- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
在水平地面上放一木板B,重力为G2=100N,再在木板上放一货箱A,重力为G1=500N,设货箱与木板、木板与地面的动摩擦因数μ均为0.5,先用绳子把货箱与墙拉紧,如图所示,已知sinθ=
,cosθ=
,然后在木板B上施一水平力F,想把木板从货箱下抽出来,F至少应为多大?
正确答案
解:物体A、B的受力图如图所示,由受力平衡知:
对A:Tcosθ-f1=0…①
N1-G1-Tsinθ=0…②
又由题 ③
联立得到:Tcosθ=μ(G1+Tsinθ)
得到T=
f1=Tcosθ
N1=G1+Tsinθ
对B:…④
…⑤
又f2=μN2…⑥
联立得到F=f1+μ(N1+G2)
代入解得:F=850N
答:要把木板从货箱下抽出来,F至少应为850N.
解析
解:物体A、B的受力图如图所示,由受力平衡知:
对A:Tcosθ-f1=0…①
N1-G1-Tsinθ=0…②
又由题 ③
联立得到:Tcosθ=μ(G1+Tsinθ)
得到T=
f1=Tcosθ
N1=G1+Tsinθ
对B:…④
…⑤
又f2=μN2…⑥
联立得到F=f1+μ(N1+G2)
代入解得:F=850N
答:要把木板从货箱下抽出来,F至少应为850N.
一质量为m的物块置于倾角为θ的固定斜面上,如图所示,物块与斜面间的最大静摩擦因素为μ0,μ0<tanθ.现用一水平外力F推物块,欲使物块不滑动,F的大小应满足什么条件?
正确答案
解:当摩擦力沿斜面向下且达到最大值时,F最大,有
平行斜面方向:F1•cosθ=f+mgsinθ
垂直斜面方向:N=F1•sinθ+mgcosθ
其中:f=μN
解得:F1=
当摩擦力沿斜面向上且达到最大值时,F最小,有
平行斜面方向:F2•cosθ+f=mgsinθ
垂直斜面方向:N=F2•sinθ+mgcosθ
其中:f=μN
解得:F2=
∴F2≤F≤F1
答:推力应大于或等于,同时要小于或等于
.
解析
解:当摩擦力沿斜面向下且达到最大值时,F最大,有
平行斜面方向:F1•cosθ=f+mgsinθ
垂直斜面方向:N=F1•sinθ+mgcosθ
其中:f=μN
解得:F1=
当摩擦力沿斜面向上且达到最大值时,F最小,有
平行斜面方向:F2•cosθ+f=mgsinθ
垂直斜面方向:N=F2•sinθ+mgcosθ
其中:f=μN
解得:F2=
∴F2≤F≤F1
答:推力应大于或等于,同时要小于或等于
.
如图所示,重力G=100N的物体置于水平面上,给物体施加一个与水平面成θ=30°的拉力F,F=20N,受到力F作用后物体仍然处于静止状态.物体受到的支持力为______N.物体受到的摩擦力为______N.
正确答案
90
解析
解:对物体受力分析并分解如图:
将F分解如图:则:F1=Fsinθ=20×0.5=10N
F2=Fcosθ=20×=10
N
y方向:N+F1=G,得:N=G-F1=100-10=90N
x方向:f=F2=10N
故答案为:90,10
如图所示,木块在不受力时恰能从斜面上匀速滑下,若斜面倾角为θ,木块质量为m
(1)求木块与斜面间的动摩擦因数
(2)现给木块施加一水平推力,使木块沿斜面匀速向上滑动,求推力F的大小.
正确答案
解:(1)对物体进行受力情况分析:重力mg、支持力N和滑动摩擦力f.
由平衡条件得知,N和f的合力与重力mg大小相等、方向相反,如图,则有:
N=mgcosθ,f=mgsinθ
故动摩擦因数为:μ==tanθ
(2)物体受力如图所示:
由平衡条件得:Fcosθ+μ(mgcosθ+Fsinθ)=mgsinθ
解得:F=;
答:(1)动摩擦因数为tanθ;
(3)推力大小为 .
解析
解:(1)对物体进行受力情况分析:重力mg、支持力N和滑动摩擦力f.
由平衡条件得知,N和f的合力与重力mg大小相等、方向相反,如图,则有:
N=mgcosθ,f=mgsinθ
故动摩擦因数为:μ==tanθ
(2)物体受力如图所示:
由平衡条件得:Fcosθ+μ(mgcosθ+Fsinθ)=mgsinθ
解得:F=;
答:(1)动摩擦因数为tanθ;
(3)推力大小为 .
如图所示,重物G用轻绳OA和OB悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间,处于静止状态.若AO绳的拉力大小为TA,OB绳的拉力大小为TB,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、以结点O为研究对象,分析受力情况,作出力图如图.
由平衡条件得 TA=Gtanθ,TB=;
由力图可以看出,TA小于TB,故AB均错误;
C、由于TB=>G,故C错误;
D、根据共点力平衡条件,TA与TB的合力与G等值、反向、共线,故D正确;
故选:D.
(2015秋•宁波校级月考)如图所示,质量为m的匀质细绳,一端系在天花板上的A点,另一端系在竖直墙壁上的B点,平衡后最低点为C点.现测得AC段绳长是BC段绳长的n倍,且绳子B端的切线与墙壁的夹角为α.则绳子在C处弹力大小为______,在A处的弹力大小为______.(重力加速度为g)
正确答案
解:对CB段受力分析,受重力、墙壁的拉力、AC绳子对其向左的拉力,如图所示
根据平衡条件,有:
FBcosα=mg
FBsinα=T
联立解得:绳子在C处弹力大小 T=;
再对AC绳子受力分析,受重力、BC绳子对其向右的拉力,墙壁的拉力,如图所示
根据平衡条件,有:TAsinβ=mg
TAcosβ=T′C
T=T′C
解得:绳子在A处的弹力大小 TA=
故答案为:;
.
解析
解:对CB段受力分析,受重力、墙壁的拉力、AC绳子对其向左的拉力,如图所示
根据平衡条件,有:
FBcosα=mg
FBsinα=T
联立解得:绳子在C处弹力大小 T=;
再对AC绳子受力分析,受重力、BC绳子对其向右的拉力,墙壁的拉力,如图所示
根据平衡条件,有:TAsinβ=mg
TAcosβ=T′C
T=T′C
解得:绳子在A处的弹力大小 TA=
故答案为:;
.
质量为M的半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端固定一个竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,质量为m,PQ球心连线与水平面的夹角为θ.整个装置的纵截面图如图所示.
(1)求此时半圆柱体P和挡板分别对Q的弹力大小;
(2)求此时地面对P的支持力和摩擦力大小;
(3)使挡板缓慢地平行向右移动,P、Q保持接触,P始终保持静止,请直接写出地面对P的摩擦力大小如何变化?
正确答案
解:(1)对圆柱体Q受力分析,受到重力mg、挡板MN的支持力N1和P对Q的支持力N2,如图
根据平衡条件,得到
N1=mgcotθ
N2=
即半圆柱体P和挡板对Q的弹力大小分别为和mgcotθ.
(2)以PQ整体为研究对象,对PQ整体受力分析,受到总重力、挡板MN的支持力N1,地面的支持力N3,地面的静摩擦力f,如图
根据共点力平衡条件,有
N3=(M+m)g
f=N1=mgcotθ
(3)使挡板缓慢地平行向右移动,由于θ不断减小,cotθ不断增大,故f不断增大,
答:
(1)半圆柱体P和挡板对Q的弹力大小分别为和mgcotθ;
(2)此时地面对P的支持力和摩擦力大小分别为(M+m)g和mgcotθ;
(3)地面对P的摩擦力大小逐渐增大.
解析
解:(1)对圆柱体Q受力分析,受到重力mg、挡板MN的支持力N1和P对Q的支持力N2,如图
根据平衡条件,得到
N1=mgcotθ
N2=
即半圆柱体P和挡板对Q的弹力大小分别为和mgcotθ.
(2)以PQ整体为研究对象,对PQ整体受力分析,受到总重力、挡板MN的支持力N1,地面的支持力N3,地面的静摩擦力f,如图
根据共点力平衡条件,有
N3=(M+m)g
f=N1=mgcotθ
(3)使挡板缓慢地平行向右移动,由于θ不断减小,cotθ不断增大,故f不断增大,
答:
(1)半圆柱体P和挡板对Q的弹力大小分别为和mgcotθ;
(2)此时地面对P的支持力和摩擦力大小分别为(M+m)g和mgcotθ;
(3)地面对P的摩擦力大小逐渐增大.
(2015秋•南充期末)如图所示,用绳子AO和BO悬挂一物体,绳子AO和BO与水平天花板的夹角分别为60°和30°,且能够承受的最大拉力均为T,在不断增加物体重力的过程中(绳子OC不会断)( )
正确答案
解析
解:AB、对重物受力分析,如图所示:
由于重物静止,根据平衡条件:F=G,
由几何知识可知,FOB>FOA,所以在不断增加物体重力的过程中,绳子BO先断.故A错误,B正确;
CD、由几何关系得:
FOA=Fcos60°=G≤T…①
FOB=Fsin60°=G≤T…②
当FOB=T时,G=.故C错误,D正确;
故选:BD
一架质量为m的飞机,以v0的速度匀速飞行,此时飞机发动机的输出功率为P0/8(P0为发动机的额定功率).接着飞机开始作匀加速飞行,当速度增加到8v0/5时,发动机的输出功率恰好达到P0.已知飞机在飞行中受到的阻力与飞机飞行的速度成正比,则飞机飞行所能达到的最大速度为______;飞机作匀加速运动所经历的时间为______.
正确答案
2V0
解析
解:据题,飞机在飞行中受到的阻力与飞机飞行的速度成正比,则有 f=kv,k是比例系数.
当飞机以v0的速度匀速飞行时,=F1v0=kv0•v0=k
①
当飞机以额定功率匀速飞行时,速度达到最大,则有 P0=k ②
由①②得,v0
飞机匀加速运动的加速度为 a= ③
由①③联立得,a=
飞机作匀加速运动所经历的时间为 t==
故答案为:2,
质量为m的四只完全相同的足球叠成两层放在水平面上,底层三只足球刚好接触成三角形,上层一只足球放在底层三只足球的正上面,系统保持静止.若最大静摩擦等于滑动摩擦,则( )
正确答案
解析
解:A、根据整体法,下面每个球对地面的压力为N,3N=4mg,故
mg;故A错误;
B、四个球的球心连线构成了正四面体,下层每个足球之间的弹力为零,故B正确;
C、上层足球受到重力、下层足球对上层足球的三个支持力,由于三个支持力的方向不是竖直向上,所以三个支持力在竖直方向的分量之和等于重力,则下层每个足球对上层足球的支持力大小大于,故C错误;
D、根据正四面体几何关系可求,F与mg的夹角的余弦值cosθ=,正弦值sinθ=
;
则有:F+mg=N=
,
F=f,
联立解得:f=mg F=
mg,
则,所以水平面的摩擦因数至少为
,故D错误
故选:B
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