
根据m平衡可知,在水平方向有:F1+f=F2
即:f=≈7.32N
因为f是正值,故f的方向与假设方向相同即水平向左.
答:(1)OA、OB对M的拉力大小分别为10N和10N;
(2)m受到水平面的静摩擦力的大小为7.32N方向水平向左.
重量为G1的均匀球夹在光滑竖直平面和45°倾角的光滑斜块之间,如图所示,斜块重G2,斜块侧面与水平桌面间的摩擦系数为μ0(μ0<1),求:G1的最小值为多大时,才能使斜块滑动.(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
正确答案
解:先对球进行受力分析,根据力的作用效果,重力分解为一个垂直于竖直挡板的分力N1,一个垂直斜面的分力N2,然后做平行四边形,如下图:
根据三角函数知识可求得球对斜面的压力为N2==
G1
然后对斜面进行受力分析,水平方向应该有:Ncos45°=μ0(G2+Nsin45°)
联立得:G1=
答:G1的最小值为时,才能使斜面滑动.
解析
解:先对球进行受力分析,根据力的作用效果,重力分解为一个垂直于竖直挡板的分力N1,一个垂直斜面的分力N2,然后做平行四边形,如下图:
根据三角函数知识可求得球对斜面的压力为N2==
G1
然后对斜面进行受力分析,水平方向应该有:Ncos45°=μ0(G2+Nsin45°)
联立得:G1=
答:G1的最小值为时,才能使斜面滑动.
如图所示,把球放在倾角为30°的光滑斜面上,用一竖直挡板使之处于平衡状态,此时斜面对球的弹力大小为N1,若撤去挡板时,斜面对球的弹力大小为N2,则N1:N2=______.
正确答案
1:cos2θ
解析
解:以小球为研究对象,受力分析,根据平衡条件运用合成法,如图:
由几何知识得:N1=
撤去挡板时,根据力的实际效果,球队斜面的压力等于重力在垂直斜面方向上的分力mgcosθ,
根据牛顿第三定律:斜面对球的弹力大小为N2=mgcosθ
故=
故答案为:1:cos2θ.
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