• 用牛顿运动定律解决问题(二)
  • 共11872题
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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为m的匀质细绳,一端系在天花板上的A点,另一端系在竖直墙壁上的B点,平衡后最低点为C点.现测得AC段绳长是B段绳长的n倍,且绳子B端的切线与墙壁的夹角为a.试求绳子在C处和在A处的弹力分别为多大?(重力加速度为g)

正确答案

解:对CB段受力分析,受重力、墙壁的拉力、AC绳子对其向左的拉力,如图所示

根据平衡条件,有:

FBcosα=mg

FBsinα=T

联立解得:

T=

再对AC绳子受力分析,受重力、BC绳子对其向右的拉力,墙壁的拉力,如图所示

根据平衡条件,有:TAsinβ=mg

TAcosβ=T′C

T=T′C

解得:TA=

答:绳在最低点C处的张力大小为,在A处的张力为得:

解析

解:对CB段受力分析,受重力、墙壁的拉力、AC绳子对其向左的拉力,如图所示

根据平衡条件,有:

FBcosα=mg

FBsinα=T

联立解得:

T=

再对AC绳子受力分析,受重力、BC绳子对其向右的拉力,墙壁的拉力,如图所示

根据平衡条件,有:TAsinβ=mg

TAcosβ=T′C

T=T′C

解得:TA=

答:绳在最低点C处的张力大小为,在A处的张力为得:

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•寿县校级期末)质量为m的小球系在轻绳的下端,现在对小球施加一个F=mg的拉力,使小球偏离原位置并保持静止,则悬线偏离竖直方向的最大偏角θ是(  )

A30°

B37°

C45°

D60°

正确答案

A

解析

解:小球受到重力、绳子的拉力和力F的作用,从图上看出,F和绳子的拉力的合力一定,F、绳子的拉力、和合力三个力的作用线构成一个三角形.

做以作用点为圆心,以力F为半径的圆,通过图象可以看出.在各三角形中,当绳子的方向与圆相切时,绳子与竖直方向的夹角最大,此时,θ=30°

故A正确,B、C、D错误.

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲及人均处于静止状态.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

求:(1)轻绳OA、OB受到的拉力大小;

(2)人受到的摩擦力的大小和方向;

(3)若人的质量m2=60kg,人与水平面之间的动摩擦因数μ=0.3,欲使人在水平上不滑动,物体甲的质量m1最大值.

正确答案

解:(1)以结点O为研究对象,如图,由平衡条件有:

F0B-FOAsinθ=0

F0Acosθ-m1g=0

联立得:

(2)人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力,受力如图所示,由平衡条件得:

,方向水平向左.

(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时,质量达到最大,此时人受到的静摩擦力达到最大值.

当人刚要滑动时,静摩擦力达到最大值fm=μm2g

由平衡条件得:FOBm=fm

联立得:

答:(1)轻绳OA、OB受到的拉力分别为

(2)人受到的摩擦力大小为是,方向水平向左;

(3)物体甲的质量m1最大不能超过24kg.

解析

解:(1)以结点O为研究对象,如图,由平衡条件有:

F0B-FOAsinθ=0

F0Acosθ-m1g=0

联立得:

(2)人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力,受力如图所示,由平衡条件得:

,方向水平向左.

(3)当甲的质量增大到人刚要滑动时,质量达到最大,此时人受到的静摩擦力达到最大值.

当人刚要滑动时,静摩擦力达到最大值fm=μm2g

由平衡条件得:FOBm=fm

联立得:

答:(1)轻绳OA、OB受到的拉力分别为

(2)人受到的摩擦力大小为是,方向水平向左;

(3)物体甲的质量m1最大不能超过24kg.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A、B端都是固定的,平衡时BO水平,AO与竖直墙壁的夹角为α,求AO和BO上绳子的拉力.

正确答案

解:对点O受力分析,受重力、两根绳子的拉力,如图:

将两根绳子的拉力合成,合力与重力平衡,故:

F1=mgtanα

F2=

解析

解:对点O受力分析,受重力、两根绳子的拉力,如图:

将两根绳子的拉力合成,合力与重力平衡,故:

F1=mgtanα

F2=

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•南昌校级月考)如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面上端系有一劲度系数为k=100N/m的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m=8kg的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变.从t=0时刻开始挡板A以加速度a=1m/s2 沿斜面向下匀加速运动,(g=10m/s2)求:

(1)t=0时刻,挡板对小球的弹力多大?

(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为多少?

(3)小球向下运动多少距离时速度最大?

正确答案

解:(1)从t=0时刻开始挡板A以加速度a=1m/s2,则小球的加速度也是a=1m/s2,对小球受力分析,根据牛顿第二定律得:

mgsin30°-N=ma

解得:N=40-8=32N

(2)设球与挡板分离时位移为s,经历的时间为t,

从开始运动到分离的过程中,m受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力FN,沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力F.

根据牛顿第二定律有 mgsinθ-F-F1=ma,

    F=kx.

随着x的增大,F增大,F1减小,保持a不变,

当m与挡板分离时,F1减小到零,则有:

mgsinθ-kx=ma,

又x=at2

联立解得 mgsinθ-k•at2=ma,

所以经历的时间为 t=

(3)球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零.

即 kxm=mgsinθ,

解得 xm==

所以速度最大时运动的路程为0.4m.

答:(1)t=0时刻,挡板对小球的弹力32N;

(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为0.8s;

(3)小球向下运动0.4m距离时速度最大.

解析

解:(1)从t=0时刻开始挡板A以加速度a=1m/s2,则小球的加速度也是a=1m/s2,对小球受力分析,根据牛顿第二定律得:

mgsin30°-N=ma

解得:N=40-8=32N

(2)设球与挡板分离时位移为s,经历的时间为t,

从开始运动到分离的过程中,m受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力FN,沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力F.

根据牛顿第二定律有 mgsinθ-F-F1=ma,

    F=kx.

随着x的增大,F增大,F1减小,保持a不变,

当m与挡板分离时,F1减小到零,则有:

mgsinθ-kx=ma,

又x=at2

联立解得 mgsinθ-k•at2=ma,

所以经历的时间为 t=

(3)球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零.

即 kxm=mgsinθ,

解得 xm==

所以速度最大时运动的路程为0.4m.

答:(1)t=0时刻,挡板对小球的弹力32N;

(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为0.8s;

(3)小球向下运动0.4m距离时速度最大.

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题型: 单选题
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单选题

举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目,它要求用有限的力量举起尽可能重的杠铃.就“抓举”而言,其技术动作可分为预备、提杠铃、发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等六个步骤.如图所示,运动员举起150kg的杠铃后双手保持106°角,处于静止状态,此时运动员两手臂各承受的压力是(已知:sin53°=0.8,cos53°=0.6,g=10m/s2)(  )

A1000N

B1500N

C1250N

D2500N

正确答案

C

解析

解:以杠铃为研究对象,分析受力情况:重力mg和运动员两臂对杠铃的作用力F1和F2,作出力图如图.根据平衡条件得:

2Fcos53°=mg

得到:F=mg=N

故选:C

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题型:填空题
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填空题

如图所示,用光滑的粗铁丝做成一个直角三角形框架,框架静止放置时BC边水平、AC边竖直,且∠ABC=β,AB及AC两边上分别套有用细线系着的铜环.那么,当它们均静止平衡时,两环之间的细线与框架的AB斜边所成的夹角θ的范围是______

正确答案

β<θ<

解析

解:假设若AC上的铜环质量为零,重力为零,它仅受线的拉力和铁丝AC的弹力,它们是一对平衡力.由于铁丝对AC上的环的弹力垂直于AC,则细线必定垂直于AC,则细线平行于BC,此时θ=α.但实际上AC上的环的质量大于零,重力大于零,要使此环处于静止,细线的左端必须斜向左上方,则有θ>β.

假设AB上的铜环P的质量为零,重力为零,它仅受细线的拉力和铁丝AB的弹力,它们是一对平衡力,则此环平衡时,细线与AB垂直,θ=,而AB上的铜环的质量大于零,重力大于零,要使此环处于静止状态,细线不能与AB垂直,应有θ<

故答案为:β<θ<

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题型:简答题
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简答题

相距4m的两根柱子间拴一根长为5m的轻绳,现通过一只不计质量的光滑钩子将重180N的物体挂在绳上,如图所示.求在物体保持静止时轻绳中的张力大小.

正确答案

解:装置如图,由于钩子与绳之间无摩擦,所以当物体保持静止时两边绳与竖直方向夹角同为θ角,设左右两段绳长分别为x和y,则有:

解得:

对O点受力分析可知:

解得:T=150N

答:在物体保持静止时轻绳中的张力大小为150N.

解析

解:装置如图,由于钩子与绳之间无摩擦,所以当物体保持静止时两边绳与竖直方向夹角同为θ角,设左右两段绳长分别为x和y,则有:

解得:

对O点受力分析可知:

解得:T=150N

答:在物体保持静止时轻绳中的张力大小为150N.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,轻弹簧两端拴接两个小球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(  )

A两球质量一定相等

B两球质量可能不相等

C剪断左侧细线瞬间,a球加速度为g

D剪断左侧细线瞬间,b球加速度为g

正确答案

A

解析

解:A、对a球分析,运用共点力平衡得,弹簧的弹力F=,同理对b球分析,弹簧的弹力F=,因为弹簧弹力相同,则两球质量一定相等.故A正确,B错误.

C、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=2mag,根据牛顿第二定律得,a=2g.故C错误.

D、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=0,加速度为0,故D错误;

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

如图,一质量为M的不均匀三角板AOB,OA⊥OB且OA=OB=L,O点为水平固定转动轴,现用一水平拉力拉住A点,维持三角板处于OA竖直的静止状态,拉力大小为F,重力加速度为g,则三角板重心到AO的距离为(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:设三角板重心到AO的距离为x.三角板AOB除O点外,受到F和重力Mg,F的力臂为L,根据力矩平衡条件得

    FL=Mg•x

解得 x=

故选A

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