- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
两个物体A和B,质量分别为2m和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,如图所示,θ=30°,不计摩擦,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、先以B为研究对象,受重力和拉力,根据平衡条件,有:T=mg;故A正确;
B、再对物体A受力分析,受重力、支持力、拉力和向左的静摩擦力,如图所示:
根据平衡条件,有:
水平方向:Tcosθ=f
竖直方向:N+Tsinθ=2mg
将T=mg代入,有:
f=
N=1.5mg
结合牛顿第三定律,物体A对地面的压力大小为mg,物体A对地面的摩擦力大小为
mg,故B错误,C正确,D错误;
故选:AC.
用细绳AC和BC吊起一重为10kg的重物,两绳与水平方向的夹角如图所示.
(1)求AC绳和BC绳受到的拉力大小.
(2)如果AC绳和BC绳的最大承受力分别为100N和150N,试分析若逐渐增大重物的质量,哪一根绳将先断,并求出此时的重物的质量为多大.
正确答案
解:(1)选C点为研究对象,对其受力分析如下图
由几何关系知:F1=Gsin30=×10×10N=50N
F2=Gcos30°=×10×10N=50
N
由牛顿第三定律知,两绳子受到的拉力FAC=F1=50N
FBC=F2=50N
(2)由上面解析可知,随重物增加两绳子实际受到的拉力之比
,
故重物增加时BC绳子先断;当即将断时,BC绳子所产生拉力为:
FBC′=150N
由上图可知,G′=N
答:(1)AC绳和BC绳受到的拉力大小为50N,50N;
(2)BC先断,绳断时的重物的重力为100.
解析
解:(1)选C点为研究对象,对其受力分析如下图
由几何关系知:F1=Gsin30=×10×10N=50N
F2=Gcos30°=×10×10N=50
N
由牛顿第三定律知,两绳子受到的拉力FAC=F1=50N
FBC=F2=50N
(2)由上面解析可知,随重物增加两绳子实际受到的拉力之比
,
故重物增加时BC绳子先断;当即将断时,BC绳子所产生拉力为:
FBC′=150N
由上图可知,G′=N
答:(1)AC绳和BC绳受到的拉力大小为50N,50N;
(2)BC先断,绳断时的重物的重力为100.
如图所示,倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧,绸带与斜面间无摩擦.现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上.两物块与绸带间的动摩擦因数相等,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等.在α角取不同值的情况下,下列说法正确的有( )
正确答案
解析
解:A、轻质绸带与斜面间无摩擦,受两个物体对其的摩擦力,根据牛顿第二定律,有:
fM-fm=m绸a=0(轻绸带,质量为零)
故fM=fm
M对绸带的摩擦力和绸带对M的摩擦力是相互作用力,等大;
m对绸带的摩擦力和绸带对m的摩擦力也是相互作用力,等大;
故两物块所受摩擦力的大小总是相等;故A错误.
B、若斜面的倾角较小时,物块同时轻放在斜面两侧的绸带上时,两物块重力沿斜面向下的分力小于最大静摩擦力时,两物块可以同时相对绸带静止.故B错误.
C、由于M>m,由上得,FfM=<Mgsinα,说明M不可能相对绸带发生滑动.故C正确.
D、由上可知,m可能相对斜面向上滑动.故D错误.
故选C
一质量为M的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球篮中减少的质量为( )
正确答案
解析
解:匀速下降时,受到重力Mg,向上的浮力F,向上的阻力f,根据共点力平衡条件
Mg=F+f ①
气球匀速上升时,受到重力(M-△m)g,向上的浮力F,向下的阻力f,根据共点力平衡条件
(M-△m)g+f=F ②
由①②式解得
△m=2(M-)
故选:A.
如图所示,一个重为5N的砝码,用细线悬挂在O点,现在用外力F拉砝码,使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态,
(1)若所用外力F水平向右,则F大小为
(2)在图上画出可能的外力F的方向.(用阴影线表示范围)
(3)所用外力的最小值为______.
正确答案
解:(1)分析物体受力情况,作出力图,如图1.由平衡条件得:F=Gtan30°=.
(2)物体要处于静止状态,受力必须平衡,合力必须为零,则拉力F与细线的拉力的合力与重力必须大小相等、方向相反,外力F可能的方向如图2.
(3)根据数学知识得知,当F与细线垂直时,F最小,由平衡条件得
F的最小值为Fmin=Gsin30°=2.5N.
答:(1)F大小为.
(2)外力F可能的方向如图.
(3)所用外力的最小值为2.5N.
解析
解:(1)分析物体受力情况,作出力图,如图1.由平衡条件得:F=Gtan30°=.
(2)物体要处于静止状态,受力必须平衡,合力必须为零,则拉力F与细线的拉力的合力与重力必须大小相等、方向相反,外力F可能的方向如图2.
(3)根据数学知识得知,当F与细线垂直时,F最小,由平衡条件得
F的最小值为Fmin=Gsin30°=2.5N.
答:(1)F大小为.
(2)外力F可能的方向如图.
(3)所用外力的最小值为2.5N.
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,求在这过程中下面木块移动的距离.
正确答案
解:开始时:设弹簧压缩的长度x2,则有m1g+m2g=k2x2
得到
当上面的木块刚离开上面弹簧时,设弹簧压缩的长度x2′,则有
m2g=k2x2′得到
所以在这过程中下面木块移动的距离为 h=x2-x2′=
答:在这过程中下面木块移动的距离为.
解析
解:开始时:设弹簧压缩的长度x2,则有m1g+m2g=k2x2
得到
当上面的木块刚离开上面弹簧时,设弹簧压缩的长度x2′,则有
m2g=k2x2′得到
所以在这过程中下面木块移动的距离为 h=x2-x2′=
答:在这过程中下面木块移动的距离为.
如图所示,MON是固定的光滑绝缘直角杆,MO沿水平方向,NO沿竖直方向,A、B为两个套在此杆上的带有同种正电荷的小球,用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上,使两球均处于静止状态.现将A球向竖直杆NO方向缓慢移动一小段距离后,A、B两小球可以重新平衡,则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:对A球受力分析,受重力mg、拉力F、支持力N1,静电力F1,如图,根据平衡条件,有
x方向:F=F1sinθ ①
y方向:N1=mg+F1cosθ ②
再对B球受力分析,受重力Mg、静电力F1、杆对其向左的支持力,如图,根据平衡条件,有
x方向:F1sinθ=N2 ③
y方向:F1cosθ=Mg ④
有上述四式得到:F1= ⑤
N1=mg+Mg ⑥
由⑤式,由于新位置两球连线与竖直方向夹角θ变小,故静电力F1变小,故A正确,B错误;
由⑥式,水平杆对球A的支持力等于两个球的重力之和,不变,再结合牛顿第三定律可知,求A对水平杆的压力不变,故C错误;
B球对杆的压力:FNB=F1sinθ=Mgtanθ,θ减小,B对杆的压力减小.故D错误;
故选:A.
挂在丝线上的一个带电塑料小球,当它受到另一个带电小球施加的水平方向的库仑力F作用时,则在悬线跟竖直方向成θ角的位置上保持平衡.求塑料小球的质量和丝线对小球的拉力.
正确答案
解:对小球受力分析,受重力、拉力和静电力,如图所示:
根据平衡条件,有:
F=mgtanθ
T=
解得:
m=
T=
答:塑料小球的质量为,丝线对小球的拉力为
.
解析
解:对小球受力分析,受重力、拉力和静电力,如图所示:
根据平衡条件,有:
F=mgtanθ
T=
解得:
m=
T=
答:塑料小球的质量为,丝线对小球的拉力为
.
如图所示,一根匀质绳的质量为M,其两端固定在天花板上的A、B两点.在绳的中点悬挂一质量为m的重物,悬挂重物的绳质量不计,设α、β分别为绳的端点和中点处的切线方向与竖直方向的夹角,则
的大小为( )
正确答案
解析
解:设绳子端点处和中点处绳子张力分别为F1、F2.
对整体研究,根据平衡条件得
F1cosα= ①
对左半边绳子研究得
F1cosα=F2cosβ+ ②
F1sinα=F2sinβ ③
由①②得到 F2cosβ= ④
则由③:①得 tanα=⑤
由③:④得 tanβ=⑥
所以由③⑤⑥联立得 =
故选:C
如图所示,一轻绳通过固定在墙边的小滑轮与均匀铁球相连,在水平拉力F作用下,铁球缓缓上升.不计一切摩擦,则在铁球上升的过程中( )
正确答案
解析
解:对球受力分析,如图所示:
根据平衡条件,有:
水平方向:Fsinθ=N
竖直方向:Fcosθ=G
解得:
N=mgtanθ
F=
由于θ增加,故N增加,F增加;
根据牛顿第三定律,球对绳的拉力和球对墙的压力均增大;
故选:A
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