- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,悬挂在天花板下重120N的小球,在恒定的水平风力作用下偏离了竖直方向θ=30°角,求风对小球的作用力和绳子的拉力.
正确答案
解:对小球进行受力分析,设风对小球的作用力F1,绳子对小球的拉力为F2.根据共点力平衡得:
F2cosθ=mg
F2sinθ=F1
解得,
答:风对小球的作用力为,绳子的拉力为
.
解析
解:对小球进行受力分析,设风对小球的作用力F1,绳子对小球的拉力为F2.根据共点力平衡得:
F2cosθ=mg
F2sinθ=F1
解得,
答:风对小球的作用力为,绳子的拉力为
.
春节前夕,某酒店悬挂一质量为3kg的灯笼,如图BO为一端带有铰链的轻质细杆,长1.5m,AO、OC为轻质的细绳,AO长2.0m,A、B两点固定在相距为2.5m的竖直墙上.(g=10m/s2).
(1)在图中作出细绳AO与杆BO对O点的作用力方向;
(2)求绳AO与杆BO对O点的作用力大小.
正确答案
解:(1)细绳AO对O点的拉力沿绳子向上,轻杆对O点的作用沿杆向上,作出力图如图.
(2)由平衡条件得知:F1与F2的合力与重力mg等值、反向.根据平行四边形定则作出F1与F2的合力,根据三角形相似得
=
=
得:绳的拉力为F1=mg=
=
=24N
杆的弹力为F2=mg=
mg=
=18N
答:
(1)如上图所示;
(2)绳AO对O点的作用力大小为24N.杆BO对O点的作用力大小为18N.
解析
解:(1)细绳AO对O点的拉力沿绳子向上,轻杆对O点的作用沿杆向上,作出力图如图.
(2)由平衡条件得知:F1与F2的合力与重力mg等值、反向.根据平行四边形定则作出F1与F2的合力,根据三角形相似得
=
=
得:绳的拉力为F1=mg=
=
=24N
杆的弹力为F2=mg=
mg=
=18N
答:
(1)如上图所示;
(2)绳AO对O点的作用力大小为24N.杆BO对O点的作用力大小为18N.
(2015秋•扶沟县期末)如图,物体的质量为m,三根细绳在O点结在一起,取O点(结点)为研究对象,求O点受到AO绳的拉力F1、BO绳的拉力F2以及重物对它的拉力T三个力的大小.
正确答案
解:以结点为研究对象,分析受力情况:三根细线的拉力.重物对O点的拉力等于mg.
作出力图如图.
根据平衡条件得:
F1=mgcotθ
F2=
答:O点受到AO绳的拉力为mgcotθ,BO绳的拉力为,重物对它的拉力为mg.
解析
解:以结点为研究对象,分析受力情况:三根细线的拉力.重物对O点的拉力等于mg.
作出力图如图.
根据平衡条件得:
F1=mgcotθ
F2=
答:O点受到AO绳的拉力为mgcotθ,BO绳的拉力为,重物对它的拉力为mg.
如图所示,质量为m的物体放在粗糙水平面上,它与水平面间的滑动摩擦因数为μ,在与水平面成θ角的斜向上的拉力F作用下匀速向右运动.求拉力F的大小.
正确答案
解:对物体受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据共点力平衡条件有:
水平方向:Fcosθ-f=0
竖直方向:Fsinθ+N-mg=0
其中:f=μN
联立解得:F=
答:拉力F的大小为.
解析
解:对物体受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据共点力平衡条件有:
水平方向:Fcosθ-f=0
竖直方向:Fsinθ+N-mg=0
其中:f=μN
联立解得:F=
答:拉力F的大小为.
如图所示,细绳跨过一个尺寸很小的定滑轮,系住一个质量一定的大球,斜面固定不动,不计一切摩擦,当左侧用力拉动细绳使球缓慢上升一小段距离S时,球对斜面的压力将( )
正确答案
解析
解:
如图,根据小球平衡可知:
sinθ=0 ①
Fcosθ-mgsinα=0 ②
由题意知,随着小球上升,拉力与斜面方向的夹角θ增大,cosθ将减小,由②式得,拉力F将增大.
又由于sinθ也增大,则由①可得N增大.
根据牛顿第三定律知,小球对斜面的压力增大,故BCD错误,A正确.
故选:A.
如图所示,在倾角为α的斜面上,一质量为m的小球被竖直的木板挡住,不计一切摩擦,则小球对斜面的压力为( )
正确答案
解析
解:如图建立坐标系对小球进行受力分析,运用合成法如图:
根据平衡条件和三角函数关系知:FN2=
故选:C.
(2015秋•南充期末)如图所示,质量为m=3kg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=8
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θ=30°;
设轻绳ab对球的拉力为T,则根据平衡条件,水平方向,有:
Tcosθ=F
解得:
T=16N
(2)设地面对球的支持力为F1,则根据平衡条件,竖直方向,有:
F1=mg+Tsinθ (或F1=mg+Ftanθ)
解得:F1=38N
设球对地面的压力为F2,则根据牛顿第三定律得:
F2=38N
答:(1)轻绳ab对球的拉力的大小为16N;
(2)球对地面的压力的大小为38N.
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θ=30°;
设轻绳ab对球的拉力为T,则根据平衡条件,水平方向,有:
Tcosθ=F
解得:
T=16N
(2)设地面对球的支持力为F1,则根据平衡条件,竖直方向,有:
F1=mg+Tsinθ (或F1=mg+Ftanθ)
解得:F1=38N
设球对地面的压力为F2,则根据牛顿第三定律得:
F2=38N
答:(1)轻绳ab对球的拉力的大小为16N;
(2)球对地面的压力的大小为38N.
如图所示,在倾角为θ的光滑固定斜面上,劲度系数分别为k1、k2的两个轻弹簧平行于斜面悬挂着,k1在上 k2在下,两弹簧之间有一质量为m1的重物,现用力F(未知)沿斜面向上缓慢推动m2,当两弹簧的总长等于两弹簧的原长之和时,
求:(1)k1轻弹簧的形变量
(2)m1上移的距离
(3)推力F的大小.
正确答案
解:(1)设k1轻弹簧的形变量为x,则由题意两弹簧的总长等于两弹簧的原长之和,则知k1的伸长量与k2的压缩量相等,
由m1重物平衡得:k1x+k2x=m1gsinθ,解得:x=
(2)k1原来的伸长量为
则由几何关系得,m1上移的距离为:S=x0-x=-
(3)对m2重物平衡可知:F=m2gsinθ+k2x=m2gsinθ+
答:
(1)k1轻弹簧的形变量是.
(2)m1上移的距离是-
.
(3)推力F的大小是m2gsinθ+.
解析
解:(1)设k1轻弹簧的形变量为x,则由题意两弹簧的总长等于两弹簧的原长之和,则知k1的伸长量与k2的压缩量相等,
由m1重物平衡得:k1x+k2x=m1gsinθ,解得:x=
(2)k1原来的伸长量为
则由几何关系得,m1上移的距离为:S=x0-x=-
(3)对m2重物平衡可知:F=m2gsinθ+k2x=m2gsinθ+
答:
(1)k1轻弹簧的形变量是.
(2)m1上移的距离是-
.
(3)推力F的大小是m2gsinθ+.
如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质的支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角θ.设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2.则F2=______.
正确答案
解析
解:以O点为研究对象,受力如图所示:
由受力图结合几何关系可得:
F1=mgtanθ
故答案为:.
鸵鸟是当今世界上最大的鸟.有人说它不会飞是因为翅膀退化了,如果鸵鸟长了一副与身体大小成比例的翅膀,它是否就能飞起来呢?这是一个使人极感兴趣的问题,试阅读下列材料并填写其中的空白处.
鸟飞翔的必要条件是空气的上举力F至少与体重G=mg平衡,鸟扇动翅膀获得的上举力可表示为F=cSv2,式中S为鸟翅膀的面积,v为鸟飞行的速度,c是恒量,鸟类能飞起的条件是F≥G,即v≥______,取等号时的速率为临界速率.
我们作一个简单的几何相似性假设.设鸟的几何线度为l,质量m∝体积∝I3,S∝l2,于是起飞的临界速率 v∝.燕子的滑翔速率最小大约为20km/h,而鸵鸟的体长大约是燕子的25倍,从而跑动起飞的临界速率为______km/h,而实际上鸵鸟的奔跑速度大约只有40km/h,可见,鸵鸟是飞不起来的,我们在生活中还可以看到,像麻雀这样的小鸟,只需从枝头跳到空中,用翅膀拍打一两下,就可以飞起来.而像天鹅这样大的飞禽,则首先要沿着地面或水面奔跑一段才能起飞,这是因为小鸟的______,而天鹅的______.
正确答案
解:(1)根据题意,鸟类能飞起的条件是:
F≥G
鸟扇动翅膀获得的上举力可表示为:
F=cSv2,
联立解得:
v≥
(2)根据题意,起飞的临界速率:
v∝;
鸵鸟的体长大约是燕子的25倍,故:
故v鸵=5v燕=100km/h
鸵鸟起飞的临界速率约为100km/h,而实际上鸵鸟的速率约为40km/h,可见鸵鸟是飞不起来的.
小鸟的几何线度小,而天鹅的几何线度大,故小鸟容易起飞,而天鹅难起飞;
故答案为:
(1);
(2)100,几何线度小,几何线度大.
解析
解:(1)根据题意,鸟类能飞起的条件是:
F≥G
鸟扇动翅膀获得的上举力可表示为:
F=cSv2,
联立解得:
v≥
(2)根据题意,起飞的临界速率:
v∝;
鸵鸟的体长大约是燕子的25倍,故:
故v鸵=5v燕=100km/h
鸵鸟起飞的临界速率约为100km/h,而实际上鸵鸟的速率约为40km/h,可见鸵鸟是飞不起来的.
小鸟的几何线度小,而天鹅的几何线度大,故小鸟容易起飞,而天鹅难起飞;
故答案为:
(1);
(2)100,几何线度小,几何线度大.
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