• 用牛顿运动定律解决问题(二)
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题型:简答题
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简答题

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×=3N        

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×=3N        

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.

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简答题

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°.

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题型:简答题
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简答题

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

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型: 多选题
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多选题

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(  )

AB=,方向垂直纸面向外

BB=,方向垂直纸面向里

CB=,方向竖直向下

DB=,方向水平向左

正确答案

C,D

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.

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题型:简答题
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简答题

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=10N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

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题型: 多选题
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多选题

(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(  )

AFN1的方向保持不变而大小逐渐减小

BFN1与G的夹角逐渐变小,FN1增大

CFN2与G的夹角逐渐变大,FN2增大

DFN2与G的夹角逐渐变小,FN2减小

正确答案

A,D

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

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型:填空题
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填空题

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.

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题型:填空题
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填空题

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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