- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
物体A单独放在倾角为37°的斜面上时,恰好能匀速下滑.物体A系上细线通过光滑定滑轮挂上物体B,且将斜面倾角改为53°时,如图所示,物体A又恰好能沿斜面匀速上滑.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求物体A与物体B的质量之比
为多少.
正确答案
、解:A匀速下滑,根据平衡条件,有:
mAgsin 37°=μmAgcos 37°…①
A匀速上滑,对B,根据平衡条件,有:
FT=mBg…②
对A,根据平衡条件,有:FT=mAgsin53°+μmAgcos53°…③
由①~③式解得物体A与物体B的质量之比为:=
答:物体物体A与物体B的质量之比为
解析
、解:A匀速下滑,根据平衡条件,有:
mAgsin 37°=μmAgcos 37°…①
A匀速上滑,对B,根据平衡条件,有:
FT=mBg…②
对A,根据平衡条件,有:FT=mAgsin53°+μmAgcos53°…③
由①~③式解得物体A与物体B的质量之比为:=
答:物体物体A与物体B的质量之比为
两块固定的竖直平行板A、B间夹着一块长方体木块C,C的质量为m=1kg,A、B对C的压力大小均为FN=100N.如图1所示.C距板右侧边缘的水平距离为d=1m.图2为从图1右侧看到的视图.现对C施一水平恒力F,将C从两板间以速度v=0.5m/s匀速拉出,C与A、B间的动摩擦因数均为μ=0.1,板A、B的竖直高度足够长,g取10m/s2,求
(1)所施加恒力F的大小
(2)C从初始位置运动到A板右边缘所用时间.
正确答案
解:(1)C匀速运动,受力平衡,对C受力分析,如图所示:
滑动摩擦力f=2μFN=20N
由勾股定理得:
F=N
(2)摩擦力f必须与C的运动方向相反,所以C的速度v的方向与水平成θ角斜向下.
根据几何关系得:
则θ=30°
当C从初始位置运动到A板右边缘所走过的位移为x=
运动时间t=
解得:t=
答:(1)所施加恒力F的大小为;
(2)C从初始位置运动到A板右边缘所用时间为.
解析
解:(1)C匀速运动,受力平衡,对C受力分析,如图所示:
滑动摩擦力f=2μFN=20N
由勾股定理得:
F=N
(2)摩擦力f必须与C的运动方向相反,所以C的速度v的方向与水平成θ角斜向下.
根据几何关系得:
则θ=30°
当C从初始位置运动到A板右边缘所走过的位移为x=
运动时间t=
解得:t=
答:(1)所施加恒力F的大小为;
(2)C从初始位置运动到A板右边缘所用时间为.
(2015秋•五华区校级期末)在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点,足球与墙面的接触点为B.足球的质量为0.4kg,绳与墙壁的夹角为37°.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)作出足球的受力示意图;
(2)求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力.
正确答案
解:(1)对足球受力分析,如图所示:
(2)根据平衡条件,结合正交分解法,有:
水平方向:Tsin37°=N
竖直方向:Tcos37°=mg
联立解得:
T=
N=mgtan37°=0.4×10×0.75=3N
答:(1)作出足球的受力示意图,如图所示;
(2)悬绳对球的拉力大小为5N,墙壁对球的支持力大小为3N.
解析
解:(1)对足球受力分析,如图所示:
(2)根据平衡条件,结合正交分解法,有:
水平方向:Tsin37°=N
竖直方向:Tcos37°=mg
联立解得:
T=
N=mgtan37°=0.4×10×0.75=3N
答:(1)作出足球的受力示意图,如图所示;
(2)悬绳对球的拉力大小为5N,墙壁对球的支持力大小为3N.
在倾角为θ的斜面上,放置一段电流为I、长度为L、质量为m的导体棒a(通电电流方向垂直纸面向里),如图所示,棒与斜面间摩擦因数μ<tanθ,
(1)欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度B的最小值是多少?及方向如何?
(2)如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度大小及方向又如何?
正确答案
解:(1)对a受力分析可知为保证a静止,所加安培力的最小值应沿斜面向上,
大小为:F=mgsinθ-μmgcosθ=BminIL
解得:Bmin=,方向由左手定则判断可知垂直于斜面向上.
(2)当a对斜面无压力时,斜面与a间摩擦力f=0,对a受力分析可知,a只受重力与安培力两个力,
为保证a静止,则FA=mg,方向竖直向上,则有:BIL=mg,得 B=
由左手定则判断可知磁场方向水平向左.
答:欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度B的最小值为,方向垂直斜面向上.
如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度大小为,方向水平向左.
解析
解:(1)对a受力分析可知为保证a静止,所加安培力的最小值应沿斜面向上,
大小为:F=mgsinθ-μmgcosθ=BminIL
解得:Bmin=,方向由左手定则判断可知垂直于斜面向上.
(2)当a对斜面无压力时,斜面与a间摩擦力f=0,对a受力分析可知,a只受重力与安培力两个力,
为保证a静止,则FA=mg,方向竖直向上,则有:BIL=mg,得 B=
由左手定则判断可知磁场方向水平向左.
答:欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度B的最小值为,方向垂直斜面向上.
如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度大小为,方向水平向左.
如图所示,质量为m=5kg的物体,置于一粗糙的斜面上,用一平行于斜面的大小为30N的力F推物体,使物体沿斜面向上匀速运动,斜面体质量M=10kg,且始终静止,取g=10m/s2,求地面对斜面的摩擦力大小及支持力大小.
正确答案
解:
以整体为研究对象,整体的合力为零,分析受力情况,根据平衡条件得:
水平方向:f=Fcos30°
竖直方向:N+Fsin30°=(m+M)g
解得:f=15N,N=135N
答:地面对斜面体的摩擦力15N,支持力是135N.
解析
解:
以整体为研究对象,整体的合力为零,分析受力情况,根据平衡条件得:
水平方向:f=Fcos30°
竖直方向:N+Fsin30°=(m+M)g
解得:f=15N,N=135N
答:地面对斜面体的摩擦力15N,支持力是135N.
重为10N的物体,放在倾角为37°的斜面上,恰好能匀速下滑.求
(1)物体受到的支持力和摩擦力的大小;
(2)物体和斜面间的动摩擦因数.(sin37°=0.6,os370=0.8)
正确答案
解:(1)对物体分析受力情况,作出力图,如图所示.
物体匀速下滑,由共点力平衡得:
N=mgcos37°=10×0.8N=8N
f=mgsin37°=10×0.6N=6N
(2)由f=μN得:μ==tan37°=0.75
答:
(1)物体受到的支持力为8N,摩擦力的大小为6N;
(2)物体和斜面间的动摩擦因数为0.75.
解析
解:(1)对物体分析受力情况,作出力图,如图所示.
物体匀速下滑,由共点力平衡得:
N=mgcos37°=10×0.8N=8N
f=mgsin37°=10×0.6N=6N
(2)由f=μN得:μ==tan37°=0.75
答:
(1)物体受到的支持力为8N,摩擦力的大小为6N;
(2)物体和斜面间的动摩擦因数为0.75.
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向竖直向上的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.06kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:
(1)导体棒中的电流
(2)导体棒受到的安培力的大小和方向
(3)导体棒受到的摩擦力的大小和方向.
正确答案
解:(1)根据闭合电路欧姆定律,有:
I==
=1.5 A;
(2)导体棒受到的安培力:
F安=BIL=0.5×1.5×0.4=0.30 N
根据左手定则,方向:水平向右;
(3)导体棒受力如图,将重力正交分解,如图:
F1=mgsin 37°=0.24 N
F1<F安,根据平衡条件:
mgsin 37°+f=F安
代入数据得:
f=-0.12N
方向平行斜面向上
答:(1)通过导体棒的电流为1.5A;
(2)导体棒受到的安培力大小0.30N;
(3)导体棒受到平行斜面向上的摩擦力,大小为0.12N.
解析
解:(1)根据闭合电路欧姆定律,有:
I==
=1.5 A;
(2)导体棒受到的安培力:
F安=BIL=0.5×1.5×0.4=0.30 N
根据左手定则,方向:水平向右;
(3)导体棒受力如图,将重力正交分解,如图:
F1=mgsin 37°=0.24 N
F1<F安,根据平衡条件:
mgsin 37°+f=F安
代入数据得:
f=-0.12N
方向平行斜面向上
答:(1)通过导体棒的电流为1.5A;
(2)导体棒受到的安培力大小0.30N;
(3)导体棒受到平行斜面向上的摩擦力,大小为0.12N.
如图所示,用网兜把一蓝球挂在竖直光滑墙壁上的A点,蓝球与墙壁的接触点为B.已知蓝球的质量是600g,直径是24.6cm,AB间的距离是16.4cm,AC为悬绳,不计网兜和悬绳的质量(cos37°=0.8,sin37°=0.6 ).求:
(1)悬绳AC对蓝球的拉力大小;
(2)墙壁对蓝球的支持力大小.
正确答案
解:(1)篮球受力如图:
由几何关系,有:得,θ=37°
由 得,
N=7.5 N
(2)由 得:
FN=mgtanθ=0.6×10×0.75N=4.5N
答:(1)悬绳AC对蓝球的拉力大小为7.5N;
(2)墙壁对篮球的支持力大小为4.5N.
解析
解:(1)篮球受力如图:
由几何关系,有:得,θ=37°
由 得,
N=7.5 N
(2)由 得:
FN=mgtanθ=0.6×10×0.75N=4.5N
答:(1)悬绳AC对蓝球的拉力大小为7.5N;
(2)墙壁对篮球的支持力大小为4.5N.
(2016春•宜春校级月考)全国著名发明家邹德进发明了一种“吸盘式”挂衣钩,如图所示.将它紧压在平整、清洁的竖直瓷砖墙面上时,可挂上衣帽等物品.如果挂衣钩的吸盘压紧时,它的圆面直径为
m,吸盘圆面压在墙上有
的面积跟墙面完全接触,中间
未接触部分间无空气.已知吸盘面与墙面间的动摩擦因数为0.5,则这种挂钩最多能挂多重的物体?(取最大静摩擦力等于滑动摩擦力,大气压强p0=1.0×105Pa.)
正确答案
解:大气压力F==
=250N.
则根据竖直方向平衡,有:G≤μF,
解得:G=125N.
答:这种挂钩最多能挂重125N的重物
解析
解:大气压力F==
=250N.
则根据竖直方向平衡,有:G≤μF,
解得:G=125N.
答:这种挂钩最多能挂重125N的重物
质量为m=2kg的物体A放在倾角为θ=37°的斜面上时,恰好能匀速下滑(如图甲).现用细线系住物体A,并平行于斜面向上绕过光滑的定滑轮,另一端系住物体B,物体A恰好能沿斜面匀速上滑(如图乙).求:
(1)物体匀速下滑时受到的摩擦力
(2)物体B的质量
(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)
正确答案
解:当物体A沿斜面匀速下滑时,沿斜面方向的合力为0,有:
f=mgsinθ=12N
当物体A沿斜面匀速上滑时,A物体所受摩擦力大小不变,方向沿斜面向下,沿斜面方向的合力仍为0,有:
T=f+mgsinθ
对物体B,有:T=mBg
由以上各式可求得:mB=1.2m=2.4kg
答:(1)物体匀速下滑时受到的摩擦力是12N.
(2)物体B的质量是2.4kg.
解析
解:当物体A沿斜面匀速下滑时,沿斜面方向的合力为0,有:
f=mgsinθ=12N
当物体A沿斜面匀速上滑时,A物体所受摩擦力大小不变,方向沿斜面向下,沿斜面方向的合力仍为0,有:
T=f+mgsinθ
对物体B,有:T=mBg
由以上各式可求得:mB=1.2m=2.4kg
答:(1)物体匀速下滑时受到的摩擦力是12N.
(2)物体B的质量是2.4kg.
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