• 用牛顿运动定律解决问题(二)
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题型:简答题
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简答题

如图所示,A、B重力分别是GA=10N,GB=2N,α=60°,A、B处于静止状态.求物体A受到的摩擦力是多大?地面给A的支持力是多大?

正确答案

解:先对B物体受力分析,受重力和拉力,物体A保持静止状态,故拉力等于B的重力;

再对A物体受力分析,受重力支持力、静摩擦力和拉力,根据平衡条件可得:

水平方向:f=Tcos60°

竖直方向:Tsin60°+FN=GA

其中:T=GB

联立以上各式可得:

f=1N

答:物体A受到的摩擦力是1N,地面给A的支持力是(10-)N.

解析

解:先对B物体受力分析,受重力和拉力,物体A保持静止状态,故拉力等于B的重力;

再对A物体受力分析,受重力支持力、静摩擦力和拉力,根据平衡条件可得:

水平方向:f=Tcos60°

竖直方向:Tsin60°+FN=GA

其中:T=GB

联立以上各式可得:

f=1N

答:物体A受到的摩擦力是1N,地面给A的支持力是(10-)N.

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题型:简答题
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简答题

竖直放置的一对平行金属板的左极板上,用长为l的轻质绝缘细线悬挂一个带电量为q质量为 m的小球,将平行金属板按如图所示的电路图连接.当滑动变阻器R在a位置时,绝缘线与左极板的夹角为θ1=30°,当将滑片缓慢地移动到b位置时,夹角为θ2=60°.两板间的距离大于l,重力加速度为g.问:

(1)小球在上述两个平衡位置时,平行金属板上电势差之比U1:U2=?

(2)若保持变阻器滑片位置在a处不变,对小球再施加一个拉力,使绝缘线与竖直方向的夹角从θ1=30°缓慢地增大到θ2=60°,则此过程中拉力做的功W=?

正确答案

解:(1)小球处于静止状态,受力情况如图所示:

由平衡条件得:=tanθ

设两极板间的距离为d,则U=Ed      

所以:在两个平衡位置时,两金属板间电势差之比为:U1:U2=tan30°:tan60°=1:3

(2)设该过程拉力对小球做功W,用动能定理得:W+qEl(sin60°-sin30°)-mgl(cos30°-cos60°)=0

又  qE=mgtan30°

解得  

答:(1)小球在上述两个平衡位置时,平行金属板上电势差之比U1:U2=1:3.

(2)若保持变阻器滑片位置在a处不变,对小球再施加一个拉力,使绝缘线与竖直方向的夹角从θ1=30°缓慢地增大到θ2=60°,则此过程中拉力做的功

解析

解:(1)小球处于静止状态,受力情况如图所示:

由平衡条件得:=tanθ

设两极板间的距离为d,则U=Ed      

所以:在两个平衡位置时,两金属板间电势差之比为:U1:U2=tan30°:tan60°=1:3

(2)设该过程拉力对小球做功W,用动能定理得:W+qEl(sin60°-sin30°)-mgl(cos30°-cos60°)=0

又  qE=mgtan30°

解得  

答:(1)小球在上述两个平衡位置时,平行金属板上电势差之比U1:U2=1:3.

(2)若保持变阻器滑片位置在a处不变,对小球再施加一个拉力,使绝缘线与竖直方向的夹角从θ1=30°缓慢地增大到θ2=60°,则此过程中拉力做的功

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为m的物块在固定斜面上受平行斜面向上的拉力F的作用而匀速向上运动,斜面的倾角为30°,物块与斜面间的动摩擦因数,则拉力F的大小为多少?

正确答案

解:受力分析如图所示,

可沿斜面向上为x轴正方向,垂直斜面向上为y轴正方向建立直角坐标系,将重力向x轴及y轴分解,因物体处于平衡状态,由共点力的平衡条件可知:

平行于斜面方向:F-mgsinα-f=0;

垂直于斜面方向:FN-mgcosα=0;

其中f=μFN

由以上三式解得:F=mgsinα+μmgcosα=mg(sinα+μcosα)=mg(+×)=

答:拉力F的大小为

解析

解:受力分析如图所示,

可沿斜面向上为x轴正方向,垂直斜面向上为y轴正方向建立直角坐标系,将重力向x轴及y轴分解,因物体处于平衡状态,由共点力的平衡条件可知:

平行于斜面方向:F-mgsinα-f=0;

垂直于斜面方向:FN-mgcosα=0;

其中f=μFN

由以上三式解得:F=mgsinα+μmgcosα=mg(sinα+μcosα)=mg(+×)=

答:拉力F的大小为

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题型:简答题
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简答题

如图所示,水平放置的两导轨P、Q间的距离L=0.5m,垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度B=2T.垂直于导轨放置的ab棒中点系水平细线,线跨过光滑定滑轮挂上G=3N的物块.已知ab棒与导轨间的最大静摩擦力为2N,电源的电动势E=10V;内阻r=1Ω,导轨的电阻及ab棒的电阻均不计,细线质量不计,ab棒始终静止在导轨上.求:

(1)判定磁感应强度B的方向并说明依据.

(2)求滑动变阻器R的可能值.

正确答案

解:(1)根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左,根据左手定则,磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上.

(2)滑动变阻器R取最大值时,流过ab棒电流最小,安培力最小,最大静摩擦力向左,

有:F+f=G  且 F=BIL,I=

所以有:      

解得:R=9Ω

当滑动变阻器R取最小值时,流过ab棒电流最大,安培力最大,最大静摩擦力向右,

有:F=G+f,

即:

解得:R=1Ω

ab棒始终静止在轨道上,滑动变阻器R的可能取值在1Ω至9Ω之间均可.

答:(1)根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左,根据左手定则,磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上.

(2)滑动变阻器R的范围为1Ω至9Ω之间.

解析

解:(1)根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左,根据左手定则,磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上.

(2)滑动变阻器R取最大值时,流过ab棒电流最小,安培力最小,最大静摩擦力向左,

有:F+f=G  且 F=BIL,I=

所以有:      

解得:R=9Ω

当滑动变阻器R取最小值时,流过ab棒电流最大,安培力最大,最大静摩擦力向右,

有:F=G+f,

即:

解得:R=1Ω

ab棒始终静止在轨道上,滑动变阻器R的可能取值在1Ω至9Ω之间均可.

答:(1)根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左,根据左手定则,磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上.

(2)滑动变阻器R的范围为1Ω至9Ω之间.

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题型: 单选题
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单选题

超市货架陈列着四个完全相同的篮球,不计摩擦,挡板均竖直,则4球中对圆弧面压力最小的球是(  )

Aa球

Bb球

Cc球

Dd球

正确答案

D

解析

解:对球受力分析,如图所示:

设圆弧面切线与水平方向的夹角为α,根据平衡条件,有:

N=

故α越小,N越小,故支持力最小的是d球,根据牛顿第三定律,压力最小的也是d球;

故选:d

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•商丘期末)在倾角为37°的斜面上放着一个质量M=2kg的物体A,由轻绳与质量为m的物体B相连,物体A与斜面的动摩擦因数μ=0.5.如图所示,A和B都处于静止状态,求B物体的质量.(g取10N/kg,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

正确答案

解:将A物体所受的重力分解为沿斜面向下的分力GA1和垂直斜面向下的GA2,则有:

GA1=Mgsin37°=20×0.6=12N

当A与斜面间的摩擦力向下,达到最大静摩擦力时,绳子拉力最大,此时有:

Tmax=μMgcos37°+GA1=0.5×20×0.8+12=20N

对于物体B:绳子拉力T与重力GB平衡,因此mBmaxg=Tmax

解得:

当A与斜面间的摩擦力向上,达到最大静摩擦力时,绳子拉力最小,此时有:

Tmin=GA1-μMgcos37°=12-0.5×20×0.8=4N,

对于物体B:绳子拉力T与重力GB平衡,因此mBming=Tmin

解得:

所以B物体的质量的范围为0.4kg≤mB≤2kg.

答:B物体的质量的范围为0.4kg≤mB≤2kg.

解析

解:将A物体所受的重力分解为沿斜面向下的分力GA1和垂直斜面向下的GA2,则有:

GA1=Mgsin37°=20×0.6=12N

当A与斜面间的摩擦力向下,达到最大静摩擦力时,绳子拉力最大,此时有:

Tmax=μMgcos37°+GA1=0.5×20×0.8+12=20N

对于物体B:绳子拉力T与重力GB平衡,因此mBmaxg=Tmax

解得:

当A与斜面间的摩擦力向上,达到最大静摩擦力时,绳子拉力最小,此时有:

Tmin=GA1-μMgcos37°=12-0.5×20×0.8=4N,

对于物体B:绳子拉力T与重力GB平衡,因此mBming=Tmin

解得:

所以B物体的质量的范围为0.4kg≤mB≤2kg.

答:B物体的质量的范围为0.4kg≤mB≤2kg.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点是球心,碗的内表面光滑.一根轻质杆的两端固定有1、2两个小球,两球的质量分别为m1、m2.当它们静止时,1、2两球与碗的球心O点的连线与水平成分别成60°和30°角.则两球的质量之比m1:m2=______;碗对1、2两球的弹力F1和F2的大小之比F1:F2=______

正确答案

:1

:1

解析

解:选取两小球和杆组成的整体为研究对象,受力分析并正交分解如图1:

由平衡条件得:F1在水平方向的分力F′和F2在水平方向的分力F″大小相等.

即:F1cos60°=F2cos30°

所以:==

再以球1为研究对象,分析受力如图2,根据平衡条件得F与m1g的合力与F1等大反向,图中两个阴影三角形相似,则得:

   =

同理,以球2为研究对象,得到=

则得:=

解得:m1:m2=:1.

故答案为::1;:1

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题型:简答题
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简答题

质量m=5kg的物体在20N的水平拉力作用下,恰能在水平地面上做匀速直线运动.若改用与水平方向成θ=37°角的力推物体,仍要使物体在水平地面上匀速滑动,所需推力应为多大?(g=10N/kg,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

正确答案

解:用水平力拉时,物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力,根据平衡条件,有:

f=μmg

解得:

改用水平力推物体时,对物块受力分析,并建正交坐标系如图:

由FX=0得:Fcosθ=f      ①

由FY=0得:N=mg+Fsinθ   ②

其中:f=μN         ③

解以上各式得:

F=35.7N

答:要使物体在水平地面上匀速滑动,所需推力应为35.7N.

解析

解:用水平力拉时,物体受重力、支持力、拉力和滑动摩擦力,根据平衡条件,有:

f=μmg

解得:

改用水平力推物体时,对物块受力分析,并建正交坐标系如图:

由FX=0得:Fcosθ=f      ①

由FY=0得:N=mg+Fsinθ   ②

其中:f=μN         ③

解以上各式得:

F=35.7N

答:要使物体在水平地面上匀速滑动,所需推力应为35.7N.

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题型: 单选题
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单选题

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°.两小球的质量比为(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:m2球保持静止状态,对其受力分析,受重力和拉力,二力平衡,故

F=m2g         ①

再对m1球受力分析,如图

根据共点力平衡条件

x方向:Fcos60°-Ncos60°=0       ②

y方向:Fsin60°+Nsin60°-m1g=0   ③

由①②③代入数据解得

=

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为10kg的物体放在倾角为37°的粗糙斜面上,物体恰好可以匀速下滑,(其中sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

(1)物体与斜面间的动摩擦因数.

(2)为使物体可以匀速上滑,需加多大的沿斜面向上方向的推力?

(3)若推力为150N,物体的加速度为多少?

正确答案

解:(1)物体匀速下滑时受力分析如图所示:

设物体与木板间的动摩擦因数为μ,木板倾角为θ,则有:

垂直于木板方向:

mgcosθ=FN …①

平行于木板方向:

mgsinθ=μFN …②

解得:

μ=tanθ=0.75…③

(2)为使物体可以匀速上滑,受力分析如图所示,

平行于木板方向:

F=mgsinθ+μFN …④

联立①③④得:

F=μmgcosθ+mgsinθ

代入数值得:

F=100×0.6+0.75×100×0.8=120N

(3)若推力增加为为150N,即推力增加了30N,其余力不变,故合力为30N,平行斜面向上,根据牛顿第二定律,有:

a=

答:(1)物体与木板间的动摩擦因数为0.75;

(2)平行于木板推力为120N;

(3)若推力为150N,物体的加速度为3m/s2

解析

解:(1)物体匀速下滑时受力分析如图所示:

设物体与木板间的动摩擦因数为μ,木板倾角为θ,则有:

垂直于木板方向:

mgcosθ=FN …①

平行于木板方向:

mgsinθ=μFN …②

解得:

μ=tanθ=0.75…③

(2)为使物体可以匀速上滑,受力分析如图所示,

平行于木板方向:

F=mgsinθ+μFN …④

联立①③④得:

F=μmgcosθ+mgsinθ

代入数值得:

F=100×0.6+0.75×100×0.8=120N

(3)若推力增加为为150N,即推力增加了30N,其余力不变,故合力为30N,平行斜面向上,根据牛顿第二定律,有:

a=

答:(1)物体与木板间的动摩擦因数为0.75;

(2)平行于木板推力为120N;

(3)若推力为150N,物体的加速度为3m/s2

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