• 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

(2014春•徽州区校级月考)如图所示,细绳CO与竖直方向成30°角,A、B两物体用跨过定滑轮的软绳相连.已知物体B所受重力为100N,地面对物体B的支持力为80N.试求:

(1)物体A所受的重力;

(2)物体B与地面的摩擦力;

(3)细绳CO的拉力.

正确答案

解:首先确定绳子与水平方向的夹角,选择滑轮为研究对象,受力分析如图:

由于滑轮受力平衡,所以OC的拉力应与另外两绳AC、BC的拉力合力为零,而AC、CB实际为同一绳子,所以拉力大小相同,根据力的合成AC、BC两力的合力大小等于OC的拉力大小,方向沿OC向外,即四边形ACBD是菱形,∠DCA=30°对B受力分析如图所示:

因为∠ACB=60°,所以F拉和水平方向的夹角为θ=30°

由于B物体受力平衡:

水平方向:Tcosθ=f ①

竖直方向:Tsinθ+FN=GB

已知物体B所受重力为100N,水平地面对物体B的支持力FN为80N,

由②解得:T=40N ③

把③代入①解得:f=20N

由于物体A受力平衡,所以重力等于竖直向上的绳子拉力T,得:

GA=T=40N

绳子OC的拉力大小等于AC、BC两绳子拉力的合力:

FCD=2×T×cos30°=40N

答:(1)物体A所受的重力为40N;

(2)物体B与地面间的摩擦力为20N;

(3)细绳CO所受的拉力为40N.

解析

解:首先确定绳子与水平方向的夹角,选择滑轮为研究对象,受力分析如图:

由于滑轮受力平衡,所以OC的拉力应与另外两绳AC、BC的拉力合力为零,而AC、CB实际为同一绳子,所以拉力大小相同,根据力的合成AC、BC两力的合力大小等于OC的拉力大小,方向沿OC向外,即四边形ACBD是菱形,∠DCA=30°对B受力分析如图所示:

因为∠ACB=60°,所以F拉和水平方向的夹角为θ=30°

由于B物体受力平衡:

水平方向:Tcosθ=f ①

竖直方向:Tsinθ+FN=GB

已知物体B所受重力为100N,水平地面对物体B的支持力FN为80N,

由②解得:T=40N ③

把③代入①解得:f=20N

由于物体A受力平衡,所以重力等于竖直向上的绳子拉力T,得:

GA=T=40N

绳子OC的拉力大小等于AC、BC两绳子拉力的合力:

FCD=2×T×cos30°=40N

答:(1)物体A所受的重力为40N;

(2)物体B与地面间的摩擦力为20N;

(3)细绳CO所受的拉力为40N.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两根长为L的丝线下端悬挂一质量为m,带电量分别为+q和-q的小球A和B,处于场强为E,方向水平向左的匀强电场之中,使长度也为L的连线AB拉紧,并使小球处于静止状态,求E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态.

正确答案

解:对A作受力分析.设悬点与A之间的丝线的拉力为F1,AB之间连线的拉力为F2,受力图如所示.根据平衡条件得:

F1sin60°=mg,qE=k+F1cos60°+F2

由以上二式得E=k+cot60°+

∵F2≥0,∴当E≥k+时能实现上述平衡状态.

答:当E≥k+时能实现上述平衡状态.

解析

解:对A作受力分析.设悬点与A之间的丝线的拉力为F1,AB之间连线的拉力为F2,受力图如所示.根据平衡条件得:

F1sin60°=mg,qE=k+F1cos60°+F2

由以上二式得E=k+cot60°+

∵F2≥0,∴当E≥k+时能实现上述平衡状态.

答:当E≥k+时能实现上述平衡状态.

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题型:填空题
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填空题

已知物体在倾角为α的斜面上恰能匀速下滑,则物体与斜面间的动摩擦因数是______;如果物体质量为m,当对物体施加一个沿着斜面向上的推力时恰能匀速上滑,则这个推力大小是______

正确答案

tanα

2mgsinα

解析

解:物体匀速下滑时,受力分析如图:

由平衡条件得:

f=Gsinα;N=Gcosα

又:f=μN,解得:=tanα

物体匀速上滑时:

由平衡条件得:

N=Gcosα

f=μN=μGcosα

F=Gsinα+f=Gsinα+μGcosα

将μ=tanα得:

F=2Gsinα=2mgsinα

故答案为:tanα;2mgsinα

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题型:填空题
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填空题

如图所示,吊车m和磅秤N共重500N,物体G重300N,当装置平衡时磅秤的示数是______

正确答案

100N

解析

解:先对吊车m、磅秤N、物体G整体分析,受重力和拉力,如图:

根据平衡条件,有:

F+F+2F=G

解得:

F==

再对物体G分析,受拉力F、重力和支持力,如图所示:

故N=G-F=300N-200N=100N

故答案为:100N.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•福建校级期末)如图所示,质量为m=1kg的物块A与墙之间的动摩擦因数μ=0.2.细绳一端与光滑球B相连,另一端固定在墙上,细绳与竖直墙面之间的夹角θ=37°.球B将物块A压在墙上.设滑动摩擦力等于最大静摩擦力,g取10m/s2.求:

(1)若物块A恰好静止在墙上,球B对物块A的压力大小N及球B的质量M分别为多少?

(2)若已知球B的质量M‘=8kg,现用一平行于墙的作用力F拉动物块A,使物块贴着墙面沿水平方向以a=8m/s2的加速度开始匀加速运动.则F的大小为多少?F的方向与水平方向之间的夹角为α,tanα为多少?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)

正确答案

解:(1)物块A恰好静止在墙上,则有:

f=mg=μN2

解得:

N2=50N  

以B为研究对象,根据平衡条件,有:

解得:

(2)此时球对A的压力为N1

N1=Mgtanθ=60N  

A受到墙对它水平方向的摩擦力:f′=μN1

水平方向:Fx-f′=ma

竖直方向:Fy=mg

解得:

Fx=20N   

Fy=10N

故:=10N

tanα==2

答:(1)若物块A恰好静止在墙上,球B对物块A的压力大小为60N,球B的质量M为6.7kg;

(2)若已知球B的质量M′=8kg,现用一平行于墙的作用力F拉动物块A,使物块贴着墙面沿水平方向以a=8m/s2的加速度开始匀加速运动.则F的大小为10N,F的方向与水平方向之间的夹角为α,tanα为2.

解析

解:(1)物块A恰好静止在墙上,则有:

f=mg=μN2

解得:

N2=50N  

以B为研究对象,根据平衡条件,有:

解得:

(2)此时球对A的压力为N1

N1=Mgtanθ=60N  

A受到墙对它水平方向的摩擦力:f′=μN1

水平方向:Fx-f′=ma

竖直方向:Fy=mg

解得:

Fx=20N   

Fy=10N

故:=10N

tanα==2

答:(1)若物块A恰好静止在墙上,球B对物块A的压力大小为60N,球B的质量M为6.7kg;

(2)若已知球B的质量M′=8kg,现用一平行于墙的作用力F拉动物块A,使物块贴着墙面沿水平方向以a=8m/s2的加速度开始匀加速运动.则F的大小为10N,F的方向与水平方向之间的夹角为α,tanα为2.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,用30cm的细线将质量为4×10-5 kg的带电小球P悬挂在O点下,当空中有方向为水平向右,大小为1×104N/C的匀强电场时,小球偏转37°后处在静止状态.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.

(1)分析小球的带电性质

(2)求小球的带电量

(3)求此时细线的拉力.

正确答案

解:(1)由题意知小球受力平衡,小球受力如图所示

可知小球带正电

(2)设小球带电量为q,则Eq=mgtanθ 得小球带电量为

q==3×10-8C

(3)此时细线的拉力T=T′==5×10-4N

答:(1)小球带正电.

(2)小球的带电量为3×10-8C

(3)此时细线的拉力5×10-4N.

解析

解:(1)由题意知小球受力平衡,小球受力如图所示

可知小球带正电

(2)设小球带电量为q,则Eq=mgtanθ 得小球带电量为

q==3×10-8C

(3)此时细线的拉力T=T′==5×10-4N

答:(1)小球带正电.

(2)小球的带电量为3×10-8C

(3)此时细线的拉力5×10-4N.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,用细绳将球系住挂在竖直光滑的墙壁上,绳AB所受的拉力为F1,球对墙的压力为F2.当将绳AB缩短时,力F1和F2大小的变化情况是(  )

AF1增大,F2减小

BF1减小,F2增大

CF1和F2都减小

DF1和F2都增大

正确答案

D

解析

解:以小球为研究对象,分析受力如图.

设绳子与墙的夹角为θ,由平衡条件得:F1′=,F2′=mgtanθ

根据牛顿第三定律得球对绳的拉力为:F1=F1′=

球对墙的压力为:F2=F2′=mgtanθ

把绳的长度减小,θ增加,cosθ减小,tanθ增大,则得到F1和F2都增大.

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

光滑斜面倾角α=37°,用一竖直方向的光滑挡板将球挡在斜面上,已知球重 60N.

求(1)球对斜面的压力的大小;

(2)球对挡板弹力的大小.

正确答案

解:如图所示受G、F1、F2三个力,对受力进行正交分解有:

F2cosθ=G

F2sinθ=F1

解得:F2==75N

F1=Gtanθ=45N

根据牛顿第三定律:球对斜面的压力的大小F=F2=75N;

小球对挡板的弹力为45N.

答:球对斜面的压力的大小为75N;

小球对挡板的弹力为45N.

解析

解:如图所示受G、F1、F2三个力,对受力进行正交分解有:

F2cosθ=G

F2sinθ=F1

解得:F2==75N

F1=Gtanθ=45N

根据牛顿第三定律:球对斜面的压力的大小F=F2=75N;

小球对挡板的弹力为45N.

答:球对斜面的压力的大小为75N;

小球对挡板的弹力为45N.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,光滑匀质球直径为R=20cm,质量m=4kg,轻质悬线长L=30cm,正方形物体A厚d=10cm,质量M=1.5kg,靠在竖直墙上.取g=10m/s2

(1)悬线对球的拉力;

(2)若用大小为25N、方向与墙面平行的力作用在物块A上恰能使其沿墙面水平匀速移动,求A与墙面之间的动摩擦因数.

正确答案

解:(1)设悬绳对球的拉力为T,根据平衡条件,有:

解得:

T=50N

(2)设球对A压力为FN,由平衡条件可得:

解得:

FN=30N

用f表示A和墙壁之间的摩擦力,由平衡条件可得:

f=

μ=

答:(1)悬线对球的拉力为50N;

(2)A与墙面之间的动摩擦因数为0.67.

解析

解:(1)设悬绳对球的拉力为T,根据平衡条件,有:

解得:

T=50N

(2)设球对A压力为FN,由平衡条件可得:

解得:

FN=30N

用f表示A和墙壁之间的摩擦力,由平衡条件可得:

f=

μ=

答:(1)悬线对球的拉力为50N;

(2)A与墙面之间的动摩擦因数为0.67.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角.若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力),某人用它匀速地提起重物.已知重物的质量m=10kg,人的质量M=50kg,g取10m/s2.则此时地面对人的支持力为______N;轻杆BC所受的力为______N.

正确答案

400

解析

解:(1)对重物:人匀速地提起重物,所以重物处于平衡状态,由二力平衡可得绳子上的拉力为:T=mg

对人:人受竖直向下的重力和竖直向上的支持力和绳子的拉力T,故支持力为:N=Mg-T=Mg-mg,

代入数据得:N=400N

(2)对B点受力分析如图:

由平衡条件得:F′=F=2T

由三角函数:cos30°==

解得:FBC=N

故答案为:400,

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