- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
在匀强电场中,有一轻质线AB,A端固定,B端固定一个大小可以忽略的质量为m的带电量为q的小球,当球静止后与竖直方向的夹角为θ,匀强电场的场强为E.
(1)小球带何种电荷?求小球的带电量;
(2)若剪断细线,求小球的加速度大小.
正确答案
解:(1)由图看出,细线向右偏转,说明小球所受的电场力向右,而场强也向右,说明小球带正电.
对小球,分析受力如图,根据平衡条件得:
Tcosθ=mg ①
Tsinθ=Eq ②
由①②式解得:;
(2)若剪断细线,小球将沿绳子方向向下做匀加速直线运动,此时小球所受的合力大小F=T,由牛顿第二定律得:
T=ma
又由上题有:Tcosθ=mg
解得:a=.
答:
(1)小球带正电,小球的带电量为;
(2)若剪断细线,小球的加速度大小为.
解析
解:(1)由图看出,细线向右偏转,说明小球所受的电场力向右,而场强也向右,说明小球带正电.
对小球,分析受力如图,根据平衡条件得:
Tcosθ=mg ①
Tsinθ=Eq ②
由①②式解得:;
(2)若剪断细线,小球将沿绳子方向向下做匀加速直线运动,此时小球所受的合力大小F=T,由牛顿第二定律得:
T=ma
又由上题有:Tcosθ=mg
解得:a=.
答:
(1)小球带正电,小球的带电量为;
(2)若剪断细线,小球的加速度大小为.
如图所示,两小球A、B用劲度系数为k1的轻质弹簧相连,球B用长为L的细绳悬于O点,球A固定在O点正下方.OA之间的距离也为L,系统平衡时绳子所受的拉力为F1,现把A、B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,系统再次平衡时,绳子所受的拉力为F2,则F1与F2的大小关系为( )
正确答案
解析
解:以小球B为研究对象,分析受力情况,由平衡条件可知,弹簧的弹力N和绳子的拉力F的合力F合与重力mg大小相等,方向相反,即F合=mg,作出力的合成如图,由三角形相似得:=
又由题,OA=OB=L,得,F=F合=mg,可见,绳子的拉力F只与小球B的重力有关,与弹簧的劲度系数K无关,所以得到F1=F2.
故选:B.
如图所示,固定在水平面上的光滑半球,球心O的正上方固定一个小定滑轮C,细绳一端拴一小球,小球置于半球面上的A点,另一端绕过定滑轮拴另一个半径相同的小球,小球置于半球面上的B点,如图所示,AC与BC的长度比为6:5.则AB两个小球的质量比为( )
正确答案
解析
解:以A球为研究对象,分析受力情况:重力mAg,半球面的支持力N和绳子的拉力T,则半球面的支持力N和绳子的拉力T的合力F=mAg,根据△NFA∽△ACO得:
得:F=,即有:mAg=
,
同理以B球为研究对象,得到:mBg=
所以得到:mAg:mBg=BC:AC=5:6
则有:mA:mB=5:6.
故选A
(2015秋•湖南校级月考)如图所示,质量为mB=20kg的木板B放在水平地面上,质量为mA=10kg的木箱A放在木板B上,一根轻杆一端栓在木箱A上,另一端连接在光滑的转轴上,轻杆与水平方向的夹角为θ=37°,已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数μ1=0.5,现用水平方向大小为200N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin37°=0.6 cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2),求木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小.
正确答案
解:A物体受力如图,根据物体的平衡条件得到:
F1cos37°=Ff,
mAg+F1sin37°=FN1,
Ff1=μ2FN1
A、B看成一整体受力如图所示,根据物体的平衡条件得到:
F=F1cos37°+Ff2
FN2=(mA+mB)g+F1sin37°
Ff2=μ2FN2
联立方程解得:μ2=
答:木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为.
解析
解:A物体受力如图,根据物体的平衡条件得到:
F1cos37°=Ff,
mAg+F1sin37°=FN1,
Ff1=μ2FN1
A、B看成一整体受力如图所示,根据物体的平衡条件得到:
F=F1cos37°+Ff2
FN2=(mA+mB)g+F1sin37°
Ff2=μ2FN2
联立方程解得:μ2=
答:木板B与地面之间的动摩擦因数μ2的大小为.
如图所示,两平行光滑金属导轨CD、PQ间距为L,与电动势为E、内阻为r的电源相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成θ角,回路其余电阻不计.在空间施加匀强磁场可以使ab棒静止,则磁场的磁感强度的最小值及其方向分别为( )
正确答案
解析
解:对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,如图所示:
从图象可以看出,当安培力沿斜面向上时,安培力最小;
故安培力的最小值为:FA=mgsinθ,故磁感应强度的最小值为:
B==
根据欧姆定律,有:
E=I(R+r)
故有:B=
根据左手定则,磁场方向垂直平面向下;
故选:B.
如图所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态.m和M的接触面与竖直方向的夹角为α,若不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对M和m构成的整体进行受力分析,受重力、底面支持力,两侧面的支持力,
两物体受力平衡,根据共点力平衡条件,水平面对正方体M的弹力大小为:
G=(M+m)g,故AB错误.
对m进行受力分析,受重力、墙面支持力,M的支持力,
在木块受力平衡的过程中,根据共点力平衡条件,有:
竖直方向:mg=N″sinα
水平方向:N′=N″cosα
解得N′=mgcotα,墙面对正方体M的弹力大小等于.故C错误D正确.
故选:D.
如图所示,长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B,绳上挂一个光滑的轻质挂钩,其下连着一个重为12N的物体,平衡时,绳中的张力T为多少?
正确答案
解:设两杆间的距离为S,细绳的总长度为L,挂钩右侧长度为L1,左侧长度为L2,由题有S=4m,L=5m.
由几何知识得
S=L1cosα+L2cosα=Lcosα
得 cosα==
分析挂钩受力情况,根据平衡条件
2Tcos[(π-2α)]=G
解得,T==
N=10N
答:平衡时,绳中的张力T为10N.
解析
解:设两杆间的距离为S,细绳的总长度为L,挂钩右侧长度为L1,左侧长度为L2,由题有S=4m,L=5m.
由几何知识得
S=L1cosα+L2cosα=Lcosα
得 cosα==
分析挂钩受力情况,根据平衡条件
2Tcos[(π-2α)]=G
解得,T==
N=10N
答:平衡时,绳中的张力T为10N.
如图所示,一个半径为r、重为G的圆球,被长为r的细绳挂在竖直的光滑的墙壁上,则绳子的拉力T和墙壁对球的弹力N分别是多少?
正确答案
解:圆球受力如图,根据几何关系,可知,绳子拉力与墙壁夹角为30°,根据合成法,知绳子拉力和墙壁弹力的合力与重力等值反向,运用几何关系得:
T==
G;
N=Gtan30°=G.
答:绳子的拉力TG,墙的弹力为
G.
解析
解:圆球受力如图,根据几何关系,可知,绳子拉力与墙壁夹角为30°,根据合成法,知绳子拉力和墙壁弹力的合力与重力等值反向,运用几何关系得:
T==
G;
N=Gtan30°=G.
答:绳子的拉力TG,墙的弹力为
G.
长为a的细绳中间挂一个质量为M的物块,两端各系一个质量为m的金属环,金属环套在一个木杆上.已知M=2m,金属环与木杆间的最大静摩擦力为环与杆间的压力的u倍.为了保证整个系统静止,两环之间的最大距离为______.
正确答案
.
解析
解:以环和重物整体为研究对象受力分析,竖直方向受力平衡,则:
(M+2m)g=2N
得:N=2mg
圆环与杆间的最大静摩擦力可达两者间正压力的μ倍,则f=μN=2μmg,
则绳子拉力水平方向的分力最大为2μmg,
设绳子与水平方向夹角为θ,则Tcosθ=2μmg,
以结点O为研究对象受力分析,根据平衡条件:2Tsinθ=Mg=2mg,
联立解得.
则.
根据几何关系解得两环之间的最大距离x=.
故答案为:.
质量为M的木块,置于粗糙的水平地面上,在斜向上的恒力F作用下沿水平面向右匀速运动,F与水平夹角为θ.求:木块与平面间的动摩擦因数.(要求画受力分析图)
正确答案
解:对匀速运动的木块研究,受力如图所示.
根据平衡条件得:
水平方向上:Fcosθ-F动=0
竖直方向上:Fsinθ+FN=Mg
又:F动=μFN
联立以上三式得:
Fcosθ=μ(Mg-Fsinθ)
得到:μ=
答:木块与平面间的动摩擦因数为.
解析
解:对匀速运动的木块研究,受力如图所示.
根据平衡条件得:
水平方向上:Fcosθ-F动=0
竖直方向上:Fsinθ+FN=Mg
又:F动=μFN
联立以上三式得:
Fcosθ=μ(Mg-Fsinθ)
得到:μ=
答:木块与平面间的动摩擦因数为.
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