- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
已知,直升机飞行时所受的空气阻力与其运动方向相反,当其匀速水平飞行时,需调整旋翼的旋转平面使其与前进方向成某一角度α(如上图乙所示若空气对旋翼产生的升.力垂直于旋翼旋转的平面,直升机重力为G,则直升机匀速向前飞行时空气对旋翼的升力大小为( )
正确答案
解析
解:对直升飞机受力分析,如图所示:
根据平衡条件,有:
F=
故选:B.
如图所示,一圆梯形锅炉横卧于耐火材料构成的底座上,已知锅炉半径R=1m,底座间距l=1.6m,锅炉和内盛水的总重为G=4.8×106N,不计摩擦,求锅炉对底座的其中一侧的压力大小.
正确答案
解:对锅炉受力分析如图:
由三角形相似,可得:
=
解得:N=4×106N.
由牛顿第三定律可知压力为:N′=N=4×106N.
答:锅炉对底座的其中一侧的压力大小4×106N.
解析
解:对锅炉受力分析如图:
由三角形相似,可得:
=
解得:N=4×106N.
由牛顿第三定律可知压力为:N′=N=4×106N.
答:锅炉对底座的其中一侧的压力大小4×106N.
如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不栓接),整个系统处于平衡状态,现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.重力加速度为g,求在这过程中:
(1)下面木块移动的距离;
(2)上面的木块移动的距离.
正确答案
解:(1)开始时,对下面木块,有:(m1+m2)g=k2△x2.
可得:,
当上面木块刚离开上面弹簧时,有:m2g=k2△x2′,
则下面木块移动的距离为:x2=△x2-△x2′=.
(2)开始时,对上面木块有:m1g=k1△x1,
则上面木块移动的距离为:.
答:(1)下面木块移动的距离为.;
(2)上面的木块移动的距离为..
解析
解:(1)开始时,对下面木块,有:(m1+m2)g=k2△x2.
可得:,
当上面木块刚离开上面弹簧时,有:m2g=k2△x2′,
则下面木块移动的距离为:x2=△x2-△x2′=.
(2)开始时,对上面木块有:m1g=k1△x1,
则上面木块移动的距离为:.
答:(1)下面木块移动的距离为.;
(2)上面的木块移动的距离为..
质量为M的木楔倾角为θ,在水平面上保持静止,当一质量为m的木块放在斜面上时恰好能匀速下滑,如果用与斜面成α角的力F拉着木块匀速上升,如图所示,求:
(1)木块与斜面间的动摩擦因数;
(2)拉力F与斜面的夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?
正确答案
解析
解:(1)木块在斜面上匀速向下运动,有:
mgsinθ=μmgcosθ,
即:μ=tanθ.
(2)当加上外力F时,对木块受力分析如图:
因向上匀速,则有:Fcosα=mgsinθ+f…①
Fsinα+N=mgcosα…②
f=μN…③
由①②③得 F==
=
则当α=θ时,F有最小值,即Fmin=mgsin2θ.
答:(1)木块与斜面间的动摩擦因数为tanθ;
(2)拉力F与斜面的夹角为θ时,拉力F最小,拉力F的最小值是mgsin2θ.
质量为5kg的物体置于水平面上,在一个大小为20N,方向与水平方向成θ=37°角的拉力F作用下向右做匀速直线运动,求
(1)地面对物体的摩擦力大小和方向?
(2)物体与地面间的动摩擦因素?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10N/kg)
正确答案
解:(1)对物体受力分析,如图所示:
物体做匀速直线运动,受力平衡,竖直方向,有:
Fsin37°+N=mg
解得:
N=mg-Fsin37°=5×10-20×0.6=38N
水平方向,有:
Fcosα=f
解得:
f=20×0.8=16N
(2)根据滑动摩擦定律,有:
μ=
答:(1)地面给物体的支持力大小为16N.
(2)物体与地面间的动摩擦因数为0.42.
解析
解:(1)对物体受力分析,如图所示:
物体做匀速直线运动,受力平衡,竖直方向,有:
Fsin37°+N=mg
解得:
N=mg-Fsin37°=5×10-20×0.6=38N
水平方向,有:
Fcosα=f
解得:
f=20×0.8=16N
(2)根据滑动摩擦定律,有:
μ=
答:(1)地面给物体的支持力大小为16N.
(2)物体与地面间的动摩擦因数为0.42.
如图所示,起重机将重为G的重物匀速吊起,此时四条钢索与竖直方向的夹角均为60°,则每根钢索中弹力大小为( )
正确答案
解析
解:钢绳结点受到5个拉力,受力平衡,将四个斜向下的拉力都沿着水平和竖直方向正交分解,如图
根据共点力平衡条件,有
4•Tcos60°=G
解得
T=
故选:B.
如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=60°.则两小球的质量比
为______.
正确答案
解析
解:对质量为m2的物体受力分析:受重力和拉力,由平衡条件得:绳上的拉力大小T=m2g
对质量为m1的物体受力分析并合成如图:由平衡条件得:F′=m1g
因为角α是60°,所以三角形为等边三角形,画出来的平行四边形为菱形,根据对称性可知支持力和拉力大小相等
连接菱形对角线,对角线相互垂直,红色三角形为直角三角形:
由三角函数关系:
sinα=
由α=60°
即:=
得:
故答案为:
如图所示,在半径为R的光滑半球面最高点的正上方高h处悬挂一不计大小的定滑轮,重力为G的小球(视为质点)用绕过滑轮的绳子拉住,在拉动绳子使小球在球面上缓缓运动到接近顶点的过程中,小球对半球的压力______(选填:“变大”、“不变”或“变小”),绳子的拉力______(选填:“变大”、“不变”或“变小”)
正确答案
不变
变小
解析
解:对小球受力分析,受到拉力、重力和支持力,如图
根据图中力三角形和几何三角形相似,由于滑轮的大小忽略不计,得到
(其中L表示球与滑轮的距离)
解得
由于球与滑轮的距离L不断减小,故支持力N不变,拉力F不断减小;
故答案为:不变,减小.
如图所示,用一根绝缘细线悬挂一个带电小球,小球的质量为m,电量为q,现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向夹θ角.
求:(1)匀强电场的场强E大小是多少?
(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹θ角,则E′的大小又是多少?
正确答案
解:(1)对小球受力分析,受到重力、电场力和细线的拉力,如图.
由平衡条件得:
mgtanθ=qE
解得,E=
(2)将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,电场力方向也顺时针转过θ角,大小为F′=qE′,此时电场力与细线垂直,如图所示.
根据平衡条件得:mgsinθ=qE′
则得 E′=.
答:
(1)匀强电场的场强E大小是.
(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹θ角,则E′的大小是.
解析
解:(1)对小球受力分析,受到重力、电场力和细线的拉力,如图.
由平衡条件得:
mgtanθ=qE
解得,E=
(2)将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,电场力方向也顺时针转过θ角,大小为F′=qE′,此时电场力与细线垂直,如图所示.
根据平衡条件得:mgsinθ=qE′
则得 E′=.
答:
(1)匀强电场的场强E大小是.
(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹θ角,则E′的大小是.
如图所示,AB为匀质杆,其重为G,它与竖直墙面成α角.BC为支撑AB的水平轻杆. A、B、C三处均用铰链连接,且ABC位于竖直平面内.则BC杆对B端铰链的作用力大小为______,A端铰链对AB杆的作用力大小为______.
正确答案
tanα
解析
解:由题意,BC为水平轻杆,重力不计,BC所受的AB杆和墙的两个作用力必定位于水平方向,则BC对AB的作用力必定水平向右,分析AB杆受力情况如左图所示.
以A为转轴,设AB杆长度为L,根据力矩平衡条件得:
G=FLcosα
则得,BC杆对B端铰链的作用力大小为:F=
再根据共点力平衡条件得A端铰链对AB杆的作用力大小为:F′==
故答案为:,
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