- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,OA、OB、OC三根细绳系于结点O,OC绳下挂一重物.
(1)当重物重力G=200N时,OA、OB 绳受到的拉力各为多大?
(2)若OB绳所能承受的最大拉力为200N,其余两绳能承受的拉力足够大,则OC绳下最多只能挂多重的物体?
正确答案
解:(1)取O点为研究对象进行受力分析如图所示:
A0拉力FOA=G•sin 30°=200×N=100N
B0拉力:FOB=G•cos30°=200×N=100
N
(2)由题,FOB′=G′•cos30°≤200N
得:G′≤N=
=230.9N
答:(1)当重物重力G=200N时,OA、OB 绳受到的拉力各为100N和100N;
(2)若OB绳所能承受的最大拉力为200N,其余两绳能承受的拉力足够大,则OC绳下最多只能挂230.9N重的物体.
解析
解:(1)取O点为研究对象进行受力分析如图所示:
A0拉力FOA=G•sin 30°=200×N=100N
B0拉力:FOB=G•cos30°=200×N=100
N
(2)由题,FOB′=G′•cos30°≤200N
得:G′≤N=
=230.9N
答:(1)当重物重力G=200N时,OA、OB 绳受到的拉力各为100N和100N;
(2)若OB绳所能承受的最大拉力为200N,其余两绳能承受的拉力足够大,则OC绳下最多只能挂230.9N重的物体.
用如图所示的滑轮悬挂平板,平板重400N(不计滑轮重力),则绳子1的张力为______N,绳子2的张力为______N,绳子3的张力为______N.
正确答案
400
200
100
解析
解:设绳子3的张力为T,根据定滑轮的力学特征,可知绳子2的张力为2T,绳子1的张力为4T.
对平板,由平衡条件得:
2T+T+T=G
解得 T==
N=100N
则绳子2的张力为2T=200N,绳子1的张力为4T=400N
故答案为:400,200,100.
有一种机械装置叫做“滚珠式力放大器”,其原理如图所示,斜面A可以在水平面上滑动,斜面B以及物块C都是被固定的,它们均由钢材制成,钢珠D置于ABC之间.当用水平力F推斜面A时,钢珠D对物块C的挤压力F′就会大于F,故称为“滚珠式力放大器”.如果斜面A、B的倾角分别为α、β,不计一切摩擦力以及钢珠自身的重力,求这一装置的力放大倍数(即F′与F之比)
正确答案
解:如图所示,分别分析斜面A、钢珠的受力,由A在水平方向合力为0、钢珠受到的三个力合力为0,分别列方程式:
对A在水平方向有:F=NAsinα
则:
对D有:
F′=NAsinα+NBcosβ
NAcosα=NBsinβ
解得:F‘=(1+cotαcotβ)F.
即放大倍数为:k=1+cotαcotβ
答:这一装置的力放大倍数为1+cotαcotβ.
解析
解:如图所示,分别分析斜面A、钢珠的受力,由A在水平方向合力为0、钢珠受到的三个力合力为0,分别列方程式:
对A在水平方向有:F=NAsinα
则:
对D有:
F′=NAsinα+NBcosβ
NAcosα=NBsinβ
解得:F‘=(1+cotαcotβ)F.
即放大倍数为:k=1+cotαcotβ
答:这一装置的力放大倍数为1+cotαcotβ.
(2015秋•兰州校级期末)如图所示,为了改变照明区域,用一条棉纱线将电灯拉向右侧,棉纱线保持水平,已知棉纱线最大承受力为10
N,电灯重力为10N,为保证棉纱线不断,则电线与竖直方向的偏角θ的最大值为( )
正确答案
解析
解:当棉纱线的张力达到最大时,偏角θ取得最大.以灯泡为研究对象,分析其受力情况,由平衡条件可得:
T=G=10N
T1cosθ=T
T1sinθ=T2
解得:tanθ=,
则有:θ=60°
则电线与竖直方向的偏角θ的最大值60°,故D正确.
故选:D
(2016春•东至县校级月考)如图所示,质量均为m的小球A、B用两根不可伸长的轻绳连接后悬挂于O点,在外力F的作用下,小球A、B处于静止状态,若外力F在竖直面内旋转仍然使两小球处于静止状态,且悬线OA与竖直方向的夹角θ保持30°不变,则外力F的大小可能为( )
正确答案
解析
解:对AB两球整体受力分析,受重力G=2mg,OA绳子的拉力T以及拉力F,三力平衡,将绳子的拉力T和拉力F合成,其合力与重力平衡,如图
当拉力F与绳子的拉力T垂直时,拉力F最小,最小值为Fmin=(2m)gsin30°,即mg;
由于拉力F的方向具有不确定性,因而从理论上讲,拉力F最大值可以取到任意值,故CD正确.
故选:CD
如图所示,细绳悬挂在墙壁上的A、B两点位置,已知AO=BO且AO⊥BO,同一细绳子ACB总长度是AO段的2倍.挂在细绳上的小滑轮C可自由移动,其下悬挂重为G的物体,不计细绳和小滑轮的质量及其摩擦.求小滑轮静止时:
(1)细绳和竖直方向间的夹角θ;
(2)两根绳子的拉力大小.(结果可用根式表示)
正确答案
解:由图,根据几何关系知:lACsinθ+lBCsinθ=OA
又lAC+lBC=2OA
解得:sinθ=,则θ=30°
由C点受力分析得:F1cosθ+F2cosθ=G
且是同一根绳子:F1=F2
解得:绳子拉力大小均为:
答:(1)细绳和竖直方向间的夹角为30;
(2)两根绳子的拉力大小为.
解析
解:由图,根据几何关系知:lACsinθ+lBCsinθ=OA
又lAC+lBC=2OA
解得:sinθ=,则θ=30°
由C点受力分析得:F1cosθ+F2cosθ=G
且是同一根绳子:F1=F2
解得:绳子拉力大小均为:
答:(1)细绳和竖直方向间的夹角为30;
(2)两根绳子的拉力大小为.
如图所示,用三根轻绳将质量均为m的A、B两小球以及水平天花板上的固定点O之间两两连接,然后用一水平方向的力F作用于A球上,此时三根轻绳均处于直线状态,且OB绳恰好处于竖直方向,两球均处于静止状态,三根轻绳长度之比为OA:AB:OB=3:4:5,试计算OA绳拉力及F的大小?
正确答案
解:先对B受力分析,受到重力、OB的拉力,假设AB绳子有拉力,则球B不能保持平衡,故AB绳子的拉力为零,故OB绳子的拉力等于球B的重力;
再对球A受力分析,受拉力F、重力mg和AO绳子的拉力T,如图
根据平衡条件并结合合成法,有:
F=
T=mg
答:绳OA拉力为mg,F的大小为
.
解析
解:先对B受力分析,受到重力、OB的拉力,假设AB绳子有拉力,则球B不能保持平衡,故AB绳子的拉力为零,故OB绳子的拉力等于球B的重力;
再对球A受力分析,受拉力F、重力mg和AO绳子的拉力T,如图
根据平衡条件并结合合成法,有:
F=
T=mg
答:绳OA拉力为mg,F的大小为
.
质量为m=0.04Kg的导电细杆ab置于倾角为300的平行放置的光滑导轨上,导轨宽为d=0.4m,杆ab与导轨垂直,如图所示,匀强磁场垂直导轨平面且方向向下,磁感应强度为B=1T.已知电源电动势E=1.5V,内阻r=0.2Ω,试求当电阻R取值为多少时,释放细杆后杆ab保持静止不动.导轨和细杆的电阻均忽略不计,g取10m/s2.
正确答案
解:通电导体在磁场中受到的安培力为:F=BId,方向沿斜面向上;
设电流为I时,导体杆刚好静止不动,分析受力,受重力、支持力和安培力,根据平衡条件可得:
BId=mgsinθ
解得:I==0.5A
根据闭合电路欧姆定律可得:E=I(R+r)
解得:R==
=2.8Ω
答:当电阻R取值为2.8Ω时,释放细杆后杆ab保持静止不动.
解析
解:通电导体在磁场中受到的安培力为:F=BId,方向沿斜面向上;
设电流为I时,导体杆刚好静止不动,分析受力,受重力、支持力和安培力,根据平衡条件可得:
BId=mgsinθ
解得:I==0.5A
根据闭合电路欧姆定律可得:E=I(R+r)
解得:R==
=2.8Ω
答:当电阻R取值为2.8Ω时,释放细杆后杆ab保持静止不动.
如图,木块B重300N,它与水平桌面间的动摩擦因数为0.25,OB绳水平,斜拉绳与竖直方向的夹角为30°.为了保持平衡,求绳上所能系重物A的最大重力值.
正确答案
解:对O和B物体受力分析如图所示,
O点和B物体于平衡状态,由平衡方程:…①
…②
NB-GB=0…③
T2-f=0…④
且有:…⑤
联立解得:…⑥
且静摩擦f有最大值为:f=μNB=μGB=75N…⑦
所以,GA有最大值为:…⑧
答:绳上所能系重物A的最大重力值为75N.
解析
解:对O和B物体受力分析如图所示,
O点和B物体于平衡状态,由平衡方程:…①
…②
NB-GB=0…③
T2-f=0…④
且有:…⑤
联立解得:…⑥
且静摩擦f有最大值为:f=μNB=μGB=75N…⑦
所以,GA有最大值为:…⑧
答:绳上所能系重物A的最大重力值为75N.
一根长为l的丝线吊着一质量为m的带电量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向成37°角,重力加速度为g,求这个匀强电场的电场强度的大小.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8 )
正确答案
解:(1)小球静止在电场中受力分析可得:
小球带正电,由平衡条件得:
mgtan37°=qE
解得:E=
答:这个匀强电场的电场强度的大小为E=.
解析
解:(1)小球静止在电场中受力分析可得:
小球带正电,由平衡条件得:
mgtan37°=qE
解得:E=
答:这个匀强电场的电场强度的大小为E=.
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