- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,重力为G1=9N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上,PA偏离竖直方向30°角,PB沿水平方向且连在重力为G2=100N的木块上,木块静止于倾角为30°的斜面上,(
=1.73,计算结果保留2位小数)求:
(1)PA绳上的拉力;
(2)木块与斜面间的摩擦力;
(3)木块所受斜面的弹力.
正确答案
解:(1)对结点P受力分析,由平衡条件得:
FA==
N=6
=10.38N
(2)对结点P受力分析,由平衡条件得:
FB=G1tan30°=9×=3
N
对木块G2,由平衡条件可得:
平行斜面方向:f=G2sin30°+FBcos30°
解得:f=54.50N
(3)对木块G2,由平衡条件可得:
垂直斜面方向:FN+FBsin30°=G2 cos30°
解得:FN=48.5N=83.91N
答:(1)PA绳上的拉力为10.38N
(2)木块与斜面间的摩擦力是54.50N;
(3)木块所受斜面的弹力是83.91N.
解析
解:(1)对结点P受力分析,由平衡条件得:
FA==
N=6
=10.38N
(2)对结点P受力分析,由平衡条件得:
FB=G1tan30°=9×=3
N
对木块G2,由平衡条件可得:
平行斜面方向:f=G2sin30°+FBcos30°
解得:f=54.50N
(3)对木块G2,由平衡条件可得:
垂直斜面方向:FN+FBsin30°=G2 cos30°
解得:FN=48.5N=83.91N
答:(1)PA绳上的拉力为10.38N
(2)木块与斜面间的摩擦力是54.50N;
(3)木块所受斜面的弹力是83.91N.
如图所示,质量为M的斜劈倾角为θ,在水平面上保持静止,当将一质量为m的木块放在斜面上时正好匀速下滑.如果用与斜面成α角的力F拉着木块沿斜面匀速上滑.
(1)求拉力F的大小;
(2)若m=1kg,θ=15°,g=10m/s2,求F的最小值以及对应的α的取值.
正确答案
解:(1)由物体在斜面上恰能匀速下滑,根据共点力平衡条件可得:
mgsinθ=μmgcosθ
解得:μ=tanθ
在拉力F作用下匀速上滑时,受重力、拉力、支持力和摩擦力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
平行斜面方向:Fcosα=mgsinθ+f
垂直斜面方向:Fsinα+N=mgcosθ
其中:f=μN
解得:F=
(2)若m=1kg,θ=15°,则:
F==
当α=15°时,拉力F最小,为=5N
答:(1)拉力F的大小为;
(2)F的最小值为5N,对应的α为15°.
解析
解:(1)由物体在斜面上恰能匀速下滑,根据共点力平衡条件可得:
mgsinθ=μmgcosθ
解得:μ=tanθ
在拉力F作用下匀速上滑时,受重力、拉力、支持力和摩擦力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
平行斜面方向:Fcosα=mgsinθ+f
垂直斜面方向:Fsinα+N=mgcosθ
其中:f=μN
解得:F=
(2)若m=1kg,θ=15°,则:
F==
当α=15°时,拉力F最小,为=5N
答:(1)拉力F的大小为;
(2)F的最小值为5N,对应的α为15°.
如图所示,在水平向右的匀强电场中,一质量为m,带电量q的小球(看成质点)被长为L的细线吊起,当球静止时,细线与竖直方向的夹角为θ,则:
(1)判断小球带电的电性;
(2)计算电场场强的大小.
(3)求细线的拉力.
正确答案
解:(1)对小球受力分析,受重力、电场力和细线的拉力,如图,小球受到的电场力的方向与电场线的方向相同,所以小球带正电.
(2)根据平衡条件,有:
Fsinθ=qE
Fcosθ=mg
解得:qE=mgtanθ…①
解得:E=
(3)故细线对小球的拉力F为:
答:(1)小球带正电;
(2)计算电场场强的大小是.
(3)细线的拉力是.
解析
解:(1)对小球受力分析,受重力、电场力和细线的拉力,如图,小球受到的电场力的方向与电场线的方向相同,所以小球带正电.
(2)根据平衡条件,有:
Fsinθ=qE
Fcosθ=mg
解得:qE=mgtanθ…①
解得:E=
(3)故细线对小球的拉力F为:
答:(1)小球带正电;
(2)计算电场场强的大小是.
(3)细线的拉力是.
如图所示,质量为0.7kg的物体A放在倾角为37°的斜面上,未施加其他力时物体恰好沿斜面匀速下滑.
(已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求物体与斜面间的动摩擦因数
(2)若对A施加一个水平向右的推力,刚好可使A物体沿斜面向上做匀速直线运动,求水平推力力为多大?
正确答案
解:(1)物体匀速下滑时,在沿斜面方向上有:f=mgsinθ.
在垂直于斜面方向上,有:N=mgcosθ
则动摩擦因数.
(2)对物体施加一个沿水平方向向左的推力,根据正交分解得,
N=mgcos37°+Fsin37°
Fcos37°=mgsin37°+f
f=μN
联立解得F=24N.
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数是0.75;
(2)若对A施加一个水平向右的推力,刚好可使A物体沿斜面向上做匀速直线运动,水平推力力为24N.
解析
解:(1)物体匀速下滑时,在沿斜面方向上有:f=mgsinθ.
在垂直于斜面方向上,有:N=mgcosθ
则动摩擦因数.
(2)对物体施加一个沿水平方向向左的推力,根据正交分解得,
N=mgcos37°+Fsin37°
Fcos37°=mgsin37°+f
f=μN
联立解得F=24N.
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数是0.75;
(2)若对A施加一个水平向右的推力,刚好可使A物体沿斜面向上做匀速直线运动,水平推力力为24N.
如图所示,在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体,在斜面上放了一根长L,质量为m的导线,当通以如图示方向的电流I后,导线恰能保持静止,则磁感应强度B可以为( )
正确答案
解析
解:A、磁场垂直向外时,由于电流与磁场方向平行,故安培力为零,故不可能平衡,故A错误;
B、磁场垂直向里时,由于电流与磁场方向平行,故安培力为零,故不可能平衡,故B错误;
C、磁场竖直向下时,安培力水平向左,导体棒还受到重力和支持力,根据平衡条件和安培力公式,有
mgtanα=BIL
解得:
故C正确;
D、磁场方向水平向左时,安培力竖直向上,与重力平衡,有
mg=BIL
解得:
故D正确;
故选:CD.
如图所示,质量M=2kg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拉着小球并带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m的相对位置保持不变,g=10m/s2.在运动过程中,求:
(1)轻绳与水平方向的夹角θ;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)m处于静止状态,其合力为零.
以m为研究对象,由平衡条件得:
水平方向Fcos60°-FTcosθ=0 ①
竖直方向Fsin60°+FTsinθ-mg=0 ②
解得:θ=30°
(2)M、m整体处于静止状态,可看做整体,系统所受合力为零.
以M、m整体为研究对象.由平衡条件得
水平方向Fcos60°-μFN=0 ③
竖直方向FN+Fsin60°-Mg-mg=0 ④
由③④得μ=
答:(1)轻绳与水平方向的夹角θ为30°;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ为.
解析
解:(1)m处于静止状态,其合力为零.
以m为研究对象,由平衡条件得:
水平方向Fcos60°-FTcosθ=0 ①
竖直方向Fsin60°+FTsinθ-mg=0 ②
解得:θ=30°
(2)M、m整体处于静止状态,可看做整体,系统所受合力为零.
以M、m整体为研究对象.由平衡条件得
水平方向Fcos60°-μFN=0 ③
竖直方向FN+Fsin60°-Mg-mg=0 ④
由③④得μ=
答:(1)轻绳与水平方向的夹角θ为30°;
(2)木块M与水平杆间的动摩擦因数μ为.
(2015秋•抚顺期末)如图所示,把球夹在竖直墙AC和木板BC之间,不计摩擦,球对墙的压力为FN1,球对板的压力为FN2.在将板BC逐渐放至水平的过程中.下列说法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:以小球为研究对象,分析受力:重力mg、墙对小球的支持力FN1′和板对球的支持力FN2′.设板与墙间的夹角为α.
根据平衡条件得知:FN1′板对球的支持力FN2′的合力与mg大小相等、方向相反,则由图可得
FN1′=mgcotα
FN2′=
在将板BC逐渐放至水平的过程中,α增大,cotα减小,sinα增大,则知FN1′减小,FN2′减小,根据牛顿第三定律得知
FN1减小,FN2减小.
FN1的方向始终与墙垂直,保持不变.FN2始终与板垂直,与G的夹角减小.故AD正确.BC错误.
故选AD
风洞实验室中可产生水平方向的,大小可调节的风力.现将一套有球的细直杆放入风洞实验室.小球孔径略大于细杆直径.如图所示.
(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上做匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的动摩擦因数.
(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s=3.75m所需时间为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:(1)小球做匀速直线运动,由平衡条件得:0.5mg=μmg,则动摩擦因数μ=0.5;
(2)以小球为研究对象,在垂直于杆方向上,由平衡条件得:
FN+0.5mgsin37°=mgcos37°,
在平行于杆方向上,由牛顿第二定律得:
0.5mgcos37°+mgsin37°-μFN=ma,
代入数据解得:a=7.5m/s2,
小球做初速度为零的匀加速直线运动,由位于公式得:
s=at2,
运动时间为:t==
s=1s;
答:(1)动摩擦因数为0.5;
(2)小球从静止出发在细杆上滑下距离s=3.75m所需时间为1s.
解析
解:(1)小球做匀速直线运动,由平衡条件得:0.5mg=μmg,则动摩擦因数μ=0.5;
(2)以小球为研究对象,在垂直于杆方向上,由平衡条件得:
FN+0.5mgsin37°=mgcos37°,
在平行于杆方向上,由牛顿第二定律得:
0.5mgcos37°+mgsin37°-μFN=ma,
代入数据解得:a=7.5m/s2,
小球做初速度为零的匀加速直线运动,由位于公式得:
s=at2,
运动时间为:t==
s=1s;
答:(1)动摩擦因数为0.5;
(2)小球从静止出发在细杆上滑下距离s=3.75m所需时间为1s.
长L=0.5m的轻绳悬挂一质量m=0.2kg的小球(可看成质点),开始时绳竖直,小球与一倾角θ=45°的质量M=1kg的静止三角形物块刚好接触,如图所示,不计所有的摩擦.若用水平推力使斜面体缓慢地向左移动,直至轻绳与斜面平行,在此过程中推力F______(选填“增大”、“减小”、“不变”、“先增大后减小”或“先减小后增大”);若用水平恒力F向左推动三角形物块,当轻绳与斜面平行时小球的速度大小为v=0.2m/s,重力加速度g=10m/s2,则此过程中推力F做的功为______J.
正确答案
增大
0.337
解析
解:对小球受力分析,小球受重力、支持力和拉力,因为支持力的方向不变,根据作图法知,绳子的拉力逐渐减小,支持力逐渐增大.
根据牛顿第三定律,则求对斜面的压力逐渐增大,对斜面,根据平衡条件:F的大小与球对斜面压力水平方向的分力相等.故F增大;
F做功等于小球机械能的增量和斜面动能的增量之和,W=mgL(1-sinθ)+mv2+
M•(
)2
代入数据得:W=0.337J.
故答案为:增大;0.337.
如图所示,三段轻绳子吊着一个物体,AC和BC两段绳子互相垂直,且BC绳子与竖直方向的夹角为60о.已知BC绳子受到的拉力大小为100N,则物体的重力大小为______N.
正确答案
200
解析
解:以结点C为研究对象,分析受力:绳AC的拉力FAC、绳BC的拉力FBC和物体的拉力F,作出力图如图.根据平衡条件得,
F==2×100N=200N
所以物体的重力G=F=200N.
故答案为:200
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