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

如图所示,m质量为2Kg的圆柱体放置在粗糙的V形槽内如图所示,凹槽右壁竖直,左边为倾角θ=37°的斜面,圆柱体与槽间滑动摩擦系数为μ=0.2,用沿圆柱体轴线方向的水平推力F使圆柱体在V形槽内匀速前进,则推力的大小为______.(取g=10m/s2

正确答案

8N

解析

解:受力分析如图:

可得:N1=mgtan37°=20×0.75=15N

N2===25N

根据牛顿第三定律圆柱体对竖直右壁的压力为:N=N1=15N

根据平衡条件:F=μN1+μN2

代入数据得:F=8N

故答案为:8N

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题型:简答题
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简答题

在同时存在匀强电场和匀强磁场空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),如图所示,已知电场方向沿z轴正方向,场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度的大小为B;重力加速度为g,一质量为m、带电量为+q的质点,从原点O出发能在坐标轴上以速度大小v做匀速直线运动,求:质点在坐标轴上做匀速直线运动时,电场力与重力的大小之比.

正确答案

解:情形一:若mg>qE,由平衡条件知洛伦兹力f沿z轴正向,粒子以v沿x轴正向运动,由匀速直线运动的条件得:

mg-qE=qvB

解得:

情形二:若mg<qE,则f沿z轴负方向,粒子以v沿x轴负向运动,由匀速直线运动的条件得:

qE-mg=qvB

解得:

情形三:若质点沿y轴运动,由于粒子v方向平行于磁场方向,所以洛伦兹力f=0,由匀速直线运动的条件得:

qE-mg=0

解得:

答:若mg>qE,电场力与重力的大小之比为

若mg<qE,电场力与重力的大小之比为

若质点沿y轴运动,电场力与重力的大小之比为1.

解析

解:情形一:若mg>qE,由平衡条件知洛伦兹力f沿z轴正向,粒子以v沿x轴正向运动,由匀速直线运动的条件得:

mg-qE=qvB

解得:

情形二:若mg<qE,则f沿z轴负方向,粒子以v沿x轴负向运动,由匀速直线运动的条件得:

qE-mg=qvB

解得:

情形三:若质点沿y轴运动,由于粒子v方向平行于磁场方向,所以洛伦兹力f=0,由匀速直线运动的条件得:

qE-mg=0

解得:

答:若mg>qE,电场力与重力的大小之比为

若mg<qE,电场力与重力的大小之比为

若质点沿y轴运动,电场力与重力的大小之比为1.

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题型:简答题
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简答题

如图,一质量为m的滑块在水平力F的作用下能静止于倾角为θ的固定斜面上,则:

(1)若斜面光滑,F的大小应为多少?

(2)若滑块与斜面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,其动摩擦因数为μ(μ<tanθ且μ<),F的取值范围是多少?

正确答案

解:(1)滑块受重力、支持力和推力,如图所示:

由平衡条件得:

                                         

即:                                   

解方程,得到:F=mgtanθ;                                     

(2)分析滑块受力情况,F的最小值Fmin对应静摩擦力沿斜面向上,并取最大值.

此时滑块受力如图所示:

即:

解方程得到:                           

F的最大值Fmax对应静摩擦力沿斜面向下,并取最大值.

此时滑块受力如图所示

解得:

解方程得到:;                       

综上:≤F≤

答:(1)若斜面光滑,F的大小应为mgtanθ;

(2)F的取值范围是:≤F≤

解析

解:(1)滑块受重力、支持力和推力,如图所示:

由平衡条件得:

                                         

即:                                   

解方程,得到:F=mgtanθ;                                     

(2)分析滑块受力情况,F的最小值Fmin对应静摩擦力沿斜面向上,并取最大值.

此时滑块受力如图所示:

即:

解方程得到:                           

F的最大值Fmax对应静摩擦力沿斜面向下,并取最大值.

此时滑块受力如图所示

解得:

解方程得到:;                       

综上:≤F≤

答:(1)若斜面光滑,F的大小应为mgtanθ;

(2)F的取值范围是:≤F≤

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•东城区期末)如图所示,质量不计的绳将质量为m的球挂在竖直墙上,球静止时绳与墙的夹角为θ,不考虑球与墙间的摩擦,重力加速度用g表示,请用上述各量表示:

(1)绳的拉力FT

(2)球对墙的压力FN

正确答案

解:对小球进行受力分析:

将力FT和FN合成F,根据平衡条件得出:F=G,

根据几何关系得出:,FN=mgtanθ.

答:绳对球的拉力是,墙对球的支持力的大小是mgtanθ.

解析

解:对小球进行受力分析:

将力FT和FN合成F,根据平衡条件得出:F=G,

根据几何关系得出:,FN=mgtanθ.

答:绳对球的拉力是,墙对球的支持力的大小是mgtanθ.

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题型:填空题
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填空题

(2015秋•兰州校级期末)如图所示,一个重10N的光滑重球被一根细绳挂在竖直墙壁上的A点,绳子和墙壁的夹角θ为30°,则绳子对重球的拉力的大小为______;墙壁对重球的支持力的大小为______

正确答案

解析

解:如图所示,重球受到重力G,绳子的拉力T,墙壁的支持力N,据共点力的平衡条件有:

绳子对重球的拉力:T=

墙壁对重球的支持力:N=Gtan30°=10N

故答案为:N

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题型:填空题
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填空题

如图所示,用绳子将一质量为m的匀质球悬挂在光滑竖直墙壁上,已知绳子长度与球的半径相等.则静止时绳子拉力大小为FT=______,墙面对球的支持力大小为FN=______

正确答案

mg

mg

解析

解:圆球受到重力G、绳子对球的拉力FT和墙对球的支持力FN,如图所示:

从题目所给条件可知,倾角θ=30°,由直角三角形知识可得:

  FN=Gtanθ=mgtan30°=mg

  FT=F===mg

故答案为:mg,mg.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等,求物块与地面之间的动摩擦因数.

正确答案

解:对两种情况下的物体分别受力分析,如图

将F1正交分解为F3和F4,F2正交分解为F5和F6

则有:

F=F3

mg=F4+FN

F′=F5

mg+F6=FN

F=μFN

F′=μFN

则有

F1cos60°=μ(mg-F1sin60°)     ①

F2cos30°=μ(mg+F2sin30°)     ②

又根据题意

F1=F2

联立①②③解得:

μ=2-

答:物块与地面之间的动摩擦因数为2-

解析

解:对两种情况下的物体分别受力分析,如图

将F1正交分解为F3和F4,F2正交分解为F5和F6

则有:

F=F3

mg=F4+FN

F′=F5

mg+F6=FN

F=μFN

F′=μFN

则有

F1cos60°=μ(mg-F1sin60°)     ①

F2cos30°=μ(mg+F2sin30°)     ②

又根据题意

F1=F2

联立①②③解得:

μ=2-

答:物块与地面之间的动摩擦因数为2-

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题型:填空题
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填空题

(2015秋•香河县校级月考)如图把球夹在竖直墙和BC板之间,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,则FN1______,FN2______

(填力大小变化情况).

正确答案

减小

减小

解析

解:以小球为研究对象,分析受力:小球受到重力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.

故答案为:减小 减小.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•深圳校级月考)一般课室的门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°,质量忽略不计)、锁槽E以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示(俯视图).设锁舌D与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ且最大静摩擦力与滑动摩檫力相等.有一次放学后,小明准备锁门,当他用某力拉门时,不能将门关上,此刻暗锁所处的状态如图乙所示,P为锁舌D与锁槽E之间的接触点,弹簧由于被压缩而缩短了x,问:

(1)此时,外壳A对锁舌D的摩擦力的方向;

(2)此时,锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小;

(3)当μ满足一定条件时,无论用多大的力,也不能将门关上(这种现象称为自锁求暗锁能够保持自锁状态时μ的取值范围.

正确答案

解:(1)锁槽E压缩锁舌和弹簧,锁舌D有向左的运动趋势,故自锁状态下D的下表面所受外壳A施力的静摩擦力方向向右,设锁舌D下表面受到的最大静摩擦力为f1,则其方向向右.

(2)设锁舌D受锁槽E的最大静摩擦力为f2,正压力为FN,下表面的正压力为F,弹力为kx,由力的平衡条件可知:

kx+f1+f2cos45°-FNsin45°=0 ①

F-FNcos45°-f2sin45°=0 ②

f1=μF ③

f2=μFN

联立式①②③④,解得正压力的大小:

(3)令FN趋向于∞,则有1-2μ-μ2=0

解得μ=-1=0.41 ⑦

答:(1)自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向向右.

(2)此时(自锁时)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小为

(3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,则μ至少为0.41.

解析

解:(1)锁槽E压缩锁舌和弹簧,锁舌D有向左的运动趋势,故自锁状态下D的下表面所受外壳A施力的静摩擦力方向向右,设锁舌D下表面受到的最大静摩擦力为f1,则其方向向右.

(2)设锁舌D受锁槽E的最大静摩擦力为f2,正压力为FN,下表面的正压力为F,弹力为kx,由力的平衡条件可知:

kx+f1+f2cos45°-FNsin45°=0 ①

F-FNcos45°-f2sin45°=0 ②

f1=μF ③

f2=μFN

联立式①②③④,解得正压力的大小:

(3)令FN趋向于∞,则有1-2μ-μ2=0

解得μ=-1=0.41 ⑦

答:(1)自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向向右.

(2)此时(自锁时)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小为

(3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,则μ至少为0.41.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,光滑斜面倾角为30°,轻绳一端通过两个滑轮与A相连,另一端固定于天花板上,不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量.已知物块A的质量为m,连接A的轻绳与斜面平行,挂上物块B后,滑轮两边轻绳的夹角为90°,A、B恰保持静止,则物块B的质量为(  )

A2m

Bm

Cm

Dm

正确答案

D

解析

解:先对A受力分析,再对B受力分析,如图

根据共点力平衡条件,有

mgsin30°=T

T=Mg

解得

M=m

故选:D.

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