- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,在倾角为θ的斜面上,放一质量为m的光滑小球,小球被竖直挡板挡住,求:
(1)球对挡板的压力大小
(2)球对斜面的压力大小.
正确答案
解:对物体受力分析可知,重力分解为垂直于斜面的和垂直于挡板的两个力,由平行四边形定则可以求得:
球对挡板的压力:N1=mgtanθ
球对斜面的正压力:N2=
答:(1)球对挡板的压力大小为mgtanθ;
(2)球对斜面的压力大小为.
解析
解:对物体受力分析可知,重力分解为垂直于斜面的和垂直于挡板的两个力,由平行四边形定则可以求得:
球对挡板的压力:N1=mgtanθ
球对斜面的正压力:N2=
答:(1)球对挡板的压力大小为mgtanθ;
(2)球对斜面的压力大小为.
如图所示,表面光滑的球A半径为R=10cm,其所受重力大小为80N,用长L=40cm的细线挂在竖直墙上(绳子延长线通过球心),球与墙之间夹着物体B,其厚H=20cm,物体B与墙之间的动摩擦因数μ=0.2.物块B在未脱离球A时沿墙匀速下滑,试求:
(1)球A对物块B的压力大小.
(2)物体B受的重力大小.
正确答案
解:(1)设绳子拉力为T,B对A支持力为F′,则有:
F′=mAgtanθ
tanθ==0.75
解得:F′=60N
根据力的作用是相互的知,球A对物块B的压力大小为60N
(2)对物体B,竖直方向重力和墙面所给的摩擦力平衡,水平方向球A对物块B的
压力与墙面对物块B的支持力平衡.所以,有:
GB=μF′=0.2×60=12N
答:(1)球A对物块B的压力大小为60N.
(2)物体B受的重力大小为12N.
解析
解:(1)设绳子拉力为T,B对A支持力为F′,则有:
F′=mAgtanθ
tanθ==0.75
解得:F′=60N
根据力的作用是相互的知,球A对物块B的压力大小为60N
(2)对物体B,竖直方向重力和墙面所给的摩擦力平衡,水平方向球A对物块B的
压力与墙面对物块B的支持力平衡.所以,有:
GB=μF′=0.2×60=12N
答:(1)球A对物块B的压力大小为60N.
(2)物体B受的重力大小为12N.
如图所示,楔形斜面体倾角为37°,其BC长为0.8m,AB宽为0.6m,一重为25N的木块原先在面体上部,它与斜面间的动摩擦因数为0.6,要使木块沿对角线AC方向匀速下滑,(sin37°=0.6,cos37°=0.8),需要对它施加方向平行于斜面的力F,则F的大小和方向为( )
正确答案
解析
解:木块对斜面的压力大小为 N=mgcos37°=25×0.8=20N
所受滑动摩擦力大小为:f=μN=0.6×20=12(N)
重力沿斜面向下的分量:mgsin37°=25×0.6N=15N
在斜面这一平面内,f、F与重力沿斜面向下的分量mgsinθ,三力合力为零,则由平行四边形法则:
F==9N
由正弦定理得:=
故 α=90°
即F与AC垂直,近似于沿DB方向.
故选:D
如图所示,在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L,劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与传送带间的动摩擦因数均为 μ,现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上,传送带按图示方向匀速运动,当三个木块达到平衡后,1、3两木块之间的距离是( )
正确答案
解析
解:对木块3分析,摩擦力与弹簧弹力平衡,有:μm3g=kx,则x=.
对木块2和3整体分析,摩擦力和弹簧弹力平衡,有:μ(m2+m3)g=kx′,则.
则1、3两木块的距离s=2L+x+x′=2L+.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
如图所示的装置,用两根细绳拉住一个小球,两细绳间的夹角为θ,细绳AC呈水平状态.现将整个装置在纸面内顺时针缓慢转动,共转过90°.在转动的过程中,CA绳中的拉力F1和CB绳中的拉力F2的大小发生变化,即( )
正确答案
解析
解:设AC绳与竖直方向的夹角为α则BC绳与竖直方向的夹角为θ-α
根据平衡条件,得
F1sinα=F2sin(θ-α)
F1cosα+F2cos(θ-α)=G
解得,F1=,F2=
由题θ不变,α由90°变到0°
根据数学知识,得F1先变大后变小
F2逐渐减小,当α=0°时,F2=0
故选BCD
一轻绳一端固定在竖直墙上的O点,另一端与轻滑轮M相连,另一轻绳绕过滑轮悬挂一重力为G的物体,绳与滑轮间的摩擦不计,其另一端固定于另一竖直墙上的Q点,且此绳的QM段与竖直方向夹角为60°,整个系统处于静止状态,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:以滑轮为研究对象受力分析,运用合成法如图,
两边绳子拉力大小相等,则合力在∠QMG的角平分线上,根据平衡条件合力与OM的拉力等大反向,故OM与竖直方向夹角为60°的一半,即30°,
则两个力的合力F=G,
A、根据平衡条件:绳OM上的拉力大小为G,A正确B错误;
C、由前面分析知图中α角的大小为30°,故C正确D错误;
故选:AC.
如图所示,由两种材料制成的半球面固定在水平地面上,右侧面是光滑的,左侧面是粗糙的,O点为球心,A、B是两个相同的小物块(可视为质点),小物块A静止在左侧面上,小物块B在图示水平力F作用下静止在右侧面上,A、B处在同一高度,AO、BO与竖直方向的夹角均为θ,则A、B对球面的压力大小之比为( )
正确答案
解析
解:分别对A、B两个相同的小物块受力分析,如图,由平衡条件,得:
N1=mgcosθ
同理:
N2=
故=
=cos2θ;
根据牛顿第二定律,斜面对滑块的支持力等于滑块对斜面的压力,故左右两物块对斜面的压力大小之比cos2θ:1;
故选:B.
如图所示,用一根绳子a把物体挂起来,再用一根水平的绳子b把物体拉向一旁固定起来.物体的重量是40N,绳子a与竖直方向的夹角θ=30°,绳子a和b对物体的拉力Ta和Tb分别是多大?(请在答题卷图中作受力分析图)
正确答案
解:以物体为研究对象进行受力分析,作出力图如图所示.
设绳子A对物体的拉力大小为FA,绳子B对物体的拉力大小为FB:
以水平方向为x轴,竖直方向为y轴建立直角坐标系,
由共点力的平衡条件得:
FB-FAsin30°=0 ①
FAcos30°-G=0 ②
代入数据联立求解①②得
FA=N,FB=
N
答:绳子a和b对物体的拉力分别是N、
N.
解析
解:以物体为研究对象进行受力分析,作出力图如图所示.
设绳子A对物体的拉力大小为FA,绳子B对物体的拉力大小为FB:
以水平方向为x轴,竖直方向为y轴建立直角坐标系,
由共点力的平衡条件得:
FB-FAsin30°=0 ①
FAcos30°-G=0 ②
代入数据联立求解①②得
FA=N,FB=
N
答:绳子a和b对物体的拉力分别是N、
N.
如图所示,一根不可伸长的细绳两端分别连接在固定框架上的A、B两点,细绳绕过光滑的轻小滑轮,重物悬挂于滑轮下,处于静止状态.若缓慢移动细绳的端点,则绳中拉力大小的变化情况是( )
正确答案
解析
解:设滑轮两侧绳子与竖直方向的夹角为α,绳子的长度为L,B点到墙壁的距离为S,根据几何知识和对称性,得
sinα=…①
以滑轮为研究对象,设绳子拉力大小为F,根据平衡条件得
2Fcosα=mg,得F= …②
A、B当只将绳的左端移向A′点,S和L均不变,则由②式得知,F不变.故A错误,B正确.
C、D当只将绳的右端移向B′点,S增大,而L不变,则由①式得知,α增大,cosα减小,则由②式得知,F增大.故CD均错误.
故选B
如图所示,在水平粗糙横杆上,有一质量为m的小圆环A,用一细线悬吊一个质量为m的球B.现用一水平拉力缓慢地拉起球B,使细线与竖直方向成37°角,此时环A仍保持静止.求:
(1)此时水平拉力F的大小
(2)环对横杆的压力及环受到的摩擦力.
正确答案
解:(1)取小球为研究对象进行受力分析,受到拉力F、重力G、细线拉力FT,由平衡规律得:
FTsin37°=F ①
FTcos37°=mg ②
联立解得
④
故水平拉力F的大小为.
(2)取AB组成的系统为研究对象,受到总重力、支持力、拉力和滑动摩擦力,如图
根据共点力平衡条件,有
FN=2mg ⑤
Ff=F ⑥
由牛顿第三定律
FN=-FN′⑦
故对横杆的压力大小为2mg,方向竖直向下,环受到的摩擦力大小为0.75mg,方向水平向左.
解析
解:(1)取小球为研究对象进行受力分析,受到拉力F、重力G、细线拉力FT,由平衡规律得:
FTsin37°=F ①
FTcos37°=mg ②
联立解得
④
故水平拉力F的大小为.
(2)取AB组成的系统为研究对象,受到总重力、支持力、拉力和滑动摩擦力,如图
根据共点力平衡条件,有
FN=2mg ⑤
Ff=F ⑥
由牛顿第三定律
FN=-FN′⑦
故对横杆的压力大小为2mg,方向竖直向下,环受到的摩擦力大小为0.75mg,方向水平向左.
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