- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
(2015秋•成都校级月考)如图所示,某同学在地面上拉着一个质量为m=30kg的箱子匀速前进,已知箱子与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,拉力F1与水平面夹角为θ=45°,(g=10m/s2)
求:(1)绳子的拉力F1;
(2)箱子对地面的压力FN.
正确答案
解:(1)对箱子进行受力分析如图,由平衡方程得
F1cos 45°=μFN′①
FN′+F1sin 45°=mg ②
代入得:
F1cos 45°=0.5FN′③
FN′+F1sin 45°=300 ④
联立③④式得:F1=100 N,FN′=200 N,
由牛顿第三定律知箱子对地面的压力为 FN=FN′=200 N.
答:
(1)绳子的拉力F1是100 N.
(2)箱子对地面的压力FN是200N.
解析
解:(1)对箱子进行受力分析如图,由平衡方程得
F1cos 45°=μFN′①
FN′+F1sin 45°=mg ②
代入得:
F1cos 45°=0.5FN′③
FN′+F1sin 45°=300 ④
联立③④式得:F1=100 N,FN′=200 N,
由牛顿第三定律知箱子对地面的压力为 FN=FN′=200 N.
答:
(1)绳子的拉力F1是100 N.
(2)箱子对地面的压力FN是200N.
如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ.求水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为FN1和FN2.
正确答案
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:
FN1=mgtanθ
FN2=
答:水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为mgtanθ、.
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:
FN1=mgtanθ
FN2=
答:水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为mgtanθ、.
(2016•诏安县校级一模)如图所示,超市中的购物小车放在光滑的斜面上,被竖直放置的挡板挡住而静止.若小车的重力为G,斜面的倾角为45°,则挡板受到小车的挤压力为( )
正确答案
解析
解:对小车进行受力分析,受到重力、斜面的支持力以及挡板的支持力,根据平衡条件得:
由图可知:
所以:F=G
根据牛顿第三定律可知,挡板受到小车的挤压力为G.
故选:A
三段不可伸长的细绳 OA、OB、OC,悬挂一质量为m的重物,如图所示,其中OA与竖直方向的夹角为θ,OB沿水平方向,则OA、OB绳拉力大小分别为( )
正确答案
解析
解:以结点O为研究对象,分析受力情况,作出力图如图.CO绳对O点的拉力大小等于重力mg,即FCO=mg.
由平衡条件得知:CO绳的拉力FCO和OB绳的拉力FBO的合力与FAO等值、反向.由几何关系得:
FAO==
,FBO=mgtanθ,选项ABC错误,D正确.
故选D
如图所示,两细绳与水平的车项面的夹角为60°和30°,物体质量为m.当小车以大小为2g的加速度向右匀加速运动时,绳1和绳2的张力大小分别为多少?
正确答案
解:假设绳1的拉力恰好为零时,小车的加速度为a0,则
有 T2sin30°=mg,T2cos30°=ma0,解得,
a0=g
由于小车的加速度2g>a0=g,说明绳1的弹力为零,即T1=0,此时绳2与水平方向的夹角减小,根据牛顿第二定律得
T2==
mg
答:绳1和绳2的张力大小分别为0和mg.
解析
解:假设绳1的拉力恰好为零时,小车的加速度为a0,则
有 T2sin30°=mg,T2cos30°=ma0,解得,
a0=g
由于小车的加速度2g>a0=g,说明绳1的弹力为零,即T1=0,此时绳2与水平方向的夹角减小,根据牛顿第二定律得
T2==
mg
答:绳1和绳2的张力大小分别为0和mg.
如图所示,轻杆AB=14.10cm,AC=10cm,当B端挂1N重物时,BC水平;当B端挂2N重物时,AB水平.求:
(1)这两种情况下弹簧的拉力分别为多少?
(2)弹簧的原长是多少?
(3)弹簧的劲度系数k为多少?
正确答案
解:(1)当挂1N重物时,对B点受力分析如下图:
B点受重物拉力和两根绳子的拉力作用而静止,根据平衡条件,利用力三角形和△ABC相似,有:
=
①
对于直角三角形ABC,由勾股定理可知:
xBC==
=10cm ②
由①②解得:F=1N ③
当挂2N重物时,对B点受力分析如下图,利用力三角形和△ABC相似,
=
④
对于直角三角形ABC,有勾股定理可知:
=
=
=10
cm ⑤
由④⑤可得:F1=2=3.46N ⑥
(2)(3)设弹簧原长度为x0,由胡克定律得,
F=k(xBC-x0)⑦
F1=k(x′BC-x0)⑧
由②③⑤⑥⑦⑧可得:
k=33 N/m
x0=7.03cm
答:(1)这两种情况下弹簧的拉力分别为1N、3.46N;
(2)弹簧的原长是7.03cm;
(3)弹簧的劲度系数k为33 N/m.
解析
解:(1)当挂1N重物时,对B点受力分析如下图:
B点受重物拉力和两根绳子的拉力作用而静止,根据平衡条件,利用力三角形和△ABC相似,有:
=
①
对于直角三角形ABC,由勾股定理可知:
xBC==
=10cm ②
由①②解得:F=1N ③
当挂2N重物时,对B点受力分析如下图,利用力三角形和△ABC相似,
=
④
对于直角三角形ABC,有勾股定理可知:
=
=
=10
cm ⑤
由④⑤可得:F1=2=3.46N ⑥
(2)(3)设弹簧原长度为x0,由胡克定律得,
F=k(xBC-x0)⑦
F1=k(x′BC-x0)⑧
由②③⑤⑥⑦⑧可得:
k=33 N/m
x0=7.03cm
答:(1)这两种情况下弹簧的拉力分别为1N、3.46N;
(2)弹簧的原长是7.03cm;
(3)弹簧的劲度系数k为33 N/m.
氢气球重16N,空气对它的浮力为22N,由于受水平风力的作用,使系氢气球的绳子和地面成60°角,求
(1)绳子所受拉力的大小;
(2)水平风力的大小.
正确答案
解:受力分析如图,水平方向上平衡有:Tcos60°=F
竖直方向平衡有:Tsin60°+mg=F浮
解得:T=4N
F=2N
答:(1)绳子所受拉力的大小4N;
(2)水平风力的大小为2N.
解析
解:受力分析如图,水平方向上平衡有:Tcos60°=F
竖直方向平衡有:Tsin60°+mg=F浮
解得:T=4N
F=2N
答:(1)绳子所受拉力的大小4N;
(2)水平风力的大小为2N.
如图所示,是一种测定风作用力的仪器的原理图,它能自动随着风的转向而转向,使风总从图示方向吹向小球P.P是质量为m的金属球,固定在一细长刚性金属丝下端,能绕悬挂点O在竖直平面内转动.无风时金属丝自然下垂,有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ,角θ大小与风力大小有关.如果m=0.1kg,θ=300,重力加速度g=10m/s2,则对应的风力大小约为(
≈1.732)( )
正确答案
解析
解:以金属球为研究对象,分析受力情况:金属球受到重力mg、水平向左的风力F和金属丝的拉力T,作出力图如图,根据平衡条件得到:
F=mgtanθ=0.1×10×=0.577N
故选:D
如图所示,表面光滑、质量不计的尖劈,插在缝A、B之间,尖劈的一个角为α,在尖劈背上加一压力F,则尖劈对A侧压力和对B侧压力分别为多大?(在图上画出力的示意图)
正确答案
解:将F按照作用效果分解为图示两个方向,根据平行四边形定则如图所示,根据三角函数关系得:
F1=
F2=
答:尖劈对A侧的压力为,对B侧的压力为
.
解析
解:将F按照作用效果分解为图示两个方向,根据平行四边形定则如图所示,根据三角函数关系得:
F1=
F2=
答:尖劈对A侧的压力为,对B侧的压力为
.
一轻绳通过无摩擦的定滑轮与在倾角为30°的光滑斜面上的物体m1连接,另一端和套在竖直光滑杆上的物体m2连接.已知定滑轮到杆的距离为
m.开始时用手托住m2,使AB连线沿水平方向,放手后当m2下滑1m时,m1、m2恰受力平衡如图所示.试求:
(1)m2在下滑过程中的最大速度.
(2)m2沿竖直杆能够向下滑动的最大距离.
正确答案
解:(1)以两个物体组成的系统为研究对象,只有重力对系统做功,其机械能守恒,当m1和m2受力恰好平衡时,速度最大,则有
m2gh=m1g()sin30°+
m
+
m
当物体m2由图中位置从静止开始下滑1m时,由几何关系得知,拉m2的绳子与竖直方向的夹角为60°
则v1m=v2mcos60°
由平衡条件得:
Tcos60°=m2g,T=m1gsin30°,
则得,m1=4m2
由题,r=m,h=1m,联立解得,vm=2.15m/s
(2)设m2下滑的最大距离为x,此时两个物体的速度均为零,则有
m2gx=m1g(-r)sin30°
代入解得,x=2.3m
答:(1)m2下滑过程中的最大速度是2.15m/s.
(2)m2下滑的最大距离是2.3m.
解析
解:(1)以两个物体组成的系统为研究对象,只有重力对系统做功,其机械能守恒,当m1和m2受力恰好平衡时,速度最大,则有
m2gh=m1g()sin30°+
m
+
m
当物体m2由图中位置从静止开始下滑1m时,由几何关系得知,拉m2的绳子与竖直方向的夹角为60°
则v1m=v2mcos60°
由平衡条件得:
Tcos60°=m2g,T=m1gsin30°,
则得,m1=4m2
由题,r=m,h=1m,联立解得,vm=2.15m/s
(2)设m2下滑的最大距离为x,此时两个物体的速度均为零,则有
m2gx=m1g(-r)sin30°
代入解得,x=2.3m
答:(1)m2下滑过程中的最大速度是2.15m/s.
(2)m2下滑的最大距离是2.3m.
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