- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图,斜绳(与水平方向夹45°角)与水平绳最大承受力分别为20N和10N,竖直绳抗拉能力足够强,三绳系于O点则在各绳均不断时,最多可悬吊物体的重力为______N.
正确答案
10
解析
解:画出受力分析图,并运用合成法:
由几何知识解出 FOC=Gtan45°=G
F斜==
G
讨论:
当FOC=10N时F斜=10 N<20N
此时最多可悬吊的物体重G=FOC=10N
故答案为:10.
如图所示,A、B为竖直墙面上等高的两点,AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆,转轴C在AB中点D的正下方,AOB在同一水平面内.∠AOB=120°,∠COD=60°.若在O点处悬挂一个质量为m的物体,则平衡后绳AO所受的拉力和杆OC所受的压力分别为( )
正确答案
解析
解:设绳AO和绳BO拉力的合力为F,以O点为研究对象,
O点受到重力mg、杆的支持力F2和绳AO与绳BO拉力的合力F,作出力的示意图,如图所示,根据平衡条件得:
F=mgtan30°=mg
F2==
mg
将F分解,如右图,设AO所受拉力的大小F1,因为∠AOB=120°,根据几何知识得:
F1=F=mg
所以绳AO所受到的拉力F1为mg,而杆OC所受到的压力大小等于F2为
mg.
故选:B
(2015秋•遂宁期末)如图所示,质量为m=2kg的光滑球放在水平地面上,并用轻绳ab拴在地面上,ab的长度等于球半径,水平向右的拉力F=9
N作用在球上,其作用力延长线通过球心.g取10m/s2.求:
(1)轻绳ab对球的拉力的大小;
(2)球对地面的压力的大小?
正确答案
解:(1)设轻绳ab与水平地面之间的夹角为θ,由于ab的长度等于球半径,所以有:
θ=30°
设轻绳ab对球的拉力为T,则有:Tcosθ=F
解得:T=18N
(2)设地面对球的支持力为F1,则有:
F1=mg+Tsinθ (或F1=mg+Ftanθ)
F1=29N
设球对地面的压力为F2,则根据牛顿第三定律得:
F2=29N
答:(1)轻绳ab对球的拉力的大小为18N;
(2)球对地面的压力的大小为29N.
解析
解:(1)设轻绳ab与水平地面之间的夹角为θ,由于ab的长度等于球半径,所以有:
θ=30°
设轻绳ab对球的拉力为T,则有:Tcosθ=F
解得:T=18N
(2)设地面对球的支持力为F1,则有:
F1=mg+Tsinθ (或F1=mg+Ftanθ)
F1=29N
设球对地面的压力为F2,则根据牛顿第三定律得:
F2=29N
答:(1)轻绳ab对球的拉力的大小为18N;
(2)球对地面的压力的大小为29N.
如图所示,质量为m的小球用轻绳悬于O点,现用垂直于绳方向的外力拉小球,使轻绳偏离竖直方向后静止,求此时需用多大力拉球时绳的拉力正好等于外力的一半.
正确答案
解:对小球进行受力分析,受到重力、绳子的拉力以及外力F,根据平衡条件得:
T2+F2=(mg)2,又T=,
解得:F=
答:此时需用的力拉球时绳的拉力正好等于外力的一半.
解析
解:对小球进行受力分析,受到重力、绳子的拉力以及外力F,根据平衡条件得:
T2+F2=(mg)2,又T=,
解得:F=
答:此时需用的力拉球时绳的拉力正好等于外力的一半.
用两根相同的轻绳将一重物悬挂在空中,如图所示,已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,两轻绳所能承受的最大拉力均为10
N,求所挂物块的重力G不得超过多少?
正确答案
解:对点c受力分析,受到三个拉力作用,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
Fa:Fb=:1
两轻绳所能承受的最大拉力相等,故a绳拉力先达到最大值,a绳子先断;
当a绳拉力最大时,重力为:
G==
=20N
答:所挂物块的重力G不得超过20N.
解析
解:对点c受力分析,受到三个拉力作用,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
Fa:Fb=:1
两轻绳所能承受的最大拉力相等,故a绳拉力先达到最大值,a绳子先断;
当a绳拉力最大时,重力为:
G==
=20N
答:所挂物块的重力G不得超过20N.
(2015•南宁校级模拟)如图所示,水平面上A、B、C、D在以O为圆心圆周上,圆的半径为
. A、B、C、D四点固定着四个电荷量均为+2×10-5C的正点电荷,将另一质量为m=20g、电荷量为-2×10-5C的带电的小球(可视为点电荷)放置在圆心O的正上方P点,O与P的距离
,已知静电力常量为k=9×109N•m2/C2,重力加速度为g=10m/s2,为使小球能静止在P点,用劲度系数k′=10N/m,原长为L0=80cm的弹簧拉住,则弹簧上端Q到圆心O的距离为( )
正确答案
解析
解:P球处于静止状态,受力平衡,对P受力分析,受到重力、四个正电荷对P的库伦力以及弹簧弹力,合力为零,
根据库仑定律得:=0.9N,
设库仑力的方向与竖直方向的夹角为θ,根据几何关系得:,则θ=60°,
对P,根据平衡条件得:
F弹=mg+4Fcos60°=0.02×=2N,
根据胡克定律得:kx=F弹,解得:x=,
则弹簧的长度L=x+L0=0.2+0.8=1m,故A正确.
故选:A
如图所示,物体m与天花板间的动摩擦因数为μ,当力F与水平方向间夹角为θ时,物体沿天花板匀速运动,则力F的大小为多少?
正确答案
解:物体受到重力mg、推力F、天花板的压力N和滑动摩擦力,画出物体的受力图如图.
由于物体做匀速运动,则有
水平方向:Fcosθ=f
竖直方向:Fsinθ=N+mg
又f=μN
联立解得:
F=
答:力F的大小为.
解析
解:物体受到重力mg、推力F、天花板的压力N和滑动摩擦力,画出物体的受力图如图.
由于物体做匀速运动,则有
水平方向:Fcosθ=f
竖直方向:Fsinθ=N+mg
又f=μN
联立解得:
F=
答:力F的大小为.
OA、OB、OC为三段不可伸长的细绳,A端、B端固定在水平天花板上和竖直墙上,已知OB绳水平,OA绳与竖直方向的夹角θ=37°,现在OC绳下方悬挂一重物G=40N.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:
(1)OB绳拉力F1
(2)OA绳拉力F2
(3)如OA、OB绳所能承受的最大拉力均为80N(OC不会断),求所悬挂重物重力的最大值.
正确答案
解:(1、2)对物体受力分析可求得:绳OC的拉力TOC=G=40N
对节点O受力分析如图所示:
建立直角坐标系如图有:
F2cos37°=G …①
F2sin37°=F1…②
①②联立解得:F1=30N,F2=50N
(3)当OB绳达到极值80N时由①②联立解得:
F2=>80N
当OA绳达到极值80N时由①②联立解得:F1=48N<80N
所以解得悬挂物体的重力的最大值Gmax=F2cos37°=64N
答:(1)OB绳拉力F1为30N;
(2)OA绳拉力F2为50N;
(3)如OA、OB绳所能承受的最大拉力均为80N(OC不会断),所悬挂重物重力的最大值为64N.
解析
解:(1、2)对物体受力分析可求得:绳OC的拉力TOC=G=40N
对节点O受力分析如图所示:
建立直角坐标系如图有:
F2cos37°=G …①
F2sin37°=F1…②
①②联立解得:F1=30N,F2=50N
(3)当OB绳达到极值80N时由①②联立解得:
F2=>80N
当OA绳达到极值80N时由①②联立解得:F1=48N<80N
所以解得悬挂物体的重力的最大值Gmax=F2cos37°=64N
答:(1)OB绳拉力F1为30N;
(2)OA绳拉力F2为50N;
(3)如OA、OB绳所能承受的最大拉力均为80N(OC不会断),所悬挂重物重力的最大值为64N.
质量为2kg的小木块m与位于光滑水平地面上的质量为4kg的大木块 M接触.两木块之间的动摩擦因数为0.4(最大静摩檫力等于滑动摩擦力),为使小木块与大木块保持相对静止,用一水平力F作用于小木块上,如图所示,则力F的大小至少为( )(g取10m/s2 )
正确答案
解析
解:当小木块与大木块恰好保持相对静止时,M对m的静摩擦力恰好达到最大,即有:f=mg
由 f=μN,得:N==
=
=50N
对M,由牛顿第二定律得:a==
=12.5m/s2.
对整体则有:F=(M+m)a=(4+2)×12.5N=75N
即力F的大小至少为75N.
故选:C
将三个质量均为m的小球a、b、c用细线相连后(bc间无细线相连),再用细线悬挂于O点,如图所示.用力F拉小球c,使三个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持为θ=30°,则F的最小值为( )
正确答案
解析
解:静止时要将三球视为一个整体,重力为3mg,当作用于c球上的力F垂直于oa时,F最小,由正交分解法知:水平方向Fcos30°=Tsin30°,竖直方向Fsin30°+Tcos30°=3mg,解得Fmin=1.5mg.
故选:C
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