• 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,重为30N的球放在挡板AC、BC之间,在挡板AC、BC与水平面的夹角为60°,求:(1)重力的两个分力?

(2)若它与两个接触面的动摩擦因数μ=0.4,则当沿圆柱体轴线方向的拉力F为多大时,圆柱体可沿槽匀速运动?

正确答案

解:将圆柱所受的重力分解为垂直于斜面的两个分力,如右图所示.

则两分力的大小为F1=F2=G=100 N,圆柱对两斜面的压力大小均为FN=100 N.

为使圆柱沿槽匀速运动,沿轴线的拉力F应跟圆柱体在槽的两侧面上所受的摩擦力是平衡力,故:F=2μFN=2×0.25×100 N=50 N

答:沿圆柱体轴线方向的拉力为50N时,圆柱体可沿槽匀速运动.

解析

解:将圆柱所受的重力分解为垂直于斜面的两个分力,如右图所示.

则两分力的大小为F1=F2=G=100 N,圆柱对两斜面的压力大小均为FN=100 N.

为使圆柱沿槽匀速运动,沿轴线的拉力F应跟圆柱体在槽的两侧面上所受的摩擦力是平衡力,故:F=2μFN=2×0.25×100 N=50 N

答:沿圆柱体轴线方向的拉力为50N时,圆柱体可沿槽匀速运动.

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简答题

如图所示,假设犁地时阻力恒为810N,后面的人只是轻扶着犁而不施加推力,绳子与水平方向夹角θ=53°不变,当犁地过程中保持以0.5m/s匀速前进时,绳上拉力需多大?(sin53°=0.8,cos53°=0.6)

正确答案

解:分析犁的受力情况,如图所示.

犁在水平方向受力平衡,根据平衡条件可得:

  Fcos53°-Ff=0

代入数据解得:F==N=1350N.

答:绳上拉力需1350N.

解析

解:分析犁的受力情况,如图所示.

犁在水平方向受力平衡,根据平衡条件可得:

  Fcos53°-Ff=0

代入数据解得:F==N=1350N.

答:绳上拉力需1350N.

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简答题

如图所示,物体A、B的重力分别为GA、GB均处于静止状态,不计滑轮与绳的摩擦,求地面对A的支持力和摩擦力.(α已知)

正确答案

解:先对B物体受力分析,受重力和拉力,故拉力等于T=GB

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=Tcosα

竖直方向:Tsinα+FN=GA

其中:T=GB

联立以上各式可得:

f=GBcosα,FN=GA-GBsinα

答:地面对A的支持力为GA-GBsinα,摩擦力为GBcosα.

解析

解:先对B物体受力分析,受重力和拉力,故拉力等于T=GB

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=Tcosα

竖直方向:Tsinα+FN=GA

其中:T=GB

联立以上各式可得:

f=GBcosα,FN=GA-GBsinα

答:地面对A的支持力为GA-GBsinα,摩擦力为GBcosα.

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简答题

如图所示,质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O.轻绳OB水平且B端与放置在水平面上的质量为m2的物体乙相连,轻绳OA与竖直方向的夹角θ=37°,物体甲、乙均处于静止状态.(已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大?

正确答案

解:以结点O为研究对象,受到三个拉力作用,作出力图,其中物体甲对O点拉力等于物体甲的重力,即F=m1g.

根据平衡条件得

轻绳OA的拉力FOA==m1g

轻绳OB的拉力FOB=m1gtanθ=m1g

答:轻绳OA、OB受到的拉力分别是m1g和m1g.

解析

解:以结点O为研究对象,受到三个拉力作用,作出力图,其中物体甲对O点拉力等于物体甲的重力,即F=m1g.

根据平衡条件得

轻绳OA的拉力FOA==m1g

轻绳OB的拉力FOB=m1gtanθ=m1g

答:轻绳OA、OB受到的拉力分别是m1g和m1g.

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简答题

如图所示,原长分别为L1和L2,劲度系数分别为k1、k2的轻弹簧竖直悬挂在天花板上,两弹簧之间有一质量为m1的物体,最下端挂着质量为m2的另一物体,整个装置处于静止状态,求:

(1)这时两弹簧的总长.

(2)若用一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢的向上托起,直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到下面物体的压力.

正确答案

解:(1)以m1m2整体为研究对象进行受力分析,根据平衡条件有:k1△x1=m1g+m2g ①

以m2为研究对象,有:m2g=k2△x2  ②

两弹簧的总长L=L1+L2+△x1+△x2   ③

联立①②③得:L=L1+L2+

(2)当两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时,下面弹簧的压缩量应等于上面弹簧的伸长量,设为x,

对m1受力分析得:m1g=k1x+k2x…①

对平板和m1整体受力分析得:

FN=m2g+k2x…②

根据牛顿第三定律,有

FN′=FN…③

解得:FN′=m1g+m2g

答:(1)两弹簧的总长L1+L2+

(2)平板受到下面物体的压力为m1g+m2g.

解析

解:(1)以m1m2整体为研究对象进行受力分析,根据平衡条件有:k1△x1=m1g+m2g ①

以m2为研究对象,有:m2g=k2△x2  ②

两弹簧的总长L=L1+L2+△x1+△x2   ③

联立①②③得:L=L1+L2+

(2)当两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时,下面弹簧的压缩量应等于上面弹簧的伸长量,设为x,

对m1受力分析得:m1g=k1x+k2x…①

对平板和m1整体受力分析得:

FN=m2g+k2x…②

根据牛顿第三定律,有

FN′=FN…③

解得:FN′=m1g+m2g

答:(1)两弹簧的总长L1+L2+

(2)平板受到下面物体的压力为m1g+m2g.

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简答题

(2015秋•内江期末)如图所示,重力为G的光滑小球卡在竖直放置的槽中,球与槽的A、B两点接触,其中,A点与球心O的连线AO与竖直方向的夹角θ=30°,那么,小球A、B两点的压力大小分别为NA=______、NB=______

正确答案

解:分析小球受力情况:重力G、A点的支持力NA′和B点的支持力NB′,根据平衡条件得知,NA′和NB′的合力F与重力G等大、反向,即F=G.由图可得:

NA′==

NB′=Ftan30°=

根据牛顿第三定律可知:

NA=NA′=

NB=NB′=

故答案为:

解析

解:分析小球受力情况:重力G、A点的支持力NA′和B点的支持力NB′,根据平衡条件得知,NA′和NB′的合力F与重力G等大、反向,即F=G.由图可得:

NA′==

NB′=Ftan30°=

根据牛顿第三定律可知:

NA=NA′=

NB=NB′=

故答案为:

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简答题

用绳子将鸟笼挂在一根横梁上,如图所示.若鸟笼重20N,求绳子OA和OB的拉力各是多大?

正确答案

解:对结点受力分析,由平衡条件知:F=G=20N

运用合成法作图如图,

由几何知识得:

 F1=Gcos30°=20×N=10N

 F2=Gsin30°=20×0.5=10N

答:绳子OA和OB的拉力分别为10N和10N

解析

解:对结点受力分析,由平衡条件知:F=G=20N

运用合成法作图如图,

由几何知识得:

 F1=Gcos30°=20×N=10N

 F2=Gsin30°=20×0.5=10N

答:绳子OA和OB的拉力分别为10N和10N

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简答题

如图所示,质量为m=2.6kg的金属块放在水平地面上,在与水平方向成θ=37°角斜向上、大小为F=10N的拉力作用下,向右做匀速直线运动.重力加速度取g=10m/s2.求金属块与桌面间的滑动摩擦因数.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

正确答案

解:

对金属块受力分析,受到重力mg、拉力F、支持力N、和摩擦力f四个力的作用,并对拉力F进行正交分解.

在竖直方向上:N+Fsinθ=mg…①

在水平方向上:Fcosθ=μN…②

①②两式联立得:

答:金属块与桌面间的滑动摩擦因数为0.4.

解析

解:

对金属块受力分析,受到重力mg、拉力F、支持力N、和摩擦力f四个力的作用,并对拉力F进行正交分解.

在竖直方向上:N+Fsinθ=mg…①

在水平方向上:Fcosθ=μN…②

①②两式联立得:

答:金属块与桌面间的滑动摩擦因数为0.4.

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简答题

如图所示,轻绳挂一质量为m=4.0kg的小球,现对小球施加一个水平拉力F,使小球静止在绳子与竖直方向成60°的位置上,g取10m/s2.求:

(1)水平拉力大小;

(2)轻绳拉力的大小;

(3)若要使F的取值最小,求F的大小和方向.

正确答案

解:(1)由图可知,拉力及重力的合力与F大小相等方向相反,由几何关系可知:

F=mgtan60°=4×=40N;

(2)细线的拉力:T===80N;

(3)由于细线的拉力的方向不变,重力的大小、方向均不变;而细线拉力与F的合力一定与重力大小相等,方向相反,

由图利用几何关系可知当力的方向与拉力方向垂直时F有最小值:

Fmin=mgsin60°=4×=20N

方向为与水平方向成60°斜向上

答:(1)水平拉力大小为40N;

(2)轻绳拉力的大小为80N;

(3)若要使F的取值最小,求F的大小为20N,方向为与水平方向成60°斜向上.

解析

解:(1)由图可知,拉力及重力的合力与F大小相等方向相反,由几何关系可知:

F=mgtan60°=4×=40N;

(2)细线的拉力:T===80N;

(3)由于细线的拉力的方向不变,重力的大小、方向均不变;而细线拉力与F的合力一定与重力大小相等,方向相反,

由图利用几何关系可知当力的方向与拉力方向垂直时F有最小值:

Fmin=mgsin60°=4×=20N

方向为与水平方向成60°斜向上

答:(1)水平拉力大小为40N;

(2)轻绳拉力的大小为80N;

(3)若要使F的取值最小,求F的大小为20N,方向为与水平方向成60°斜向上.

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简答题

如图所示,质量为m1=5kg的滑块置于一粗糙的斜面上,用一平行于斜面的大小为30N的力F推滑块,滑块沿斜面向上匀速运动,斜面体质量m2=10kg,且始终静止,取g=10m/s2,求:

(1)斜面对滑块的摩擦力大小.

(2)物体和斜面之间的摩擦系数

(3)地面对斜面体的支持力大小.

正确答案

解:(1)用隔离法:对滑块作受力分析,如图甲所示,在平行斜面的方向上

F=m1gsin 30°+Ff

Ff=F-m1gsin 30°=(30-5×10×0.5)N=5 N

在垂直斜面方向上,有:m1gcosθ=N1,则斜面对滑块的支持力

根据f=μN得,动摩擦因数

(3)用整体法:因两个物体均处于平衡状态,故可以将滑块与斜面体当做一个整体来研究,其受力如图乙所示,由图乙可知:

在竖直方向上有FN地=(m1+m2)g-Fsin 30°=135 N.

答:(1)斜面对滑块的摩擦力大小为5N;

(2)物体和斜面之间的摩擦系数为

(3)地面对斜面体的支持力大小为135N.

解析

解:(1)用隔离法:对滑块作受力分析,如图甲所示,在平行斜面的方向上

F=m1gsin 30°+Ff

Ff=F-m1gsin 30°=(30-5×10×0.5)N=5 N

在垂直斜面方向上,有:m1gcosθ=N1,则斜面对滑块的支持力

根据f=μN得,动摩擦因数

(3)用整体法:因两个物体均处于平衡状态,故可以将滑块与斜面体当做一个整体来研究,其受力如图乙所示,由图乙可知:

在竖直方向上有FN地=(m1+m2)g-Fsin 30°=135 N.

答:(1)斜面对滑块的摩擦力大小为5N;

(2)物体和斜面之间的摩擦系数为

(3)地面对斜面体的支持力大小为135N.

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