- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图,一质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与斜面垂直,则( )
正确答案
解析
解:A、弹簧与竖直方向的夹角为30°,所以弹簧的方向垂直于斜面,因为弹簧的形变情况未知,所以斜面与滑块之间的弹力大小不确定,所以滑块可能只受重力、斜面支持力和静摩擦力三个力的作用而平衡,此时弹簧弹力为零,处于原长状态,故A错误,B正确;
C、沿斜面方向,根据平衡条件滑块此时受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力(等于mg),不为零,有摩擦力必有弹力,所以斜面对滑块的支持力不可能为零,故C错误,D正确.
故选:BD.
滑板运动是一项非常刺激的水上运动,研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力FN垂直于板面,大小为kv2,其中v为滑板速率(水可视为静止).某次运动中,在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角θ时(如图),滑板做匀速直线运动,相应的k是一个常数,人和滑板的总质量为m,试求:(重力加速度为g,忽略空气阻力):
(1)水平牵引力的大小;
(2)滑板的速率.
正确答案
解:(1)以滑板和运动员为研究对象,其受力如图所示由共点力平衡条件可得:
FNcosθ=mg ①
FNsinθ=F ②
由①、②联立,得:
F=mgtanθ
(2)根据共点力平衡条件,有:
FN=
其中:
解得:
答:(1)水平牵引力的大小为mgtanθ;
(2)滑板的速率为.
解析
解:(1)以滑板和运动员为研究对象,其受力如图所示由共点力平衡条件可得:
FNcosθ=mg ①
FNsinθ=F ②
由①、②联立,得:
F=mgtanθ
(2)根据共点力平衡条件,有:
FN=
其中:
解得:
答:(1)水平牵引力的大小为mgtanθ;
(2)滑板的速率为.
如图所示,光滑小球放置在半球面的底端,竖直放置的挡板水平向右缓慢地推动小球,则在小球运动(始终未脱离球面)的过程中,挡板对小球的推力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况正确的是( )
正确答案
解析
解:对小球受力分析,受重力、挡板向右的支持力和半球面的支持力,如图
根据平衡条件解得
F=mgtanθ
由于θ不断增加,故F增大、FN增大;
故选:D.
如图所示,一质量为m的沙袋用不可伸长的轻绳悬挂在支架上,一练功队员用垂直于绳的力将沙袋缓慢拉起使绳与竖直方向的夹角为θ=30°,且绳绷紧,则练功队员对沙袋施加的作用力大小为( )
正确答案
解析
解:如图,对建立直角坐标系对沙袋进行受力分析有:
由平衡条件有:
Fcos30°-Tsin30°=0
Tcos30°+Fsin30°-mg=0
联列可解得:F=
故选:A.
一长为L1的轻杆BO,其O端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上,B端挂一质量为m的重物,且系一细绳,细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮,用力F拉住静止不动,如图所示.设AO和AB的长度分别为h和L2,试求细绳拉力F及杆BO所受压力FN的大小.(重力加速度大小为g,要求保留作图痕迹)
正确答案
解:以B点为研究对象进行受力分析如图所示:
由图可知,△AOB相似于△T’BFOB
由相似比可得:
得:;
答:细绳的拉力F为,BO所受压力FN的大小为
.
解析
解:以B点为研究对象进行受力分析如图所示:
由图可知,△AOB相似于△T’BFOB
由相似比可得:
得:;
答:细绳的拉力F为,BO所受压力FN的大小为
.
如图所示,粗细均匀的均质杆AB在B点用铰链与墙连接,A端有一轻质滑轮(大小可忽略).轻绳通过滑轮将重物吊住,保持绳AC在水平方向.要使杆能平衡,θ必须小于______(选填45°或60°、90°).若θ为37°时恰好达到平衡,则杆AB的质量m与重物的质量M的比值为______.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
45°
解析
解:均质杆AB受到重力Mg、铰链的作用力和轻绳对AB的压力,要使杆能够平衡,轻绳对AB的压力方向应在AC与AB之间.而轻绳对AB的压力等于轻绳AC和AG拉力的合力,这两个拉力大小相等,合力沿与水平方向成45°斜向左下方方向,要使杆能平衡,此合力必须在AC与AB之间,所以θ必须小于45°.
当若θ为37°时恰好达到平衡,以B为支点,设杆长为L.根据力矩平衡条件得
mgsin37°+MgLsin37°=MgLcos37°
解得:m:M=2:3
故答案为:45°,.
如图所示,用绳AC和BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为30°和60°,AC绳能承受的最大拉力为150N,而BC绳能承受的最大拉力为100N,求物体最大重力不能超过多少?
正确答案
解:以重物为研究对象.受力如右图所示,
由平衡条件得:
TACsin30°-TBCsin60°=0①
TACcos30°+TBCcos60°-G=0②
由式①可知TAC=TBC
当TBC=100N时,TAC=173N,AC将断.
而当TAC=150N时,TBC=86.6N<100N
将TAC=150N,TBC=86.6N代入式②解得G=173.2N
所以重物的最大重力不能超过173.2 N.
答:物体最大重力不能超过173.2N
解析
解:以重物为研究对象.受力如右图所示,
由平衡条件得:
TACsin30°-TBCsin60°=0①
TACcos30°+TBCcos60°-G=0②
由式①可知TAC=TBC
当TBC=100N时,TAC=173N,AC将断.
而当TAC=150N时,TBC=86.6N<100N
将TAC=150N,TBC=86.6N代入式②解得G=173.2N
所以重物的最大重力不能超过173.2 N.
答:物体最大重力不能超过173.2N
重10N的物体静止在斜面上,已知重力沿斜面的分力为6N,那么物体对斜面的压力为______N,物体受到的摩擦力是______N.
正确答案
8
6
解析
解:物体静止在斜面上,受到重力、斜面的支持力和摩擦力,由平衡条件得知:斜面对物体的支持力大小等于重力沿垂直于斜面的分力,即N=,物体受到的摩擦力大小等于重力沿斜面的分力为6N.
由牛顿第三定律得知,物体对斜面的压力为8N.
故答案为:8,6
重200N 的物体放在水平地面上,现用与水平方向成30°角,大小为20N的拉力F向右拉它,如图所示,若物体仍处于静止状态,则物体的摩擦力大小为______N,物体对地面的压力为______N.
正确答案
10
190
解析
解:对物体受力分析,如图:
根据平衡条件:f=Fcos30°=10N
竖直方向:Fsin30°+N=mg,得:N=190N
故答案为:10,190.
近年来,智能手机的普及使“低头族”应运而生.近日研究发现,玩手机时,就有可能让颈椎承受多达60磅(约270N)的重量,相当干给颈椎挂俩大西瓜,比一个7岁小孩还重.不当的姿势与一系列健康问题存在关联,如背痛、体重增加、胃痛、偏头痛和呼吸道疾病等.当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重量;但当低头时,颈椎受到的压力会随之变化.现将人体头颈部简化为如图的模型:重心在P点的头部,在可绕O转动的颈椎OP(轻杆)的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下处于静止.当低头时,颈椎与竖直方向的夹角为45°,PQ与竖直方向的夹角为60°,此时,颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的( )
正确答案
解析
解:由题意可明确人的头受力情况,如图所示:
则由几何关系可知:人的颈椎对头的支持力F:
所以F=;
故选:B.
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