- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,两条悬绳OA、OB结于O点,O点下方挂一重物G,A、B两点系在水平天花板上,OA绳与天花板之间的夹角为53°,OB绳与天花板之间的夹角为37°,两绳能承受的最大拉力均为100N,问系统静止时,O点下方所挂重物重力的最大值为多大?( g取10m/s2,sin37°=0.6,sin53°=0.8).
正确答案
解:假设随着重物重力的增大,轻绳OA和OB都不被拉断,以结点O为研究对象,分析受力情况,作出力图,如图:
当AO绳拉力达到最大时,根据平衡条件得:FBO=FAO=75N<100N,即BO绳子不断;
当BO绳拉力达到最大时,根据平衡条件得:FAO=FBO=133.3N>100N,即AO绳子会断;
故当重力最大时,AO绳子拉力为100N,故最大重力为:G=FAO=125N;
答:系统静止时,O点下方所挂重物重力的最大值为125N.
解析
解:假设随着重物重力的增大,轻绳OA和OB都不被拉断,以结点O为研究对象,分析受力情况,作出力图,如图:
当AO绳拉力达到最大时,根据平衡条件得:FBO=FAO=75N<100N,即BO绳子不断;
当BO绳拉力达到最大时,根据平衡条件得:FAO=FBO=133.3N>100N,即AO绳子会断;
故当重力最大时,AO绳子拉力为100N,故最大重力为:G=FAO=125N;
答:系统静止时,O点下方所挂重物重力的最大值为125N.
如图所示,杂技演员站在一根钢丝上表演节目,当重力为G的演员静止在O点时,其两边的钢丝AO和BO互成120°角,此时钢丝AO承受的张力大小为(忽略钢丝摩擦和本身的重力)( )
正确答案
解析
解:人受重力和支持力而平衡,故支持力等于重力;
对O点受力分析,如图所示:
根据平衡条件,有:
2Tcos60°=G
解得:
T=
故选:C
如图所示,在竖直平面内将两个摆长均为l的单摆悬于O点,摆球质量均为m,带电量均为q(q>o).将另一个带电量也为q(q>0)的小球从O点正下方较远处缓慢移向O点,当三个带电小球分别处在等边三角形abc的三个顶点上时,摆线的夹角恰好为120°,则此时摆线上的拉力大小等于( )
正确答案
解析
解:根据库仑定律,则有:Fca=Fba==
;
由力的平行四边形定则(如图所示)可知,两库仑力的合力,则为:F=k
以一个带电小球为研究对象,受重力和细绳的拉力,及另两个电荷对它的库仑力的合力F,如下图所示:
由几何关系可知,F与T的夹角也为120°,
因此根据平衡条件,得到
F=T=mg=k
,故D正确,ABC错误;
故选:D.
如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心.一质量为m的小滑块,在大小为F的水平力的作用下静止于P点.滑块所受支持力N=______,OP与水平方向的夹角θ=______.
正确答案
arctan
解析
解:对滑块进行受力分析,作出力图,由题,滑块处于静止状态,合力为零,则有:
N=
tanθ=
故θ=arctan
故答案为:,arctan
.
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(但不拴接),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.在这过程中下面木块移动的距离为( )
正确答案
解析
解:系统处于原来状态时,下面弹簧k2的弹力F1=(m1+m2)g,被压缩的长度x1==
当上面的木块离开上面弹簧时,下面弹簧k2的弹力F2=m2g,被压缩的长度x2==
所以下面木块移动的距离为S=x1-x2=
故选C
灯重G=20N,AO与天花板间夹角α=30°,试求:
(1)AO、BO两绳受到的拉力?
(2)三根绳子完全相同,若将灯泡换为重物且不断增加重量,则这三根绳子中最先断的是哪根?
正确答案
解:(1)将电灯所受的重力G按效果沿两个绳子方向进行分解,如图.
根据平衡条件结合几何知识得:
FOA=F1==2G=40N
FOB=F2==20
N
(2)因为FOA>FOB>F0C,所以若将灯泡换为重物且不断增加重量,AO绳先断.
答:(1)AO、BO两绳受到的拉力分别为40N和20N;
(2)三根绳子完全相同,若将灯泡换为重物且不断增加重量,则这三根绳子中最先断的是OA.
解析
解:(1)将电灯所受的重力G按效果沿两个绳子方向进行分解,如图.
根据平衡条件结合几何知识得:
FOA=F1==2G=40N
FOB=F2==20
N
(2)因为FOA>FOB>F0C,所以若将灯泡换为重物且不断增加重量,AO绳先断.
答:(1)AO、BO两绳受到的拉力分别为40N和20N;
(2)三根绳子完全相同,若将灯泡换为重物且不断增加重量,则这三根绳子中最先断的是OA.
如图所示,一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连结,弹簧、地面水平.A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点,A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2.物块与地面的最大静摩擦力为f.则弹簧的劲度系数为( )
正确答案
解析
解:水平方向上,物块在A点受弹簧弹力和地面的摩擦力,方向相反,
根据平衡条件有:k(x0-x1)=f
同理,在B点根据水平方向上,受力平衡有:k(x2-x0)=f
联立解得:k=
故选:C.
如图所示,一个质量为m的钢球,放在倾角为θ的固定斜面上,用一竖直挡板挡住,处于静止状态.各个接触面均光滑,重力加速度为g.球对竖直挡板压力的大小是______,球对斜面的压力的大小是______; 当挡板由竖直位置逆时针缓慢旋转了角α时,球对挡板压力的大小是______,球对斜面的压力的大小是______.
正确答案
mgtanθ
解析
解:球受重力、挡板和斜面对球体的弹力F1和F2,作出力图如图所示:
根据平衡条件,有:
F1=mgtanθ,
根据牛顿第三定律可知,球对竖直档板压力的大小等于挡板和斜面对球体的弹力F1即mgtanθ,
球对斜面的压力的大小为
当挡板由竖直位置逆时针缓慢旋转了角α时,小球仍然处于平衡状态,受力平衡,
则有:F3cosα=F4sinθ,F3sinα+F4cosθ=mg
解得:,
根据牛顿第三定律可知,球对挡板压力的大小是,球对斜面的压力的大小是
故答案为:mgtanθ,;
,
折叠椅是家具中很普遍的一种家具,因其可折叠、方便轻巧,存放节省空间,给人们出行、旅游、办公带来了方便.如图是一款用轻质材料做成的便携式折叠椅的展开过程图.设计师在设计时要分析椅子的抗压强度及构件承受力极值,以选则合适材料使其更加安全可靠.如果在椅子正上方端坐一个100kg的人,请估算椅子底层右侧斜支板受力大小为( )
正确答案
解析
解:在图中a点的压力等于重力的一半,为500N,然后将该压力按照力的作用效果分解,如图所示:
结合几何关系,有:
F1=F2=
故选:C.
一弹簧原长为0.12m,用弹簧吊起一物体时,它的长度增至0.17m;再用该弹簧沿水平方向拉此物体匀速前进时,弹簧长0.135m.由此可知物体和地面间的动摩擦因数为______.
正确答案
0.3
解析
解:用弹簧吊起一物体时,它的长度增至0.17m;此时物体的重力等于弹簧的弹力,即:G=F1=k(x1-x0)
物体匀速运动时,N=G,f=F 2=k(x2-x0),
由 f=μN
解得:
故答案为:0.3
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