- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
(2015秋•鹤壁期末)用两根绳子吊起一个重物,如图所示,如果AO、BO绳所能承受的最大拉力均是2.0×104N,(sin37°=0.6,sin53°=0.8)求:
(1)吊起重物重力逐渐增大时,AO段和BO段哪根绳先断?(请作图判断,不须文字说明.)
(2)该装置所能吊起的重物最重是多少?
正确答案
解:(1)假设两绳均不被拉断.分析O点受力情况,作出力图,如图.由图看出,TBO<TAO,说明绳子AO的拉力先达到最大值,则知AO绳先断.
(2)由上知,当AO绳的拉力达到最大时此时所吊起的重物最重,最大重力为
G==
N
答:(1)吊起重物重力逐渐增大时,AO段绳先断.(2)该装置所能吊起的重物最重是2.5×104N.
解析
解:(1)假设两绳均不被拉断.分析O点受力情况,作出力图,如图.由图看出,TBO<TAO,说明绳子AO的拉力先达到最大值,则知AO绳先断.
(2)由上知,当AO绳的拉力达到最大时此时所吊起的重物最重,最大重力为
G==
N
答:(1)吊起重物重力逐渐增大时,AO段绳先断.(2)该装置所能吊起的重物最重是2.5×104N.
如图所示,一个半径为r、重为G的圆球,被一轻质细绳挂在竖直的光滑的墙壁上,绳与墙所成的角度为30°(绳子延长线过球心)
求:绳子对球的拉力F和墙壁对球的弹力FN的大小和方向.
正确答案
解:圆球受重力、墙壁的弹力和绳子的拉力处于平衡状态,如图所示:
由于F==
得:F=
F的方向为沿着绳子指向左上方;
由于FN=F′tan30°=Gtan30°
得:FN=G
FN的方向为垂直墙壁向右;
答:绳子对球的拉力F大小为、方向为沿着绳子指向左上方;墙壁对球的弹力FN的大小为
G、方向为垂直墙壁向右.
解析
解:圆球受重力、墙壁的弹力和绳子的拉力处于平衡状态,如图所示:
由于F==
得:F=
F的方向为沿着绳子指向左上方;
由于FN=F′tan30°=Gtan30°
得:FN=G
FN的方向为垂直墙壁向右;
答:绳子对球的拉力F大小为、方向为沿着绳子指向左上方;墙壁对球的弹力FN的大小为
G、方向为垂直墙壁向右.
(2016春•龙泉驿区校级月考)如图所示,物块通过3段轻绳悬挂,3段轻绳的结点为O,轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2=60kg的人相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物块及人都处于静止状态.已知人与水平面之间的动摩擦因数为μ=0.3,sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.要求人在水平面上不滑动.求:
(1)轻绳OB所受的拉力最大不能超过多少?
(2)物块的质量m1最大不能超过多少?
正确答案
解:(1)设轻绳OB所受的拉力最大为FBm,人与地面之间的最大静摩擦力为fmax,人在水平面上不滑动,则根据平衡条件,有:
fmax=μm2g
FBm=fmax
解得:
FBm=180N
(2)物块的质量m1最大时为m1m,人在水平面上不滑动,以结点O为研究对象,设轻绳OA对O点的作用力为FA,轻绳OB对O点的作用力为FB,则
FB=FBm
FB=FAsinθ
FAcosθ=m1mg
解得:
m1m=24kg
答:(1)轻绳OB所受的拉力最大不能超过180N;
(2)物块的质量m1最大不能超过24kg.
解析
解:(1)设轻绳OB所受的拉力最大为FBm,人与地面之间的最大静摩擦力为fmax,人在水平面上不滑动,则根据平衡条件,有:
fmax=μm2g
FBm=fmax
解得:
FBm=180N
(2)物块的质量m1最大时为m1m,人在水平面上不滑动,以结点O为研究对象,设轻绳OA对O点的作用力为FA,轻绳OB对O点的作用力为FB,则
FB=FBm
FB=FAsinθ
FAcosθ=m1mg
解得:
m1m=24kg
答:(1)轻绳OB所受的拉力最大不能超过180N;
(2)物块的质量m1最大不能超过24kg.
如图所示,A、B的重力分别为9.2N和6.4N,各接触面间的动摩擦因数均为0.2,连接墙壁与A之间的细绳MN与水平方向夹角为37°,现从A下方匀速拉出B.求:
(1)此时绳MN对A的拉力大小为多少?
(2)所需的水平拉力F为多少?
(sin37°=0.6,con37°=0.8 要求要分别画出A、B物体的受力图)
正确答案
解:(1)对A,受力如图所示,根据平衡条件,有:
水平方向:f1=μN1=Tcos37°…①
对A竖直方向有
GA=N1+Tsin37°…②
由①②并代入数据可求得 T=2N,N1=8N,
(2)对B受力分析,根据平衡条件得:
竖直方向有:N2=N1′+GB=N1+GB=14.4N
对B水平方向有:F=μN1′+μN2=4.48N
答:(1)此时绳MN对A的拉力大小为2N;
(2)所需的水平拉力F为4.48N.
解析
解:(1)对A,受力如图所示,根据平衡条件,有:
水平方向:f1=μN1=Tcos37°…①
对A竖直方向有
GA=N1+Tsin37°…②
由①②并代入数据可求得 T=2N,N1=8N,
(2)对B受力分析,根据平衡条件得:
竖直方向有:N2=N1′+GB=N1+GB=14.4N
对B水平方向有:F=μN1′+μN2=4.48N
答:(1)此时绳MN对A的拉力大小为2N;
(2)所需的水平拉力F为4.48N.
如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,物体在水平推力F作用下,沿斜面匀速下滑,斜面保持静止,求水平推力F的大小和斜面受到地面给的摩擦力.
正确答案
解:物体的受力如图,分解mg和F,在X方向和Y方向受力均平衡,则有:
mgsinθ=Fcosθ+μFN
FN=mgcosθ+Fsinθ
解得:F=
由整体法得,斜面受到地面给的摩擦力方向向左,大小为f=F=
答:水平推力F的大小和斜面受到地面给的摩擦力都是.
解析
解:物体的受力如图,分解mg和F,在X方向和Y方向受力均平衡,则有:
mgsinθ=Fcosθ+μFN
FN=mgcosθ+Fsinθ
解得:F=
由整体法得,斜面受到地面给的摩擦力方向向左,大小为f=F=
答:水平推力F的大小和斜面受到地面给的摩擦力都是.
(2015秋•荆门期末)如图所示,轻绳一端系在质量为2kg的小球上,一端连接于竖直墙上.对小球施加一个方向与水平线成θ角的拉力F,使小球静止,绳与水平线也成θ角,已知θ=60°,求拉力F的大小及轻绳的弹力.(g取10m/s2)
正确答案
解:对小球A进行受力分析如图,沿水平方向和竖直方向建立坐标系,由平衡条件得:
Fsinθ+F1sinθ-mg=0 ①
Fcosθ-F1cosθ=0 ②
联立得:N
答:拉力F的大小及轻绳的弹力的大小都是N.
解析
解:对小球A进行受力分析如图,沿水平方向和竖直方向建立坐标系,由平衡条件得:
Fsinθ+F1sinθ-mg=0 ①
Fcosθ-F1cosθ=0 ②
联立得:N
答:拉力F的大小及轻绳的弹力的大小都是N.
如图所示,光滑球重100N,球的半径10cm,绳的一端与球面上C点相连,使球靠在墙上而静止,绳子长10cm,求:球对绳子的拉力和对墙的压力各多大?
正确答案
解:对小球受力分析,如图
根据平衡条件,有
T==
=
≈115.5N
N=mgtan30°=≈57.7N
答:球对绳子的拉力约为115.5N,对墙的压力约为57.7N.
解析
解:对小球受力分析,如图
根据平衡条件,有
T==
=
≈115.5N
N=mgtan30°=≈57.7N
答:球对绳子的拉力约为115.5N,对墙的压力约为57.7N.
(2015秋•济南校级期末)如图所示,质量为25kg的小孩坐在5kg的雪橇上,大人用与水平方向成37°斜向上的大小为100N的拉力拉雪橇,使雪橇沿水平地面做匀速运动,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)地面对雪橇的支持力大小;
(2)雪橇与水平地面间的动摩擦因数的大小.
正确答案
解:(1)经对小孩和雪橇整体受力分析得:
竖直方向:Fsinθ+N=mg
解得N=mg-Fsinθ=240N
(2)水平方向:Fcosθ-f=0
其中:f=μN
解得:μ==0.33
答:(1)地面对雪橇的支持力大小为240N;(2)动摩擦因素为0.33.
解析
解:(1)经对小孩和雪橇整体受力分析得:
竖直方向:Fsinθ+N=mg
解得N=mg-Fsinθ=240N
(2)水平方向:Fcosθ-f=0
其中:f=μN
解得:μ==0.33
答:(1)地面对雪橇的支持力大小为240N;(2)动摩擦因素为0.33.
重为40N的物体与竖直墙面间的摩擦因数为μ=0.5,若用斜向上的推力F=50N托住物体,物体处于静止状态,如图所示.这时物体受到的摩擦力为多大?要使物体沿墙面匀速上滑,推力的大小应变为多大?
正确答案
解:对物体静止时受力分析并正交分解:
则:
F1=Fsin37°=30N
F2=Fcos37°=40N
在竖直方向上:
Ff+F1=G,代入数据得:
Ff=10N
物体能匀速上滑时,根据竖直方向的平衡,有:
G-F′sin37°+Ff′=0…①
根据水平方向的平衡,有:
FN′=F2′=F′cos37°…②
又:Ff′=μFN′…③
代入数据解得:F′=200N
答:静止物体受到的摩擦力是10N;物体匀速上滑,推力F的大小应变为200N.
解析
解:对物体静止时受力分析并正交分解:
则:
F1=Fsin37°=30N
F2=Fcos37°=40N
在竖直方向上:
Ff+F1=G,代入数据得:
Ff=10N
物体能匀速上滑时,根据竖直方向的平衡,有:
G-F′sin37°+Ff′=0…①
根据水平方向的平衡,有:
FN′=F2′=F′cos37°…②
又:Ff′=μFN′…③
代入数据解得:F′=200N
答:静止物体受到的摩擦力是10N;物体匀速上滑,推力F的大小应变为200N.
如图所示,质量M=2
kg的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块A与质量m=
kg的小球B相连.现用与水平方向成α=30°,大小F=10
N的力拉着球带动木块一起向右作匀速直线运动,运动中A,B保持相对静止.(g取10N/kg)求:
(1)运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ大小;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:(1)设细绳对B的拉力为T.以小球为研究对象,分析受力,作出力图如图1,由平衡条件可得:
Fcos30°=Tcosθ ①
Fsin30+Tsinθ=mg ②
代入解得,T=10N,tanθ=
,即θ=30°
(2)以木块和小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图2.再平衡条件得
Fcos30°=f
N+Fsin30°=(M+m)g
又f=μN
得到,μ=
代入解得,μ=
答:
(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角θ=30°;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ=.
解析
解:(1)设细绳对B的拉力为T.以小球为研究对象,分析受力,作出力图如图1,由平衡条件可得:
Fcos30°=Tcosθ ①
Fsin30+Tsinθ=mg ②
代入解得,T=10N,tanθ=
,即θ=30°
(2)以木块和小球组成的整体为研究对象,分析受力情况,如图2.再平衡条件得
Fcos30°=f
N+Fsin30°=(M+m)g
又f=μN
得到,μ=
代入解得,μ=
答:
(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角θ=30°;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ=.
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